整车滑行阻力影响因素分析

吴 颂， 黄国海， 潘文军， 黄 真， 黄伟鹏， 滕文文， 王 毅

（1. 东风柳州汽车有限公司，广西 柳州 545000；2.广西大学 机械工程学院，南宁 530004）

0 前言

近年来，随着工业化和现代化高度飞速发展，生态环境及能源消耗面临着严峻的挑战。国六排放法规和第五阶段油耗法规的实施，明确并加严了排放及油耗的试验要求，其中WLTC排放循环中的整车转毂阻力加载设置必须严格按照整车道路滑行阻力进行。由此可见，整车滑行阻力对车型开发及终端客户的影响不言而喻。

整车行驶阻力主要由滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力组成，各部分构成阻力的影响因素也不尽相同[1]。整车滑行阻力的测试可以参考国六法规中附件CC 道路载荷测量及测功机设定要求进行测试。本文主要对整车滑行阻力的计算及部分影响因素进行实车测试，从实测结果评估该类因素对后续开发提供指导。

1 整车滑行阻力理论计算

整车行驶阻力主要由滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力组成[2]。对于车辆的滑行阻力计算，在计算处理时，某车速时的滑行阻力与整车牵引力按相等处理，即加速阻力为0，同时按法规对滑行阻力测试的路况要求，坡道阻力也为0，故整车滑行阻力的计算公式可以参考如下公式：

式中：Ft为汽车驱动力，此时也即为车辆所受的阻力；Ff为汽车行驶时的滚动阻力；Fw为汽车行驶时的空气阻力。

其中：G为汽车总重力；a为坡度角度值，角度按0°处理；f为滚动阻力系数，为速度的函数。

其中，CD为空气阻力系数，轿车一般取0.2～0.4左右，A为汽车迎风面积。

根据以上公式，在不考虑车辆内阻的情况下，滑行阻力计算公式可以按如下计算：

2 整车滑行阻力影响因素实测比对

从公式（4）可知，整车滑行阻力主要由滚动阻力和风阻组成。滚动阻力的影响因素主要是车重和轮胎滚阻系数；风阻影响因素主要是车辆迎风面积、风阻系数。本文主要对影响风阻系数的部分零件状态进行对比测试，主要包含进气格栅、雨刮、后视镜、前轮马蹄、底盘平整化等方面进行不同的排列组合，按不同的状态进行测试，并对测试结果进行比对，择出最优。

2.1 车辆信息

本次试验的车辆为两台中大型MPV，基本参数如表1。

表1 试验车辆参数

2.2 车辆试验方案

表2 、表3展示了A、B车型的试验方案，总共11种方案。其中车型A按5种不同方案进行试验，车辆B由于与车型A状态比较接近，只进行了2种方案的试验，从轮胎压力对滑行阻力的影响进行评估。

表2 A车型不同状态的滑行阻力测试方案

表3 B车型不同胎压下的滑行阻力测试方案

2.3 测试条件

（1）大气温度在5～40℃范围，风速≤2 m/s。

（2）试验道路平坦、清洁、干燥，纵向坡度不超过±1%。

（3）车辆开至130 km/h后滑行至车速低于10 km/h，多次往返测量。

3 实车滑行试验结果

3.1 滑行结果

图1 展示了车型A采取不同措施下的车辆道路滑行阻力曲线。从图中可以看出，采取格栅封闭、前轮马蹄以及底盘平整，相比原车状态，均能有助于降低整车滑行阻力，120 kPa处阻力最大降低约50 N。不同措施之间，对降低阻力的贡献差异不明显。

图1 不同措施下车辆的道路滑行阻力曲线

图2 展示了B车型在不同胎压下的滑行阻力曲线。从图中可以看出，合理范围的胎压增大对滑行阻力的降低影响不明显。

图2 B车型在不同胎压下的滑行阻力曲线车辆滑行

3.2 排放及油耗结果

根据A车型的滑行结果，选用采取前轮马蹄以及底盘平整措施下滑行曲线作为排放和油耗测试的排放转毂加载阻力曲线，同时与原车状态的滑行曲线加载在相同试验条件下进行排放及油耗对比。

图3 展示了在相同ECU数据下，不同滑行曲线加载，WLTC排放循环中CO的实时排放对比情况。从图中可以看出在WLTC中速、高速以及超高速阶段，低的滑行曲线的CO排放生成少（图4）。

图3 WLTC循环中CO生成情况

图4 WLTC中每阶段CO排放情况

图5 展示了WLTC循环中，每个阶段的油耗情况。从图中可以看出，在相同条件，低阻力的滑行曲线对油耗降低是有积极贡献的。

图5 WLTC中每阶段油耗情况

4 结论

通过不同状态的比对测试，粗略得出：

（1）从车型A的测试，认为底盘平整化、前轮马蹄对降低滑行阻力贡献较大，进气格栅状态对本车型阻力影响较小。

（2）从车型B的测试，合理范围内的轮胎压力大小对滑行阻力影响不明显。

（3）低滑行阻力对整车排放及油耗的降低有积极贡献。

同时，本次测试样本有限，以上结论只是基于本次样车的评估，对后续车型的降低滑行阻力有一定的参考作用。