整車揚雪試驗在環境適應性開發中的作用

盧生林， 奚崇偉， 徐家強

(奇瑞汽車股份有限公司， 安徽 蕪湖 241009)

中國東北三省、內蒙古自治區中東部、新疆北部、青藏高原大部等地區為常年多雪帶，雪季時間長、降雪量大。其中大興安嶺北部雪季時間大于210 d，青海南部和西藏自治區北部雪季大于300 d；東北和西北北部地區年降雪量大于30 mm，青海和西藏年降雪量大于60 mm。整車揚雪試驗作為寒帶環境適應性評估的重要內容，通過試驗分析整車在降雪環境及積雪路面長時間行駛對整車性能可能產生的不良影響，有針對性地進行相關防雪設計優化。

1 行車環境揚雪主要來源

1.1 自然降雪過程

中雪及以上降雪會產生較多揚雪量，一般會進行揚雪試驗。中雪以下一般不作考慮。

1.2 風吹雪

風吹雪是由氣流挾帶起分散的雪粒在近地面運行的多相流的天氣現象，又稱風雪流。根據強度大小分為低吹風、高吹風和暴風雪三類。風吹雪多發生在高緯度、高海拔和地形起伏變化較大的積雪地區(見圖1)。

圖1 風吹雪路段照片

1.3 積雪道路車輛揚雪

1.3.1 社會車輛行駛造成的揚雪

按照道路冰雪分類(見表1)，一般情況下密度低于0.41 g/cm3的雪粉容易飛散。車輛在高速公路行駛時相對較快，地面浮雪雪粉因空氣對流被卷起。冬季行駛常用的寒帶輪胎因花紋較深，也能卷起較多雪粒。雪粉和雪粒的密度低、下降慢，往往可形成覆蓋面很廣的雪霧區域。

表1 道路冰雪分類

根據實際行車經驗，重型載重車輛高速行駛時揚雪密度大、高度大、持續時間長，在恒定車速下，前車通過涉雪路面后，后車往往持續在雪霧中行駛。

1.3.2 現代化道路除雪過程引起的揚雪

隨著交通行業的快速發展，在交通運輸管理部門開展的現代化除雪過程中，重型除雪車輛(設備)會揚起范圍更廣、強度更大的雪霧帶。在公共道路中經常出現因前方清雪車進行除雪作業而揚起雪霧,后車視線受阻無法超車，只能長距離跟車持續處于雪霧帶中的情況(見圖2)。

圖2 現代化除雪過程中引起的揚雪

2 模擬揚雪環境行駛試驗

2.1 模擬方式

自然降雪影響因素較多，在道路試驗行駛中較難模擬，采用前車在積雪路面以固定范圍內的車速行駛，為后車揚雪的方法進行測試。為減少揚雪量差異，驗證試驗中60%路段可維持行駛速度60～80 km/h，兩車距離控制在10～15 m，驗證里程不低于150 km。

2.2 參與車輛

考慮路面通過性及行駛安全性，選擇A、B、C 3款SUV車型參與驗證。

2.3 驗證地點及路面情況

驗證地點選擇內蒙古呼倫貝爾牙克石市郊某公共道路。根據實地考察，該路段日均車流量<100輛，路面積雪厚度3～8 cm。驗證期間實測環境溫度-15～-21 ℃。

3 揚雪試驗后檢查及風險評估

3.1 揚雪后車輛積雪狀態

A、B、C 3款車型試驗前外觀及底盤無積雪、前艙無積雪，各電子電器功能正常，行駛無異常。完成揚雪試驗后積雪檢查結果見表2。

表2 揚雪試驗后車輛積雪狀態

3.2 積雪影響分析

3.2.1 發動機進氣系統

3款車型駕駛過程中動力性能明顯下降。拆卸空濾箱檢查，空濾下殼體積雪較多，清理積雪并稱重，3臺車空濾下殼體積雪重500～900 g。空濾箱內部積雪全部高于進氣口，濾芯本體吸附較多冰雪混合物(見圖3)。

圖3 某車型空濾箱內部積雪情況

揚雪試驗完成后，3款車型在寒區仍開展其他試驗，試驗中A、B兩款車型出現加速無力、自適應巡航工作異常、強制進入跛行狀態等異常情況。經檢測，渦輪增壓壓力異常。進一步拆卸渦輪增壓進氣管路，發現A車型渦輪增壓傳感器結冰、B車型渦輪增壓中冷管內部存在大量殘冰。初步分析認為在進氣空氣濕度過大、極低環境溫度共同作用下，因進氣系統中存在大量水氣，而中冷管位置較低，匯集大量冷凝水凝固，凍結傳感器或形成冰塊(見圖4、圖5)。該問題與揚雪行駛直接相關。除冰后，A、B兩款車型恢復正常，未再出現類似故障。

圖4 渦輪增壓傳感器結冰

圖5 渦輪增壓中冷管內部殘冰

3.2.2 電子電器功能

B車型后雷達探頭被雪覆蓋，AVM(全景影像系統)功能異常報警，倒車雷達失效。

A車型后備門流水槽內積雪，并與后備門電動撐桿輕度凍結(見圖6)，后備門開啟過程中誤觸發保護功能。B車型后備門流水槽內積雪，與后備門電動撐桿未凍結，開啟功能正常。C車型后備門流水槽內也存在積雪，其后備門配置手動氣彈簧體積較小，尚未出現凍結情況。

圖6 A車型后備門流水槽積雪情況

3款車型電磁風扇電機及扇葉積雪，存在堵轉風險。

前艙電器件及插接口位置被雪覆蓋，如ECU(電控單元)、TCU(遠程信息控制單元)、傳感器等，未發生明顯失效故障，考慮到可能出現融雪及結冰情況，存在產生功能性故障風險。

3.2.3 車身功能

C車型前蓋鎖體與前蓋膠條處積雪，前蓋鎖體凍結無法打開。

A、B、C車型四門車門門下段積雪，輕微凍結。

3.2.4 行駛性能和安全

3款車型的副車架及后懸置積雪嚴重(見圖7)，整車轉向及NVH(噪聲、振動與聲振粗糙度)水平降低明顯，同時存在較大安全隱患。

圖7 副車架及相關件積雪

4 結語

揚雪試驗對發動機進氣系統、電子電器功能、車身功能、行駛性能均可全面進行考核，在整車寒帶環境適應能力開發中應充分驗證。通過這次揚雪試驗，發現可對揚雪試驗方法進行一些細節方面的優化，如在揚雪驗證后未作除雪除凍的情況下，充分模擬寒帶客戶用車習慣及用車場景，對涉雪車輛可靠性進行確認；或揚雪后不作積雪清理，直接將車停入暖房內回溫，檢查快速融雪過程中可能產生的風險點。