浅谈汽车环境适应性验证方法.doc

浅谈汽车环境适应性试验验证方法石磊，王国军（海马商务汽车有限公司，郑州，450016）【摘要】本文叙述了汽车在特殊环境下进行适应性模拟验证的试验方法，说明了汽车环境适应性试验在汽车性能优化和提升过程中的重要作用。【关键字】汽车；性能；环境1 引言汽车环境适应性:指汽车产品在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能、性能和不被破坏的能力，是汽车的重要质量特性之一。汽车环境适应性验证，即通过在特殊环境下试验，充分验证汽车在设计、研制及材料选用等方面存在的环境适应性问题，及时改进产品开发质量，提高汽车的环境适应能力。目前各整车企业在整车开发中越来越重视车辆的性能，而各项性能指标在特殊环境中会有所降低，整车、零部件的可靠性也会有所下降，特别是用于执行野外及特殊环境执行任务的军用车辆，更加注重车辆对特殊环境的适应能力。本文叙述了汽车在特殊环境下进行适应性模拟验证的试验方法，大大缩短整车性能开发的周期，减小汽车在特殊环境中性能下降的风险，尽可能缩减整车企业的开发成本。一般来讲，汽车环境适应性的验证，分为试验室内的性能试验和试验场地的性能试验。2 试验室内验证2.1内燃机高海拔（低气压）模拟试验室高海拔大气条件对内燃机性能的主要影响因素包括大气压力、大气温度和空气相对湿度。其中大气压力、大气湿度的影响十分显著。我国高原地域广阔，气温由于季节、昼夜、天气的不同变化很大，以年平均统计温度来指导内燃机性能开发缺少实际意义，加之大气温度模拟装置昂贵复杂，一时难以实现。因此，高海拔试验台重点对海拔大气压力进行模拟，使得整车厂在车型开发阶段，在普通环境地区就可以进行车辆在高海拔环境适应性的模拟验证。通过内燃机高海拔模拟试验台开展对发动机高原适用性研究，研究及评价内燃机及其附件（包括风扇离合器、打气泵、燃油加热器等）在不同海拔高度环境下的动力性、经济性、排放及起动性能，探索其性能指标随海拔变化的规律，为改善燃烧过程、降低油耗和炭烟排放，以及为开发设计适合高原地区使用的新型发动机提供依据和资料，有助于发动机高原环境适应性问题的进一步研究。该模拟试验台最大的意义在于在平原地区就可模拟高原地区环境的大气状况，并进行车辆在不同海拔环境条件下的性能试验，为整车性能开发节约大量时间和费用。2.2高温模拟实验室为了在常温地区能够尽快完成汽车适应高温、高热环境的性能验证，了解其性能及部件老化情况，需要借助高温实验室。高温实验室可模拟环境条件及实现的方法有：1、日照，在实验室顶壁与侧壁均匀安置红外线灯，灯光照射强度及光照区域均可以按试验要求进行调节。用以模拟在炎热的阳光下，测试汽车各部位的升温、受热及老化的状态。2、风，由大型鼓风机产生模拟汽车实际行驶的迎面行驶风，配合风道及风速调节装置可覆盖汽车的整个车速范围。3、热，采用电加热与蒸气加热两种形式，一般大型实验室采用蒸气加热。4、路面热辐射。为了再现路面热辐射状态，一般使用加热箱，并将它铺装在试验地面上。设定的温度范围为4080。高温实验室可以试验的项目：1、冷却性能试验。可以验证汽车冷却系统在炎热的地带和夏季气温很高的条件下，是否能保证汽车主要部件保持合适的温度。检测内容包括发动机冷却液温度、发动机及变速器等润滑油油温、发动机进气温度以及燃油油温和油路气阻。2、动力性试验。验证汽车在高温条件下，在燃油及进气温度上升、发动机功率降低的状态下汽车的动力性能，也可以评价在高温条件下，汽车熄火停车后的再起动性能。3、耐热性能试验。验证汽车在高温条件下高速行驶、爬坡行驶、城市市区行驶，以及行驶之后的停车怠速等工况下，结构部件的耐热性以及发动机舱内和车身各部位的橡胶件、塑料件的耐热性等。4、空调性能试验。在高温潮湿强烈日照的条件下，评价车内环境的舒适性，检测内容包括驾驶室内的温度、湿度、凉风、风速、换气及车窗视野等。2.3低温模拟试验室低温实验室一般由低温实验间、制冷机房、机组操作间等组成，可以进行温度（-50-40）、湿度在（5%95%）之间、风速在汽车最高车速范围内的性能试验。低温实验室可进行的试验项目包括：1、汽车发动机的低温起动性能试验。2、发动机低温行驶性能匹配试验。3、整车在低温环境的除霜和除雾试验4、汽车起步性能试验，在发动机起动后，经过最短的暖机时间，汽车应能顺利起驶。5、刮水器等总成的低温性能试验。6、非金属零件的低温适应性试验。7、汽车燃油、润滑油等的低温性能验证试验。2.4高低温实验室（或称环境实验室）高低温实验室是综合高温、低温实验室技术要求而设立的实验室，融合两者的结构与功能，既可进行高温环境性能试验，也可以进行低温环境性能试验。2.5雨淋实验室雨淋实验室主要用于对车辆进行耐湿热气候、耐雨实验，可完成以下试验项目：1、 实验室内装有负荷实验台，可对车辆做负载式制动试验；2、利用在蒸馏水中加氯化钠溶液获得海雾，可做耐海雾试验；3、利用常温的水，按一定角度喷淋，可进行耐雨淋试验。2.6汽车风洞汽车风洞与航空风洞原理相同，汽车风洞在进行汽车试验时的流场与汽车在实际行驶的气流流动状态相同或接近，模拟汽车在行驶中的相对气流速度，验证汽车行驶中的相关性能。另外，汽车风洞里可安装一些附加设备以提高风洞的试验能力，如加置底盘测功机进行发动机冷却系统冷却能力性能试验，加置降雨装置模拟降雨条件等。风洞按类型可分为空气动力风洞、噪声风洞、气候风洞、气候风室、小型全尺寸风洞等。3 试验场地验证汽车试验场，亦称试车场，是进行汽车整车道路试验的场所。汽车试验场是重现汽车使用中遇到的各种各样的道路条件和使用条件的试验场地，试验道路是实际存在的各种各样的道路经过集中、浓缩、不失真的强化并典型化的道路。汽车在试验场试验比在试验室或一般行驶条件下的试验更严格、更科学、更迅速、更实际。与一般试验室内进行的试验相比，汽车试验场更能实际反映汽车在相应环境、工况的性能状态，一些特种试验场在验证汽车在特殊环境的性能起到很大作用。3.1高温试验场如美国通用汽车公司在马萨的沙漠热带汽车试验场，总面积18平方公里，当地气候干燥，夏季最高温度可达45，是鉴定发动机冷却系、供油系以及整车的动力性、燃油经济性、空调系统等性能的理想试验环境。还有位于亚利桑那州西部,与科罗多河毗邻的美国陆军的沙漠环境试验中心尤马试验场。它是干热的索诺拉沙漠的一部分。由于它地处沙漠地区,所以这里气候干燥,气温高,湿度低和少降雨的特点使它能够满足常年试验不中断。由于与科罗多河毗邻,还使它具有进行水陆两栖试验的能力。3.2高寒地区试验场汽车寒带试验是汽车产品研发的重要环节,可分为零部件开发试验和整车适应性试验。世界著名的寒地试验场有挪威冬季试车场、瑞典阿维斯焦冬季试车场。我国黑龙江省黑河市的高寒气候特性及全面试车路况（包括国道高等级路面、江道、冰雪路面、沙石路等路况）能够进行高寒地带性能试验的各种要求。3.3汽车性能专用试验场如德国WABCO公司设在汉诺威附近的制动试验场，其主要试验道路是附着系数从0.150.5以上五条制动试验路，以满足该公司开发和评价制动防抱死系统ABS、ASR和EBS等的需要。3.4特殊路况试验场地用于验证汽车在特殊路况的通过能力，包括：沙地、泥泞地、冰雪路、凸凹不平路、涉水路段、特殊地形的通过性能试验，可有效的反应汽车在各种道路上的通过性能。3.5特殊气候环境和极限条件下的可靠性特殊气候环境和极限条件对汽车的可靠性也有较大影响，可进行的验证项目如下表表1 特殊气候和极限条件下可靠性试验项目条件因素可靠性试验项目严寒低温、冰雪油液的冻结，非金属零件的硬化失效等高原低气压、低温、长坡、辐射冷却液沸腾、油路气阻等湿热高温、高湿、雨水、烟雾、霉菌冷却液沸腾、油路气阻、金属零件腐蚀、非金属零件老化、发霉等沙地附着系数低传动系强度失效泥泞路泥水底盘件的锈蚀、橡胶件的老化等4 结语汽车环境适应性研究是比较新兴的一门学科，在各研究院所及整车企业中还处于研究初期阶段，并没有形成一套完整的系统性的验证方法。在今后的技术发展中，将逐步形成一套系统的方