汽車空氣阻力係數c的製作方法

2023-12-09 04:31:11

專利名稱：汽車空氣阻力係數c的製作方法
技術領域：
本發明是汽車空氣阻力係數C0值的測試方法，屬汽車參數的測試技術。
無論設計一種新車型或對某一車型進行改裝設計，為滿足節約汽車用燃油的要求，往往對汽車外形的設計提出了嚴格的要求，以減少汽車行駛時對空氣阻力所消耗的那部分功率。因此，都希望通過外型設計得到較小的汽車空氣阻力係數C0值。現有的用於對汽車空氣阻力係數的測試方法是進行風洞的原型試驗或模型試驗。但因採用原型風洞試驗的投資費用太大，所以一般都採用縮小的汽車模型在風洞中進行模型風洞試驗，這就必須做到幾何相似與空氣動力學相似，才能獲得較為準確的試驗結果。然而，幾何相似雖較容易做到，而空氣動力學相似就很難做到。這因為空氣動力學相似是指模型在風洞中試驗時與汽車實際行駛情況下的雷諾數Re應相等，即Re=VaLaaa=VmLmmm----(1)]]>式中La和Lm——分別為汽車原型和模型的長度；Va和Vm——分別為汽車行駛速度和風洞中空氣的速度；ρa和ρm——分別為大氣和風洞中空氣的密度；μa和μm——分別為大氣和風洞中空氣的粘滯係數。
若模型的尺寸為實際汽車原型尺寸的1/n，而兩種情況下的p和μ相同，要維持雷諾數Re值不變，就只能提高風洞中空氣的流速，使Vm＝nVa，這是難於做到的；在風洞試驗中還應注意做到道路表面工況的相似，汽車沿道路行駛時，空氣相對於路面的速度為零(假設無自然風的情況)，在路面上不存在邊界層。而在風洞試驗中，空氣相對於模型支承面有流動，從而會形成邊界層，因此對C0值的測試也會產生誤差。根據人們長期模型風洞試驗的實踐，模型風洞試驗所測得的汽車空氣阻力係數C0值的誤差是較大的，一般為10％～20％，最大誤差可達40％。因此，為了較準確地測試汽車的空氣阻力係數，必須建造大型風洞來對實際的原型汽車進行空氣阻力係數C0值的測試，這樣需要很大的投資，測試費用非常昂貴。
本發明的目的就是為了克服和解決現有模型風洞試驗測試汽車空氣阻力係數C0值時測試困難、空氣動力學相似的要求難於做到，測試結果不準確、誤差大，而用原型汽車風洞試驗測試汽車空氣阻力係數C0值又投資太大，費用昂貴等缺點和問題，研究提供一種既省錢又方便快捷，並且測試結果又較準確的汽車空氣阻力係數C0值的測試方法。
本發明方法是通過下述方法技術方案來實現的本測試方法是通過測量在發動機節氣門開度(即汽車油門踏板位置)一定時的多個汽車行駛車速點相對應的汽車驅動車輪輸出的功率值以及汽車在該路段上的滾動阻力值、坡度阻力值及汽車車身兩側的相對空氣流速值，再進行汽車空氣阻力係數C0值的計算。其具體步驟為(1)按幾個不同的汽車油門踏板位置，測定汽車在良好水平路面上各油門踏板位置相對應的汽車勻速行駛時的車速Va1、Va2………Va1值，同時測出汽車車身兩側的相對空氣流速值Vaw1、Vaw2……Vawi；(2)保持試驗汽車相同的技術工況，用汽車底盤電渦流測功機測定上述各車速時的汽車各油門踏板位置及相應車速Va1、Va2……Vai時的汽車驅動車輪輸出的用於平衡各相應車速下的汽車空氣阻力及汽車滾動阻力的功率值；(3)根據汽車行駛的功率平衡原理，汽車在水平良好路面上勻速行駛時，受到的行駛阻力只有滾動阻力和空氣阻力，因此，通過步驟(2)測得的汽車驅動車輪的輸出功率值可分解為滾動阻力消耗的功率和空氣阻力消耗的功率兩部分，從而由空氣阻力消耗功率計算式，即可算得空氣阻力係數C0值由Pw=C0AV3aw76140(KW)]]>得C0=76140PwAV3aw----(2)]]>式中A為汽車的迎風面積，按汽車正面投影面積計算，可簡化為A＝B.H(m2)B——汽車輪距(m)H——汽車總高度(m)本發明與現有技術相比有如下的優點和有益效果本測試方法投資少(購置電模擬汽車行駛阻力的汽車底盤測功機只需30萬元以內人民幣，道路試驗用汽車第五輪儀若需購置也只需幾萬元人民幣，何況一般汽車實驗室均有該儀器)，測試簡便(各汽車製造廠或測試單位在任一地區都可找到一段測試用的水平良好路面)，而用風洞試驗測試汽車空氣阻力係數C0值則投資大，全國只有航空航天工業部的極少數科研單位才具有風洞試驗的設備與條件，每進行一次車型的空氣阻力係數C0值的測定都花費費用很大，周期很長。
發明人曾用本發明方法對汽車空氣阻力係數C0值進行過多次測試，下面是其中的三次不同車速的測試實例(1)測試車型及車況中國第一汽車製造廠生產的雙排座輕型貨車CA1020壹輛，帆布車箱，帆布頂部高出原駕駛室頂部470mm，帆布車箱寬1700mm，車箱尾敞開；(2)汽車有關參數汽車測試時總重力Ga＝17550N，汽車總高度H＝2.3m，輪距B＝1.42m，輪胎氣壓P前＝3.8kg/cm2，P後＝5.8kg/cm2；(3)測試路段廣東番禺市市橋至蓮花山港清河東路石基路段，該路段為6車道平直水泥路面，路面幾乎接近水平。為消除坡度因素，以同一路段往返行駛定出不同節氣門開度的最大車速值；(4)某油門限位下(即油門踏板某位置固定)，用III擋行駛測得最大穩定車速為63.5km/h，用IV擋行駛測得最大穩定車速為73.6km/h；用V擋行駛測得最大穩定車速為74.5km/h(行駛路段路面坡度為零計，並設自然風為零，即Va1＝Vaw1、Va2＝Vaw2……Vai＝Vawi)；(5)用華南理工大學汽車實驗室的DWC-160/150型汽車底盤電渦流測功機測得相應工況的汽車驅動車輪輸出的最大功率PK＝(Pw+Pf)分別為13.3kw、17.89kw、18.44kw；(6)汽車行駛試驗路段工況的汽車滾動阻力係數取0.02計，即滾動阻力為0.02Ga＝0.02×17550N＝351N；(7)汽車空氣阻力係數C0值的計算如下(a)Va分別為63.5km/h、73.6km/h、74.5km/h時，汽車滾動阻力消耗的功率(Pf＝351N×Va)分別為6.191kw、7.176kw、7.264kw；(b)相應車速工況下所消耗的空氣阻力功率(Pw＝Pk-Pf)分別為7.109kw、10.714kw、11.176kw；(C)由Pw計算汽車空氣阻力係數C0值由②式C0=76140PwH.B.V3aw]]>計算，可測得C0分別為0.6473、0.6265、0.6301，測試結果如下表
(8)從上表可見，用本發明方法對三種不同行駛工況所測得的同一汽車的空氣阻力係數C0值都很接近，三者中差值最大的為0.6473-0.6265＝0.0208，相對誤差最大值為=0.02080.6265=3.32%]]>，說明測試結果重複性較好。
權利要求
1.一種汽車空氣阻力係數C0值的測試方法，其特徵在於通過測量在發動機節氣門開度(即汽車油門踏板位置)一定時的多個汽車行駛車速點相對應的汽車驅動車輪輸出的功率值以及汽車在該路段上的滾動阻力值、坡度阻力值，及汽車車身兩側的相對空氣流速值，再進行汽車空氣阻力係數C0值的計算，其具體步驟為(1)按幾個不同的汽車油門踏板位置，測得汽車在良好水平路面上各油門踏板位置相對應的汽車勻速行速時的車速Va1、Va2…………Vai值，同時測出汽車車身兩側的相對空氣流速值Vw1、Vaw2……Vawi；(2)保持試驗汽車相同的技術工況，用汽車底盤電渦流測功機測定上述各車速時的汽車各油門踏板位置及相應車速時的汽車驅動車輪輸出的用於平衡各相應車速下的汽車空氣阻力及汽車滾動阻力的功率值；(3)根據汽車行駛的功率平衡原理，汽車在水平良好路面上勻速行駛時，受到的行駛阻力只有滾動阻力和空氣阻力，因此，通過步驟(2)測得的汽車驅動車輪的輸出功率值可分解為滾動阻力消耗的功率和空氣阻力消耗的功率兩部分，從而由空氣阻力消耗功率計算式，即可算得空氣阻力係數C0值由Pw=C0AV3aw76140(KW)]]>得C0=76140PwAV3aw]]>式中A為汽車的迎風面積，按汽車正面投影面積計算，可簡化為A＝B·H(m2)B為汽車輪距(m)H為汽車總高度(m)
全文摘要
本發明是汽車空氣阻力係數C
文檔編號G01M17/00GK1163398SQ9710462
公開日1997年10月29日 申請日期1997年4月8日 優先權日1997年4月8日
發明者周鋒, 鐘聲龍, 姚錫凡 申請人:華南理工大學