汽車?yán)錃夂蛟囼?yàn)探究

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1汽車在冷氣候環(huán)境中容易出現(xiàn)的故障及相應(yīng)的試驗(yàn)內(nèi)容

1.1汽車在冷氣候環(huán)境中容易出現(xiàn)的故障

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期對(duì)冷氣候環(huán)境中汽車用戶進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，因冷氣候環(huán)境溫度極低、降雪較多，汽車經(jīng)常出現(xiàn)冷車不能啟動(dòng)、動(dòng)力總成運(yùn)轉(zhuǎn)不良、橡膠件和塑料件產(chǎn)生變形、車內(nèi)供暖不足、門窗進(jìn)風(fēng)和進(jìn)雪、風(fēng)窗結(jié)霜等故障。另外，冷氣候環(huán)境道路路面長(zhǎng)期積雪結(jié)冰，路面摩擦系數(shù)降低，汽車制動(dòng)性能和操控性能隨之下降，導(dǎo)致車輛容易失控，道路上交通事故頻繁發(fā)生。針對(duì)以上冷氣候環(huán)境汽車用戶經(jīng)常遇到的車輛故障以及環(huán)境道路等特點(diǎn)，汽車在開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行冷氣候試驗(yàn)是非常必要的。

1.2汽車在冷氣候環(huán)境中需要進(jìn)行的試驗(yàn)

汽車低溫冷啟動(dòng)試驗(yàn)主要考核汽車?yán)鋯?dòng)溫度特性、汽車長(zhǎng)期在冷氣候環(huán)境中的使用性以及產(chǎn)品性能隨使用而衰退后汽車在低溫環(huán)境下的冷啟動(dòng)能力。汽車在冷氣候環(huán)境中使用，用戶經(jīng)常將車輛置于室外，汽車經(jīng)過(guò)整夜靜置。早上外出時(shí)，恰好是每天溫度最低的時(shí)候，汽車各個(gè)部件的溫度達(dá)到每天的最低值，此時(shí)如果汽車無(wú)法正常啟動(dòng)，則給用戶帶來(lái)諸多不便。在冷氣候環(huán)境中，汽車良好的冷啟動(dòng)性能是用戶使用汽車的保障，即使天氣出現(xiàn)極端低溫，汽車也應(yīng)該能通過(guò)輔助啟動(dòng)正常工作。在冷氣候環(huán)境中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油、車用燃油、電瓶等部件的抗低溫性能以及整車的標(biāo)定都會(huì)影響汽車的冷啟動(dòng)性能。汽車的橡膠及塑料零件在冷氣候環(huán)境中工作，因溫度寒冷且溫差較大，零件容易產(chǎn)生變形、開(kāi)裂、性能下降等問(wèn)題。汽車內(nèi)外飾及車身零件的變形、開(kāi)裂會(huì)影響車輛外觀、車輛密封性、車內(nèi)的NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）性能；汽車橡膠及塑料管路零件變形會(huì)導(dǎo)致油液、氣體滲漏；底盤橡膠零件的變形會(huì)引起車輛行駛噪音增大，車輛行駛舒適性降低。汽車電器件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電器件接頭因低溫變形而接觸不良，零件長(zhǎng)時(shí)間工作后熱熔化變形，顯示器不能正常顯示，開(kāi)關(guān)變形而無(wú)法打開(kāi)或關(guān)閉等功能下降或失效類故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致車輛使用性能下降甚至停駛。汽車運(yùn)動(dòng)類零部件是汽車用戶經(jīng)常接觸的汽車部件，如車門、車窗、座椅、后視鏡、風(fēng)窗刮水器、行李箱蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等。在冷氣候環(huán)境中，空氣中的水遇冷凝固在零件上，潤(rùn)滑脂粘度增加，橡膠件、塑料件硬度增加，空氣彈簧壓力減小等現(xiàn)象都會(huì)影響運(yùn)動(dòng)零件的正常工作，產(chǎn)生噪聲、發(fā)澀、失效等故障。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油、變速箱潤(rùn)滑油的粘度隨環(huán)境溫度的降低而增加，燃油揮發(fā)性能隨環(huán)境溫度的降低而下降。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后暖機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、熄火后溫度下降快、節(jié)氣門體內(nèi)結(jié)冰、空氣管路內(nèi)結(jié)冰、輪胎硬度增加等現(xiàn)象都會(huì)影響到汽車的加速性能和駕駛性能。在汽車的開(kāi)發(fā)階段，汽車研發(fā)人員通過(guò)對(duì)冷氣候環(huán)境中汽車駕駛性能評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽車駕駛性能方面的不足，反復(fù)對(duì)汽車駕駛性能進(jìn)行調(diào)校，最終將具有良好駕駛性能的汽車產(chǎn)品交給用戶。在冷氣候環(huán)境中，人體感覺(jué)到最舒適的環(huán)境溫度為17～20℃，而實(shí)際環(huán)境溫度與舒適溫度相差20～50℃甚至更多，所以要求汽車暖風(fēng)系統(tǒng)具有良好的制熱效果，同時(shí)車廂內(nèi)需要新鮮空氣流通。因車內(nèi)外溫差大，車內(nèi)乘員呼吸時(shí)的熱蒸汽容易在車窗玻璃上結(jié)霜、結(jié)霧，給駕駛員駕駛車輛造成安全隱患，同時(shí)影響車內(nèi)乘員的觀光。因此，車輛在行駛時(shí)應(yīng)能夠快速融化車窗內(nèi)外的結(jié)霜，減少結(jié)霜對(duì)車內(nèi)乘員特別是駕駛員視野的影響。汽車除霜試驗(yàn)中，車輛需要在－20℃以下的室外環(huán)境中靜置一夜（12小時(shí)以上），使車輛充分冷卻，車輛擋風(fēng)玻璃上應(yīng)形成霜凍，如果霜凍未達(dá)到要求，應(yīng)采用人工制霜。進(jìn)入車內(nèi)試驗(yàn)人員應(yīng)在室外環(huán)境中停留5分鐘后進(jìn)入車內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，以減少衣物熱量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。試驗(yàn)人員進(jìn)入車內(nèi)后立即啟動(dòng)車輛，打開(kāi)車輛暖風(fēng)和除霜系統(tǒng)，每5分鐘記錄一次擋風(fēng)玻璃上霜凍的融化情況。在擋風(fēng)玻璃上的霜凍完全融化后進(jìn)行車輛除霜功能動(dòng)態(tài)評(píng)估，動(dòng)態(tài)評(píng)估時(shí)，車內(nèi)乘員應(yīng)達(dá)到車輛額定載客數(shù)，車輛以不低于60km/h時(shí)速行駛50km，在行駛過(guò)程中檢查車輛的結(jié)霜情況。為了減少陽(yáng)光對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)必須在日出前完成。降雪時(shí)如果環(huán)境溫度較高（－10℃以上），雪呈雪花狀，而且比較粘，俗稱濕雪。汽車在被濕雪覆蓋的道路上行駛，雪會(huì)附著在汽車底盤、車身底部等部位并凝固，導(dǎo)致汽車駐車制動(dòng)以及散熱器風(fēng)扇、懸架、高度調(diào)節(jié)傳感器等車身下部運(yùn)動(dòng)零件的功能減退甚至失效，同時(shí)雪中的融雪劑和污染物對(duì)汽車零部件造成腐蝕損害。檢查車輛在濕雪道路上行駛后車輛底部附著的積雪對(duì)車輛性能所造成的影響稱為雪包圍試驗(yàn)。雪包圍試驗(yàn)需要試驗(yàn)車輛在下雪時(shí)或下雪后道路積雪未被其他車輛壓實(shí)的普通道路上進(jìn)行，車輛在積雪道路上行駛100km后在室外靜置一夜（12小時(shí)以上），然后對(duì)車輛進(jìn)行駕駛性評(píng)估和車輛底盤部件靜態(tài)評(píng)估，檢查車輛附著的積雪是否對(duì)車輛造成駕駛安全和底盤部件的永久性失效。如果環(huán)境溫度較低，下雪時(shí)雪呈細(xì)小顆粒狀，粘度很小，降落在道路上時(shí)容易被風(fēng)吹走，俗稱干雪。汽車在下降干雪的環(huán)境中行駛，雪容易入侵到汽車乘員艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、行李艙以及冷卻風(fēng)扇和空濾器等部位。干雪在冷卻風(fēng)扇和發(fā)動(dòng)機(jī)周圍運(yùn)動(dòng)零件上堆積，因發(fā)動(dòng)機(jī)周圍溫度較高，堆積的雪融化后粘附在風(fēng)扇葉片、電機(jī)及其他發(fā)動(dòng)機(jī)附件零件上，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作后各零部件溫度降低，粘附在零部件上的雪水凝結(jié)成冰塊，發(fā)動(dòng)機(jī)再次啟動(dòng)后，零部件上凝結(jié)的冰塊嚴(yán)重影響風(fēng)扇、皮帶等旋轉(zhuǎn)零件的正常工作并對(duì)金屬零件造成腐蝕影響。如果干雪侵入并堆積在空濾器中，并進(jìn)一步凝固，將影響發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣性能，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，車輛停駛。檢查車輛在干雪環(huán)境中行駛時(shí)雪進(jìn)入車輛各艙后對(duì)車輛所造成影響的試驗(yàn)稱為雪進(jìn)入試驗(yàn)。雪進(jìn)入試驗(yàn)需要試驗(yàn)車輛在專門的試驗(yàn)場(chǎng)地中跟隨揚(yáng)雪車進(jìn)行，揚(yáng)雪車將場(chǎng)地中積雪揚(yáng)起模擬實(shí)際下雪環(huán)境，試驗(yàn)車輛緊隨揚(yáng)雪車，揚(yáng)雪車和試驗(yàn)車速度保持70km左右為佳，試驗(yàn)總計(jì)行駛50km。每25km對(duì)車輛乘員艙和發(fā)動(dòng)機(jī)艙的進(jìn)雪情況以及車輛的行駛性能進(jìn)行檢查，評(píng)估車輛在干雪環(huán)境行駛時(shí)是否存在缺陷。通過(guò)表1中的數(shù)據(jù)可以看出，在冷氣候環(huán)境中各種道路的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)低于普通氣候環(huán)境中的各種道路。汽車在低附著路面行駛時(shí)，車輛制動(dòng)距離明顯增大，穩(wěn)定性降低。隨著汽車技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代汽車用于提高汽車制動(dòng)性能和行駛穩(wěn)定性的ABS（Anti-lockBrakingSystem，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）、ESP（ElectronicStabilityProgram，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）等功能也越來(lái)越廣泛。減小汽車制動(dòng)距離，提高汽車制動(dòng)穩(wěn)定性和行駛穩(wěn)定性，則有力地保證了汽車駕駛的安全性。圖2是汽車是否安裝ESP對(duì)汽車在冰雪道路彎道行駛的影響。（a）未安裝ESP（b）安裝ESP（c）未安裝ESP過(guò)多轉(zhuǎn)向正常行駛不足轉(zhuǎn)向在冷氣候環(huán)境中，由于公共道路上的積雪會(huì)被及時(shí)清除或融化，以及汽車用戶長(zhǎng)途旅行，駕駛員經(jīng)常會(huì)在積雪道路、冰雪道路、結(jié)霜道路、干燥道路等各種綜合復(fù)雜的路面上駕駛，汽車良好的操控性能和NVH性能會(huì)給駕車者帶來(lái)駕駛樂(lè)趣。汽車輪胎是影響汽車操控性能和NVH性能的一個(gè)重要因素，所以汽車用戶正確使用輪胎能夠有效提高汽車的駕駛性能和汽車行駛的安全性。冬季輪胎在冰雪路面的加速、制動(dòng)、操控、NVH等綜合性能遠(yuǎn)優(yōu)于四季輪胎和夏季輪胎。針對(duì)冷氣候環(huán)境道路情況復(fù)雜的特點(diǎn)，對(duì)汽車進(jìn)行相應(yīng)的操控性能、NVH性能等方面的綜合調(diào)校和評(píng)價(jià)是必不可少的。表2中列出了對(duì)汽車輪胎、汽車操控及NVH方面的試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容。汽車產(chǎn)品在冷氣候環(huán)境的耐久性試驗(yàn)，可有效考核汽車產(chǎn)品各項(xiàng)冷氣候性能指標(biāo)的穩(wěn)定性和汽車產(chǎn)品在冷氣候環(huán)境中使用的可靠性。

2結(jié)束語(yǔ)

汽車產(chǎn)品的冷氣候試驗(yàn)是汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中重要的一環(huán)。特別是在我國(guó)，地域遼闊，南北氣候差異大，汽車的使用環(huán)境復(fù)雜。汽車產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)階段通過(guò)冷氣候試驗(yàn)，充分驗(yàn)證各項(xiàng)性能指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)并進(jìn)行改進(jìn)，將更好的產(chǎn)品交給用戶，減少用戶抱怨，得到用戶認(rèn)可。

本文作者：譚永崗工作單位：上海汽車集團(tuán)股份有限公司