曾柯　夏小均　郝剛　韓啟龍　李進軍　劉志鵬　趙超

摘 要：文章分析了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗中車輛的預(yù)熱狀態(tài)對試驗結(jié)果一致性的影響，總結(jié)出在不同預(yù)熱條件下，胎壓、胎溫對輪胎側(cè)偏剛度的影響，更進一步地證實了輪胎胎壓和胎溫穩(wěn)定性對車輛穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果的影響，完善如穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)類試驗的測試方法，為改善該試驗結(jié)果一致性提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗;數(shù)據(jù)一致性;熱車狀態(tài)

中圖分類號：U463.34? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）03-93-03

引言

汽車的操縱穩(wěn)定性是決定汽車在高速行駛下安全性的重要因素之一[1]。汽車的操縱穩(wěn)定性是指駕駛員在正常行駛過程中，當(dāng)遇到外界干擾時，車輛能夠有效抵抗干擾而恢復(fù)初始行駛狀態(tài)的能力[2]。GB/T 6323-2014[3]中規(guī)定試驗之前車輛應(yīng)進行充分的預(yù)熱，但是人們在試驗開展的過程中往往會不太重視準(zhǔn)備工作的重要性，而我們試驗的開展目的就是要通過測量車輛的性能參數(shù)來對其進行客觀評價，這反應(yīng)的是車輛的本質(zhì)屬性，當(dāng)車輛未完全達到最佳狀態(tài)下進行的試驗就不能夠完全反映出車輛應(yīng)有的性能。本文前期經(jīng)過大量的試驗，總結(jié)出了車輛的預(yù)熱狀態(tài)會極大地影響穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果的一致性，特別是輪胎的胎壓和胎溫，相關(guān)文獻也指出輪胎作為車輛和路面之間連接的唯一部件，其動力學(xué)特性對車輛的操縱穩(wěn)定性等有重要的影響[4]，研究車輛的預(yù)熱狀態(tài)對穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果一致性的影響，為今后穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗開展前的準(zhǔn)備工作提供了理論支撐。

1 車輛冷態(tài)下穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果分析

GB/T 6323-2014中規(guī)定試驗開始之前，汽車應(yīng)以側(cè)向加速度為3m/s2沿畫定的圓周行駛五圈以便輪胎升溫，而參考一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，試驗之前車輛需在性能道上以60km/h車速行駛10km。試驗之前對車輛充分預(yù)熱可以使輪胎、車輛的冷卻液及機油達到正常使用時的溫度。輪胎的溫度和胎壓都對輪胎的側(cè)偏剛度有較大的影響，而輪胎的側(cè)偏剛度又會直接影響到車輛的不足轉(zhuǎn)向度，一般來說在其他車況不變的情況下，輪胎的側(cè)偏剛度越大會降低不足轉(zhuǎn)向度，側(cè)偏剛度越小會增加不足轉(zhuǎn)向度。

試驗之前沒有充分熱車，即冷車狀態(tài)下進行試驗，對該種工況進行試驗分析，其他試驗條件如下，車輛類型為恒通公交車，陀螺儀安裝位置為質(zhì)心位置，試驗前前后軸邊胎胎壓均為6.3bar，輪胎類型前軸為盧河牌、后軸為朝陽牌，試驗過程中方向盤固定，駕駛員加速過程采用緩慢加速縱向加速度維持在0.1m/s2左右，陀螺儀為ADMA牌陀螺儀，回轉(zhuǎn)半徑為15m，載荷狀態(tài)為空載。對試驗結(jié)果進行分析得到的統(tǒng)計表如下表1所示。

從表1中可以看出，左側(cè)三次試驗，初始半徑R0呈上升趨勢，不足轉(zhuǎn)向度U呈下降趨勢，分析試驗過程，主要是因為試驗車輛沒有預(yù)熱導(dǎo)致的，當(dāng)車輛左轉(zhuǎn)時主要為右側(cè)前后軸邊胎受到摩擦，當(dāng)?shù)谝淮卧囼灂r輪胎沒有預(yù)熱胎壓還處于標(biāo)準(zhǔn)胎壓狀態(tài)，輪胎側(cè)偏剛度相對較低，此時車輛的不足轉(zhuǎn)向度就會偏大，但是隨著左轉(zhuǎn)試驗次數(shù)的增加，輪胎內(nèi)部胎壓逐漸增大，輪胎的側(cè)偏剛度也逐漸增大，那么理論下車輛的不足轉(zhuǎn)向度應(yīng)該減小，這與試驗結(jié)果是相符合的。同樣分析右轉(zhuǎn)三次試驗，一樣具有左轉(zhuǎn)時的變化規(guī)律。因此推測試驗前是否對車輛進行預(yù)熱對試驗結(jié)果會有很大的影響。

另外為了說明車輛的預(yù)熱狀態(tài)對穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果一致性影響的普遍性，同樣的試驗樣車及同樣的試驗工況，在另外的時間里在非預(yù)熱狀態(tài)下進行試驗以驗證該推論，結(jié)果如表2和表3所示。可以看出車輛在冷態(tài)下直接進行試驗時不足轉(zhuǎn)向度U一般是偏大的，隨著試驗次數(shù)的增加U呈下降趨勢直到逐步穩(wěn)定，與之前的結(jié)果基本符合。結(jié)合車輛預(yù)熱與否對整車影響最大的應(yīng)該是輪胎的性能參數(shù)，即胎壓和胎溫，一般來說胎壓越高輪胎的側(cè)偏剛度越大不足轉(zhuǎn)向度會偏小，因此推測在試驗的初期輪胎處于未完全預(yù)熱狀態(tài)，胎壓和胎溫都未上升到穩(wěn)定值，輪胎側(cè)偏剛度較低不足轉(zhuǎn)向度偏大，待試驗多次之后輪胎性能已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此不足轉(zhuǎn)向度也趨于穩(wěn)定。

2 車輛充分預(yù)熱后穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果分析

為了進一步驗證車輛預(yù)熱狀態(tài)對試驗數(shù)據(jù)結(jié)果的影響，在與表1的數(shù)據(jù)保持相同試驗工況情況下重新進行試驗，試驗之前進行預(yù)熱流程，左轉(zhuǎn)預(yù)熱方式為按照標(biāo)準(zhǔn)以3.0m/s2的側(cè)向加速度繞畫定圓周回轉(zhuǎn)5圈，右轉(zhuǎn)熱車方式為按照標(biāo)準(zhǔn)以3.0m/s2的側(cè)向加速度繞畫定圓周回轉(zhuǎn)20圈。進行左轉(zhuǎn)試驗之前預(yù)熱右側(cè)輪胎，進行右轉(zhuǎn)試驗時預(yù)熱左側(cè)輪胎。得到的試驗數(shù)據(jù)結(jié)果如下表4所示。

分析表4，當(dāng)車輛左轉(zhuǎn)時預(yù)熱的是右側(cè)輪胎，但是只預(yù)熱了5圈，預(yù)熱后右側(cè)前后邊胎的胎壓分別為6.50bar和6.45bar，當(dāng)?shù)?次試驗完成后測得右側(cè)前后邊胎的胎壓分別為6.60bar和6.55bar，不足轉(zhuǎn)向度為1.04 deg/（m/s2）;第2次實完成后測得右側(cè)前后邊胎的胎壓分別為6.80bar和6.75bar，不足轉(zhuǎn)向度為0.88 deg/（m/s2）。以上結(jié)果說明試驗之前右側(cè)邊胎預(yù)熱不夠，胎壓還沒處于穩(wěn)定狀態(tài)，不足轉(zhuǎn)向度也隨著胎壓的升高而降低。第3和4兩次試驗，胎壓已開始處于穩(wěn)定狀態(tài)，不足轉(zhuǎn)向度也趨于一致，分別為0.82 deg/（m/s2）和0.79 deg/（m/s2）。

當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)時預(yù)熱的是左側(cè)輪胎，這次預(yù)熱了20圈，預(yù)熱后左側(cè)前后邊胎的胎壓分別為7.00bar和6.85bar，右側(cè)3次試驗，即第5、6和7試驗完后胎壓基本維持在6.90bar左右，說明左轉(zhuǎn)試驗之前右側(cè)輪胎已經(jīng)預(yù)熱充分，并且三次試驗胎壓已經(jīng)趨于穩(wěn)定，同時三次試驗的不足轉(zhuǎn)向度分別為0.76 deg/（m/s2），0.73 deg/（m/s2）和0.74 deg/（m/s2）也基本趨于一致。

由于上述表4中的共7組試驗數(shù)據(jù)只是說明了車輛的預(yù)熱狀態(tài)對試驗結(jié)果的影響，但是其預(yù)熱方案分別為左轉(zhuǎn)預(yù)熱5圈，右轉(zhuǎn)預(yù)熱20圈，具備一定的盲目性，沒有加裝胎壓監(jiān)測系統(tǒng)不能夠準(zhǔn)確把握車輛的實時預(yù)熱狀態(tài)，因此本文提出改變車輛預(yù)熱策略，在車輪上加裝胎壓實時監(jiān)測系統(tǒng)，讓車輛在動態(tài)廣場繞“8”字，試驗員同時實時觀察輪胎胎壓和胎溫變化，待胎壓和胎溫讀數(shù)顯示穩(wěn)定后，停止熱車開始準(zhǔn)備試驗，試驗工況如下：車輛類型為恒通公交車，駕駛員為A，陀螺儀安裝位置為質(zhì)心位置，試驗前前后軸邊胎胎壓均為6.3bar，輪胎類型前軸為盧河牌、后軸為盧河牌，試驗過程中方向盤固定，駕駛員加速過程采用緩慢加速縱向加速度維持在0.1m/s2左右，陀螺儀為RT-3000牌陀螺儀，回轉(zhuǎn)半徑為15m，載荷狀態(tài)為空載。對試驗結(jié)果進行分析得到的統(tǒng)計表如下表5所示。

從表5中可以看出，左轉(zhuǎn)4次試驗和右轉(zhuǎn)4次試驗其胎壓和胎溫在試驗過程中均保持穩(wěn)定，并且與車輛預(yù)熱后胎壓基本一致，說明車輛預(yù)熱起到了很好的效果，并且最終的不

足轉(zhuǎn)向度測量值也均能保持良好的一致性。

3 總結(jié)

試驗車輛冷態(tài)直接進行穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗得到不足轉(zhuǎn)向度試驗結(jié)果一致性較差，通過大量的試驗總結(jié)出了輪胎動力學(xué)特性對車輛穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果一致性的影響，即輪胎側(cè)偏剛度隨胎壓增大而增大，試驗車輛在冷態(tài)時胎壓一般較低，其側(cè)偏剛度較小不足轉(zhuǎn)向度偏大，隨著試驗次數(shù)的增加胎壓逐漸保持穩(wěn)定，試驗車輛的不足轉(zhuǎn)向度也會趨于穩(wěn)定。因此試驗前對車輛的充分預(yù)熱，能夠使車輛進入較為穩(wěn)定的動力學(xué)輸出階段，輪胎胎壓和胎溫處于相對穩(wěn)定狀態(tài)可以保證不足轉(zhuǎn)向度試驗結(jié)果的一致性，在GB/T 6323-2014穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗建議安裝設(shè)備的基礎(chǔ)之上提出通過加增試驗車輛胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，定量的監(jiān)測車輛輪胎預(yù)熱程度來達到精準(zhǔn)把控車輛預(yù)熱過程的目的，提高試驗效率。

參考文獻

[1] 郭潤清，姜兆娟，高明秋.汽車操縱穩(wěn)定性道路試驗和評價系統(tǒng)設(shè)計[J].北京汽車，2015， 1：37-41.

[2] 余志生.汽車?yán)碚?第5版[M].機械工業(yè)出版社， 2009.

[3] GB/T 6323-2014.汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[4] 聶文進.輪胎轉(zhuǎn)偏力學(xué)特性研究[D].吉林大學(xué)，2016.