低滚动阻力轮胎就是能节省燃油的轮胎,一般是通过改变花纹沟槽,添加硅胶,但低滚动阻力轮胎并不是高性能轮胎。并且在欧盟地区已经强制实施标签法,把轮胎的油耗作为重要指标来衡量。下面由中国轮胎商业网来说说关于轮胎滚动阻抗和油耗的问题。
根据专业测试,当汽车以100 km/h的车速匀速行驶时,主要会受到空气阻力、汽车内部部件之间的摩擦力以及轮胎的滚动阻力这三种阻力的影响。三者分别占到全部阻力的60%、15%和25%。
对汽车来说,全车25%的油耗用在克服轮胎的滚动阻力上,为了减少这部分阻力, 各大轮胎品牌改良了轮胎花纹及采用特殊橡胶轮胎及辐射状非对称花纹轮胎以及结构轮胎的优化(接地面积越大,滚动阻力越大,克服阻力所消耗的能量越多),在减少轮胎滚动阻力的同时,保证了轮胎应有的抓地性,有关机构测试表明轮胎每减少滚动阻力20%~30%,即可省油6%~8%。
上图是汽车(轿车)大致的受力分解
首先要明确的是,一切节省油耗的措施,都是在保证车辆安全行驶的前提下采取的,尤其是在选择轮胎方面。要想弄明白轮胎耗油的原因,首先要了解轮胎的滚动阻力。
轮胎的滚动阻力是怎么产生的呢?当车辆行驶时,轮胎受汽车负载会变形。轮胎本是是橡胶体,具有粘弹特性的,所以当轮胎因运动而变形回位时,这种类型的材料会损失部分能量并转化为热能。轮胎因运动而变形,不断造成能量损失,这就是产生轮胎滚动阻力的主要原因,大约占到轮胎全部滚动阻力的90%~95%。
全球轮胎厂家对低滚阻轮胎心态复杂。固特异、米其林、大陆等已公开表示不看好低滚阻轮胎的售后市场。问题在于,目前跨国车企的新车开发和换代车型都已开始按照低滚阻轮胎设计,几乎涵盖了所有量产车细分市场,但这仅仅是主机厂的需求,而规模巨大的替换市场才是轮胎厂家的“利润奶牛”。
近期,汽车媒体开始讨论“低滚阻轮胎”的市场前景和技术瓶颈问题。由于长时间形成的汽车消费习惯和一些固有观念,让消费者从传统轮胎转向低滚阻轮胎并非易事。
低滚阻轮胎是欧盟、美国日趋严格的乘用车排放标准(或燃油限值)倒逼的一项技术创新。按照欧盟2020年的乘用车排放标准,在欧盟的汽车厂家的产品线平均二氧化碳排放要达到95克/百公里。美国的目标则是到2025年,在美国的汽车厂家的产品线平均每加仑汽油行驶里程(mpg)要达到54.5英里(注:1加仑=3.785升,1英里=1.6公里)。
不同的轮胎胎面宽度
为达此目标,跨国车企在提升传统发动机的热转换效率、车身轻量化、整车优化设计、降低轮胎阻力等方面推进很快,尤其是降低发动机重量、尺寸和排量方面成果显著,大众、奥迪、宝马、沃尔沃、克莱斯勒先后用2.0T以下排量的四缸涡轮增压发动机取代了传统的大排量6缸和8缸自然吸气发动机。但要达到欧盟2020年、美国2025年目标,汽车厂家普遍感到压力仍然很大。现在低滚阻轮胎就遇到了技术和消费者认知两个方面的难题。
首先,低滚阻轮胎的花纹、侧壁及轮毂的尺寸都与传统轮胎不同,这种轮胎的直径更大(转动一圈的行驶距离更长),胎宽也较窄(减少与地面的接触面积),但缺点也很明显,就是其抓地力变弱,湿滑路面的起步和刹车也变得迟滞和疲软,而这都是汽车操控很关键的因素,在相当程度上会影响消费者的选择。其次,低滚阻轮胎到底能降低多少油耗(与降低排放是一回事,只是标准不同)?据国际知名汽车咨询公司IHS的调查数据,轮胎阻力每降低10%,燃油经济性只能提高1%。这让汽车厂家很沮丧,可又不能不做,达到欧盟2020年和美国2025年的苛刻目标,只能寄望于“积少成多”的总体效果。
因此未来或许会出现这样的情景:所有汽车厂家都在其全系车型装备了低滚阻轮胎,可消费者觉得影响了操控乐趣,或迟或早都会将其换掉。而低滚阻轮胎的寿命比传统轮胎要短,即便价格一样,消费者也会觉得不划算。结果只是汽车厂家满足了欧盟和美国的强制性标准,产品进入市场之后就与我无关了。美国汽车专家对此评论说:千万不要小看低滚阻轮胎可能只提高了1%的燃油经济性,但是换回传统轮胎之后,其燃油消耗可就是这1%的数倍了。
据报道,目前在汽车轮胎厂家之间流传着这样一个段子:某位客户受到低滚阻轮胎广告的诱惑,来到某大品牌轮胎店将四个传统轮胎都换掉,可没过多久就要求退货,理由是换了低滚阻轮胎之后油耗并未降低。店家只能无奈地对这位客户解释说,你换掉的轮胎已经磨损的连花纹都没有了,与地面的摩擦力当然就很小了,这是你的行车电脑告诉你的。可你也要知道,低滚阻轮胎也是有花纹的,新轮胎与地面的摩擦力肯定要大于你的旧轮胎,这也是你的行车电脑告诉你的。
不同部位的断面应力
这个段子没说结果,但却在相当程度上反映了轮胎厂家对低滚阻轮胎的复杂心态。截至目前,固特异、米其林、大陆等已公开表示不看好低滚阻轮胎的售后市场。而令轮胎厂家两难的则是:现在所有汽车厂家的新车开发和换代车型都开始按照低滚阻轮胎设计,几乎涵盖了所有量产车细分市场,但这仅仅是主机厂的需求,充其量只是个定数,而规模巨大的替换市场才是轮胎厂家的“利润奶牛”。令轮胎厂家纠结的是,满足汽车厂家需求,在研发上需要巨额投入,但如果仅为汽车厂家配套,成本就很难摊薄。
据HIS数据,今年跨国车企的原装低滚阻轮胎占比从去年的21%增至25%,并预测2019~2010年这一比重将达30%。数据虽然还说得过去,可目前世界原油价格不断走低且预计将在低价位持续运行的巨大变数,又给摇摆不定的低滚阻轮胎行业蒙上了一层阴影。道理很简单,本来消费者就在权衡,使用低滚阻轮胎可能会降低一点油耗,但为此牺牲操控乐趣是否值得?另一方面,低滚阻轮胎寿命短反而增加了支出。如果油价长期走低,使用传统轮胎又有何妨?
也许,低滚阻轮胎更适用于对操控要求不是那么高的纯电动车。据悉,普利司通已经开始为宝马i品牌配套一种“Ologic”技术的低滚阻轮胎。这种直径较大、胎宽较窄的低滚阻轮胎可有效增加BMWi3和BMWi8的行驶里程。
目前节能轮胎的前沿技术之一是固特异正在研发的一种恒定胎压产品。这种技术可持续监测轮胎的压力,并通过一个内置气泵使得轮胎始终保持在恒定胎压状态。这也是一种提高燃油经济性的解决方案,较之花纹、胎宽、直径都做了较大改变的低滚阻轮胎或许更易被消费者接受。