汽車的密封性設計

遲玉華，楊大芝，李曉峰

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

?

汽車的密封性設計

遲玉華，楊大芝，李曉峰

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

摘 要：車身密封性是汽車的重要評價指標，影響整車空調、NVH等性能。影響汽車密封性能的環節和因素很多，解決的難度也大。文章綜合分析了整車密封性結構設計要素，并結合實例，提出了一系列檢測方法、評價方法、整改措施及建議。

關鍵詞：車身密封性；淋雨試驗；漏風；漏氣倍數；旁路密封

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.004

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-11-05

前言

整車的密封性與整車的性能密切相關，影響著空調制冷、采暖、整車噪聲、防塵、防雨等性能，車身的密封性是衡量汽車質量的重要指標之一。如果車身密封性不良，會出現許多不正常現象，例如：車外塵土飛揚時車內塵土嗆人，車外下大雨時車內下小雨，車外空氣有異味時車內馬上能聞到，夏天車內溫度降不下來，冬天車內溫度升不上去。隨著汽車工業技術的發展，在市場環境的要求下，用戶更加注重汽車的安全性和舒適度，因此對汽車密封技術的研究更加深入。

1、影響車身密封性的因素

汽車車身的密封分為靜密封和動密封[1]。靜密封是指汽車零部件之間的連接在汽車行駛過程中不發生相對移動，例如焊接連接(如車身底板與側圍板)、橡膠連接(前后風窗玻璃)和膨脹式密封(如A柱的空腔密封)；但是當汽車高速行駛時，受到不平路面或者發動機振動激勵后，會使車身剛度發生變化，使連接部分出現縫隙，于是噪聲會從縫隙中泄露進來。動密封是指分別密封汽車的不同零部件，使部件之間即使發生相對移動或者滑動，也不會出現密封不良現象。典型零件如車門密封條、車體上的密封條和發動機蓋密封等。

圖1　采用FTA工具分析影響整車密封性的關鍵因素

首先，密封性不良應從結構上進行避免，確保整車結構上無泄漏點。常見的泄漏點如密封條配合問題、鈑金搭接產生的“老鼠洞”問題、工藝等問題，常采用FTA工具分析方法，見圖1。

1.1 車門密封性分析

對于車門密封可從配合結構進行分析，常用方法為“剖面分析法”，如圖2。在垂直于密封膠條的方向上盡可能均勻的取50個平面，如下圖2左側視圖所示，圖片中藍色所示部件是門框鈑金件，粉色所示部件是車門鈑金件，密封膠條位于門框和車門鈑金件之間；分別用每個平面截取側圍、車門及密封膠條的橫截面，見下圖2右側視圖所示，A為門框與車門鈑金間隙，B為密封膠條的壓縮量，并對截面進行編號1～50，所取數據也進行編號，見圖3。對前門框與門間隙所測數據進行分析：按照數據由大到小的順序進行排列，并將其分為3組，其中16.5mm共有22個，小于16.5共有22個，大于16.5共有11個。

圖2　前車門漏風分析

圖3　各橫截面上門框與車門鈑金件間距

圖4　鈑金截面數據分析

圖5　各截面上密封膠條壓縮量

圖6　密封條壓縮量數據分析

圖7　車門密封性分析

從上圖可看出，前門框與車門間隙數據基本穩定在16.50mm上下（跳動量0.24mm）， 數據基本呈直線走向，穩定性較好；前門密封條壓縮量基本穩定在8.87mm上下（跳動量0.29mm），數據基本呈直線走向，穩定性也比較好。

1.2 車身空腔密封性

車身空腔處的密封對整車密封啟到至關重要的作用，如果空腔處密封不好，灰塵可直接從空腔處進入到駕駛室內部；噪聲通過空腔會形成“喇叭口”效果，把噪聲放大傳遞到室內。空腔處密封有兩種，一種結構設計為“堵孔”設計，一種為“旁路密封”設計。

“堵孔”設計顧名思義就是通過對車身工藝孔、無用孔洞進行堵塞。圖8、圖9、圖10為孔塞堵孔，在總裝裝配；圖11為膠槍打膠堵孔，在電泳后進行打膠。

“旁路密封”設計就是在關鍵“咽喉”處增加膨脹膠片，如A柱、B柱等空腔，圖12為國內某款輕客“旁路密封”布置位置。膨脹膠片最大的特性就是遇熱膨脹，此膠片需要在焊裝將膠片裝配到車身內部，涂裝電泳時膠片未膨脹，不影響電泳液水道；一旦進入電泳烘干室，膨脹膠片將迅速膨脹塞滿整個腔體，達到密封的效果。“旁路密封”的關鍵設計有兩點：一是找到關鍵的“咽喉”點，二是增加“旁路密封”后的電泳效果。

圖8　裙邊工藝孔

圖9　右尾柱工藝孔

圖10　左尾柱工藝孔

圖11　漏水工藝孔

圖12　國內某款旁路密封布置位置

1.3 零部件之間配合處的密封性

零部件之間的配合一般都已經增加孔塞，如線束穿過鈑金的孔，但有些零部件配合很難增加孔塞。從圖13中可看出，因此處有兩個管路從不同方向進入，很難增加孔塞，圖14進行了改進，將溢流管移走，僅保留加油管，增加了泡沫密封結構。圖15為備胎升降器通過孔，其與鎖通過空腔可直接相通，導致車內進灰。

圖13　某款客車油箱處設計結構一

圖14　某款客車油箱處設計結構二

圖15　某款客車備胎升降器處設計結構

2、車身密封性的檢測方法

車身密封檢測方法比較成熟，各大主機廠都在廣泛應用。常見的檢測方法有五種：露風量檢測試驗、超聲波檢測試驗、淋雨試驗、涉水試驗、粉塵試驗，下面就五種試驗進行詳細說明。

2.1露風量檢測試驗

通過《泄露風量測試臺》對整車進行打壓。對于整車的漏風量測試不需要很多狀態下測量車內氣壓，因為車輛在平時使用過程中，車內的氣壓不會達到90Pa。即使以較快的速度關閉車門，對于車內瞬間壓力的升高，也不應超過90Pa，超過該數值壓力，人的耳朵和身體就感到不舒適。因此只要測試主要壓力（50Pa、75Pa、100Pa、125Pa）下，車內的氣體泄漏量情況即可。根據整車測試的分析表明，用壓力62Pa、125Pa兩個典型壓力測試來表示整車的氣體泄漏情況比較合理，但一般情況又增加了250Pa的測試壓力。62Pa為車內典型工況壓力；125Pa高于車內最大工況壓力，但又不是很高，可以定量明確的考察該車的整體氣密性水平；250Pa工況為了快速獲取數據，明確檢測車輛的漏風點，提高試驗效率。

圖16　漏風量問題點

泄露風量測試臺可與風速儀共同使用，可單獨測試每個漏風點的風速，并根據孔的截面計算出單個漏風點的漏風量。測試過程中，找出整車漏風點并做好標識，把漏風點作為問題點進行整改，整改完成后進行下一輪試驗效果測試。試驗可檢查出所有的整車漏風問題，可對問題進行分類整理，總體可分為孔類問題和密封性問題，孔位問題又可分為無用孔（取消）、工藝孔（增加孔塞）、裝配用孔（增加過孔護套）三類，圖16為江淮開發的某款輕客產品前期出現的問題點。

整車漏風分析又有漏風量對比分析方法和漏氣倍數分析。漏風量分析方法又稱直接對比法，就是把漏風量數值直接進行比較，但這僅限于同平臺、同類型車、車身結構及內部布置相似的車輛進行分析對比。漏氣倍數分析是在漏風量對比分析方法上進行了升級，在漏風量的基礎上除以整車內部體積，公式：L=V/VX（漏氣倍數=標準狀態下的漏風量/車身容積）。整車漏氣倍數將對比車型進行擴展，可跨車型進行對比，圖17、圖18為江淮開發的某款車型漏氣倍數對比分析圖。根據不同車輛的漏氣倍數，可對車輛進行分級（高三級、高二級、高一級、高級、中級、普通或A、B、C、D、E、F）。

圖17　整車漏氣倍數分析一

圖18　整車漏氣倍數分析二

2.2 超聲波檢測試驗

通過《超聲波檢測儀》對整車密封性檢測。工作原理：在車艙內安置聲波發射器，在車艙外用聲波接收儀進行檢測，若聲波接收儀檢測到聲波強，則該處密封效果差。

圖19　超聲波檢測儀

圖20　超聲波檢測問題點

圖19為超聲波檢測儀、圖20為江淮某款車型前期設計階段檢測的問題點，超聲波檢測得出：

1）前門劈水條處、與翼子板搭接處、與加油口蓋搭接處、門下端、車門把手處；

2）尾門下端、與側圍搭接處、車門把手、與車燈搭接處。

2.3 淋雨試驗

淋雨試驗現各主機廠已對下線車輛100%檢測，但設計階段淋雨檢測更重要，尤其是要根據用戶使用工況（大雨、小雨、高壓洗車）進行檢測。

進行淋雨檢測的車輛狀況較好，車門及密封膠條等安裝調整到完好狀態。試驗車輛應處在良好的技術狀態，密封完整，試驗在空載條件下進行；為了方便觀察試驗時應將內護板（包括內飾板、頂棚、地毯等）拆下。

試驗方法：

1）將試驗車輛停放在淋雨場地內的指定位置，保證車輛的前部、側部、后部及頂部的各受檢部位均應處于受雨狀態。

2）試驗人員進入車廂，關閉所有門、窗及孔口蓋。

3）啟動淋雨設備，待淋雨設備穩定后,試驗人員開始觀察并記錄車廂內各部位的滲漏情況,試驗時間為10 分鐘。

4）淋雨結束后，對后備箱及發動機艙進行檢查。在打開后備箱的過程中，檢查是否有水滴落入后備箱內并檢查后備箱內的滲漏情況；打開引擎蓋檢查發動機艙內滲漏情況。

2.4 涉水試驗、粉塵試驗

整車涉水試驗主要考核車輛的涉水通過性，是檢測底盤布置合理性，僅作為車輛密封性檢測的輔助試驗，不做詳細說明。粉塵試驗目前各整車廠未做要求檢測，其中密封性試驗結果達標后粉塵試驗一定可以通過，粉塵試驗的具體檢測方法參考《QC／T 646.1—2000，汽車粉塵密封性試驗 粉塵洞法》。

3、結束語

影響整車密封性的部位和環節很多，在前期設計階段就進行整車的密封性設計，全面檢查設計結構，從設計結構上解決密封性問題，不會產生費用。一旦量產車型再進行整車密封性提升，解決密封性的難度將大幅增加，而且成本增加。但所有問題不是不能解決，只要大膽探索，勇于創新，積極采取有效措施就一定能夠提高和確保整車的密封性，從而提高整車產品的質量。

參考文獻

[1] 王志亮，劉波，桑建兵，等．汽車風噪聲產生機理研究[J]．拖拉機與農用運輸車，2008(6)：35—37,40.

[2] 李彤,王紹銳,麥瑞禮.海南汽車試驗研究所 QC／T 646.1—2000,汽車粉塵密封性試驗 粉塵洞法.北京:中國標準出版社,2001．

[3] 谷杰,汪祖國,等.國家轎車質量監督檢驗中心，國家汽車質量監督檢驗中心（襄樊），國家重型汽車質量監督檢驗中心 QC／T 476—2007，客車防雨密封性限值及試驗方法．北京：中國計劃出版社,2008．

[4] 張堅城.車身防雨密封性檢測與噴淋裝置汽車技術(1998年第O8 期)．

[5] 楊獻民、鄧卡斌.提高客車防雨密封性淺探客車技術與研究(2000年第3期)．

[6] 付年.整車靜態氣密性試驗的分析及應用[J].企業科技與發展:上半月,2011(10)：12-14.

[7] 李道彭，文琛,等.中集車輛（山東）有限公司，山海開利運輸冷氣設備有限公司等 QCT449—2010保溫車、冷藏車技術條件及試驗方法．北京:中國計劃出版社,2010．

The sealing design of the car

Chi Yuhua, Yang Dazhi, Li Xiaofeng
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230022 )

Abstract：Vehicle body sealing is an important evaluation indicator for automobile, it Influence the vehicle air conditioning and harshness (NVH) performance．Many procedures and factors can affect automobile sealing performance, and we have many difficulties to solve them.In this paper, we comprehensively analysis the design elements of sealing structure, we put forward a series of testing methods、evaluation methods、rectification measures and suggestions combing with the instance.

Keywords:vehicle body sealing; rain test; air leakage; air leakage ratio; bypass seal

作者簡介：遲玉華，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

中圖分類號：U467.1

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)03-11-05