汽车整车自然暴露试验评价方法前期研究

王受和，王 俊，江 鲁，张晓东，林旭彬，王咸山（中国电器科学研究院有限公司，广州 510663）



汽车整车自然暴露试验评价方法前期研究

王受和，王 俊，江 鲁，张晓东，林旭彬，王咸山
（中国电器科学研究院有限公司，广州 510663）

摘要：主要介绍汽车整车自然暴露试验评价方法，基于整车厂长期进行汽车整车自然暴露试验，对整车进行表观检测、性能检查及其他项目检测，通过分析试验结果，归纳汽车内外饰件常见缺陷，按照失效程度和不同部件类型，为整车耐候性进行等级划分，建立整车系统化评价方法。

关键词：汽车；自然暴露试验；失效等级；评价方法

汽车是现代社会广泛使用的交通工具，欧美等发达国家居民汽车普及率达60 %以上，中国人均汽车拥有量也在不断上升，可以说，汽车车轮轨迹已几乎遍布世界各地，无论是冰天雪地的极地，还是炎热潮湿的热带雨林；无论是沙尘飞扬的沙漠，还是道路崎岖的丘陵山区，只要有道路就有汽车通行。通常汽车在其服役期内要经历各种各样的，甚至非常严酷的环境[1]。

近年来，汽车的耐候性能力越来越受到车企和用户的关注和重视，车企对新车型都要进行整车自然暴露试验[2]，以检查和确保新车型的耐候性能力。海南热带环境研究所从2005年起开展整车自然暴露试验，为国内外众多车企新车型进行试验，积累了大量的原始数据和经验，但一直没有对这些数据进行归纳总结，形成对整车的系统化评价。摸索探讨出一套合理的汽车整车自然暴露试验评价方法对车企具有很重要的指导意义。

1　整车自然暴露试验

汽车整车自然暴露试验是指汽车整车在选定的暴露场地按要求摆放、操作、检测的自然暴露试验方法。汽车整车自然暴露试验条件通常接近该汽车最终使用中可能遇到的极端环境条件，确切地说汽车整车自然暴露试验条件主要是对该汽车最终户外可能停放环境条件的一种模拟。

试验场地通常选择湿热或亚湿热气候，如美国佛罗里达州迈阿密暴露场、海南琼海暴露场；或者干热气候，如美国亚利桑那凤凰城暴露场、新疆吐鲁番暴露场。通过试验，对汽车整车进行表观检测、性能检查、气味检测和其他项目检测，评价整车在耐候性能方面存在的问题。

以QC/T 728-2005《汽车整车大气暴露试验方法》为例，试验整车南北朝向自然放置于试验场地内，在整个试验期限中，各种性能变化的检测周期为：新产品要求暴露初期三个月内，每半个月一次；三个月至一年内，每月一个；超过一年后，每三个月一次。

2　整车失效形式

汽车整车进行自然暴露试验后，环境因素太阳辐照、热、水和其他生物、人为对汽车综合影响和作用，导致汽车与原始状态相比发生了一些老化现象，有的会影响汽车的表观形象，有的会影响汽车的使用性能，甚至是影响汽车的安全性能[3]。图1和图2是汽车整车内外饰件常见失效形式的汇总。

从图1和图2可以看出，汽车内外饰件大部分是影响汽车表观形象的失效，严重影响用户对汽车长久使用后最直接的感观。而现在随着人们对汽车产品的表观要求越来越高，这就要求汽车耐候性能的进一步改进。

从图2可以看出，有的汽车产品还是存在着一定的安全隐患，其中安全带的裂纹缺陷，随着时间的推移，老化的加重，在突发事故中，安全带极有可能发生断裂，起不到其应有的安全保护作用。

3　整车评价方法

3.1 评价基础

汽车整车自然暴露试验是汽车气候老化评价的基础，建立一套科学、完善的耐候性能力评价方法离不开整车自然暴露试验工作，整车自然暴露具有其他气候老化试验不可替代的作用，主要有以下几个方面：

1）获得汽车微环境的基础数据。可通过监测获得汽车车厢内外部各典型部位的辐照度、温度、湿度及其随时间的分布情况，为汽车其他气候老化方法环境参数的制定提供依据。

图1　整车外饰件失效形式

图2　整车内饰件失效形式

2）获得汽车气候老化的失效形式。从汽车整车自然暴露试验中产生的各种失效形式，如起泡、开裂、发粘、粉化等等，是衡量其他气候老化试验方法是否合适的基础依据，如果其他气候老化试验的老化失效模式与整车自然暴露试验的失效模式不同，那么，该方法的有效性就应该受到质疑。

3）耐候性评价。这也是最主要的用途，由于汽车公司的策略不同，汽车整车暴露试验用于耐候性评价的目的也有差别，一种是用于耐候性的基础研究，通过长期的、大量的汽车整车自然暴露试验和其他气候老化试验的比对研究，得出相关性，从而确定其他气候老化试验方法的试验条件和试验周期，进而在以后的耐候性评价中以材料和零部件试验为主，取代整车试验；另一种是作为常规的耐候性评价试验方法，在公司的新车型开发和已有车型量产阶段的耐候性评价中使用。

3.2 零部件及失效分类

汽车整车上不同的零部件，其功能作用各有不同[4]，按重要程度分类成安全部件、重要部件、一般部件和其他部件。人们对不同性质零部件的失效关注度不一样，在对不同性质零部件的评价上需要区别对待。

经过汽车整车自然暴露试验后部件上出现的失效形式分成两大类，涉及到汽车安全的失效划分为安全失效，不涉及汽车安全的失效为其他失效，而其他失效按失效严重程度分为完全失效（图3）、严重失效、明显失效（图4）、一般失效、轻微失效和极轻微失效。

3.3 评价数据汇总

整车自然暴露试验评价方法是针对汽车整车的耐候性能力，需要考量整车在试验期间的全部表现。一辆汽车整车自然暴露试验从开始到结束，每隔一个月进行检测，将检测结果按零部件分类进行汇总，可以直观了然的掌握不同类型零部件的不同失效现象，以便进行下一步，如图5所示。

图3　完全失效例

图4　明显失效例

图5　数据汇总

3.4 失效等级评定

失效等级评定是整车自然暴露试验评价方法中的重要环节，是直接评价整车不同类型零部件失效严重程度的综合考量。失效等级是由零部件类型和失效影响程度共同决定，而不能由单一因素决定。如安全带的变色失效和安全带的裂纹失效是相同零部件的不同失效，不能仅考虑安全带是安全部件这一点来对其进行失效等级评定，反之，不同类型零部件的相同失效也不能同一而论。图6为失效等级评定步骤。

参考大众标准VW 50185-2009（图7）缺陷类别的划分，综合零部件类型和失效类型，将不同部件上的不同失效划分等级，由高到低为A1、A、B1、B、C1、C六个等级，如图8所示。安全部件的安全失效、完全失效和严重失效都是对用户存在极大的安全隐患，归属A1失效等级，重要部件的安全失效和完全失效都是汽车存在严重的功能缺陷，致使无法启动或其他用户极度不满的情况，同样归属A1失效等级。

3.5 评价分值计算

失效分值是体现汽车整车在自然暴露试验后的综合失效严重程度，失效程度越严重，失效分值越高。参考大众标准VW 50185-2009，对等级A1、A、B1、B、C1、C赋予代表其价值的分值，如图9所示。汽车经过自然暴露试验后，分析计算得出其失效分值S，其中n为各个失效等级的个数。

耐候分值是体现汽车整车在自然环境中耐候性能，耐候性能越好，耐候分值越高。汽车的耐候性能可以从汽车整车自然暴露试验后的综合失效严重程度直观体现，失效程度越严重，其耐候性能越差。

汽车整车经过自然暴露试验后，将其每次检查的失效现象进行汇总，分析得出各个失效等级的数量，依照图9各个失效等级对应的分值，计算得出失效分值S=n1×100＋n2×20＋ n3×5＋n4×1＋n5×0.5＋n6×0.1。

耐候分值总分是100分，总分减去汽车试验后的失效分值，即是汽车的耐候分值N=100－S。

图6　失效等级评定步骤

图7　标准VW 50185-2009缺陷类别的划分

图8　失效等级划分

图9　等级分值表

3.6 星级划分

为了直观表现出汽车整车的耐候性能力好坏，根据汽车整车计算出的耐候性能力得分N，将该型汽车划分星级，五星、四星、三星、二星、一星、零星，星级越高，耐候性能力越强，图10所示。

图10　星级划分

4　总结

建立一套系统的汽车整车自然暴露试验评价方法，可以将其应用在汽车整车产品研发、试制、量产等各个阶段，评价汽车整车产品在结构的设计、材料的选用以及防护工艺等方面存在的老化问题，为提升汽车整车产品的耐候性能提供最直接的数据支持。

在汽车整车自然暴露试验评价中，如何使汽车零部件分类划分更合理，失效等级更精确，需要通过充分的汽车整车厂市场调研统计；如何降低不同评价人员之间对失效严重程度的主观评价差异，确保评价基础数据的准确性和稳定性，需要不断的经验积累。

参考文献:

[1]马坚,揭敢新,刘强,王俊.汽车气候老化应用技术[M].1版.广州：华南理工大学出版社，2013:1-10.

[2]江鲁,周修源.汽车常用的自然暴露试验方法[J].中国仪器仪表,2009 (09): 45-50.

[3]张涛,周漪,刘静.汽车整车在典型环境下大气暴露试验结果分析[J].装备环境工程, 2013(06): 50-55.

[4]王永豪,蔡元平.汽车整车腐蚀试验主观评价方法的探讨[J].环境技术, 2014 (01): 6-9.

王受和（1990－），男，江西，学士，助理工程师，从事工业产品的环境适应性技术研究。

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

作者简介:

中图分类号：X828

文献标识码：A

文章编号：1004-7204（2016）01-0013-05