低滾阻輪胎節能效果的驗證

王延克

(廈門金龍旅行車有限公司， 福建 廈門 361022)

車輛輪胎阻力的大小是影響車輛能耗的一個重要因素。為了能夠進一步降低我司車輛的能耗，輪胎配套廠家專門推出了針對我司車輛的低滾阻輪胎。本文就低滾阻輪胎裝車后的實際節能效果進行驗證。

1 試驗準備

1.1 試驗車輛及輪胎的選型

為了檢驗低滾阻輪胎的節能效果，特選定了我司主要車型中的2款車，一輛10 m純電動城市客車(輪胎型號275/70R22.5,輪胎氣壓830 kPa， 6條)和一輛9 m的純電動旅游車(輪胎型號215/75R17.5，輪胎氣壓830 kPa， 6條)分別裝配普通輪胎和低滾阻輪胎來進行測試。

10 m純電動城市客車的整備質量為11 000 kg，最大總質量為17 500 kg，測試質量為15 550 kg；9 m純電動旅游車的整備質量為6 100 kg，最大總質量為9 850 kg，測試質量為8 540 kg。

1.2 試驗方法

本文采用道路滑行法[1-2]來進行車輛行駛阻力的估算，該行駛阻力包含風阻、輪胎與地面的摩擦阻力以及車輛發動機、傳動系統的摩擦阻力等。

車輛的滑行測試在海南汽車試驗場進行，測試車輛狀態、環境、場地符合GB/T 12536—2017[3]的要求。

滑行前依照GB/T 18386—2017[4]，按照車輛最大裝載質量的65%進行加載。

受測試車輛自身配置條件限制，10 m 城市客車滑行測試的起始車速確定為65 km/h，9 m旅游車滑行測試的起始車速確定為75 km/h。

2 試驗結果及分析

2.1 滑行試驗對比

在性能測試道路上分段滑行，往返各進行2次，用GPS(Vbox)每隔5 km/h記錄一次滑行時間、車速。

滑行時盡量確保裝配普通輪胎與低滾阻輪胎的磨損程度、試驗場地、環境氣溫、壓力、風速等因素相同?；星€如圖1所示。

圖1 滑行時間曲線

從圖1可以看出9 m、10 m客車裝配低滾阻輪胎的滑行時間均比裝配普通輪胎的滑行時間要長。由此可知，車輛裝配低滾阻輪胎滑行過程中受到的阻力要小于裝配普通輪胎時的阻力(可假定兩者的其他阻力相同)。

2.2 滑行數據分析

假定車輛滑行過程中在各減速段內均為勻減速的狀態(即車輛受到的綜合外力F恒定)，從圖1中的數據可知相應的減速段的時間t，通過式(1)可得到相應速度段的減速度a[5]。

F=ma=m▽V/t

(1)

式中：▽V為恒定的車速變化量，10 km/h；m為滑行車輛質量。

從而可以計算出車輛在使用普通輪胎和低滾阻輪胎進行滑行時在不同減速段內受到的阻力值，如圖2所示。

圖2 滑行阻力曲線

由上面的滑行結果可以看出，2輛客車使用低滾阻輪胎時，車輛在滑行時受到的阻力明顯小于使用普通輪胎受到滑行阻力。由于在進行2種輪胎滑行試驗時，試驗人員盡可能地確保環境條件、路面條件、車輛配置(輪胎除外)、駕駛人員、儀器設備等都基本一致，且車輛受到的風阻也是基本一樣，所以可以斷定輪胎差異應該是引起車輛滑行阻力差異的主要因素。

2.3 阻力系數的計算

車輛在行駛過程中的阻力可以近似地看成是一個以車速為變量的二次多項式[6-7]，如式(2)所示。

F=A+B·X+C·X2

(2)

式中:F為車輛在行駛過程中受到的阻力；A為常數項系數，代表不隨車速變化的恒定阻力(如軸承、密封圈、輪胎等)；B為一次項系數，代表所有隨速度線性變化的阻力(如驅動系、差速器等)；C為二次項系數，代表隨速度平方變化的阻力(如風阻、輪胎變形阻力等)；X為變量，代表車速。

將圖2中的數據帶入到Excel表中，使用Excel中自帶的插圖工具和二次多項式擬合工具可得10 m城市客車、9 m旅游客車分別裝配普通輪胎和低滾阻輪胎時的滑行阻力系數[8]，見表1。

表1 滑行阻力系數

3 低滾阻輪胎節能效果驗證

3.1 能耗及續駛里程測試

車輛使用低滾阻輪胎的最終目的是為了降低車輛的能耗，增加其續駛里程。因此，為了進一步驗證低滾阻輪胎的效能，依據GB/T 18386—2017 ，使用通過以上方法計算出來的滑行阻力系數在我司的底盤測功機上設置車輛的行駛阻力[9-10],采用勻速法進行能耗和續駛里程測試，從而進一步驗證低滾阻輪胎的節能效果。測試結果見表2。

表2 能耗及續駛里程

由表2中的測試數據可知，就勻速法而言，10 m和9 m 2款純電動客車，在65%的加載質量下，裝配低滾阻輪胎比裝配普通輪胎的續駛里程分別增加了7.7%和10.7%，百公里能耗分別減少了7.3%和9.4%。

3.2 低滾阻輪胎節能效果的進一步驗證

為了進一步驗證低滾阻輪胎確實有著較好的節能效果，特選定這2輛純電動客車不同的測試質量，依照以上方法進行測試，測試結果見表3。

表3 百公里能耗

表3的測試結果表明，就這 2款純電動客車而言，在不同裝載質量下，相較于普通輪胎，低滾阻輪胎確實有著較為顯著的節能效能。10 m城市客車低滾阻輪胎的平均節能效率在7.7%左右，9 m旅游車低滾阻輪胎的平均節能效率在9.4%左右。且由輪胎廠家提供的信息可知，低滾阻輪胎和普通輪胎的使用壽命基本一致，而在價格上也相差無幾。

4 結 論

通過以上的測試分析不難看出，與普通輪胎相比，配套廠家為這2款純電動客車專門研發的低滾阻輪胎，不論是從滑行結果來看，還是從勻速法的實車能耗、續駛里程測試結果來看，確實是有著降低車輛能耗、提升續駛里程的功能。

后續將進一步通過GB/T 18386—2017中的工況法來檢驗低滾阻輪胎的節能效果。