汽車整車自然暴露試驗評價方法前期研究

王受和，王 俊，江 魯，張曉東，林旭彬，王咸山（中國電器科學研究院有限公司，廣州 510663）

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汽車整車自然暴露試驗評價方法前期研究

王受和，王 俊，江 魯，張曉東，林旭彬，王咸山
（中國電器科學研究院有限公司，廣州 510663）

摘要：主要介紹汽車整車自然暴露試驗評價方法，基于整車廠長期進行汽車整車自然暴露試驗，對整車進行表觀檢測、性能檢查及其他項目檢測，通過分析試驗結果，歸納汽車內外飾件常見缺陷，按照失效程度和不同部件類型，為整車耐候性進行等級劃分，建立整車系統化評價方法。

關鍵詞：汽車；自然暴露試驗；失效等級；評價方法

汽車是現代社會廣泛使用的交通工具，歐美等發達國家居民汽車普及率達60 %以上，中國人均汽車擁有量也在不斷上升，可以說，汽車車輪軌跡已幾乎遍布世界各地，無論是冰天雪地的極地，還是炎熱潮濕的熱帶雨林；無論是沙塵飛揚的沙漠，還是道路崎嶇的丘陵山區，只要有道路就有汽車通行。通常汽車在其服役期內要經歷各種各樣的，甚至非常嚴酷的環境[1]。

近年來，汽車的耐候性能力越來越受到車企和用戶的關注和重視，車企對新車型都要進行整車自然暴露試驗[2]，以檢查和確保新車型的耐候性能力。海南熱帶環境研究所從2005年起開展整車自然暴露試驗，為國內外眾多車企新車型進行試驗，積累了大量的原始數據和經驗，但一直沒有對這些數據進行歸納總結，形成對整車的系統化評價。摸索探討出一套合理的汽車整車自然暴露試驗評價方法對車企具有很重要的指導意義。

1　整車自然暴露試驗

汽車整車自然暴露試驗是指汽車整車在選定的暴露場地按要求擺放、操作、檢測的自然暴露試驗方法。汽車整車自然暴露試驗條件通常接近該汽車最終使用中可能遇到的極端環境條件，確切地說汽車整車自然暴露試驗條件主要是對該汽車最終戶外可能停放環境條件的一種模擬。

試驗場地通常選擇濕熱或亞濕熱氣候，如美國佛羅里達州邁阿密暴露場、海南瓊海暴露場；或者干熱氣候，如美國亞利桑那鳳凰城暴露場、新疆吐魯番暴露場。通過試驗，對汽車整車進行表觀檢測、性能檢查、氣味檢測和其他項目檢測，評價整車在耐候性能方面存在的問題。

以QC/T 728-2005《汽車整車大氣暴露試驗方法》為例，試驗整車南北朝向自然放置于試驗場地內，在整個試驗期限中，各種性能變化的檢測周期為：新產品要求暴露初期三個月內，每半個月一次；三個月至一年內，每月一個；超過一年后，每三個月一次。

2　整車失效形式

汽車整車進行自然暴露試驗后，環境因素太陽輻照、熱、水和其他生物、人為對汽車綜合影響和作用，導致汽車與原始狀態相比發生了一些老化現象，有的會影響汽車的表觀形象，有的會影響汽車的使用性能，甚至是影響汽車的安全性能[3]。圖1和圖2是汽車整車內外飾件常見失效形式的匯總。

從圖1和圖2可以看出，汽車內外飾件大部分是影響汽車表觀形象的失效，嚴重影響用戶對汽車長久使用后最直接的感觀。而現在隨著人們對汽車產品的表觀要求越來越高，這就要求汽車耐候性能的進一步改進。

從圖2可以看出，有的汽車產品還是存在著一定的安全隱患，其中安全帶的裂紋缺陷，隨著時間的推移，老化的加重，在突發事故中，安全帶極有可能發生斷裂，起不到其應有的安全保護作用。

3　整車評價方法

3.1 評價基礎

汽車整車自然暴露試驗是汽車氣候老化評價的基礎，建立一套科學、完善的耐候性能力評價方法離不開整車自然暴露試驗工作，整車自然暴露具有其他氣候老化試驗不可替代的作用，主要有以下幾個方面：

1）獲得汽車微環境的基礎數據。可通過監測獲得汽車車廂內外部各典型部位的輻照度、溫度、濕度及其隨時間的分布情況，為汽車其他氣候老化方法環境參數的制定提供依據。

圖1　整車外飾件失效形式

圖2　整車內飾件失效形式

2）獲得汽車氣候老化的失效形式。從汽車整車自然暴露試驗中產生的各種失效形式，如起泡、開裂、發粘、粉化等等，是衡量其他氣候老化試驗方法是否合適的基礎依據，如果其他氣候老化試驗的老化失效模式與整車自然暴露試驗的失效模式不同，那么，該方法的有效性就應該受到質疑。

3）耐候性評價。這也是最主要的用途，由于汽車公司的策略不同，汽車整車暴露試驗用于耐候性評價的目的也有差別，一種是用于耐候性的基礎研究，通過長期的、大量的汽車整車自然暴露試驗和其他氣候老化試驗的比對研究，得出相關性，從而確定其他氣候老化試驗方法的試驗條件和試驗周期，進而在以后的耐候性評價中以材料和零部件試驗為主，取代整車試驗；另一種是作為常規的耐候性評價試驗方法，在公司的新車型開發和已有車型量產階段的耐候性評價中使用。

3.2 零部件及失效分類

汽車整車上不同的零部件，其功能作用各有不同[4]，按重要程度分類成安全部件、重要部件、一般部件和其他部件。人們對不同性質零部件的失效關注度不一樣，在對不同性質零部件的評價上需要區別對待。

經過汽車整車自然暴露試驗后部件上出現的失效形式分成兩大類，涉及到汽車安全的失效劃分為安全失效，不涉及汽車安全的失效為其他失效，而其他失效按失效嚴重程度分為完全失效（圖3）、嚴重失效、明顯失效（圖4）、一般失效、輕微失效和極輕微失效。

3.3 評價數據匯總

整車自然暴露試驗評價方法是針對汽車整車的耐候性能力，需要考量整車在試驗期間的全部表現。一輛汽車整車自然暴露試驗從開始到結束，每隔一個月進行檢測，將檢測結果按零部件分類進行匯總，可以直觀了然的掌握不同類型零部件的不同失效現象，以便進行下一步，如圖5所示。

圖3　完全失效例

圖4　明顯失效例

圖5　數據匯總

3.4 失效等級評定

失效等級評定是整車自然暴露試驗評價方法中的重要環節，是直接評價整車不同類型零部件失效嚴重程度的綜合考量。失效等級是由零部件類型和失效影響程度共同決定，而不能由單一因素決定。如安全帶的變色失效和安全帶的裂紋失效是相同零部件的不同失效，不能僅考慮安全帶是安全部件這一點來對其進行失效等級評定，反之，不同類型零部件的相同失效也不能同一而論。圖6為失效等級評定步驟。

參考大眾標準VW 50185-2009（圖7）缺陷類別的劃分，綜合零部件類型和失效類型，將不同部件上的不同失效劃分等級，由高到低為A1、A、B1、B、C1、C六個等級，如圖8所示。安全部件的安全失效、完全失效和嚴重失效都是對用戶存在極大的安全隱患，歸屬A1失效等級，重要部件的安全失效和完全失效都是汽車存在嚴重的功能缺陷，致使無法啟動或其他用戶極度不滿的情況，同樣歸屬A1失效等級。

3.5 評價分值計算

失效分值是體現汽車整車在自然暴露試驗后的綜合失效嚴重程度，失效程度越嚴重，失效分值越高。參考大眾標準VW 50185-2009，對等級A1、A、B1、B、C1、C賦予代表其價值的分值，如圖9所示。汽車經過自然暴露試驗后，分析計算得出其失效分值S，其中n為各個失效等級的個數。

耐候分值是體現汽車整車在自然環境中耐候性能，耐候性能越好，耐候分值越高。汽車的耐候性能可以從汽車整車自然暴露試驗后的綜合失效嚴重程度直觀體現，失效程度越嚴重，其耐候性能越差。

汽車整車經過自然暴露試驗后，將其每次檢查的失效現象進行匯總，分析得出各個失效等級的數量，依照圖9各個失效等級對應的分值，計算得出失效分值S=n1×100＋n2×20＋ n3×5＋n4×1＋n5×0.5＋n6×0.1。

耐候分值總分是100分，總分減去汽車試驗后的失效分值，即是汽車的耐候分值N=100－S。

圖6　失效等級評定步驟

圖7　標準VW 50185-2009缺陷類別的劃分

圖8　失效等級劃分

圖9　等級分值表

3.6 星級劃分

為了直觀表現出汽車整車的耐候性能力好壞，根據汽車整車計算出的耐候性能力得分N，將該型汽車劃分星級，五星、四星、三星、二星、一星、零星，星級越高，耐候性能力越強，圖10所示。

圖10　星級劃分

4　總結

建立一套系統的汽車整車自然暴露試驗評價方法，可以將其應用在汽車整車產品研發、試制、量產等各個階段，評價汽車整車產品在結構的設計、材料的選用以及防護工藝等方面存在的老化問題，為提升汽車整車產品的耐候性能提供最直接的數據支持。

在汽車整車自然暴露試驗評價中，如何使汽車零部件分類劃分更合理，失效等級更精確，需要通過充分的汽車整車廠市場調研統計；如何降低不同評價人員之間對失效嚴重程度的主觀評價差異，確保評價基礎數據的準確性和穩定性，需要不斷的經驗積累。

參考文獻:

[1]馬堅,揭敢新,劉強,王俊.汽車氣候老化應用技術[M].1版.廣州：華南理工大學出版社，2013:1-10.

[2]江魯,周修源.汽車常用的自然暴露試驗方法[J].中國儀器儀表,2009 (09): 45-50.

[3]張濤,周漪,劉靜.汽車整車在典型環境下大氣暴露試驗結果分析[J].裝備環境工程, 2013(06): 50-55.

[4]王永豪,蔡元平.汽車整車腐蝕試驗主觀評價方法的探討[J].環境技術, 2014 (01): 6-9.

王受和（1990－），男，江西，學士，助理工程師，從事工業產品的環境適應性技術研究。

The Preliminary Study on the Evaluation Method of Vehicle Exposure Test

WANG Shou-he, WANG Jun, JIANG Lu, ZHANG Xiao-dong, LIN Xu-bin, WANG Xian-shan
(China Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663)

Abstract：This paper mainly introduces the evaluation method of the vehicle natural exposure test. Based on the natural exposure test for the vehicles in the long term, the surface inspection, the performance inspection and the other items on the vehicle are carried out. Through analyzing the test results, this paper induces the common defects in the automotive interior trim and exterior trim, divides level of vehicle weatherability and sets up the vehicle system evaluation method with the failure degree and the different part types.

Key words：vehicle; natural exposure test; failure level; evaluation method

作者簡介:

中圖分類號：X828

文獻標識碼：A

文章編號：1004-7204（2016）01-0013-05