梁志鹏，黄星晨，徐洪友，郭宝光

低滚阻轮胎对轻型商用车辆油耗的影响

梁志鹏，黄星晨，徐洪友，郭宝光

（北汽福田汽车股份有限公司 工程研究总院，北京 102200）

为验证低滚阻轮胎对整车油耗的影响，选用某品牌的6T轻型商用样车，装配不同滚阻系数的轮胎（滚阻系数分别为EZ525-7.0‰、AZ630-6.0‰、AZ630-5.5‰），在装载量为75%（即装载4.5T）以及装载量为满载（即装载6T）的不同条件下，分别进行滑行及滑阻试验；满载条件下进行次高挡及最高挡等速油耗试验；最后分别在4.5T的装载条件下进行中国货车行驶工况（CHTC-LT）及中国重型商用车瞬态工况（C_WTVC）油耗试验。通过试验得出采用低滚阻轮胎的试验样车燃油消耗量要明显低于高滚阻系数轮胎，进而验证低滚阻轮胎可降低整车油耗。

低滚阻轮胎；滑行试验；滑阻试验；油耗试验；CHTC-LT工况；C_WTVC工况

在传统商用车使用过程中，百公里油耗的高低一直是人们所关心的一项重要性能指标[1]。车辆的油耗一部分用来驱动车辆行驶，另一部分则用来克服内部阻力。车辆在行驶过程中，会受到很多方面的阻力，例如风的阻力、车辆内部机械内部之间的摩擦力等，而轮胎的滚动阻力往往都被人们忽视。据统计，汽车消耗所有燃油的4.2%是轮胎的滚动阻力所引起的，这个比例在高速公路行驶时会更高[2]。

本文就匹配6T轻型商用车所用型号为7.00R 16LT的轮胎，设计三种不同滚阻系数，滚阻系数分别为7.0‰、6.0‰、5.5‰；然后将三种不同滚阻的轮胎装配于6T轻型商用样车上，进行滑行试验，通过计算可求得滑行试验的阻力系数；最后分别进行满载等速油耗试验、试验样车在75%装载条件下的中国货车行驶工况（China Heavy-duty Commercial Vehicle Test Cycle for Truck, CHTC- LT）、中国重型商用车瞬态工况（China World Transient Vehicle Cycle, C_WTVC）油耗试验，进而去验证低滚阻轮胎对油耗的影响。

1 滑行及滑阻试验

滑行试验的整个过程符合GB/T 12536—2017 汽车滑行试验方法的要求。

在试验场的性能测试道路上，采用同一车型分别装配三种不同滚阻的轮胎进行滑行试验。滑行时车辆分别按照满载的75%以及满载进行装载；滑行试验中，车辆的起始速度为50 km/h，记录其滑行至0 km/h时所滑行的距离。

滑行试验在装配不同滚阻系数的轮胎时，需保证滑行起始点相同以及整车除轮胎外，其他试验参数一致。滑行速度以及滑行距离数据按每隔5 km/h记录。滑行试验结果如图1所示。

图1 装载50～0 km/h滑行距离曲线

根据滑行试验结果可知在不同装载条件下，不同轮胎滚阻系数对应的滑行距离以及滑行时间如表1所示。

表1 不同装载、不同滚阻系数下的滑行距离及时间

装载量轮胎滚阻系数/‰滑行距离/m滑行时间/s 装载4.5T5.5737.6120.63 6.0624.2100.37 7.0582.690.02 装载6T5.5858.3137.66 6.0721.0115.91 7.0639.699.37

1.1 滑行试验数据分析

在滑行试验中，当车辆从速度1滑行至速度2，速度变化|1-2|≤5 km/h时，可认为在此阶段的滑行为匀减速运动[3]。通过全球定位系统（Global Positioning System, GPS）测速仪VBOX3i测得各个匀减速段的滑行距离以及滑行速度如图1所示。将速度由50 km/h降至0 km/h划分为10段，第一段为50 km/h降至45 km/h，以此类推，最后一段为5 km/h降至0 km/h。根据滑行距离以及滑行速度变化可求得各个匀减速段的滑行加速度，如表2、表3所示。

通过表2、表3中的各个减速段内的加速度大小，结合试验样车的承载，可求得滑行车辆在各个减速段内所受到的阻力大小，如图2所示。

由图2可知，在样车装载量为75%（即装载4.5T）时，滑行车辆装配滚阻系数为5.5‰的轮胎所受到的阻力值最小，装配滚阻系数为7.0‰的轮胎所受到的阻力值最大；装载量为满载（即装载6T）时，滑行车辆装配滚阻系数为5.5‰的轮胎所受到的阻力值最小，装配滚阻系数为7.0‰的轮胎所受到的阻力值最大。在上述两种不同的加载条件下，均呈现出轮胎的滚阻系数越小，滑行阻力越小的趋势。

表2 滑行试验中各个匀减速段内的加速度 单位：m/s2

装载滚阻系数第一段第二段第三段第四段第五段 装载4.5T7.0‰-0.240 2-0.206 2-0.173 3-0.152 5-0.162 0 6.0‰-0.255 6-0.177 5-0.156 6-0.171 8-0.128 4 5.5‰-0.211 1-0.150 0-0.143 8-0.128 9-0.110 6 装载6T7.0‰-0.226 0-0.166 3-0.155 1-0.146 1-0.144 3 6.0‰-0.198 5-0.173 0-0.138 7-0.126 1-0.118 7 5.5‰-0.158 3-0.131 3-0.128 3-0.117 4-0.111 2 装载滚阻系数第六段第七段第八段第九段第十段 装载4.5T7.0‰-0.130 7-0.126 0-0.124 0-0.108 8-0.095 5 6.0‰-0.123 3-0.114 6-0.111 9-0.101 2-0.086 9 5.5‰-0.104 1-0.101 1-0.093 3-0.086 4-0.078 4 装载6T7.0‰-0.121 1-0.145 8-0.136 2-0.097 1-0.040 0 6.0‰-0.109 7-0.105 7-0.093 3-0.084 9-0.080 4 5.5‰-0.100 2-0.075 4-0.084 8-0.060 4-0.044 4

图2 装载时滑行阻力曲线

1.2 车辆行驶阻力计算

一般地，可将汽车在滑行过程中所受到的阻力近似为一个二次多项式，如式（1）所示，该二次多项式中的变量为车速[4]。

=++2（1）

式中，为常数项阻力，数值大小与速度大小无关；是一次项系数，表示与速度线性相关的阻力；是二次项系数，表示与速度平方相关的阻力。

利用origin软件对上述试验所得速度以及行驶阻力进行二次多项式拟合，便可分别求得装载量为75%（即装载4.5T）以及装载量为满载（即装载6T）时式（1）二次多项式中的各项系数，计算结果如表3所示。

表3 车辆滑行阻力系数

装载量阻力系数EZ525-7.0‰AZ630-6.0‰AZ630-5.5‰ 装载4.5Ta521.6365.5410.7 b-1.442 41.484 3-2.864 5 c0.176 00.141 50.187 4 满载6.0Ta628.7469.4387.6 b-0.665 82.678 03.235 5 c0.166 00.135 10.113 8

2 低滚阻轮胎对油耗影响的验证

为了验证低滚阻轮胎能起到降低油耗的作用，分别从三个方面进行试验，即满载等速油耗试验、转鼓油耗CHTC-LT工况试验、转鼓油耗C_WTVC工况试验。

2.1 满载等速油耗试验

在路段长度为500 m的试验道路上，采用等速百公里燃料消耗试验方法进行试验[5]。本次试验分别采取次高挡（四挡）、最高挡（五挡）两个挡位进行油耗试验，四挡的车速从40 km/h开始，间隔车速为10 km/h，到80 km/h截止，共计测定5个试验车速；五挡的车速从50 km/h开始，间隔车速为10 km/h，到100 km/h截止，共计测定6个试验车速。测量结果如表4所示。

表4 不同滚阻轮胎四挡、五挡等速百公里燃料消耗量

满载挡位车速/(km/h)EZ525-7.0‰AZ630-6.0‰AZ630-5.5‰ 四挡等速百公里燃料消耗量(L/100 km)408.147.397.34 509.698.718.27 6010.709.989.90 7012.5711.9611.68 8014.1213.7613.36 五挡等速百公里燃料消耗量(L/100 km)508.798.077.67 609.609.278.93 7010.7410.3710.05 8012.4812.1211.72 9014.4714.1513.37 10016.5216.2615.67

以目前所用滚阻系数为7.0‰的轮胎为例，由表4可知，若更换为滚阻系数为6.0‰的轮胎时，四挡等速百公里燃料消耗量平均可降低6.69%，五挡等速百公里燃料消耗量平均可降低3.62%；若更换为滚阻系数为5.5‰的轮胎时，四挡等速百公里燃料消耗量平均可降低8.88%，五挡等速百公里燃料消耗量平均可降低7.50%。因此，在车辆使用滚阻系数越低的轮胎，试验车辆的等速百公里燃料消耗量越小，且这一特点在低速时更加明显。

2.2 转鼓油耗CHTC-LT工况试验

中国重型商用车辆行驶工况（China Heavy- duty Commercial Vehicle Test Cycle, CHTC）分为6个工况，本次试验所采用的为货车（车辆总重 ≤5 500 kg）的CHTC-LT工况[6]。在总质量为4.5 T时，采用行驶工况（CHTC-LT）来测量试验样车在装配不同滚阻系数的轮胎时的油耗量。CHTC- LT工况包含：市区（第1部分309 s）、城郊（第2部分874 s）、高速（第3部分469 s）三个不同的速度区间，该工况的总时长为1 652 s，工况曲线如图3所示。

图3 CHTC-LT工况曲线

在CHTC-LT工况下，试验样车总质量为4.5T，分别装配EZ525-7.0‰、AZ630-6.0‰、AZ630-5.5‰三种不同滚阻系数的轮胎，结合上述计算得出的滑行阻力系数，所得试验结果如表5—表7所示。

由表可知，试验样车分别装配EZ525-7.0‰、AZ630-6.0‰、AZ630-5.5‰三种不同滚阻系数轮胎进行CHTC-LT工况试验，轮胎滚阻系数为5.5‰的综合燃料消耗量最低为10.44 L/100 km，轮胎滚阻系数为7.0‰的综合燃料消耗量最高为11.17 L/ 100 km；若将目前所使用滚阻系数为7.0‰的轮胎更换为滚阻系数为5.5‰，综合燃料消耗量可降低6.5%，提高燃油经济性的同时，减少了碳排放。进一步验证了滚阻系数越低的轮胎，综合燃料消耗量越低。

表5 CHTC-LT-装配EZ525-7.0‰轮胎油耗试验结果

CHTC-LT工况试验次数燃料消耗/（L/100 km）燃料消耗均值/（L/100 km）综合燃料消耗量/（L/100 km） 第一部分第1次14.7014.7610.45 第2次14.88 第3次14.70 第二部分第1次9.049.02 第2次8.98 第3次9.04 第三部分第1次11.2511.28 第2次11.33 第3次11.25

表6 CHTC-LT-装配AZ630-6.0‰轮胎油耗试验结果

CHTC-LT工况试验次数燃料消耗/(L/100 km)燃料消耗均值/(L/100 km)综合燃料消耗量/(L/100 km) 第一部分第1次16.0815.7311.17 第2次15.38 第3次15.74 第二部分第1次9.549.59 第2次9.56 第3次9.66 第三部分第1次12.1012.10 第2次12.04 第3次12.16

表7 CHTC-LT-装配AZ630-5.5‰轮胎油耗试验结果

CHTC-LT工况试验次数燃料消耗/(L/100 km)燃料消耗均值/(L/100 km)综合燃料消耗量/(L/100 km) 第一部分第1次15.7115.9510.44 第2次15.81 第3次16.32 第二部分第1次8.968.87 第2次8.81 第3次8.84 第三部分第1次11.4011.29 第2次11.23 第3次11.23

2.3 转鼓油耗C_WTVC工况试验

C_WTVC由市区循环、公路循环以及高速循环三部分组成[7]。在装载量为4.5T时，根据《重型商用车燃料消耗测试方法》（GB/T 27840—2021）中分类及特征里程分配比的要求，本次试验采用3 500 kg ≤车身总重≤5 500 kg的工况，其市区比例、公里比例以及高速比例分别为40%、40%、20%。C_WTVC工况包含：市区循环（900 s）、公路循环（468 s）、高速（432 s）三个不同的速度区间[8]，该工况的总时长为1 800 s，工况曲线如图4所示。

图4 重型商用车C_WTVC工况循环曲线图

在C_WTVC工况下，试验样车总质量为4.5T，分别装配EZ525-7.0‰、AZ630-6.0‰、AZ630-5.5‰三种不同滚阻系数的轮胎，按照市区比例、公里比例以及高速比例分别为40%、40%、20%分别进行三次试验，所得试验结果如表8—表10所示。

表8 C_WTVC工况装配EZ525-7.0‰轮胎油耗试验结果

试验次数工况行驶距离/m测量值/ml按分配系数计算结果/(L/100 km)综合工况油耗/(L/100 km) 1城市部分5.805647.14.454 936 38610.744 778 09 市郊部分5.635483.887 260 841 高速部分9.151101.52.402 580 863 2城市部分5.762651.14.511 162 50910.857 637 28 市郊部分5.635562.53.983 407 087 高速部分9.1461083.52.363 067 684 3城市部分5.766654.607 346 28510.917 334 11 市郊部分5.676561.83.948 859 43 高速部分9.1041077.82.361 128 394

表9 C_WTVC工况装配AZ630-6.0‰轮胎油耗试验结果

试验次数工况行驶距离/m测量值/ml按分配系数计算结果/(L/100 km)综合工况油耗/(L/100 km) 1城市部分5.725624.64.369 722 20810.744 778 09 市郊部分5.618517.63.688 876 476 高速部分9.1171000.32.194 242 58 2城市部分5.734621.44.337 199 5710.857 637 28 市郊部分5.653510.23.609 475 781 高速部分9.067999.42.203 174 436 3城市部分5.753609.14.238 979 78910.917 334 11 市郊部分5.667520.63.675 245 927 高速部分9.1091 005.12.206 162 795

表10 C_WTVC工况装配AZ630-5.5‰轮胎油耗试验结果

试验次数工况行驶距离/m测量值/ml按分配系数计算结果/(L/100 km)综合工况油耗/(L/100 km) 1城市部分5.755631.44.399 174 87610.163 745 36 市郊部分5.649508.73.606 166 253 高速部分8.98968.72.158 404 229 2城市部分5.764641.34.453 006 41610.007 113 02 市郊部分5.642474.53.363 554 636 高速部分9.044991.12.190 551 965 3城市部分5.764608.34.223 863 7189.845 443 68 市郊部分5.642486.73.450 035 915 高速部分9.044982.52.171 544 047

由表可知，试验样车分别装配EZ525-7.0‰、AZ630-6.0‰、AZ630-5.5‰三种不同滚阻系数轮胎进行C_WTVC工况试验，轮胎滚阻系数为5.5‰的综合工况燃料消耗量最低为9.845 L/100 km，平均油耗为10.174 L/100 km；轮胎滚阻系数为6.0‰的综合燃料消耗量最低为10.150 L/100km，平均油耗为10.174 L/100 km；轮胎滚阻系数为6.0‰的综合燃料消耗量最低为10.150 L/100 km，平均油耗为10.840 L/100 km；若将目前所使用滚阻系数为7.0‰的轮胎更换为滚阻系数为5.5‰，综合燃料消耗量可降低6.14%，提高燃油经济性的同时，减少了碳排放。再次验证了滚阻系数越低的轮胎，综合燃料消耗量越低。

3 结论

为了验证低滚阻轮胎能起到降低油耗的作用，分别从三个方面进行试验，即满载等速油耗试验、转鼓油耗CHTC-LT工况试验、转鼓油耗C_WTVC工况试验。根据实验结果可得出以下两点结论：

1）轮胎滚阻系数越低，所产生的综合燃料消耗量越小；

2）轮胎滚阻系数越低，燃油消耗量低速工况下降幅更加明显。

[1] 张新月,殷瑞婧,周福强,等.整车燃油经济性与轮胎相关性的试验研究与理论分析[J].轮胎工业,2017,37 (4):195-199.

[2] 李露,王登平,李林.低滚阻轮胎对6×4牵引车燃油经济性的影响[J].汽车实用技术,2017,42(24):97-98.

[3] 李国栋,王兆甲,刘金铎.汽车滑行阻力系数的测定方法研究[J].汽车实用技术,2015,40(10):79-81.

[4] 罗雄,刘易斯.汽车道路滑行阻力的研究[J].汽车科技, 2019(6):19-22.

[5] 王延克.低滚阻轮胎节能效果的验证[J].客车技术与研究,2019,41(1):60-62.

[6] 宋子钰,陶云飞,张晖,等.CHTC与C-WTVC工况油耗和排放的试验研究[J].汽车技术,2020(6):51-57.

[7] 闫祯,王兆,郑天雷,等.不同工况下重型商用车燃料消耗量模拟计算结果对比研究[J].中国汽车:英文版, 2019(2):39-43.

[8] 肖福文.低滚阻轮胎对电动客车续驶里程的影响研究[J].机电技术,2018(2):86-89.

Influence of Low Rolling Resistance Tires on Fuel Consumption of Light Commercial Vehicles

LIANG Zhipeng, HUANG Xingchen, XU Hongyou, GUO Baoguang

( The Engineering Research Institute of Beiqi Foton Motor Company Limited, Beijing 102200, China )

In order to verify the impact of low rolling resistance tires on the fuel consumption of the whole vehicle, a 6T light commercial prototype vehicle of a certain brand is selected and equipped with tires with different rolling resistance coefficients (rolling resistance coefficients:EZ525-7.0‰, AZ630-6.0‰, AZ630-5.5‰).Under different conditions of loading capacity of 75% (loading 4.5T) and full load (loading 6T), the sliding tests and sliding resistance tests are carried out respectively.The fuel consumption test of China heavy-duty commercial vehicle test cycle for truck (CHTC-LT) and China world transient vehicle cycle (C_WTVC) are carried out under the loading condition of4.5T respectively.Through the test, it is concluded that the fuel consumption of the test vehicle with low rolling resistance tires is significantly lower than that of high rolling resistance coefficient tires. Rolling resistance tires can reduce the fuel consumption of the whole vehicle.

Low rolling resistance tire;Sliding test;Sliding resistance test;Fuel consumption test; CHTC-LT working condition; C_WTVC working condition

U463.341；U467.3

A

1671-7988(2023)10-79-06

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.010.016

梁志鹏（1993—），男，硕士，助理工程师，研究方向为轻型商用车行驶系统开发，E-mail:lzp18634313785 @163.com。