PDF《究中的应用》

2 滚动阻力的能量消耗模型 2.1 能量流分析方法简述 整车能量流分析是指从整车全局角度出发,在一定工况下,测试分析各子系统、各零部 件的能量消耗, 以此最终得到从发动机燃烧汽油到驱动车辆的能量耗散分布图. 为了得到真 实的子系统能量消耗情况,需在同一辆车、同一环境、同一工况、同一时刻下测试各相关子 系统的瞬时能量消耗情况.图1是一般乘用车整车能量流分布图. 图1整车能量流分布图 由于整车各运动系统之间存在动态、 实时的耦合关系, 子系统之间相互的影响受环境温 度、工作状态影响,要满足上述四同条件,实际上需要数量、种类众多的传感器以及体积、 结构复杂的动力总成台架及整车台架来测试动力传动系统、 排气系统、 冷却系统、 润滑系统、 电器网络等的实时参数. 虽然目前已有五电机台架可以部分实现上述实时测量, 但依然无法 集成体积庞大的轮胎转股台架进行轮胎滚动阻力消耗能量的实时分析. 因此在目前的能量流 分析工作中,单独的滚动阻力测试与能量消耗分析依然有很重要的作用. 2.2 滚动阻力能量消耗模型建立 一般地, 发动机缸内汽油燃烧产生的能量相当大的一部分在冷却和废气排出中消耗掉或 在发动机内部传动部件的摩擦中消耗掉, 仅有小部分能量输出可以进入传动链, 用于克服汽 车行驶中的滚动阻力、 空气阻力、 传动系统摩擦阻力、 加速阻力及克服旋转部件的转动惯量. 发动机对外输出功率与汽油燃烧产生的全部功率存在式(1)的关系: (1) 式中:η 为有效热效率;

Pe 为有效功率,kw;

Pc 为指示功率,kw. 在驾驶员踩下油门踏板的行驶过程中,若定义 FCvehicle 为汽车每秒消耗的总燃料,定义FCtyre 为滚动阻力每秒消耗的燃油,可以用式(2)计算 FCvehicle,式(3)计算 FCtyre (2) 式中:ρ为汽油密度,kg/L;

H 为汽油热值,kJ/kg;

Pc 为指示功率,kw;

FCvehicle 为汽车瞬 时消耗的总燃料,L/h. (3) 式中:Fr 为轮胎瞬时滚动阻力,N;

PRR 为轮胎滚动阻力产生的瞬时功率,kw;

FCtyre 为滚 动阻力消耗的瞬时燃油消耗量,L/h;

V 为瞬时车速,km/h. 进一步地,考虑 NEDC 工况存在匀速、加速、减速、怠速等工况,轮胎滚动阻力只在踩 下油门踏板时消耗燃油,即只在匀速和加速时消耗燃油.定义λ=1 时踩下油门踏板,其他 工况下λ=0,则滚动阻力消耗的燃油占总燃油消耗的比例可以用式(4)来表示: (4) 式中: %FCtyre 为滚动阻力消耗的能量占总燃油产生能量的比例;

FC 为行驶一个 NEDC 循坏 的车辆消耗总油耗,L;

Fr 为轮胎瞬时滚动阻力,N;

t 为NEDC 工况总时间,s;

V 为NEDC 工况下每一秒对应的车速,km/h;

ρ为汽油密度,kg/L;

H 为汽油热值,kJ/kg;

λ为常数, λ=1 时踩下油门踏板,其他工况下λ=0. 在工程实践中, NEDC 工况测试的综合油耗比较容易获得, 一般以 L/100km 单位表示, 单个 NEDC 工况的行驶距离约为 11km,则FC 可以用式(5)求出: (5) 式中:FC 为车辆消耗的总油耗,L;

FCNEDC 为NEDC 测试综合油耗,L/100km. 在公式(4)计算滚动阻力消耗能量占总燃油产生能量的比例过程中,根据车速变化的 轮胎瞬态滚动阻力 Fr 可以根据 3.1 到3.4 的测试及分析方法得到.

3 滚动阻力测试 3.1 试验方案设计及测试原理 是目前国内常采用 ISO 28580-2009[5]进行轮胎滚动阻力的测试,而这一标准的弊端在 于仅仅测试某一固定载荷、固定充气胎压、固定车速下的滚动阻力,并且实践表明,这种固 定的工况点是偏离一般乘用车轮胎的真实使用条件的. 在能量流分析工作中, 若利用该标准 采用分次测试滚动阻力的方法不仅费用昂贵, 测试时间长, 并且需要