商用车预热状态对稳态回转试验的影响

曾柯　夏小均　郝刚　韩启龙　李进军　刘志鹏　赵超

摘 要：文章分析了稳态回转试验中车辆的预热状态对试验结果一致性的影响，总结出在不同预热条件下，胎压、胎温对轮胎侧偏刚度的影响，更进一步地证实了轮胎胎压和胎温稳定性对车辆稳态回转试验结果的影响，完善如稳态回转类试验的测试方法，为改善该试验结果一致性提供参考。

关键词：汽车稳态回轉试验;数据一致性;热车状态

中图分类号：U463.34  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）03-93-03

引言

汽车的操纵稳定性是决定汽车在高速行驶下安全性的重要因素之一[1]。汽车的操纵稳定性是指驾驶员在正常行驶过程中，当遇到外界干扰时，车辆能够有效抵抗干扰而恢复初始行驶状态的能力[2]。GB/T 6323-2014[3]中规定试验之前车辆应进行充分的预热，但是人们在试验开展的过程中往往会不太重视准备工作的重要性，而我们试验的开展目的就是要通过测量车辆的性能参数来对其进行客观评价，这反应的是车辆的本质属性，当车辆未完全达到最佳状态下进行的试验就不能够完全反映出车辆应有的性能。本文前期经过大量的试验，总结出了车辆的预热状态会极大地影响稳态回转试验结果的一致性，特别是轮胎的胎压和胎温，相关文献也指出轮胎作为车辆和路面之间连接的唯一部件，其动力学特性对车辆的操纵稳定性等有重要的影响[4]，研究车辆的预热状态对稳态回转试验结果一致性的影响，为今后稳态回转试验开展前的准备工作提供了理论支撑。

1 车辆冷态下稳态回转试验结果分析

GB/T 6323-2014中规定试验开始之前，汽车应以侧向加速度为3m/s2沿画定的圆周行驶五圈以便轮胎升温，而参考一些企业标准，试验之前车辆需在性能道上以60km/h车速行驶10km。试验之前对车辆充分预热可以使轮胎、车辆的冷却液及机油达到正常使用时的温度。轮胎的温度和胎压都对轮胎的侧偏刚度有较大的影响，而轮胎的侧偏刚度又会直接影响到车辆的不足转向度，一般来说在其他车况不变的情况下，轮胎的侧偏刚度越大会降低不足转向度，侧偏刚度越小会增加不足转向度。

试验之前没有充分热车，即冷车状态下进行试验，对该种工况进行试验分析，其他试验条件如下，车辆类型为恒通公交车，陀螺仪安装位置为质心位置，试验前前后轴边胎胎压均为6.3bar，轮胎类型前轴为卢河牌、后轴为朝阳牌，试验过程中方向盘固定，驾驶员加速过程采用缓慢加速纵向加速度维持在0.1m/s2左右，陀螺仪为ADMA牌陀螺仪，回转半径为15m，载荷状态为空载。对试验结果进行分析得到的统计表如下表1所示。

从表1中可以看出，左侧三次试验，初始半径R0呈上升趋势，不足转向度U呈下降趋势，分析试验过程，主要是因为试验车辆没有预热导致的，当车辆左转时主要为右侧前后轴边胎受到摩擦，当第一次试验时轮胎没有预热胎压还处于标准胎压状态，轮胎侧偏刚度相对较低，此时车辆的不足转向度就会偏大，但是随着左转试验次数的增加，轮胎内部胎压逐渐增大，轮胎的侧偏刚度也逐渐增大，那么理论下车辆的不足转向度应该减小，这与试验结果是相符合的。同样分析右转三次试验，一样具有左转时的变化规律。因此推测试验前是否对车辆进行预热对试验结果会有很大的影响。

另外为了说明车辆的预热状态对稳态回转试验结果一致性影响的普遍性，同样的试验样车及同样的试验工况，在另外的时间里在非预热状态下进行试验以验证该推论，结果如表2和表3所示。可以看出车辆在冷态下直接进行试验时不足转向度U一般是偏大的，随着试验次数的增加U呈下降趋势直到逐步稳定，与之前的结果基本符合。结合车辆预热与否对整车影响最大的应该是轮胎的性能参数，即胎压和胎温，一般来说胎压越高轮胎的侧偏刚度越大不足转向度会偏小，因此推测在试验的初期轮胎处于未完全预热状态，胎压和胎温都未上升到稳定值，轮胎侧偏刚度较低不足转向度偏大，待试验多次之后轮胎性能已经处于稳定状态，因此不足转向度也趋于稳定。

2 车辆充分预热后稳态回转试验结果分析

为了进一步验证车辆预热状态对试验数据结果的影响，在与表1的数据保持相同试验工况情况下重新进行试验，试验之前进行预热流程，左转预热方式为按照标准以3.0m/s2的侧向加速度绕画定圆周回转5圈，右转热车方式为按照标准以3.0m/s2的侧向加速度绕画定圆周回转20圈。进行左转试验之前预热右侧轮胎，进行右转试验时预热左侧轮胎。得到的试验数据结果如下表4所示。

分析表4，当车辆左转时预热的是右侧轮胎，但是只预热了5圈，预热后右侧前后边胎的胎压分别为6.50bar和6.45bar，当第1次试验完成后测得右侧前后边胎的胎压分别为6.60bar和6.55bar，不足转向度为1.04 deg/（m/s2）;第2次实完成后测得右侧前后边胎的胎压分别为6.80bar和6.75bar，不足转向度为0.88 deg/（m/s2）。以上结果说明试验之前右侧边胎预热不够，胎压还没处于稳定状态，不足转向度也随着胎压的升高而降低。第3和4两次试验，胎压已开始处于稳定状态，不足转向度也趋于一致，分别为0.82 deg/（m/s2）和0.79 deg/（m/s2）。

当车辆右转时预热的是左侧轮胎，这次预热了20圈，预热后左侧前后边胎的胎压分别为7.00bar和6.85bar，右侧3次试验，即第5、6和7试验完后胎压基本维持在6.90bar左右，說明左转试验之前右侧轮胎已经预热充分，并且三次试验胎压已经趋于稳定，同时三次试验的不足转向度分别为0.76 deg/（m/s2），0.73 deg/（m/s2）和0.74 deg/（m/s2）也基本趋于一致。

由于上述表4中的共7组试验数据只是说明了车辆的预热状态对试验结果的影响，但是其预热方案分别为左转预热5圈，右转预热20圈，具备一定的盲目性，没有加装胎压监测系统不能够准确把握车辆的实时预热状态，因此本文提出改变车辆预热策略，在车轮上加装胎压实时监测系统，让车辆在动态广场绕“8”字，试验员同时实时观察轮胎胎压和胎温变化，待胎压和胎温读数显示稳定后，停止热车开始准备试验，试验工况如下：车辆类型为恒通公交车，驾驶员为A，陀螺仪安装位置为质心位置，试验前前后轴边胎胎压均为6.3bar，轮胎类型前轴为卢河牌、后轴为卢河牌，试验过程中方向盘固定，驾驶员加速过程采用缓慢加速纵向加速度维持在0.1m/s2左右，陀螺仪为RT-3000牌陀螺仪，回转半径为15m，载荷状态为空载。对试验结果进行分析得到的统计表如下表5所示。

从表5中可以看出，左转4次试验和右转4次试验其胎压和胎温在试验过程中均保持稳定，并且与车辆预热后胎压基本一致，说明车辆预热起到了很好的效果，并且最终的不

足转向度测量值也均能保持良好的一致性。

3 总结

试验车辆冷态直接进行稳态回转试验得到不足转向度试验结果一致性较差，通过大量的试验总结出了轮胎动力学特性对车辆稳态回转试验结果一致性的影响，即轮胎侧偏刚度随胎压增大而增大，试验车辆在冷态时胎压一般较低，其侧偏刚度较小不足转向度偏大，随着试验次数的增加胎压逐渐保持稳定，试验车辆的不足转向度也会趋于稳定。因此试验前对车辆的充分预热，能够使车辆进入较为稳定的动力学输出阶段，轮胎胎压和胎温处于相对稳定状态可以保证不足转向度试验结果的一致性，在GB/T 6323-2014稳态回转试验建议安装设备的基础之上提出通过加增试验车辆胎压监测系统，定量的监测车辆轮胎预热程度来达到精准把控车辆预热过程的目的，提高试验效率。

参考文献

[1] 郭润清，姜兆娟，高明秋.汽车操纵稳定性道路试验和评价系统设计[J].北京汽车，2015， 1：37-41.

[2] 余志生.汽车理论.第5版[M].机械工业出版社， 2009.

[3] GB/T 6323-2014.汽车操纵稳定性试验方法[S].北京：中国标准出版社，2014.

[4] 聂文进.轮胎转偏力学特性研究[D].吉林大学，2016.