我國汽車滑行試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析與改進(jìn)建議

張富興，劉桂彬，高海洋，郝劍虹

Zhang Fuxing, Liu Guibin, Gao Haiyang, Hao Jianhong

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300162）

汽車滑行是指汽車在水平路面且無風(fēng)的條件下加速至某預(yù)定速度后，摘擋脫開發(fā)動(dòng)機(jī)，利用汽車的動(dòng)能繼續(xù)行駛的減速運(yùn)動(dòng)[1]。

汽車底盤測功機(jī)試驗(yàn)、汽車性能仿真計(jì)算、汽車底盤故障檢查均要進(jìn)行道路滑行試驗(yàn)，以客觀確定汽車行駛阻力或檢查評價(jià)汽車傳動(dòng)系阻力狀況。關(guān)于汽車滑行試驗(yàn)求解滾動(dòng)阻力與空氣阻力也有部分研究[2]，但如何簡潔準(zhǔn)確的用于工程化實(shí)際測試，還有待于相關(guān)機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步研究與確認(rèn)。

汽車產(chǎn)品檢測中，汽車滑行試驗(yàn)是整車基本性能試驗(yàn)項(xiàng)目之一，也是底盤測功機(jī)試驗(yàn)中道路行駛阻力測量的常用方法[3]。目前我國關(guān)于汽車滑行試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 12536—1990《汽車滑行試驗(yàn)方法》[4]和GB 18352.3—2005《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）》中附件CC[5]。前者是專門針對汽車道路滑行試驗(yàn)制定的標(biāo)準(zhǔn)，適用于各類汽車；后者中的滑行試驗(yàn)內(nèi)容是為輕型汽車在底盤測功機(jī)上設(shè)定行駛阻力制訂的，適用于輕型汽車。

1 現(xiàn)有滑行試驗(yàn)方法分析

1.1 GB/T 12536—1990

GB/T 12536—1990作為我國專門的汽車道路滑行試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，由清華大學(xué)起草。其規(guī)定的汽車滑行試驗(yàn)方法適用于各類汽車，要求變速器置空擋，以 50 km/h的初速度滑行，記錄滑行初速度和滑行距離。試驗(yàn)至少往返各一次。

滑行試驗(yàn)是汽車產(chǎn)品定型試驗(yàn)項(xiàng)目之一，試驗(yàn)結(jié)果反映汽車的基本性能，最重要的試驗(yàn)結(jié)果即滑行距離。根據(jù)中機(jī)函[2010]145號文件，汽車新產(chǎn)品公告時(shí)，對滑行試驗(yàn)項(xiàng)目的檢驗(yàn)依據(jù)仍然是GB/T 12536—1990。同時(shí)汽車整車大修標(biāo)準(zhǔn)也引用了滑行試驗(yàn)方法驗(yàn)證維修狀況[6]，按照GB/T 12536—1990的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

由于GB/T 12536—1990是根據(jù)20世紀(jì)80年代的道路條件、汽車技術(shù)和測試技術(shù)編制的標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容簡短，滑行初速度設(shè)定為50 km/h，試驗(yàn)儀器主要述及第五輪儀，未對汽車的多種配置尤其是輪胎、上裝形式等進(jìn)行限定，試驗(yàn)方法略顯陳舊。

同時(shí)道路試驗(yàn)受環(huán)境條件影響較大，不同溫度及氣壓下汽車的行駛阻力亦不相同，測量的滑行距離也會(huì)不一樣。GB/T 12536—1990未規(guī)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)的環(huán)境校正，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理有待完善。

1.2 GB 18352.3—2005滑行試驗(yàn)部分

GB 18352.3—2005是輕型汽車排放方面的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，由中國汽車技術(shù)研究中心等單位起草。該標(biāo)準(zhǔn)的修改采用歐盟（EU）指令，涉及的滑行試驗(yàn)?zāi)康氖菧y量汽車在道路上行駛時(shí)的阻力，以便設(shè)定底盤測功機(jī)進(jìn)行污染物排放或燃料消耗量試驗(yàn)。

GB 18352.3—2005規(guī)定將汽車變速器置空擋，加速到比選定試驗(yàn)車速V高出10 km/h的車速，測量汽車從V2=V+ΔV減速至V1=V-ΔV所需要的時(shí)間t1，相反的方向進(jìn)行同樣試驗(yàn)測t2，取t1和t2平均值Ti，其中ΔV≤5 km/h。重復(fù)上述試驗(yàn)數(shù)次，直到數(shù)次平均值Ti的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度不超過2%，作為試驗(yàn)結(jié)束的標(biāo)志。

GB 18352.3—2005規(guī)定滑行試驗(yàn)是為了測量輕型汽車的行駛阻力，假設(shè) 2ΔV對應(yīng)的時(shí)間內(nèi)汽車做勻減速運(yùn)動(dòng)。最重要的試驗(yàn)結(jié)果是時(shí)間平均值Ti，據(jù)此計(jì)算測定功率，并規(guī)定了環(huán)境校正系數(shù)K，將測定功率校正到基準(zhǔn)狀態(tài)下，然后用于底盤測功機(jī)的設(shè)定。

因?yàn)榈妆P測功機(jī)阻力的設(shè)定直接影響到污染物排放和燃料消耗量的測試結(jié)果，所以標(biāo)準(zhǔn)對統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度要求較高，同時(shí)將測定功率校正到統(tǒng)一的基準(zhǔn)狀態(tài)。實(shí)際試驗(yàn)中，輕型汽車在充分熱車的情況下，通常需要進(jìn)行6～15次滑行試驗(yàn)才能滿足統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度要求。

2 汽車滑行試驗(yàn)的改進(jìn)建議

2.1 道路試驗(yàn)速度測試儀器的安裝

目前汽車道路試驗(yàn)多采用光學(xué)非接觸式速度傳感器測速系統(tǒng)或全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）。非接觸式速度傳感器安裝稍顯繁瑣，但信號穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠；GPS安裝方便，車外僅一個(gè)接收天線，置于車頂即可，但是在信號易受干擾的地方容易丟失信號。

我國的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)中并沒有限定非接觸式速度傳感器的安裝位置，可以根據(jù)試驗(yàn)車的結(jié)構(gòu)選擇合適的地方安裝，如圖 1傳感器安裝在汽車前部。

當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，安裝的汽車前部或側(cè)部的傳感器構(gòu)件會(huì)明顯影響汽車的空氣阻力，為減少測試儀器對試驗(yàn)的影響，速度傳感器最好安裝在試驗(yàn)車的后部。GPS的外置天線非常小，對試驗(yàn)的影響可以忽略不計(jì)，安裝到容易接收信號的位置即可。

2.2 試驗(yàn)條件的合理設(shè)置

為得知汽車的基本性能而進(jìn)行的滑行試驗(yàn)，最關(guān)心預(yù)定速度下的滑行距離。對試驗(yàn)結(jié)果的環(huán)境校正比追求良好的重復(fù)性更有意義，所以測試汽車基本性能的滑行試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)不必太多，但要根據(jù)環(huán)境條件校正試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)道路應(yīng)盡量選擇試驗(yàn)場的直線性能路，某些不太關(guān)注滑行性能的車型（如專用作業(yè)車）限于試驗(yàn)條件，也可在合適的場外道路上試驗(yàn)。

為設(shè)定底盤測功機(jī)而進(jìn)行的滑行試驗(yàn)，最關(guān)心“選定試驗(yàn)車速V”時(shí)的減速時(shí)間平均值Ti。為了準(zhǔn)確得到汽車的行駛阻力，必須選擇理想的試驗(yàn)道路，通常在汽車試驗(yàn)場的直線性能路上進(jìn)行，如圖2是交通部公路交通試驗(yàn)場的長直線性能路。試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行足夠的次數(shù)，以滿足重復(fù)性要求，GB 18352.3—2005中用統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度保證試驗(yàn)的重復(fù)性。

重型汽車暫時(shí)沒有現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范，為配合國家推薦標(biāo)準(zhǔn)《重型商用車輛燃料消耗量測量方法》的出臺(tái)而進(jìn)行的重型汽車滑行試驗(yàn)方法研究[7]，述及了重型汽車的滑行試驗(yàn)，并推薦了低于輕型汽車的重復(fù)性要求。

隨著重型汽車技術(shù)的發(fā)展，重型底盤測功機(jī)裝備數(shù)量逐漸上升，為重型汽車開展室內(nèi)試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。底盤測功機(jī)模擬道路行駛狀況，不可避免地需要道路行駛阻力參數(shù)，所以重型汽車底盤測功機(jī)試驗(yàn)也需要配套的滑行試驗(yàn)方法。

道路試驗(yàn)的困難在于找到合適的試驗(yàn)道路，使汽車處于正常的試驗(yàn)狀態(tài)，在適宜的環(huán)境條件下完成試驗(yàn)。試驗(yàn)條件滿足的情況下，GB/T 12536—1990可以向 GB 18352.3—2005所述的方法靠攏，且根據(jù)試驗(yàn)車的種類選定不同的滑行初速度，將試驗(yàn)次數(shù)增加到往返各2～3次，并對試驗(yàn)結(jié)果引入環(huán)境校正。重型汽車亦可修改采用GB 18352.3—2005所述的試驗(yàn)方法。

2.3 輕型汽車和重型汽車分述試驗(yàn)方法

由于輕型汽車和重型汽車最高車速差別較大，GB/T 12536—1990用于輕型汽車，顯然規(guī)定50km/h的滑行初速度太低，不符合汽車的正常使用狀態(tài)。建議將輕型汽車和重型汽車根據(jù)類型細(xì)分，按照汽車用途，規(guī)定不同的滑行初速度。

為得到汽車的道路行駛阻力，輕型汽車滑行試驗(yàn)方法可按 GB 18352.3—2005中附件 CC進(jìn)行。限于道路長度，實(shí)際操作中一般采取高速段和低速段分段滑行的方法，進(jìn)行數(shù)次試驗(yàn)滿足統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度要求后結(jié)束試驗(yàn)。

道路行駛阻力測量方面，重型汽車目前沒有現(xiàn)行的滑行試驗(yàn)規(guī)范。由于其種類繁多，用途廣泛，外廓尺寸變化大，廠定最大總質(zhì)量跨度大，最高車速分布范圍廣，根據(jù)汽車類型選定滑行初速度尤為重要，且試驗(yàn)風(fēng)速的測量點(diǎn)要高于輕型汽車，離地 1.5 m較為合適。相對于輕型汽車，重型汽車準(zhǔn)備周期長，熱車慢，試驗(yàn)速度慢，滑行試驗(yàn)實(shí)施難度大。參照GB 18352.3—2005的試驗(yàn)方法時(shí)，其 2%統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度難以實(shí)現(xiàn)。綜合考慮試驗(yàn)操作及工作量，重型汽車應(yīng)根據(jù)關(guān)注的速度范圍設(shè)定不同的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度要求，且相對于輕型汽車要有所降低。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，中型客車滑行試驗(yàn)重復(fù)性好，容易達(dá)到較高的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度，預(yù)計(jì)可以規(guī)定比貨車嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度要求。

GB 18352.3—2005中規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)果的環(huán)境校正，經(jīng)具體試驗(yàn)驗(yàn)證，校正系數(shù)計(jì)算式不能完全適用于重型汽車。由此，輕型汽車和重型汽車試驗(yàn)結(jié)果的校正需要區(qū)別對待。

2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的環(huán)境校正

2.4.1 環(huán)境校正的必要性

道路試驗(yàn)是反映汽車產(chǎn)品性能的重要途徑，只要方法得當(dāng)，其結(jié)果客觀公正，具有更高的可信度。但限于試驗(yàn)道路所處的地理環(huán)境及試驗(yàn)時(shí)間的不同，汽車道路行駛阻力的測試結(jié)果會(huì)隨著溫度及氣壓等環(huán)境參數(shù)的變化而有較大的差異，勢必影響到試驗(yàn)時(shí)得到的滑行距離或滑行時(shí)間。周圍環(huán)境的溫度提高10℃時(shí)，汽車列車總行駛阻力大約降低8%～10%[8]，但文獻(xiàn)并沒有給出環(huán)境校正方法。

無論從試驗(yàn)結(jié)果的客觀性還是從同類車型性能的可比性來說，都需要對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正，統(tǒng)一到基準(zhǔn)狀態(tài)（20℃，100 kPa）。

2.4.2 輕型汽車校正系數(shù)的計(jì)算

GB 18352.3—2005引入了環(huán)境校正系數(shù)K，對測定功率P測定進(jìn)行校正，得到P校正。

環(huán)境校正系數(shù)K綜合考慮了試驗(yàn)時(shí)的溫度、氣壓、空氣密度，將試驗(yàn)結(jié)果校正到基準(zhǔn)狀態(tài)（20℃，100 kPa）。校正系數(shù)K的計(jì)算如公式（2），各參數(shù)意義參見GB 18352.3—2005。

GB 18352.3—2005已實(shí)施多年，輕型汽車道路行駛阻力的環(huán)境校正方法已得到行業(yè)認(rèn)可。

2.4.3 重型汽車校正系數(shù)的計(jì)算

重型汽車可以參考輕型汽車的環(huán)境校正形式，但要修訂計(jì)算式中不適用于重型汽車的參數(shù)。

GB 18352.3—2005中滾動(dòng)阻力與總運(yùn)行阻力的比值 RR/RT計(jì)算方法不適合重型汽車。如V=20km/h，汽車質(zhì)量為 2 486kg情況下計(jì)算的RR/RT等于1；試驗(yàn)時(shí)如果汽車制造廠不能提供該比值，則推薦根據(jù)汽車?yán)碚撝械慕?jīng)驗(yàn)公式分別計(jì)算滾動(dòng)阻力和空氣阻力，進(jìn)而計(jì)算比值 RR/RT，且該方法用于工程測試是可行的[9]。

因輪胎差異較大，GB 18352.3—2005中滾動(dòng)阻力的溫度校正系數(shù) KR不能確定適合重型汽車，經(jīng)參閱相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，推薦采用0.006/℃。

將密度比值根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)為溫度與氣壓的關(guān)系，進(jìn)而可計(jì)算重型汽車道路行駛阻力的環(huán)境校正系數(shù)K。校正式如公式（3）

式中：P0為基準(zhǔn)狀態(tài)下大氣壓力；T0為基準(zhǔn)狀態(tài)下大氣溫度，K；P為試驗(yàn)時(shí)大氣壓力；T為試驗(yàn)時(shí)大氣溫度，K；其他參數(shù)意義參見 GB 18352.3—2005。

2.4.4 滑行距離的校正計(jì)算

GB/T 12536—1990規(guī)定的試驗(yàn)方法僅關(guān)心最終的滑行距離 S，依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行的滑行試驗(yàn)，可考慮直接引用環(huán)境校正系數(shù)K，來校正滑行距離，如公式（4）。

式中，S校正為基準(zhǔn)狀態(tài)下（20℃，100 kPa）滑行距離，m；S測定為試驗(yàn)時(shí)滑行距離，m；為測速范圍內(nèi)平均環(huán)境校正系數(shù)。

由此，整車基本性能滑行試驗(yàn)的滑行距離可以進(jìn)行環(huán)境校正。

3 結(jié)束語

我國汽車新產(chǎn)品公告中的汽車基本性能檢驗(yàn)項(xiàng)目有滑行試驗(yàn)內(nèi)容，汽車進(jìn)行室內(nèi)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)定底盤測功機(jī)時(shí)也需要滑行試驗(yàn)獲得道路行駛阻力。同時(shí)汽車大修、整車檢驗(yàn)、汽車性能研究及仿真計(jì)算同樣需要相應(yīng)的試驗(yàn)方法，取得準(zhǔn)確的滑行試驗(yàn)結(jié)果意義重大。

我國專門的汽車道路滑行試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 12536—1990編制較早，規(guī)定滑行初速度單一，未列入汽車的多種配置情況，試驗(yàn)次數(shù)偏少，缺少試驗(yàn)結(jié)果的環(huán)境校正步驟，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范性和同類車型的相比性不足。其作為考查汽車傳動(dòng)副狀況的簡單方法，依然具有較好的實(shí)用價(jià)值。

GB 18352.3—2005修改采用歐盟（EU）指令，相關(guān)的滑行試驗(yàn)程序已得到大量驗(yàn)證，具備一定的參考價(jià)值。我國的輕型汽車可以根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，并積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)，必要時(shí)進(jìn)行修訂，以適應(yīng)我國汽車行業(yè)的實(shí)際情況。

道路行駛阻力的測量方面，重型汽車目前沒有現(xiàn)行的滑行試驗(yàn)規(guī)范，可以修改采用 GB 18352.3—2005的類似方法，使得重型汽車道路行駛阻力有一個(gè)可行的測試方法。重型汽車類型繁多，應(yīng)根據(jù)汽車用途，分別規(guī)定滑行初速度等具體條款。

汽車道路試驗(yàn)受環(huán)境條件影響較大，對于滑行試驗(yàn)來說，采取合適的方法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行環(huán)境校正，將試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)一到基準(zhǔn)狀態(tài)非常必要。為此結(jié)合試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，討論了重型汽車的環(huán)境校正計(jì)算，同時(shí)提出了滑行距離的校正計(jì)算方法。

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[4]GB/T 12536—1990，汽車滑行試驗(yàn)方法[S].

[5]GB 18352.3—2005，輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）[S].

[6]GB/T 15746.1—1995，汽車修理質(zhì)量檢查評定標(biāo)準(zhǔn)整車大修[S].

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