汽车行驶阻力测量方法.docx

汽车道路行驶阻力的测定方法
车辆二班 20110402201 王瑞禛
行驶阻力
汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。滚动阻力以符号FW 表示。当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力。称为坡道阻力，以符号Fi 表示。汽车加速行驶时还需要克服加速阻力，以符号Fj 表示，因此汽车行驶的总阻力为
ΣF=Ff+Fw+Fj+Fi
上述阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存在的，坡度阻力和加速阻力在一定行驶条件下存在。在水平道路上等速行驶时就没有坡度阻力和加速阻力。

通用实验条件
1、装载质量。除了特殊规之外，试验车辆在试验时都处于该车的厂定最大装载质量状态或最大总质量状态，装载质量应均匀地分布在车厢内。对于货车，装载的货物高度不得超过车厢挡板，要求装载固定牢靠，不得因振动、晃动而离开原位，也不得因飞散、下雨潮湿等原因而改变质量，因此对于货车，较好的装载物为大小适中的铁块或混凝土块；对于客车、轿车，以沙袋、卵石为宜；而对于特殊用途的专用车应根据汽车的结构特点和使用要求来选择装载物。对于乘员质量，可使用相同质量的重物来代替，一般客车、轿车按每人60kg计算，其他车辆按每人65kg计算。
2、车辆装备及实验仪器。试验车的总成、零部件必须齐全有效，特别是备胎和随车工具等附属装置必须放在指定的位置上。试验仪器、涉笔必须计量标定，并在有效期内使用。同时，在使用前应调整、标定，使之符合精度要求。对于在车上使用的仪器，应选用好合适的位置并固定，若仪器太过沉重，则应作为装载质量或乘员质量的一部分。
3、轮胎气压。轮胎气压明显影响试验数据的准确性，在试验之前，应使轮胎充气压力在冷态时符合试验车技术条件的规定，误差不超过±10kPa。
4、燃料、润滑油和制动液。试验车应使用符合该车技术条件中规定的燃料、润滑油和制动液。除可靠性行驶试验、耐久性道路试验及使用试验无法控制外，同义词试验的各项性能测定必须使用同一批生产的燃料、润滑油和制动液，否则将影响动力性、燃油经济性、制动性等试验数据。
5、试验车调整、保养和修理工作的要求。在整个试验期间，应根据汽车的技术条件或使用说明书进行技术保养，不允许任意调节、更换、保养、修理汽车，对进行的调整、保修工作必须要详细记录。
6、预热行驶。在进行性能试验之前必须进行预热行驶，使汽车各总成的热状态在试验时符合汽车技术条件的规定，并保持稳定。其目的是使燃料雾化良好，燃烧完全；降低发动机和底盘的内摩擦损失；使轮胎达到发热状态。如果技术条件无规定，保修工作必须要详细记录。
发动机出水温度为80～90℃；发动机润滑油温度为50～95℃；变速器及主减速器润滑油温度不得低于50℃。
当打起温度较低时，如果预热行驶仍达不到要求的热状态，应采取保温措施。
7、气象条件。气象条件对整车性能试验的试验结果影响较大，应严格控制。除了对气象有特殊要求的试验项目外，都要求试验在无雨，无雾的晴天或者阴天进行；风速不得超过3m/s；气温为0～40℃；相对湿度小于95%。
8、试验道路条件。除了特殊规定之外，各项性能试验都应在专用试车场或飞机跑道上进行。路面应平坦、坚硬、干燥、清洁，用沥青或混凝土铺装路面。道路直线段长2～3km，宽不小于8m，纵向坡度在0.1%以内。
测量方法
一、滚动阻力的测量方法
功率平衡法
1.功率平衡法测滚动阻力的原理
　　由汽车理论可知，汽车行驶时的功率平衡方程式为
Pd=Pf+Pw+Pi+Pj　　(1)
式中　Pd——汽车行驶时，驱动车轮的输出功率，kW;
Pf——汽车行驶时，滚动阻力的消耗功率，kW；
Pw——汽车行驶时，空气阻力的消耗功率，kW；
Pi——汽车行驶时，路面坡度阻力的消耗功率，kW；
Pj——汽车行驶时，加速阻力的消耗功率，kW.
　　当汽车在试验路段上稳定匀速行驶时，式(1)中的加速阻力的消耗功率为零，即Pj=0，代入式(1)得匀速稳定工况的功率平衡方程式
Pd=Pf+Pw+Pi　　(2)
式中
Pf=Gacosα．fva/3600，(kW)　　(3)
式中：Ga为汽车总重力，N；α为试验路段的路面坡度，(°)；va为汽车测试时的稳定匀速车速值，km/h.
　　汽车行驶功率平衡法测试汽车滚动阻力系数f值，就是依据式(2)的原理进行的，即汽车匀速稳定行驶工况驱动车轮的输出功率Pd是滚动阻力的消耗功率、空气阻力的消耗功率与行驶路面坡度阻力的消耗功率之和.
2.功率平衡法测试汽车滚动阻力系数f值时的操作
　　式(2)中Pd项可由采样工况测得，为已知数.其余3项必须在测试操作过程中利用两次工况测试得方程组后，在解方程组时将相同项从方程中消除而算得.具体做法是两次改变汽车总重力Ga值，在同一试验路面上以同一车速va同向行驶测试.改变Ga值即Ga值不同时，两次测试均在同一试验路段路面上同向行驶，是为了使每次的空气阻力值受自然风的干扰较小，风向风力不变，va值相同，即两次的Pw值相等.为简化计算还应在选取试验路段时，选取路面坡度为零即水平路面为好，此时Pi=0，有方程组
　　　　(5)
因为Pw1=Pw2=Pw，Pi1=Pi2=0，解方程组(Ⅰ)有
Pd1-Pd2=Pf1+Pf2　　(6)
将式(3)代入式(6)得
Pd1-Pd2=Ga1cosα．fva/3600-Ga2cosα．fva/3600
有
f=［3600(Pd1-Pd2)］/［(Ga1-Ga2)cosα．va］(7)
式中　Pd1、Pd2——分别为两测试工况驱动车轮的输出功率值，kW；
Ga1、Ga2——分别为两测试工况汽车的总重力，N；
α——测试路段的坡度角，(°)；
va——两测试工况车辆在同一路段同向行驶的稳定车速值，km/h.
　　注：式(7)中α=0°，cosα=1.
滑行法
1.车滚动阻力系数道路试验测试方法
从 从汽车滑行运动微分方程人手, 经过积分推导出滚动阻力系数与滑行初速度、滑行总时问和滑行总距离之间的关系, 用滑行过程中个瞬时点的记录参数组成方程组, 再用求方程组的数值解, 即可求出汽车的滚动阻力系数。
2．汽车整车滚动阻力系数道路试验系统
汽 从汽车滑行运动微分方程人手, 推导出含有滑行阻力系数和滑行运动参数的代数方程, 按GB/12536-90（汽车滑行试验方法）在道路上做一次往返滑行试验, 将五轮仪记录的汽车滑行过程中3个瞬时的运动参数初速度、滑行时间和滑行距离代入组成方程组，解此方程组即可获得较为准确的滚动阻力系数。
3.引用标准
　　GB/T 12534　汽车道路试验方法通则
4.试验条件
（1）测量仪器
第五轮仪或相应的车速、行程记录装置，精度不低于0.5％。
（2）关闭汽车门窗。
（3）其余试验条件及试验车辆的准备按GB／T 12534的规定。
5.试验方法
（1）在长约1000 m的试验路段两端立上标杆作为滑行区段，汽车在进入滑行区段前车速应稍大于50 km／h。
（2）汽车驶入滑行区段前，驾驶员将变速器排档放入空档（松开离合器踏板），汽车开始滑行。当车速为50km／h时（汽车应进入滑行区段），用第五轮仪进行记录，直至汽车完全停住为止。在滑行过程中，驾驶员不得转动方向盘。
（3）记录滑行初速度（应为50±0.3 km／h）和滑行距离。
（4）试验至少往返各滑行一次，往返区段尽量重合。

二、空气阻力测量方法
功率平衡法
1. 试验原理
用功率平衡法测试汽车空气阻力系数CD值的操作方法上汽车驱动功率Pd值的测试是通过在室内底盘测功机上重现被测试汽车在试验路段上的行驶工况对该状态工况的汽车驱动功率Pd值进行测试的。
2. 试验方法
测试前的工作准备是
（1） 选择试验路段，参照汽车道路测试对路面的要求，以水泥或沥青路面为好，路面状况良好。
（2） 检查被测试汽车的技术情况。
（3） 测量汽车的正面迎风面积的大小。
（4） 拆换试验汽车的动力传动轴，取下平时使用的传动轴，装上为测驱动功率特制的适用于该车型的动力传动轴。
（5） 在车身底盘或者车架上安装转矩值红外接头。
（6） 从试验车仪表处或变速箱壳体处引出车速传感器管线。
（7） 连接管线，将驱动功率相关部分管线连接。
（8） 对车速值采样信号显示值进行标定。
（9） 汽车驱动车轮输出功率Pd值的测量：
1．以试验车辆的设计最大车速的80%的车速Va，测试该车速下行驶时的汽车驱动功率值Pd1；
2.以同样的车速Va值，对装载了质量为△G重物的该测试车辆进行测试该车速下行驶时的汽车驱动功率Pd2值；
（10）汽车空气阻力系数CD值的测试计算

参考文献
《基于道路试验的汽车滚动阻力和空气阻力系数计算方法研究》 董金松，许洪国，任有，张红卫，张荣辉
《功率平衡法测试汽车的滚动阻力系数》周锋，尹权，许爱民，姚凡，周小舒
《汽车行驶阻力分析》
《用滑行实验法测定汽车空气阻力系数研究》燕山大学 韩宗奇