某車型關門品質的優化

于海波，高 潘，彭元萍

某車型關門品質的優化

于海波，高 潘，彭元萍

Yu Haibo，Gao Pan，Peng Yuanping

（北京北汽越野車研究院有限公司，北京101300）

針對某車型關門手感沉重、關門時刻存在明顯耳壓的問題進行分析，進行密封條優化和氣流通道優化，使實車最小關門能量、最小關門速度及關門耳壓明顯降低，使關門手感沉重及關門耳壓明顯的問題得到解決。

關門品質；最小關門能量；最小關門速度；關門耳壓

0　引言

汽車工業是我國國民經濟的支柱產業之一，隨著汽車技術的進步，人們對汽車各項性能的要求越來越高，各主機廠間的競爭也越來越激烈[1]。汽車關門品質是購車時的最先感受，常被顧客用來衡量汽車質量、檔次等，進而影響消費心理。關門品質與汽車設計和制造有很大關聯，在一定程度上可以反應汽車質量優劣，主機廠不斷提升關門品質具有重要意義。

本文針對某款車型關門手感重、關門時刻存在明顯耳壓的問題，進行排查分析和實車的改進優化，使關門品質得到提升。

1　問題描述

某款車型關門品質的主觀評價為：關門手感重、關門時刻存在明顯耳壓。與主觀描述相關的客觀指標為最小關門能量（外界施加的能使車門關閉的最小能量）、最小關門速度（能使車門關閉的最小速度）和關門耳壓。首先對車輛的客觀指標進行測試。

1.1　最小關門能量和最小關門速度

測試最小關門能量和最小關門速度時，選擇無風環境，車輛停放在平整地面上，設備布置如圖1所示，角速度傳感器、力傳感器均水平布置，且高度相同，角速度傳感器布置位置盡量靠近鉸鏈軸線，力傳感器布置位置考慮操作便利盡量靠近鎖扣，關門速度儀布置位置在門鎖附近。

在關門能量測試軟件中輸入相應的能量半徑、速度半徑、測速儀位置、車門開度等信息，并進行力值、角度校準后，將車門打開至最大開度位置，用手作用于力傳感器使車門完全關閉，采集車門速度和關門能量數據[2]。

圖1　關門能量和關門速度測試

關門能量和關門速度的測試結果見表1。

根據經驗值，關門手感評價較好的車輛，最小關門能量不大于12 J，最小關門速度不大于1 m/s。由表1可知，汽車前、后門最小關門速度和最小關門能量均較大，與主觀感受關門沉重相符。

表1　最小關門能量和最小關門速度測試值

1.2　關門耳壓測試

測試關門耳壓時，將人工頭分別布置在駕駛員頭枕和右后乘員頭枕位置，如圖2所示。連接關門耳壓人工頭至關門耳壓測試軟件，在車門完全關閉狀態下對關門耳壓設備進行壓力清零校準設置，使用關門速度儀測試左前門的關閉速度，在最小關門速度下測試駕駛員位置及右后乘員位置的耳壓。

圖2　關門耳壓測試

以駕駛員左耳耳壓和右后乘員左耳耳壓為主要評價指標，根據經驗值，在關門耳壓不大于170 Pa時，關門時刻的壓耳感不易被察覺到，不會引起客戶抱怨。某車型測試曲線如圖3所示，駕駛員位置左耳耳壓為193.4 Pa，右后乘員位置的左耳耳壓更大，為198.1 Pa，兩個耳壓測試值均較大，與關門時刻明顯壓耳感主觀感受相符。

圖3　關門耳壓測試曲線

2　問題分析

車門最小關門速度和最小關門能量較大的直接表現是關門沉重，通過降低最小關門速度和最小關門能量可以解決此問題，優化目標是最小關門能量小于12 J，最小關門速度小于1 m/s。關門能量的計算公式為

=s+j+x+m+c+q－p（1）

式中：s為門鎖鎖閉過程中運動阻力的耗能，J；j為鉸鏈的旋轉阻力矩耗能，J；x為限位器的耗能，J；m為門洞密封條的耗能，J；c為車門密封條的耗能，J；q為關門過程中氣阻耗能，J；p為關門過程中重力的助能，J。

最小關門速度與小角度（本文為6°）最小關門能量的換算關系為

式中：6為門開度為6°時的最小關門能量，J；為車門整備質量，kg；為最小關門速度，m/s；為換算系數，即車門質心到鉸鏈軸線距離與最小關門速度測量點到鉸鏈軸線距離之比。

由于問題車型為量產車型，需要通過盡量小的改動來解決問題，鎖單體特性、鉸鏈特性、限位器特性、車門布置等改動量較大的方案不列入考慮范圍，即s、j、x、p不進行更改，只考慮更改m、c、q。

通過排除法分析各影響因素對關門速度和關門能量的貢獻量，找到關鍵影響因素進行改進。改變或消除氣阻耗能q的方案包括：（1）消除全部氣阻；（2）拆除泄壓閥；（3）拆除泄壓閥及內飾格柵；（4）降下右后車窗（等同泄壓面積增大約10 000 mm2）。改變或消除密封條耗能m、c的方案包括：（1）拆除門洞密封條；（2）拆除車門密封條。各因素所產生的單獨影響見表2。

表2　各因素的影響

注：最小關門速度變化量為各方案與原狀態的最小關門速度之差的絕對值；最小關門速度貢獻量為對應的最小關門速度變化量與原狀態最小關門速度之比；最小關門能量變化量為各方案與原狀態的最小關門能量之差的絕對值；最小關門能量貢獻量為對應的最小關門能量變化量與原狀態最小關門能量之比。

由表2可知，對最小關門速度和最小關門能量影響最大的因素為氣阻效應，其次為車門密封條，再次為門洞密封條。全部氣阻對最小關門能量的影響占比34.8%，影響比較顯著，對氣阻影響最大的是氣流通道，包括通道最小截面積和通道尾部的泄壓閥面積。通過拆除泄壓閥和內飾格柵，模擬優化氣流通道，最小關門能量降低了22.6%；通過降下右后車窗，模擬補充泄壓閥面積，最小關門速度和最小關門能量分別降低了10.4%和26.1%。拆除車門密封條后，最小關門速度和最小關門能量降幅均較大，分別降低26.6%和27.1%，拆除門洞密封條后，兩者降幅分別為7.1%和14.0%。主觀感受上，使最小關門能量和最小關門速度降幅大的方案，對關門沉重感的改善也更明顯。

針對關門耳壓較大問題進行優化，優化目標是小于170 Pa。通過分析發現，關門耳壓較大的主要原因是氣流通道不暢、關門速度大，而氣流通道同時對關門速度和關門耳壓產生影響。問題車型的氣流通道為尾門泄壓，其尾門內飾格柵通道面積和泄壓閥面積均較小，分別為12 600 mm2和10 120 mm2，采用表2中拆除泄壓閥及內飾格柵的方案，可使耳壓值降低25 Pa左右，改善效果較明顯。

3　改進方案

綜合表2中各影響因素貢獻量和車型實際情況，確定兩種改進方案：（1）降低密封條CLD（Compression Load Deflection，密封條自身壓縮負荷，即長度100 mm的密封條在設計密封間隙狀態下提供的作用力）；（2）優化氣流通道。兩種方案均可降低最小關門速度和最小關門能量，后一種方案可同時降低關門耳壓。

理論密封間隙下密封條單件CLD公差不超過基礎值30%，測試實車密封條CLD為上偏差，調整至中下偏差后，CLD降低約35%。采用改進方案1可使前、后門最小關門速度由1.54 m/s、1.28 m/s降為1.08 m/s、1 m/s，前門接近目標值,后門達到目標值；前、后門最小關門能量由16.11 J、12.04 J降為14.81 J和10.08 J，前門比目標值大2.81 J，后門滿足目標值。

方案2優化氣流通道主要從兩方面入手：（1）增加尾門鈑金開孔，使進氣面積增加11 000 mm2；（2）增加一個泄壓閥，面積為10 120 mm2，形成雙泄壓閥結構，降低氣阻效應。方案2如圖4所示，氣流通道任意位置的氣流通過面積均超過20 000 mm2。

圖4　優化氣流通道

將方案1、2疊加實施，則前門最小關門速度優化為1 m/s，后門最小關門速度優化為0.87 m/s，均滿足目標要求；前門最小關門能量優化為11.9 J，后門最小關門能量優化為8.06 J，均滿足目標要求。優化后，前、后車門的最小關門速度均低于1.2 m/s，在1.2 m/s關門速度下測試關門耳壓，得到駕駛員位置左耳耳壓為161.3 Pa，右后乘員內耳耳壓為169.2 Pa，均滿足目標要求，前、后門關門主觀感受有了明顯提升。

4　結束語

針對某款車型的關門品質問題，從密封系統參數和氣流通道兩個方面進行優化，使關門手感和關門耳壓得到改善，也為汽車行業同類問題的分析解決提供參考與借鑒。

[1]陸琳，張天龍，徐紅梅，等. 我國汽車零部件產業發展對策研究[J]. 產業與科技論壇，2019，18（9）：13-14.

[2]孫龍飛，黃霞，朱琪，等. 某車型車門關門力優化方法研究[J]. 汽車科技，2017（6）：13-17.

2022-11-22

1002-4581（2023）02-0020-04

U463.83+4

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2023.02.005