正确选用汽车工况油耗(排放)试验中的道路阻力

1、正确选用汽车工况油耗（排放）试验中的道路阻力CorrectSelectionoftheRoadResistanceinVehicleFuelConsumption(Emissions)TestFangLuyao(ShanghaiVolkswagenAutomobileCo.,Ltd，Shanghai200240，China)：Inthefuelconsumption(emissions)test，theroadresistanceneedstobesetonthedynamometer.Basedontheprinciplesofroadloadsimulationonthedynamomet

2、er，thepapersummarizedthecommonlyusedmethodsforroadloadsimulationsettingsandrecommendedthemethodsaccordingtodifferentobjectivesofthetest.Keywords：vehicleexhaustsemission；fuelconsumption；chassisdynamometer；roadloadsimulation；settingofdynamometer转鼓试验设备作为整车台架试验的基本设备正越来越受到各汽车生产厂和车辆检测机构的广泛应用。目前转鼓试验设备被大量用于

3、汽车的工况法排放和油耗测试。在试验中，转鼓设备主要为被测车辆提供道路模拟阻力，即用转鼓的阻力替代车辆的道路行驶阻力。由于车辆的道路阻力的设置可以有多种选择，如实际道路阻力、标准道路阻力、试验标准推荐阻力等，这就需要试验人员根据不同的试验目标对转鼓阻力设置做出正确的选择。本文将对如何正确地选用油耗（排放）试验中转鼓的阻力进行简要探讨，希望能给相关人员带来一些启发和帮助。1 公式符号及说明为便于理解，对本文公式中将要用到的专用名词及符号进行标注说明。油耗（排放）试验：指轻型汽车污染物排放限值及测量方法GB18325.3-2005中的I型试验2。阻力：本文中所提及的“阻力”均指车辆或转鼓等速运行时的

4、阻力,且是关于速度的函数。标准阻力：对某车型若干车辆的阻力经过统计计算得到的平均阻力。实际阻力：指通过试验检测得到的某一辆车的实际阻力。转鼓匹配试验：指通过转鼓特定的滑行试验使车辆在转鼓上所受阻力与设定的阻力相同。车辆损失试验：指通过转鼓特定的程序，测量车辆在转鼓上运行时的摩擦阻力。：车辆的道路阻力,一般为二次函数。：标准道路阻力，指某车型车辆在道路上行驶时的标准。：实际道路阻力，指某一车辆在道路上行驶时实际的。：车辆在道路上行驶时的空气阻力（风阻）。包含轮胎与地面之间以及相关传动系统中（包含车轮轴承、驱动轴万向节、变速器输出端等）的摩擦阻力。：某车型车辆在道路上行驶时的标准。：某一车辆在道路

5、上行驶时的实际。：试验车在转鼓上运行时所受到的总阻力。：转鼓加载的阻力，一般为二次函数。：试验车采用在转鼓上滑行匹配（）得到的特定的。：试验车采用在转鼓上滑行匹配（）得到的特定的。：与相对应，某车型转鼓试验时的标准，。：由试验标准提供的某车型（根据汽车重量划分）转鼓试验时标准。：车辆在转鼓上运行时的摩擦阻力，该摩擦阻力包含车辆在转鼓上运行时轮胎与转鼓之间以及相关车辆传动系统中的摩擦阻力。：某车型在转鼓上运行时的标准。：某车辆在转鼓上运行时实际的。说明：在转鼓上设置道路阻力时还会涉及到汽车质量的模拟，由于质量的模拟相对较为简单，本文中将不作探讨。2 转鼓设备道路阻力模拟原理简介2.1 车辆的道路

6、阻力车辆道路行驶阻力（通过滑行试验测得）可分为两部分。（ 1）车辆在道路上行驶时的风阻。2）车辆在道路上行驶时轮胎与地面之间以及车辆内部的摩擦阻力。这样，车辆在道路上的行驶阻力可表示为。对某车型而言不变，则实际道路阻力，标准道路阻力。2.2 车辆的转鼓阻力车辆在转鼓上运行时所受的阻力包含两部分。（ 1）测功电机在转鼓上加载的阻力。（ 2）车辆在转鼓上运行时轮胎与转鼓之间以及车辆内部的摩擦阻力。即车辆在转鼓上所受阻力可表示为。2.3 车辆道路阻力的转鼓模拟用转鼓模拟汽车的道路阻力实际上是通过控制转鼓的加载阻力，使车辆在转鼓上得到阻力与汽车在道路上行驶的阻力相同，即（1）为了便于理解，图1中绘出了

7、、和之间的关系1，其中和可通过车辆在转鼓上的滑行匹配试验或车辆损失试验获得。由于对于特定的车辆而言，其是固定的，因此转鼓总阻力的改变都是通过转鼓加载阻力的改变（即通过控制转鼓的输出力）来实现的。3 道路模拟阻力在转鼓上的常用设置方法从上面的原理分析可知，对转鼓道路阻力的设置实际上就是对转鼓加载阻力的设置，在进行油耗（排放）试验时，一般采用、中的一种转鼓加载阻力对转鼓设备进行设置。3.1 实际道路阻力法2采用设置进行试验该参数是由在转鼓上滑行匹配得到的，即代入式（1）可得（2）此时，即车辆在转鼓上得到的阻力为该车在道路上行驶的实际阻力。该设置方法是排放测试标准中的首选。试验时，首先必须对车辆进行

8、道路滑行试验，得到该车实际的道路阻力后才能进行后续的排放及油耗检测。由于进行实车道路滑行试验受到场地、气候、时间、经费等条件的限制，很难做到对每辆试验车都进行实车道路滑行试验。使用该设置进行试验得到的试验结果与该试验车在道路上的相应结果符合性最佳，但由于操作性较差，一般检测单位都不轻易使用。3.2 标准道路阻力法采用设置进行试验该参数是由在转鼓上滑行匹配得到的，即代入式（1）可得（3）此时，即试验中车辆在转鼓上行驶时的阻力为该车型车辆在道路上行驶的标准阻力。试验车型的标准道路阻力应由汽车生产厂家提供，指具有统计意义的该车型的平均道路阻力。使用该设置进行试验，消除了的个体差异，得到的油耗（排放）

9、试验结果与该车型的标准结果基本相同（由于无法消除发动机的个体差异，因而试验结果与标准结果之间会有少许偏差）。3.3 标准转鼓加载法采用设置进行试验为试验车型的转鼓标准加载阻力，此时代入（1）式可得（4）由于，代入（4）式可得（5）对于同一车型中的车辆，其和的差别主要来自于不同车辆传动系统中摩擦阻力的差别。当采用四驱转鼓设备时，由于车辆在转鼓上和路面上行驶时参与运行的部件完全相同，即，代入（5）式得，即车辆在转鼓上的总阻力与实际的道路阻力相同。因此，在此设置下得到的油耗（排放）试验结果与车辆在实际道路上的结果相一致。当采用两驱（单轴）转鼓设备时，虽然车辆在转鼓上和路面上行驶时参与运行的部件有所差

10、别（转鼓试验时非驱动轮静止），但一般来说非驱动轮摩擦阻力的实际值与标准值的差别（仅为非驱动轮轴承摩擦力的实际值与标准值的差别）在中所占比例较小，可以认为，代入（5）式得，即车辆在转鼓上的总阻力与实际的道路阻力相近。因此，此状态下得到的油耗（排放）试验结果与车辆在实际道路上的结果相近。3.4 查表转鼓加载法2采用设置进行试验是标准（GB18352.3,附件CR表CB.1）2提供的按车辆基准质量分组的转鼓标准加载阻力，此时,代入（1）式可得（6）对处在同一质量段的车型而言是定值，但会随车辆的个体差异而有所变化，因而也会随车辆的个体差异而有所变化。使用该设置进行试验时得到的排放（油耗）试验结果取决于

11、该车型的与的差别,当两者基本相同时得到的结果与该车型的实际结果较为接近,但当两者偏差较大时得到的结果与该车型的实际结果（尤其其中的油耗试验结果）偏差较大。当然不同车辆（包括发动机）的个体差异也会在试验结果中得到体现。3.5 不同道路阻力设置方法中的主要参数与差异根据上面的分析，表1中列出了常用道路阻力设置方法的主要参数及来源等相关描述，从中可以清楚地看到不同设置方法的特点与差异。油耗（排放）试验中道路模拟阻力的选用4.1 油耗（排放）试验的分类根据试验目标的不同，可将油耗（排放）试验分成以下两类。4.1.1 针对车型目标的试验进行此类试验时，试验者并不真正关心试验车的实际结果而更关心该车型的标

12、准结果。此类试验如车型鉴定试验、车型的环保申报、发动机软件的匹配等。进行此类试验时转鼓的道路阻力设置应最大限度地消除不同车辆的个体差异，此时一般应采用标准道路阻力法进行试验。4.1.2 针对特定车辆的试验进行此类试验时，试验者希望得到特定车辆的实际结果或不同车辆的个体差异。此类试验如对试验结果精度要求较高的司法鉴定试验、汽车的质量抽查、生产一致性检查等。进行此类试验时转鼓的道路阻力设置应最大限度地体现不同车辆的个体差异，试验时选用实际道路阻力法或标准转鼓加载法能很好地满足这一要求。4.2 道路模拟阻力的正确选用根据上文对不同试验目标和转鼓阻力设置方法的分析，表2中列出了与不同试验类型相对应的道

13、路阻力设置方法以及试验工作特点。（ 选用不同道路阻力的试验验证为了说明问题，我们选择了同一车型的两辆试验车用不同的转鼓设置方法进行工况油耗试验。5.1 道路阻力参数试验车的道路阻力和转鼓加载阻力等相关参数见表3。5.2 试验结果试验车的工况法综合油耗试验结果见表4。5.3 试验结果分析当采用实际道路阻力法进行试验时，试验车的油耗结果会随实际道路阻力的不同而有所差异，从上面的数据表中可知，2号试验车的明显大于1号车，因而其油耗结果也较1号车大。采用标准道路阻力法进行试验时，即油耗结果应该与该车型此特性在上面的试验结果表中得到了充分验证。当采用标准转鼓加载法进行试验时，（单轴转鼓设备）。试验结果表

14、明，两辆试验车的油耗结果与实际结果非常相近，这与上面的推论完全相符。用查表转鼓加载法试验时，从上面表中数据计算可得1号车；2号车，与表中两辆车的和比对可知，两辆试验车的与和均有较大差别，因此得到的结果与实际油耗和标准油耗都有较大差距。不过，两辆试验车由于不同引起的油耗结果差别在试验结果中得到了体现。（ 道路模拟阻力选用中应注意的问题（ 1）虽然标准道路阻力法和标准转鼓加载法在实际应用中效果较好，但使用这两种方法有个先决条件必须提供准确的标准道路阻力和转鼓加载阻力，否则试验结果的精度将无从谈起。因此，一方面汽车生产厂家必须提供正确的参数，另一方面作为检测机构应具备相应的能力以确认数据的可靠与真实

15、。（ 2）标准道路阻力法已被广泛采用，但目前有被过多应用的现象，如有的单位在进行生产一致性检查试验时也使用该方法，这使车辆传动系统中的摩擦阻力差异（包括车辆磨合*前后的摩擦阻力差异）被掩盖，这显然与生产一致性检查的初衷相背离。（ 3）使用标准转鼓加载法时应注意使用条件，目前排放试验用的转鼓一般指标准的121.92 cm单轴转鼓，不同形式（如单鼓、双鼓或转鼓直径差异等）的转鼓由于转鼓与轮胎间的摩擦阻力有较大差别，因而也会有较大的差别。（ 4）在实际工作中我们发现，当使用查表转鼓加载法设置车辆的道路阻力时，其与往往有较大差别，已不能很好地满足油耗（排放）试验的需要，原因分析如下

16、。a. 虽然排放标准中的是有关专业人员经过大量的试验数据统计得到的以车辆基准质量为分组依据的参数，但制定时间较早，多年来汽车技术的发展已大幅减小了车辆的道路阻力，而相应的参数并没有随的变化而进行修订。b. 标准中对的使用条件未明确说明，由于目前用于排放（油耗）试验的转鼓有多种形式（如标准的121.92 cm两驱单轴、121.92 cm四驱双轴、50.8 cm两驱双轴等形式），车辆在不同形式转鼓上的有很大差别，从上面分析可知，这就意味着试验车用相同的在不同形式的转鼓上进行试验将得到差异很大的试验结果，这显然与制定标准的初衷不相符合。c. 排放标准制定时主要目的是为了测量汽车的污染物（CO、HCNOx腓放，而污染物的试验结果对道路阻力变化的敏感度较低，因此当时排放标准制定时对的精度要求并不是很高。d. 近年来，随着油耗限值的不断降低。原来不被重视的油耗结果越来越受到各方的关注。从大量的试验结果可知，油耗结果与的大小直接相关，因而的精确度将直接影响到油耗的结果，使用对转鼓的加载阻力进行设置显然不能达到试验精度的要求。（ 结论（ 1）在油耗（排放）试验中，应尽可能使用标准道路阻力法和标准转鼓加载法进行试验。其中标准