基于改進提升的整車性能衰減研究及應用

吳培娣，李志成，鄭原旭, 黃英豪，王飛, 張俊

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司,浙江 寧波315336）

0 引言

汽車自消費者購買使用后，隨著行駛里程和行駛時間的增加，汽車的零部件不可避免地會發生物理或化學性的變化，使車輛的性能發生變化。大多數性能的變化會趨于劣化，個別性能劣化較為明顯，影響到顧客的駕乘感受和用車滿意度。汽車的性能隨著行駛里程和使用時間而劣化的現象，稱之為性能衰減。車輛的性能衰減不能完全避免，減少和避免性能的衰減對提高產品的市場競爭力具有重要意義[1]。

性能衰減研究可以避免車輛的不合理設計，提高零部件的參數穩健性和抗衰減性能，降低整車性能的衰減敏感性。對用戶而言，可以提高滿意度，減少抱怨，降低用車成本，提高二手車保值率。對汽車公司而言，可以降低質量成本，提高品牌影響力和美譽度，從而提升市場份額。汽車的配置和技術不斷進化，客戶的用車方式也在發生變化，因此性能衰減需要持續不斷、長期進行。

20世紀90年代以來，全球汽車產業快速增長，為提升產品質量水平和競爭力，一些國際品牌OEM汽車廠家開展了系統的整車性能衰減的研究和產品提升。近年來國內企業在性能衰減研究方面也有一些研究，

如吳昌威等[1]在長安汽車開展了較為系統的研究，指出了控制整車性能衰減的重要性和研究方法案例; 張燕沖等[2]在廣汽公司開展了基于整車道路試驗的姿態衰減研究,獲得了車身姿態隨著試驗里程的變化趨勢;劉鐵軍[3]在昌河汽車開展了汽車勻速行駛NVH性能隨著試驗里程的衰減探究，取得了衰減趨勢的變化實例；李金柱等[4]開展了基于臺架進出耐久測試的座椅舒適性衰減特性研究,獲得了試驗次數和座椅舒適性變化的關聯趨勢。國內各企業在積累性能衰減的研究方法、樣本量和系統性方法論方面尚缺少具有全面性和代表性的研究和總結。本文總結了國內外和吉利汽車的性能衰減研究的經驗和方法，為整車企業開展性能衰減提升工作提供參考。

1 性能衰減控制目標

隨著汽車技術和質量的提升，故障類質量問題的減少，國內外主流企業已將整車廣義質量控制從減少故障問題數量向減少性能衰減的方向轉變，如圖1所示。

圖1 汽車廣義質量控制變化趨勢

基于乘用車的通常使用年限，整車性能衰減的控制和研究在時間域選擇客戶10 a（等效里程約15萬km）[5]用車期的衰減表現。衰減量的控制目標為10 a后各主觀評價指標分值[6]劣化≤1分，衰減后分值≥6分（若＜6分，表明有暫時無法克服的技術難點），整車3 a（等效里程約5萬km）各主觀評價指標分值劣化≤0.33分。

需要說明的是，由于車輛各項性能隨著里程和時間的增加，各性能衰減的變化量并不一樣，車輛的售價、級別和用途也不一樣，上述目標屬于改進提升的理論基準，具體采用時可以作為一個尺度來參考。不同級別和用途的車輛，可以有不同的整車性能衰減控制指標和零部件性能衰減控制指標。

實際上可以根據上述原則對問題車、耐久試驗后車輛、回購車輛進行主觀評價，找出需要改善的性能問題點，評估控制和優化性能衰減的必要性。

圖2 性能衰減改進過程

2 性能衰減原因分析

性能衰減源于零部件的衰減，零部件的性能是由設計決定的。零部件的實際性能沒有達到設計要求，我們歸類為狹義質量問題，區分于性能衰減問題。性能衰減研究和改進的本質是設計優化，體現為優化設計方案、優化驗證方法、優化設計載荷。

表1 導致性能衰減的原因分類

3 性能衰減的控制方法

性能衰減的分析和控制分為正向開發分析控制和改進提升分析控制。

正向開發分析控制，主要是應用現行設計規范和驗證規范，采用虛擬驗證和實物驗證方法，對承載性能的零部件參數的變化趨勢、參數變化對性能變化的趨勢和敏感性做分析研究，平衡、控制和調整零部件設計參數，優化設計，提高設計穩健性。

性能衰減的改進提升分析控制，需要找出衰減前后的性能差異，篩選衰減研究主題，確定主題后，按流程方法展開研究和改進。其核心方法是對性能承載的零部件進行分析、測試和研究。

正向開發分析控制方法已經在研發領域通行和常見，基于現狀的性能衰減改進提升少見有系統的識別和總結，本文就此展開論述。

3.1 性能衰減的改進流程和要點

通過性能衰減研究，應能夠改進目標車型的設計，改進性能的抗衰減能力，并在現行產品中橫展優化改進后的方案。根據改進方案的優化，及時建立或修訂設計規范和驗證規范，在未來新產品開發中應用，盡可能一次把設計做正確，避免后期產品變更帶來的損失和成本。

表2列出了整車性能衰減問題的主要改進步驟和工作內容。

表2 性能衰減問題的改進流程

性能衰減研究和改進提升的核心要點包括：

1）評價換件前后的主觀評價分值、記錄發生的衰減現象和問題表現，測試專項性能參數，并和新車狀態做對比分析；

2）對里程車的性能衰減相關零部件更換為新零部件進行評價和分析，判斷零部件的變化對性能衰減的相關性和影響程度；

3）就參考競品車開展整車或零部件的評價、測試分析，找出異同點，為改進設計提供參考和依據；

4）復雜問題需要利用虛擬驗證和多系統聯合分析方法。

3.2 性能衰減的改進主題來源

研究性能衰減的方式和改進效率、實施成本直接相關；國際品牌OEM整車廠家已有多年的研究經驗，各性能的衰減趨勢已比較明確，目前已基本不會再通過采用新車專項長周期衰減評價的方法來識別衰減量和對衰減問題進行改進，亦不建議國內整車企業再采用此方法。參考部分國際品牌的性能衰減研究過程、方法和結果，結合吉利汽車的研究案例，并對各方法的采用做出應對策略說明，如表3所示。

表3 性能衰減改進主題來源和應用策略

3.3 應用案例

隨著使用里程和使用時間的增加，整車各項性能的衰減速度和衰減程度各不相同。圖3 示意了整車性能和零部件的衰減主題。燃油動力車型的動力性、經濟性則衰減不明顯或不衰減。由于橡膠件的材料性能的不穩定性，橡膠制品零部件承載的性能衰減較為明顯。例如動力總成懸置隔振墊的性能變化會帶來整車NVH性能的衰減劣化，懸架系統橡膠襯套的變化帶來車輛乘坐舒適性的衰減。純電動汽車的續駛里程受動力電池的技術成熟度影響很大，行業內也有深入研究[7-8]，本文不再贅述。

圖3 性能和部件衰減示意

表4和表5以典型的NVH衰減和儀表異響衰減控制為例，說明衰減性能、衰減表現、衰減原因和改進結果的落地的對應關系，供實際研究、改進的性能衰減主題參考展開。

表4 NVH性能衰減改進示例

表5 儀表板異響衰減改進示例

4 結論

1）整車的性能衰減是每一個OEM整車廠家都長期關注和控制的主題方向。其核心本質是控制零部件性能衰減、平衡零部件本身和衰減相關的各項指標設定，以及通過優化設計方案使整車的性能表現對零部件的衰減變得不敏感。性能衰減控制和零部件的成本相關，設計方案的合理性需要平衡衰減程度和零部件成本。

2）當市場發生變化，車輛使用條件和強度發生變化，需要評估當前設計和驗證是否合理，是否需要對設計和驗證做出對應變化。隨著汽車行業和技術朝著電動化、智能化、網連化、共享化的方向快速演進，車輛性能衰減的表現、機理和控制方法也相應發生變化，對整車OEM廠家和零部件供應商都帶來了新的課題。