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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)過長期對冷氣候環(huán)境中汽車用戶進行調(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、動力總成運轉(zhuǎn)不良、橡膠件和塑料件產(chǎn)生變形、車內(nèi)供暖不足、門窗進風和進雪、風窗結(jié)霜等故障。另外，冷氣候環(huán)境道路路面長期積雪結(jié)冰，路面摩擦系數(shù)降低，汽車制動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，汽車在開發(fā)階段進行冷氣候試驗是非常必要的。

1.2汽車在冷氣候環(huán)境中需要進行的試驗

汽車低溫冷啟動試驗主要考核汽車冷啟動溫度特性、汽車長期在冷氣候環(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)過整夜靜置。早上外出時，恰好是每天溫度最低的時候，汽車各個部件的溫度達到每天的最低值，此時如果汽車無法正常啟動，則給用戶帶來諸多不便。在冷氣候環(huán)境中，汽車良好的冷啟動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)該能通過輔助啟動正常工作。在冷氣候環(huán)境中，汽車發(fā)動機冷卻液、發(fā)動機機油、車用燃油、電瓶等部件的抗低溫性能以及整車的標定都會影響汽車的冷啟動性能。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、開裂、性能下降等問題。汽車內(nèi)外飾及車身零件的變形、開裂會影響車輛外觀、車輛密封性、車內(nèi)的NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪聲、振動與聲振粗糙度）性能；汽車橡膠及塑料管路零件變形會導(dǎo)致油液、氣體滲漏；底盤橡膠零件的變形會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)常會出現(xiàn)電器件接頭因低溫變形而接觸不良，零件長時間工作后熱熔化變形，顯示器不能正常顯示，開關(guān)變形而無法打開或關(guān)閉等功能下降或失效類故障，嚴重時會導(dǎo)致車輛使用性能下降甚至停駛。汽車運動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、風窗刮水器、行李箱蓋、發(fā)動機蓋等。在冷氣候環(huán)境中，空氣中的水遇冷凝固在零件上，潤滑脂粘度增加，橡膠件、塑料件硬度增加，空氣彈簧壓力減小等現(xiàn)象都會影響運動零件的正常工作，產(chǎn)生噪聲、發(fā)澀、失效等故障。汽車發(fā)動機油、變速箱潤滑油的粘度隨環(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)動機起動后暖機時間長、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)象都會影響到汽車的加速性能和駕駛性能。在汽車的開發(fā)階段，汽車研發(fā)人員通過對冷氣候環(huán)境中汽車駕駛性能評估，及時發(fā)現(xiàn)汽車駕駛性能方面的不足，反復(fù)對汽車駕駛性能進行調(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，人體感覺到最舒適的環(huán)境溫度為17～20℃，而實際環(huán)境溫度與舒適溫度相差20～50℃甚至更多，所以要求汽車暖風系統(tǒng)具有良好的制熱效果，同時車廂內(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，同時影響車內(nèi)乘員的觀光。因此，車輛在行駛時應(yīng)能夠快速融化車窗內(nèi)外的結(jié)霜，減少結(jié)霜對車內(nèi)乘員特別是駕駛員視野的影響。汽車除霜試驗中，車輛需要在－20℃以下的室外環(huán)境中靜置一夜（12小時以上），使車輛充分冷卻，車輛擋風玻璃上應(yīng)形成霜凍，如果霜凍未達到要求，應(yīng)采用人工制霜。進入車內(nèi)試驗人員應(yīng)在室外環(huán)境中停留5分鐘后進入車內(nèi)進行試驗，以減少衣物熱量對試驗結(jié)果的影響。試驗人員進入車內(nèi)后立即啟動車輛，打開車輛暖風和除霜系統(tǒng)，每5分鐘記錄一次擋風玻璃上霜凍的融化情況。在擋風玻璃上的霜凍完全融化后進行車輛除霜功能動態(tài)評估，動態(tài)評估時，車內(nèi)乘員應(yīng)達到車輛額定載客數(shù)，車輛以不低于60km/h時速行駛50km，在行駛過程中檢查車輛的結(jié)霜情況。為了減少陽光對試驗結(jié)果的影響，試驗必須在日出前完成。降雪時如果環(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)致汽車駐車制動以及散熱器風扇、懸架、高度調(diào)節(jié)傳感器等車身下部運動零件的功能減退甚至失效，同時雪中的融雪劑和污染物對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車輛性能所造成的影響稱為雪包圍試驗。雪包圍試驗需要試驗車輛在下雪時或下雪后道路積雪未被其他車輛壓實的普通道路上進行，車輛在積雪道路上行駛100km后在室外靜置一夜（12小時以上），然后對車輛進行駕駛性評估和車輛底盤部件靜態(tài)評估，檢查車輛附著的積雪是否對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，下雪時雪呈細小顆粒狀，粘度很小，降落在道路上時容易被風吹走，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)動機艙、行李艙以及冷卻風扇和空濾器等部位。干雪在冷卻風扇和發(fā)動機周圍運動零件上堆積，因發(fā)動機周圍溫度較高，堆積的雪融化后粘附在風扇葉片、電機及其他發(fā)動機附件零件上，當發(fā)動機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)動機再次啟動后，零部件上凝結(jié)的冰塊嚴重影響風扇、皮帶等旋轉(zhuǎn)零件的正常工作并對金屬零件造成腐蝕影響。如果干雪侵入并堆積在空濾器中，并進一步凝固，將影響發(fā)動機進氣性能，使發(fā)動機的動力性能下降，嚴重時會導(dǎo)致發(fā)動機熄火，車輛停駛。檢查車輛在干雪環(huán)境中行駛時雪進入車輛各艙后對車輛所造成影響的試驗稱為雪進入試驗。雪進入試驗需要試驗車輛在專門的試驗場地中跟隨揚雪車進行，揚雪車將場地中積雪揚起模擬實際下雪環(huán)境，試驗車輛緊隨揚雪車，揚雪車和試驗車速度保持70km左右為佳，試驗總計行駛50km。每25km對車輛乘員艙和發(fā)動機艙的進雪情況以及車輛的行駛性能進行檢查，評估車輛在干雪環(huán)境行駛時是否存在缺陷。通過表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，車輛制動距離明顯增大，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性能和行駛穩(wěn)定性的ABS（Anti-lockBrakingSystem，防抱死制動系統(tǒng)）、ESP（ElectronicStabilityProgram，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）等功能也越來越廣泛。減小汽車制動距離，提高汽車制動穩(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被及時清除或融化，以及汽車用戶長途旅行，駕駛員經(jīng)常會在積雪道路、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性能會給駕車者帶來駕駛樂趣。汽車輪胎是影響汽車操控性能和NVH性能的一個重要因素，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、操控、NVH等綜合性能遠優(yōu)于四季輪胎和夏季輪胎。針對冷氣候環(huán)境道路情況復(fù)雜的特點，對汽車進行相應(yīng)的操控性能、NVH性能等方面的綜合調(diào)校和評價是必不可少的。表2中列出了對汽車輪胎、汽車操控及NVH方面的試驗評價內(nèi)容。汽車產(chǎn)品在冷氣候環(huán)境的耐久性試驗，可有效考核汽車產(chǎn)品各項冷氣候性能指標的穩(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

汽車產(chǎn)品的冷氣候試驗是汽車產(chǎn)品開發(fā)中重要的一環(huán)。特別是在我國，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)品在開發(fā)階段通過冷氣候試驗，充分驗證各項性能指標是否達到設(shè)計要求，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)并進行改進，將更好的產(chǎn)品交給用戶，減少用戶抱怨，得到用戶認可。

本文作者：譚永崗工作單位：上海汽車集團股份有限公司