極限高溫臺架與實際環(huán)境中汽車內外飾溫度差異研究

【摘要】為分析汽車內外飾高溫驗證中高溫環(huán)境臺架試驗與高溫適應性實車試驗結果的差異，通過對轎車、SUV車型開展高溫環(huán)境臺架試驗和實車環(huán)境測試，從溫度、輻照度、風速方面分析二者的差異，發(fā)現(xiàn)主要差異體現(xiàn)在輻照度方面，并提出在環(huán)境艙內加裝弧形燈架、側邊輻照等方式縮小差異，以提高臺架試驗的準確性。

關鍵詞：高溫適應性 臺架試驗 內外飾 環(huán)境模擬

中圖分類號：U467" "文獻標志碼：A" "DOI： 10.20104/j.cnki.1674-6546.20240362

Research on Interior amp; Exterior Trim Temperature Difference between Extreme High Temperature Bench and Actual Environment

Guo Cong， Peng Huajiang， He Zhongshu， Li Ying， Xiong Yanping， Zhang Ruqi

（Chongqing Changan Automobile Co.， Ltd.， Chongqing 401120）

【Abstract】In order to analyze the difference between the high-temperature environment bench test and the real vehicle test results of high-temperature adaptability in the high-temperature verification of automobile interior and exterior trims， the high-temperature environment bench test and real vehicle environment test are carried out for passenger vehicle and SUV， and the differences are analyzed from the aspects of temperature， irradiance and wind speed. The results show that the main differences exist in irradiance， and it is proposed to install arc-shaped lamp support in the environment chamber and apply irradiance to the sides to reduce the differences， and thus enhance correctness of bench test.

Key words： High temperature adaptability， Bench test， Interiors and exteriors， Environmental simulation

【引用格式】 郭聰， 彭華江， 何忠樹， 等. 極限高溫臺架與實際環(huán)境中汽車內外飾溫度差異研究[J]. 汽車工程師， 2025（2）： 35-39.

GUO C， PENG H J， HE Z S， et al. Research on Interior amp; Exterior Trim Temperature Difference between Extreme High Temperature Bench and Actual Environment[J]. Automotive Engineer， 2025（2）： 35-39.

1 前言

夏季高溫環(huán)境下，汽車內外飾是輻照直射區(qū)域，也是用戶高感知區(qū)域，為避免高溫導致的變形等外觀故障，須針對汽車內外飾開展高溫環(huán)境驗證。

目前，各整車制造商主要在吐魯番和海南開展夏季高溫適應性試驗進行高溫環(huán)境驗證，但研發(fā)周期的縮短可能導致部分車型研發(fā)階段無法開展夏季高溫適應性試驗，故需利用環(huán)境模擬臺架進行高溫環(huán)境驗證。

與實車高溫適應性試驗相比，環(huán)境模擬臺架驗證不受季節(jié)影響，可根據(jù)需求設置所需溫度，同時縮短驗證周期、降低驗證成本[1]。環(huán)境模擬臺架可對外界環(huán)境進行模擬，但其與實際環(huán)境的一致性仍需進一步研究。現(xiàn)階段，在環(huán)境模擬臺架與實際環(huán)境的對比方面，研究人員對汽車水溫、變速器油溫等發(fā)動機冷卻性能相關的參數(shù)以及車內空調降溫效果的對比開展了大量研究，但針對內外飾零部件在環(huán)境模擬臺架與實際環(huán)境中的差異研究較少。

本文針對車輛不同區(qū)域內外飾零部件在環(huán)境臺架以及實際環(huán)境中的最高溫度差異進行對比，并分析其產生的原因。

2 汽車內外飾溫度測試

現(xiàn)階段常用的汽車內外飾溫度測試設備包括紅外線槍、溫度測試貼紙和溫度傳感器，其特點如表1所示。

本文針對汽車內外飾的溫度測試需要得到一段時間內的溫度最高值，故需全程監(jiān)控，因此采用溫度傳感器進行測試。通過在汽車內外飾上布置溫度傳感器，分別在環(huán)境模擬臺架、吐魯番、海南進行溫度測量，比較各測點的溫度差異。測試環(huán)境參數(shù)對比如表2所示，其中，吐魯番和海南的實車試驗均在8月份晴天條件下開展，時間為10：00～18：00。

本文針對轎車、SUV各選取3種車型，傳感器布置位置包括：車頂中心、擾流板、發(fā)動機罩裝飾件、外后視鏡上表面、高位制動燈、后組合燈、前組合燈、儀表板、屏幕表面、中央扶手盒、A柱、轉向盤、門內飾板[2]。

采用的試驗設備包括K型熱電偶、橫河MX100數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CMP6型熱電式太陽總輻射傳感器、Imtech整車環(huán)境試驗模擬臺架。

3 試驗結果

3.1 內飾最高溫度和最大輻照度

轎車和SUV車型各內飾測點的最高溫度和最大輻照度如表3、表4所示。

由表3、表4可知，每個內飾測點在吐魯番與海南兩地最高溫度基本一致。

3.2 外飾最高溫度和最大輻照度

轎車和SUV車型各外飾測點的最高溫度和最大輻照度如表5、表6所示。

對于轎車車型：每個外飾測點在吐魯番與海南兩地的最高溫度基本一致；對于車頂中心最高溫度，臺架測試結果較實際環(huán)境溫度高18.4～21.3 ℃；對于擾流板、發(fā)動機罩裝飾件、外后視鏡上表面、高位制動燈的最高溫度，臺架測試結果與實際環(huán)境溫度相差不大；對于前、后組合燈最高溫度，臺架測試結果較實際環(huán)境溫度低12.9～21.9 ℃。

對于SUV車型：每個外飾測點在吐魯番與海南兩地的最高溫度基本一致；對于車頂中心最高溫度，臺架測試結果較實際環(huán)境溫度高14.4～17.5 ℃；對于發(fā)動機罩裝飾件、外后視鏡上表面的最高溫度，臺架測試結果與實際環(huán)境溫度相差不大；對于前、后組合燈最高溫度，臺架測試結果較實際環(huán)境溫度低21.2～27.0 ℃。

環(huán)境臺架測試中，轎車與SUV僅在擾流板、高位制動燈、前后組合燈存在約9 ℃的溫度差異，SUV車型擾流板、高溫制動燈溫度較高；轎車前、后組合燈溫度較高。

環(huán)境臺架測試與實際環(huán)境測試結果對比如表7所示。

4 試驗結果差異分析

根據(jù)試驗對比結果，內飾3個區(qū)域溫度差異不大，差異主要集中在外飾區(qū)域。

4.1 實車環(huán)境溫度對比分析

測試過程中環(huán)境試驗臺架與吐魯番環(huán)境溫度對比結果如圖1所示，由圖1可以看出，吐魯番的溫度僅早上（測試開始的1 h內）相對較低，其余時段溫度均在50 ℃左右，與環(huán)境試驗臺架內的溫度差異不大。

海南的環(huán)境溫度范圍為36.5～40.1 ℃，低于吐魯番、環(huán)境臺架的溫度，但輻照度較高，導致最高溫度與吐魯番基本一致[3]。

因此，環(huán)境溫度并不是導致車輛外飾溫度分布不一致的原因。

4.2 風速對比

在環(huán)境臺架中，由于必須保持溫度穩(wěn)定，通常設置一定的循環(huán)風，空氣流動將影響溫度的變化，各測試場地當日的平均風速對比結果如表8所示。

由表8可知，各測試場地風速差別不大，因此風速也不是導致車輛外飾溫度分布不一致的原因。

4.3 輻照對比分析

車輛外飾的溫度與其表面接受的輻照度相關，各測點的表面輻照度如表9、表10所示。

由表9、表10可知，車輛各區(qū)域在吐魯番與海南接受的最大輻照度差異不大，但在環(huán)境模擬臺架中各區(qū)域接受的最大輻照度差距較大，從車頂?shù)较虏砍尸F(xiàn)逐漸遞減趨勢，與車頂部相比，下部衰減幅度約37.6%。

因此，輻照度的分布差異是導致整車環(huán)境模擬臺架試驗與實際環(huán)境試驗間整車外飾件溫度差異的主要因素。

5 環(huán)境模擬臺架輻照度分析

5.1 環(huán)境模擬試驗臺架輻照系統(tǒng)分析

現(xiàn)階段國內各整車制造商整車環(huán)境模擬臺架的輻照系統(tǒng)如圖2所示。

車輛置于環(huán)境模擬臺架內，輻照系統(tǒng)燈架布置在整車車頂上方，以模擬外界輻照情況。輻照系統(tǒng)主要由輻照燈及反光罩矩陣構成，輻照燈通過反光罩的反射，將輻照集中于反光罩開口側，模擬整車在實際環(huán)境下接受的輻照情況。

5.2 輻照度-距離測試

如圖3所示，啟動輻照系統(tǒng)，從輻照燈開始沿垂直方向每隔30 cm測試一次，得到輻照度隨距離的變化曲線，如圖4所示。

由圖4可知，輻照度隨著距離增大逐漸降低，衰減幅度約為5.54 W/（m2·cm），以常規(guī)車型150 cm左右的高度為例，車頂與車輛下部間輻照度的差異最大可以達到831 W/m2。

5.3 距離對比

實際環(huán)境下的輻照來源是太陽，環(huán)境模擬臺架中的輻照來源是輻照燈，理論上距離輻照源越遠，接受的輻照度越低。但相較于太陽與地球的距離，整車車頂與車輛下部間的距離可忽略不計，因此接受的陽光輻照度幾乎沒有差異。相比之下，環(huán)境模擬臺架上，整車車頂與車輛下部間的輻照度存在顯著差異。

6 改進建議

鑒于輻照系統(tǒng)布置在車頂上方的環(huán)境模擬臺架與實際環(huán)境的差異較大，目前已有部分環(huán)境模擬臺架通過將車頂上方的輻照燈矩陣調整為弧形以及添加側邊輻照燈的措施對整車接受的輻照度進行改善，如圖5所示。通過側邊新增的輻照燈，對車身側邊和下部的輻照進行加強，以提高環(huán)境輻照情況模擬的準確性。

7 結論

a. 與海南相比，雖然吐魯番的環(huán)境溫度更高，但由于輻照度低于海南，因此汽車內外飾在兩地的最大溫度基本一致。

b. 與在吐魯番、海南實際環(huán)境條件下的溫度測試結果相比，在環(huán)境臺架中，車頂區(qū)域溫度更高，最大差異可達21.3 ℃，車輛中部區(qū)域溫度基本一致，車輛下部區(qū)域溫度更低，最大差異可達約27.0 ℃。其主要原因為車頂、車輛下部與光源的距離差異導致車輛不同位置接受的輻照度不一致。

參考文獻

[1] 盧申林， 馮行， 朱建華， 等. 環(huán)境試驗手冊[Z]. 上海： 上海岱宗檢測技術有限公司， 2017.

LU S L， FENG X， ZHU J H， et al. Environmental Test Manual[Z]. Shanghai： XReliability， 2017.

[2] 田永. 汽車外飾塑料零部件的耐溫性試驗評述[J]. 上海汽車， 2009（7）： 42-44.

TIAN Y. Review on Temperature Resistance of Plastic Parts for Automotive Exterior Trim[J]. Shanghai Auto， 2009（7）： 42-44.

[3] 蘇志亮， 張忠輝， 沈南， 等. 基于環(huán)境模擬與室外道路的整車熱平衡試驗比對研究[J]. 北京汽車， 2018（3）： 18-21.

SU Z L， ZHANG Z H， SHEN N， et al. Comparison Study on Thermal Balance Test of Complete Vehicle Based on Environmental Simulation and Outdoor Road[J]. Beijing Automotive Engineering， 2018（3）： 18-21.

（責任編輯 斛 畔）

修改稿收到日期為2024年12月26日。