降低商用車輪胎滾動阻力的先進技術和研究現狀

?

降低商用車輪胎滾動阻力的先進技術和研究現狀

介紹了基于輪胎滾動阻力預測模型的發展，分析了這些模型的優缺點，并對模型進行了改進。輪胎作為汽車重要的安全部件，對汽車動力學具有很大影響，其不僅影響汽車的制動性能、行駛噪聲，而且對汽車的燃油消耗特性產生影響。彈性遲滯阻力和風扇效應阻力、輪胎對地面的局部滑移力、輪胎摩擦噪聲等構成了輪胎滾動阻力，其中彈性遲滯阻力約占90%～95%。國際標準ISO 18.164將滾動阻力的大小定義為車輛行駛單位距離的能量消耗。SAE J1269標準則定義滾動阻力為輪胎接地面切線方向上的合力。輪胎滾動阻力降低10%，對商用車而言，燃油消耗減少1.5%～3%；對乘用車而言，燃油消耗減少約為0.5%～1.5%。商用車輪胎由19個部分組成，若能測得輪胎每部分對滾動阻力的影響，則可對輪胎進行優化，從而盡可能降低滾動阻力、減少燃油消耗。

介紹了兩種確定輪胎滾動阻力的數值分析方法：Gillespie模型、Rhyne-Cron模型。Gillespie模型包含了滾動阻力的3種不同精度計算式，并需要輪胎氣壓、速度和輪胎垂向負荷作為輸入參數。Rhyne-Cron模型則是針對乘用車輪胎，根據輪胎接地面的擠壓和剪切情況計算滾動阻力。這兩種方法雖不需要制造實體輪胎模型，但仍不能反映出輪胎各部分對滾動阻力的影響。

給出了一種估算輪胎滾動阻力的新模型，該模型結合有限元分析方法和粘彈性理論，可計算出輪胎各部分對滾動阻力的影響。通過商業化軟件Abaqus建立295/80R22.5商用車輪胎有限元模型，利用倍耐力開發的后處理軟件和Maxwell-Wiechert粘彈性模型，得出了295/80R22.5商用車輪胎各部分對滾動阻力的影響以及特定條件下的滾動阻力，所得到的結果與實體試驗所得到的結果一致，證明了所建模型的正確性。

利用該新模型可以節省輪胎研發過程中的大量時間和費用，且可以判斷哪些參數有利于改善輪胎特性，對改進輪胎設計具有重要的參考價值。

Marcos R. Gali et al. SAE 2014-36-0016.

編譯：王祥