汽车滑行试验的影响因素

　　汽车滑行试验是道路试验，影响汽车滑行试验的因素纷繁复杂，诸如路面结构及性质、车辆装配质量、轮胎型号及气压、汽车总质量、车辆准备及预热、环境温度以及风速等。因此有必要对影响汽车滑行试验的因素进行分析。该文从滑行阻力、车辆准备、气象条件三大因素对汽车滑行试验的影响进行理论分析，并通过采用不同的轮胎型号、轮胎气压、汽车总质量、预热时间的实

　　车试验对这些影响因素进行验证。

　　一．滑行阻力因素的影响

　　轮胎滚动阻力。轮胎滚动阻力包括轮胎与路面的摩擦力(滚动摩擦和滑动微摩擦)、轮胎内部材料摩擦产生的阻力、轮胎滚动时受到的空气阻力以及胎面花纹块拍击路面发声消耗的能量等。影响轮胎滚动阻力的因素主要是轮胎材料和轮胎结构。

　　轮胎的主要原材料是橡胶和纤维骨架材料，其弹性迟滞损失对轮胎滚动阻力影响很大，尤其是胎面材料的弹性迟滞损失占到轮胎的50%以上。同一规格的轮胎使用不同的纤维帘线材料，轮胎滚动阻力有明显差异。

　　轮胎结构的子午化、扁平化和无内胎化以及轮辋宽度与直径、带束层和胎体结构、胎面结构等都对轮胎滚动阻力有较大影响[1]。

　　表1 不同轮胎型号滑行试验结果

　　轮胎型号 50km/h滑行距离 m 轮胎气压 kPa 平均风速 m/s 气温 ℃

　　10.00-20 14PR 953.8 700/630 0.9 17.4

　　10.00R20 14PR 1019.6 720 1.1 18.6

　　表1为江淮牌重型载货汽车分别采用斜交胎和子午胎在中国定远汽车试验场进行的滑行试验。由表1可知，子午线轮胎比斜交胎滑行距离提高6.9%。

　　传动系阻力。传动系中齿轮副摩擦阻力、轮毂轴承摩擦阻力、润滑油粘度、润滑状况，车轮定位前束阻力等传动系阻力，以及轮胎转动惯量引起的旋转质量换算系数对滑行距离有一定的影响。

　　空气阻力系数及汽车迎风面积。空气阻力的大小与空气阻力系数及汽车迎风面积成正比，与速度平方成正比。减小空气阻力系数或者汽车迎风面积，都可以增加汽车滑行距离。根据文献[2]的结论，厢式载货汽车通过安装导流罩，空气阻力系数降低10.9%，可见空气阻力系数对滑行距离的影响不容忽视。

　　二．车辆准备因素的影响

　　1.轮胎气压

　　不同轮胎气压。轮胎气压降低，胎体帘线松弛，其刚度减小，轮胎接地面积和弯曲变形、剪切变形增大，导致轮胎滚动阻力增大，滑行距离相应减小。表2为江淮轿车在不同轮胎气压条件下的滑行试验结果。由表2可知，轮胎气压从260kPa降低为220kPa时，滑行距离减少6.4%。

　　表2 不同轮胎气压滑行试验结果

　　轮胎型号 50km/h滑行距离 m 轮胎气压 kPa 平均风速 m/s 气温 ℃

　　185/65R15 539.7 260 1.2 16.8

　　507.2 220 1.1 16.5

　　不同初始轮胎气压。不同初始轮胎气压在汽车充分热机后将导致轮胎温度升高到不同的稳态，而轮胎温度升高相应轮胎气压升高。热机的前20分钟轮胎气压随轮胎温度急剧上升，1个小时左右达到稳态。初始轮胎气压越高，汽车热机后稳态轮胎气压越高，滑行距离也越大[3]。

　　2.汽车总质量

　　汽车总质量增加，轮胎负荷相应增加，轮胎变形量增加，致轮胎的弹性迟滞损失增加。 汽车滚动阻力与其总质量成正比，是非线性的关系。当汽车总质量增大，汽车滚动阻力增大，但是滚动阻力增加量在减小，即滚动阻力系数是随着总质量的增加而有所减小。这就是汽车质量越大滑行距离越远的原因。

　　表3为江淮牌轿车、多功能乘用车、轻型载货汽车在空载和满载状态下进行的滑行试验。由表3可知，滑行距离：轻型载货汽车>多功能乘用车>轿车，说明不同车型之间质量越大滑行距离越远。而轿车、多功能乘用车、轻型载货汽车满载比空载的滑行距离分别增加：3.6%、9.6%、14.2%，即同一试验车辆质量越大滑行距离越远。

　　表3 不同车型空载和满载状态下滑行试验结果

　　车辆类型 50km/h滑行距离 m 质量 kg 平均风速 m/s 气温 ℃

　　轿车 521.1 1260（空载） 1.4 15.6

　　539.7 1500（满载） 1.2 16.8

　　多功能乘用车 553.7 2140（空载） 0.8 17.4

　　607.1 2780（满载） 1.1 17.9

　　轻型载货汽车 720.5 3910（空载） 1.2 16.3

　　823.1 6500（满载） 1.3 17.7

　　3.汽车预热时间

　　汽车开动后处于热机过程，轮胎温度随着热机时间增加而升高，随着温度的上升轮胎气压相应升高，大约1小时后轮胎气压达到稳定值。由第4点轮胎气压对滑行距离的影响可知，轮胎气压升高滑行距离增加。

　　同时，汽车充分预热后必然使传动系润滑油温度上升，使传动系液力阻力减小，滑行的距离相应增加。

　　表4为江淮牌重型载货汽车从冷态开始进行连续10组滑行试验。由表4可知，随着试验时间的增加滑行距离逐渐增大，最初的20分钟增加幅度较大，60分左右达到稳定滑行距离。第8组滑行距离比冷态的第1组滑行距离提高了7.3%

　　表4 冷态开始连续滑行试验结果

　　次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

　　50km/h滑行距离 m 943.8 963.1 972.6 983.3 997.6 1003.9 1004 1013.4 1021.7 1019.6

　　试验时间min 8 16 23 31 39 47 55 63 70 78

　　三．气象条件因素的影响

　　1.环境温度

　　环境温度升高必然使轮胎内腔气体温度增加，根据理想气体状态方程可知，将导致轮胎气压增加。轮胎气压增加，胎体帘线张紧，其刚度增加，轮胎接地面积和弯曲变形、剪切变形减小，导致轮胎滚动阻力减小，滑行距离相应增加。

　　同时，环境温度升高必然使传动系润滑油温度上升，使传动系液力阻力减小，滑行的距离相应增加。

　　2.风速

　　风速主要是影响汽车的空气阻力，从而对滑行距离产生影响。由汽车空气阻力公式可知，空气阻力与在汽车前进方向上风速和车速的合成速度的平方成正比。

　　表5 风速对空气阻力的影响

　　车速 m/s

　　（km/h） 风速 m/s 合成速度m/s 空气阻力（k= CDρA）

　　空气阻力比 %

　　逆风 顺风 Fw逆 Fw Fw顺 Fw逆-Fw /Fw Fw顺- Fw /Fw

　　13.89(50) 3 16.89 10.89 285.3k 192.9k 118.6k 47.9 -38.5

　　11.11(40) 3 14.11 8.11 199.1k 123.4k 65.8k 61.3 -46.7

　　8.33(30) 3 11.33 5.33 128.4k 69.4k 28.4k 85 -59.1

　　5.56(20) 3 8.56 2.56 73.3k 30.9k 6.6k 137 -78.8

　　由表5可知，在50 km/h车速下：逆风时空气阻力比无风时空气阻力增加47.9%，且随着车速降低空气阻力比大幅增加；顺风时空气阻力比无风时空气阻力减少38.5%，且随着车速降低空气阻力比大幅减少。同一车速下逆风加上顺风的平均空气阻力仍然大于无风时的空气阻力，这说明即使风速方向和大小不变，通过往返滑行的平均仍然不能消除风速的影响。

　　本文通过对影响汽车滑行试验的因素进行分析，并对实车滑行试验的数据结果进行研究的基础上得到如下结论：

　　汽车滑行试验前合理选择轮胎规格型号，选择装配质量良好的汽车进行滑行试验；滑行试验前的车辆准备要严格，对轮胎气压检查误差控制在±10kPa内，严格控制试验车辆总质量误差，对车辆预热一定要充分，这样才能对滑行试验中的误差控制在可接受的范围内；环境温度、风速、大气压力等气象条件对滑行试验的影响较大，尤其是阵风的影响更大。故滑行试验应该尽量选择在无风、气温适当的环境下进行。

　　邓波（作者单位：中国汽车工程研究院股份有限公司）