辛运，罗泽敏，黄鹏，董幸之，熊俊西，谢杰聪

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州 511434）

前言

环境保护部、国家质检总局近日联合发布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法[1]（中国第六阶段）》（以下简称“轻型车国六标准”），公布了第六阶段轻型汽车的排放要求和实施时间。其对油耗及排放的要求越来越高，而整车道路滑行阻力是影响整车油耗的主要因素。因此研究轻型车国六标准实施后对整车道路滑行阻力的影响就至关重要。

测定道路行驶阻力的方法主要有道路滑行法与风洞法[2]，道路滑行法因其成本低、简单易实现，被国内外企业及检测机构普遍采用[3]，本文基于轻型车国六标准中的道路滑行法，对某车型道路滑行阻力进行试验研究，对比了其与轻型车国五标准的区别。最后利用Matlab设计了道路滑行阻力分析软件，实现对试验数据的处理及分析。

1 轻型车国六标准道路滑行试验方法

根据标准GB18352.6—2016轻型汽车污染物排放限值及测试方法（中国第六阶段）中要求，采用固定式风速仪法进行道路滑行阻力试验。

1.1 试验条件

1.1.1 试验道路

试验时要求道路表面应该是平坦、清洁、干燥的，也没有能够妨碍道路载荷测量的障碍物或风障，测试道路的纵向坡度不应超过 ±1%。

1.1.2 气象条件

在整个试验期间，要求：5秒平均风速低于5m/s，2秒峰值风速低于8m/s，试验道路的横风小于2m/s，风速应在高出路面0.7m处测量；大气温度在 5℃-40℃以内，满足以上条件可进行道路滑行阻力试验。最终将滑行阻力校正至基准状态下（大气压力：100kPa，大气温度：293K，空气密度：1.189kg/m3，风速：0m/s）。

1.2 车辆准备

1.2.1 车辆准备及配重

轻型车国六标准中规定车辆需配载为测试质量Mav进行试验，测试质量表示为：车辆的基准质量（车辆的整备质量+100kg）、选装装配质量及代表性负荷质量三者之和。在试验前后，试验车辆、司机和设备都需要进行称重，其分别表示为mav1和mav2，根据其平均值得到实际试验质量mav。

1.2.2 车辆状态确认及磨合

试验前确认车辆处于正常运行状态，并对车辆进行适当的磨合，试验车辆里程数至少为 10000km，但不应超过80000km。且轮胎在实际道路上至少磨合 200km，轮胎花纹深度在100%-80%之间。

1.2.3 车辆预热

车辆预热前，车辆应该在离合器断开，或自动挡处于空挡时，通过轻踩刹车，使车速在5-10秒内稳定地从80km/h降低到20km/h。预热后车辆以118km/h的速度至少进行20分钟的预热，直到达到稳定状态。

1.3 道路滑行试验

1.3.1 通过滑行时间计算道路载荷

首先将车辆加速到比基准车速vj高10km/h的车速，并维持稳定至少1分钟，然后将变速箱置于“空挡”位置，记录测试车辆从滑行至的时间。在与车辆相反的方向进行同样的试验操作，记录时间，重复i次上述试验，最终从其中挑选 n组试验数据，使其满足式（3）条件。

首先根据式（1）计算基准车速vj下第i次往返试验的调和平均值。

利用式（2）计算基准车速vj下n次试验的调和平均值。

式中：pj表示基准车速 vj下的统计学精度；表示标准差，其可用式（4）表示；

n表示试验次数，根据n查表1可得h的值。

表1 根据n确定系数h

基准车速vj下n次往返滑行时间的算术平均值可用式（5）计算。

利用式（6）计算基准车速 vj下，往返平均滑行时间的调和平均值。

根据功率法，通过式（7）计算基准速度 vj下道路行驶阻力，采用最小二乘法对各基准车速vj下的阻力进行二次拟合，分别得到行驶阻力曲线的常数项 f0、一次项 f1、二次项f2。

式中：mav表示试验前后的平均试验质量；mr为车辆的旋转质量，mr=（基准质量+25kg）*0.03。

1.3.2 基准状态的校正

轻型车国六标准中规定需将式（7）校正至基准状态，根据式（8）计算空气阻力校正因子K2。

式中：T、P分别表示试验过程中的平均大气温度与大气压力。

根据式（9）计算风速修正系数w2。

式中：vw表示风速，且当时，w2=0。

根据式（10）计算测试质量修正因子

式中：TMH表示试验车辆的测试质量。

利用公式（11）得到基准状态下的道路滑行阻力曲线。

2 实例分析

2.1 试验车辆参数

以某在研车型为试验车，在车辆状态及气象条件等满足试验要求条件下进行试验，试验车辆的基本信息如表 2所示。

表2 试验车辆的基本信息

2.2 试验场地与试验设备

试验设备名称和参数，如表3所示。试验场地为襄阳东风汽车试验场的性能试验道路（长直线）。

表3 试验设备名称和参数

2.3 试验数据采集及处理

滑行试验的起始车速为135km/h，结束车速为15km/h。在实际试验中，车辆滑行开始的最高车速需≥145km/h，滑行结束的最低车速≤10km/h。受试验场地长度限制，滑行试验分三段进行，重复8次试验，记录滑行时间，如表4所示。

表4 滑行试验时间

表5 减速时间

根据式（7）式，计算不同车速下的道路行驶阻力F测量，如表6所示，行驶阻力曲线的系数：。

表6 道路行驶阻力

利用式（8）～（10）分别计算测试质量修正因子K1=-1.1026，空气阻力校正因子 K2=0.9815，风速修正因子w2=0，其中滚动滚动阻力修正因子K0=0.0086。

根据式（11）计算基准状态下的道路行驶阻力曲线：

3 国六与国五排放标准行驶阻力对比

与轻型车国五标准相比[4]，轻型车国六标准对测试车辆的试验质量、车辆磨合里程、轮胎条件、基准车速、车辆预热等作出更严格的要求；在数据处理上提出利用往返滑行时间的调和平均值代替算术平均值；在试验结果上引入空气阻力校正因子、滚动阻力修正因子、风速修正因子、测试质量修正因子等四个修正因子，将道路行驶阻力校正至基准状态。

取同一台车在气象条件与车辆状态接近的条件下，按照轻型车国五标准要求进行道路滑行阻力试验，获取基准车速120～20km/h时的道路行驶阻力曲线：

对比轻型车国五与国六标准道路行驶阻力曲线如图1所示。

图1 阻力曲线对比

对比两种标准下的行驶阻力可知：轻型车国六标准下的道路行驶阻力比国五标准下平均大40N，且高速段行驶阻力差异尤为明显。

4 设计软件介绍

在工程应用中为便于计算分析道路行驶阻力，利用Matlab设计GUI程序界面[5]。实现对道路行驶阻力试验数据的存储及分析，程序主界面如图2所示。

图2 程序主界面

4.1 输入车辆信息与试验条件

打开道路行驶阻力分析软件主界面，在车辆信息与试验条件界面下输入车辆基本信息、轮胎信息，及车辆卡钳状态、试验的气象条件、试验车辆的质量信息等，如图3所示。

选择Vbox导出的滑行试验的原始试验数据，进行计算。

图3 车辆信息与试验条件界面

4.2 分析计算

打开阻力分析界面，查看试验结果，如图4所示。分别显示轻型车国六、国五标准下的道路行驶阻力、拟合系数、阻力曲线及气象条件。

图4 试验结果

同时所设计的软件具有数据存储的功能，对所分析处理的试验数据建立数据库，可以一键导入处理完成的车辆滑行阻力，实现对车辆滑行阻力数据的管理及对比分析。

5 结论

本文结合试验分析了轻型车国六标准中车辆道路滑行阻力的试验方法，对比了轻型车国六与国五标准的区别，并以Matlab为基础设计了道路滑行阻力分析软件，实现对试验数据的快速处理及管理，为企业、检测机构节省大量的时间。该软件也能为轻型车国六标准中道路滑行阻力的试验和数据处理提供指导。

[1] 国家环境保护部.GB18352.6-2016轻型车汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）.北京:中国环境科学出版社,2016.

[2] 国家环境保护总局.GB18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国V阶段）.北京:中国环境科学出初版,2013.

[3] 曾海鹏,胡振涛等.车辆道路滑行法及其数据处理[J].汽车技术2015（3）,46～41.

[4] 汽车滑行阻力数据处理方法及软件实现[J].汽车工程师 2015（12）,33～36.

[5] 罗华飞. MATLAB GUI设计学习手记[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010:141～162.