易金花 严杰 刘廷

摘 要：标准GB 18352.6—2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》中提出了四种道路载荷测量方法——滑行法，扭矩法，风洞法，计算法。针对3辆样车采用滑行法、风洞法和计算法进行了实车试验和计算，对比和分析了这三种测量方法的结果偏差。结果表明，风洞法测得的道路载荷结果与滑行法的平均偏差在1.25%以内，风洞法与滑行法测量道路载荷结果基本一致;计算法测得的道路载荷结果与滑行法的平均偏差在33.1%以内，计算法可作为企业测量道路载荷的参考方法。

关键词：国Ⅵ排放标准;道路载荷测量;风洞法;滑行法;计算法

中图分类号：U467  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-126-04

Comparative Test and Research on Road Load Measurement Method for Light Vehicle

Yi Jinhua， Yan Jie， Liu Ting

（ The Automotive Engineering Institute of Guangzhou Automobile Group Co.， Ltd.， Guangdong Guangzhou 511434 ）

Abstract： It is proposed in China standard GB 18352.6-2016<LIMITS AND MEASUREMENT METHODS FOR EMISSI -IONS FROM LIGHT-DUTY VEHICEL （ CHINA STAGE 6 ） >four road load measurement methods-coastdown method， torque method， wind tunnel method， calculation method. To compare and analysis the deviation of the coastdown method， wind tunnel method and calculation method， three vehicles were tested and calculated by these three measurement methods. The results show that deviation between the road load measurement methods by the wind tunnel method and the coastdown method is within 1.25%， the results of wind tunnel method and coastdown method are basically the same; and the deviation between the road load measurement methods by calculation method and the coastdown method is within 33.1%， the calculation method can be used as a reference method for enterprises.

Keywords： CHINA VI emission standard; Road Load Measurement; Wind tunnel method; Coastdown method; Calculation method

CLC NO.： U467  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-126-04

前言

GB 18352.6—2016《輕型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》^[1]（国Ⅵ标准）提出了四种道路载荷测量方法，分别是滑行法、扭矩法、风洞法、计算法。滑行法是目前国内进行道路载荷测量的主要方法，通过实际道路滑行计算阻力得到道路载荷;扭矩法实施过程与滑行法一致，在轮毂上安装扭矩传感器后，通过滑行方法测量扭矩，计算得到道路载荷;风洞法是将风洞与底盘测功机或平带式测功机相结合确定道路载荷的测量方法，即在测功机上测量车辆滚动阻力，在空气动力学风洞中测量车辆空气动力学阻力^[2-5]，将两种阻力结果相加后得到道路载荷;计算法则是根据车辆质量、长宽高等参数计算默认道路载荷。

滑行法是国内普遍采用的道路载荷测量方法^[6]，风洞法和计算法是与滑行法实施做法完全不同的道路载荷测量方法。本文针对3辆具有代表性的车型，依据标准中滑行法与风洞法、计算法的要求进行实车试验及计算分析，以滑行法结果为基准，比较三种测量方法的结果偏差，为企业提供选择道路载荷测试方法的建议。

1 道路载荷测量方法

1.1 滑行法

根据GB 18352.6—2016中固定式风速仪法道路滑行试验的测试要求，对样车A（2.0T+7WDCT）、样车B（1.4T+6MT）和样车C（1.5T+6AT）进行道路载荷测量。

1.1.1 车辆准备

样车A、样车B和样车C磨合里程为3000km，试验前将样车胎压调整至标准要求的下限值，调节四轮定位参数符合出厂要求，车辆加满油并称重配载至测试质量（测试质量=基准质量+选装装备+15%车辆最大负载），滑行前进行车轮拖滞力测量（热态），确保车辆传动系等功能状态正常。样车参数如表1所示。

1.1.2 试验环境

道路滑行试验在襄樊东风汽车试验场进行，试验时气温为17～19.6℃，大气压力为100.8～102.9 kPa，风速为0.3 m/s，试验环境满足温度5～40℃、5 s内平均风速低于5 m/s的要求。

1.1.3 试验过程

试验步骤如下：

a.正式滑行前，样车以118 km/h的速度行驶20 min进行预热。

b.车辆正式滑行，样车行驶速度达到140 km/h，并维持车速稳定1 min，然后将变速器置于“空挡”位置，尽量不转动转向盘，不采取制动，用行驶记录仪记录车辆从（v_j+5 km/h）滑行至（v_j-5 km/h）的时间?t_jai（i代表第i次滑行，i=1，2，…，n），其中，基准速度v_j分别取为130 km/h、120 km/h……30 km/h、20 km/h。

c.在同一条道路相反方向进行步骤b的试验，记录反向滑行时间?t_jbi。

重复步骤b和c的试验过程，获得3组连续测量结果，结果应满足基准速度v_j下测量结果的统计精度p_j：

其中，基准速度v_j下的平均滑行时间?t_j和每组测量的平均滑行时间?t_ji分别为：

式中，n为滑行测量组数;σ_j为标准偏差;h为给定的系数，参照GB 18352.6，取为2.8。

1.1.4 滑行法结果

基准速度v_j下的道路载荷算术平均值F_j计算式为：

式中，M_av为道路道路载荷测试开始至结束时试验车辆的平均质量;M_r为所有转动零部件的等效有效质量，可按照车辆的基准质量的3%进行估算。

根据式（4）计算得到的F_j，采用最小二乘法計算得到道路载荷公式中的f₀，f₁，f₂：

式中，F为道路载荷;f₀，f₁，f₂分别为道路载荷曲线的常数项、一次项系数、二次项系数;v为车辆行驶车速。

将以上实际滑行环境下测得的道路载荷F修正到基准状态（大气压力P₀=100 kPa，大气温度T₀=293 K，干空气密度ρ₀=1.189 kg/m³，风速为0 m/s），修正公式为：

式中，F^*为修正后的道路载荷;K₀为滚动阻力修正因子;K₁为测试质量修正因子;K₂为空气阻力修正因子;w₁为风阻修正值;T为环境温度的算术平均值。

3辆样车的道路滑行试验结果如表2所示。

1.2 风洞法

1.2.1 空气动力学阻力测试

在同济大学空气动力学风洞试验室进行3辆样车空气动力学阻力测量。试验前的车辆准备和配载方式均与道路滑行试验要求相同，确保两种方法的车身姿态一致。

依照风洞试验要求对样车进行固定，并在基准速度v_j下测量基准速度下空气阻力系数与迎风面积的乘积（C_DA_f）_j，每个基准速度下测量时间为60 s，测量频率为5 Hz。

样车基准速度下的空气动力学阻力F_Aj计算式为：

式中，ρ₀为干空气密度。

样车空气动力学阻力测量结果如表3所示。

1.2.2 滚动阻力测试

在环境舱中进行3辆样车的滚动阻力测试，试验前按照道路滑行试验加载方式进行配重，采用标准GB 18352.6—2016中稳定车速下的测量方法进行试验。试验环境温度为20℃，按照表4对底盘测功机进行参数设定，依照道路滑行试验预热方法在底盘测功机上进行车辆预处理。

试验从最高基准速度130km/h开始，到最低基准速度20km/h结束，每个基准速度稳定10s后进行连续6s的轮边力测量，测量频率为10Hz，测量期间车速保持恒定，记录各基准速度点底盘测功机测得的轮边力f_jD。

将底盘测功机上测得的曲面轮边力f_jD修正到等效的平坦基准路面上：

式中，F_Dj为修正到基准路面上的轮边力;R_w为1/2车轮公称直径;R_D为底盘测功机滚筒半径。

3辆样车的滚动阻力计算结果如表5所示。

1.2.3 风洞法结果

根据空气阻力F_Aj、滚动阻力F_Dj可计算得到基准速度下的道路载荷F_wj=F_Dj+F_Aj，結果如表6所示。

1.3 计算法

计算法是根据车辆参数计算默认的道路载荷方法，车辆参数见表1。

按下列公式计算默认道路载荷：

式中，F_s为道路载荷;f_s0，f_s1，f_s2分别为计算法道路载荷曲线的常数项、一次项系数、二次项系数;v为行驶车速。

其中，f_s1 =0，f_s0值按式（10）计算得到，单位N：

式中，TM为车辆测试质量。

f_s2单位为N?（h/km）²，由下式确定：

式中，W为车辆宽度，H为车辆高度。

根据式（10）和式（11），得到道路载荷曲线各系数项值，见表7。

根据表7的样车道路载荷曲线系数，由式（9）可计算出各基准速度下的道路载荷Fs，结果见表8所示。

2 测量方法对比分析

根据表2、表6、表8，样车A、样车B和样车C采用滑行法、风洞法与计算法测得的道路载荷曲线分别如图1、图2、图3所示，以滑行法道路载荷测试结果作为基准值，风洞法与滑行法道路载荷结果的相对偏差结果如表9所示，计算法与滑行法道路载荷结果的相对偏差结果如表10所示。

对表2、表6的滑行法与风洞法道路载荷结果进行对比，在基准速度点上，对于样车A，风洞法与滑行法测得的道路载荷最大相差17 N，最小相差2 N，平均差值为7.5 N;对于样车B，两种方法测得的道路载荷最大相差17.8 N，最小相差0.2 N，平均差值为4.9 N;对于样车C，两种方法测得的道路载荷最大相差9N，最小相差0.1 N，平均差值为3.2N。由图1～图3可知，风洞法与滑行法得到的道路载荷曲线趋势一致且基本重合。

由表9可知，对于样车A，风洞法与滑行法测得的道路载荷最大偏差为2.6%，平均偏差为1.25%;对于样车B，最大偏差为2.7%，平均偏差为0.28%;对于样车C，最大偏差为2.48%，平均偏差为0.81%。风洞法与滑行法测得的道路载荷平均偏差在±1.25%以内。以上结果综合表明3辆样车采用风洞法与滑行法测量道路载荷结果基本相同。

对表2、表8的滑行法与计算法道路载荷结果进行对比，样车A的两种方法测得的道路载荷的平均差值为150 N;样车B的平均差值为129N;样车C的平均差值为151.5N。由图1～图3可知，计算法与滑行法得到的道路载荷曲线对比，计算法曲线整体明显均高于滑行法曲线，速度越大，两者差值越大，即变化趋势上计算法斜率偏大。

由表10可知，对于样车A，计算法与滑行法测得的道路载荷最大偏差为39.2%，平均偏差为30.9%;对于样车B，最大偏差为59.1%，平均偏差为32.3%;对于样车C，最大偏差为56.2%，平均偏差为33.1%。3辆样车计算法与滑行法测得的道路载荷平均偏差在33.1%以内，计算法的道路载荷测量结果相对滑行法结果明显偏大。

综合图1～图3和表10结果，3辆样车的计算法的常数项及二次项系数相对滑行法的均偏大，从计算法的公式理论上分析，计算法适用于车重偏重以及外造型偏硬朗（风阻系数大）的车型。

3 结论

本文针对标准GB 18352.6—2016中提出的滑行法、风洞法和计算法测量道路载荷的方法进

行了实车测试和计算分析。试验结果表明，3辆样车采用风洞法测量道路载荷与滑行法的结果偏差在±1.25%以内，证明了风洞法与滑行法测量道路载荷的结果基本一致;3辆样车采用计算法测量道路载荷与滑行法的结果偏差在33.1%以内，计算法可作为企业计算道路载荷的参考方法。

参考文献

[1] 中华人民共和国环境保护部.汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）：GB 18352.6—2016[S].北京：中国环境科学出版社， 2016.

[2] 余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2000.

[3] 易金花，陈丽霞，严杰.车辆行驶阻力测量风洞法与滑行法对比试验研究[J].汽车技术， 2019（7）： 59-62.

[4] 陈细军.汽车空气动力学特性风洞试验研究[D].长沙：湖南大学， 2009.

[5] OICA.Global Technical Regulation on Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedures （WLTP） [S]. ECE： TRANS，2016.

[6] 幸运，罗泽敏，黄鹏，等.基于轻型车国六标准的道路滑行阻力试验[J].汽车实用技术， 2018（3）： 61-6.