客車氣密性提升及其對車內(nèi)噪聲和能耗 影響的研究

李鵬 趙世宜

摘 要：客車整車密封性已經(jīng)成為其行業(yè)一個非常重視的問題，且其密封性與汽車NVH性能車內(nèi)噪聲水平、整車能耗及空調(diào)制冷性能等密切相關(guān)。整車氣體密封性能測試可以排查車身泄漏點和測量車內(nèi)壓力及泄漏量大小，深入探討客車車身氣密性設(shè)計和過程控制方法，通過對客車整車氣密性試驗結(jié)果進行研究，并以某車車內(nèi)密封提升對整車噪聲的影響及密封整改前后的車內(nèi)溫升曲線對比分析驗證了整車氣密性提升的重要性。

關(guān)鍵詞：氣密性;NVH;提升;氣流量

中圖分類號：U467 ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）10-150-04

Research on the Improvement of Bus Air Tightness and its Influence on theNoise and Energy Consumption in the Bus

Li Peng， Zhao Shiyi

（ BYD Auto Industry Co. Ltd， Guangdong Shenzhen 518118 ）

Abstract：?Bus sealing has become a very important issue in the industry， and vehicle airtightness is closely related to vehicle NVH performance， vehicle noise level， vehicle energy consumption， air conditioning and refrigeration performance. The whole vehicle gas seal performance test can check the leakage point of the vehicle body and measure the pressure and leakage amount in the vehicle， deeply discuss the design and process control method of the air sealing of the bus body， study the air sealing test results of several buses， and verify the influence of the improvement of the internal seal on the noise of the whole vehicle and the temperature rise curve before and after the improvement of the seal the importance of improving air sealing.

Keywords： Air tightness; NVH; Lift; Gas flow

CLC NO.：?U467 ?Document Code：A ?Article ID： 1671-7988（2020）10-150-04

引言

隨著汽車制造水平的不斷提高及汽車使用的日益普及，顧客對車輛的NVH、舒適性及動力經(jīng)濟學(xué)等汽車性能的要求也越來越高。在車輛安全性能、可靠性、動力經(jīng)濟性、駕駛性能差距較小時，汽車整車密封性能成為汽車對標(biāo)競爭的重要因素之一，并且密封性對汽車車內(nèi)噪聲的影響也很大，較好的密封性能夠起到提高車身結(jié)構(gòu)隔聲和消聲的作用，對汽車熱性能和燃油經(jīng)濟性也有較大的影響，因此提升整車密封性能有著非常重要的意義。整車密封性能涉及的方面較廣，如車身骨架及封板結(jié)構(gòu)設(shè)計、封板型材搭接質(zhì)量、涂膠工藝、門窗等開閉件零件及密封膠條質(zhì)量、裝配質(zhì)量等均影響整車密封性。只有逐個解決上述問題，才能從根本上提升整車氣密性^[1-4]。本文將從設(shè)計和過程控制方面對客車氣密性提升進行研究，并分析其對車內(nèi)噪聲及能耗水平的影響。

1 客車氣密性測試及主要影響因素

為了便于分析和測量，通常對白車身和整車氣密性進行測試?？蛙嚢总嚿碛址Q客車骨架，客車骨架狀態(tài)為客車車架、頂圍、后圍、左右側(cè)圍及前圍合裝基礎(chǔ)上車內(nèi)安裝好地板與地板革、側(cè)窗玻璃，車身安裝車門、后擋風(fēng)玻璃，但不安裝儀表臺、側(cè)圍內(nèi)飾、風(fēng)道、前擋風(fēng)玻璃、座椅等飾件，車身外表面縫隙用膠密封。整車為下線整備車狀態(tài)。測試時用氣密性測試設(shè)備測量車內(nèi)空氣壓力與整車外部壓力的差值，單位為英寸水柱（inWC），測試設(shè)備顯示屏顯示的氣流量為泄漏量，氣流量單位為立方英尺/每分鐘（SCFM）。

1.1 白車身氣密性測試及存在主要問題

1.1.1 氣密性測試

白車身氣密性測試是向密封的白車身內(nèi)部放置煙霧發(fā)生器使其產(chǎn)生煙霧，同時并向車內(nèi)充氣，使得車內(nèi)空氣壓力高于環(huán)境空氣壓力，以此來檢測白車身密封性能，也稱正壓法煙霧試驗。通過現(xiàn)場檢查白車身各處煙霧泄露的情況來識別白車身泄漏點，以此評定白車身的骨架、牛腿、封板等結(jié)構(gòu)密封設(shè)計及涂膠、焊縫、密封填料等在彼此搭接、接縫區(qū)域的密封效果，并分析白車身密封的主要泄漏點和泄漏量。因其非常直觀、效率高，現(xiàn)已被各客車廠廣泛應(yīng)用于白車身階段定量及定性評價密封性能。

1.1.2 存在的主要問題

（1）前后倉泄露問題。部分車型前艙與前艙蓋封板結(jié)構(gòu)多為搭接結(jié)構(gòu)，邊緣鉚接在前圍骨架梁上，周邊涂膠與發(fā)泡密封，主要泄漏點為盒體對接處。圖2為某車前艙與前艙數(shù)模泄漏點，圖3為某后艙泄漏點，圖4為某后艙泄漏點放大圖。

（2）蓄電池艙泄漏點。駕駛員側(cè)車身下部蓄電池艙上方封板搭接在支架上，支架與骨架梁之間存在縫隙，還有線束過孔未封堵，這些都會造成泄漏。圖5為某車蓄電池艙泄漏點。

（3）車身骨架常見泄漏點。該泄漏點存在于支架與骨架梁之間的縫隙，生產(chǎn)時有時未予密封;前圍與側(cè)圍鉚接孔未予堵蓋密封;部分骨架線束過孔等孔洞未予密封及型材端頭沒有密封等。圖6 為某車車身骨架部分泄漏點。

1.1.3 主要原因

分析上述圖2-圖6所示泄露點所處的部位和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其泄露的主要原因有以下幾點：

（1）涂膠位置偏離焊接面而導(dǎo)致密封失效。

（2）涂膠量不足未填滿焊縫而導(dǎo)致密封失效。

（3）焊縫搭接面無密封膠或涂膠長度不足而導(dǎo)

致密封失效。

（4）涂膠位置偏離或涂膠量泄露點密封失效。

（5）隔斷塊型面與鈑金孔洞不匹配。

（6）隔斷塊、密封填料發(fā)泡后未有效封堵孔洞。

（7）可能原因為零部件質(zhì)量或工裝拼臺造成。

1.2 整車氣密性測試及存在主要問題

整車氣密性測試一般安排在整車下線后進行整車氣密性測試，是在靜止?fàn)顟B(tài)下關(guān)閉全車門窗，然后在整車上選一合適窗戶，接上氣密性測試儀。測試時分別開啟空調(diào)內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，往車內(nèi)注入一定壓力氣體，使得車內(nèi)空氣壓力高于車外環(huán)境氣壓，測試氣體泄漏量通過讀取儀器顯示屏實時數(shù)據(jù)定量評價車內(nèi)外空氣壓差及氣體泄漏量，也稱正壓法氣密性試驗，并以此評價整車氣密性優(yōu)劣水平。

影響整車氣密性的因素主要有白車身氣密性，車門車窗配合，安全天窗裝配，門、窗等密封膠條型面，孔洞密封膠塞賭貼裝配，管路密封棉，后視鏡螺栓及門把手等裝配后孔洞等等。圖7為某車整車氣密性試驗，并通過分解試驗測得前后門、側(cè)窗、天窗、空調(diào)及車身本體等對整車氣密性泄漏的貢獻量。

2 客車氣密性提升的方法和過程控制

2.1 白車身氣密性提升的方法和過程控制

2.1.1 提升方法

針對影響白車身氣密性的泄漏點進行如下氣密性提升改進方案。

（1）前艙：控制生產(chǎn)狀態(tài)，減少縫隙，并周邊密封涂膠。

（2）后艙：后艙封板與后圍蒙皮結(jié)構(gòu)可采取搭接結(jié)構(gòu)，封板與蒙皮連接方式采取膠粘方式，避免封板與蒙皮出現(xiàn)對接結(jié)構(gòu)形式，同時進行生產(chǎn)管控，周邊涂膠密封。

（3）骨架及蓄電池艙：型材端頭可加板密封，封板搭接處更改支架結(jié)構(gòu)，避免縫隙產(chǎn)生，前圍與側(cè)圍鉚接孔可開發(fā)相應(yīng)的堵蓋密封，牛腿處需生產(chǎn)管控，涂膠密封。

2.1.2 過程控制

白車身氣密性質(zhì)量提升除了需要設(shè)計人員嚴(yán)謹設(shè)計，更重要的離不開工廠生產(chǎn)過程質(zhì)量控制。因人、機、料、法、環(huán)各個環(huán)節(jié)均有可能存在導(dǎo)致最終密封失效的不良因素，因此做好全面持續(xù)的過程監(jiān)控必不可少。生產(chǎn)車間管理人員需要制定全面詳細的整車生產(chǎn)質(zhì)量管控圖，相應(yīng)工位內(nèi)的員工互檢、班組長抽檢、工程師抽檢、質(zhì)量部在不同制造階段設(shè)定質(zhì)量檢驗站進行檢驗，每一檢驗都需制定明確細致的檢驗內(nèi)容、方法及評價指標(biāo)。

2.2 整車氣密性提升的方法

除上述白車身氣密性提升方法與過程控制，整車氣密性主要從以下幾個方面提升：

（1）前后車門、側(cè)窗、安全天窗等開閉件泄漏量控制?？刂崎T窗等開閉件泄漏量需要從門窗配合調(diào)整、密封膠條型面、密封膠條裝配等方面進行控制。尤其是門窗配合除了需要關(guān)注外表面配合，內(nèi)間隙控制會影響膠條密封效果。

（2）車身各孔洞密封堵塞、賭貼裝配到位。如因下工序被其它零部件裝配覆蓋導(dǎo)致質(zhì)量檢驗部門檢測不了的車身內(nèi)部隱蔽處堵塞，車間內(nèi)部需重點設(shè)定互檢工序進行確認。

（3）管路密封、通風(fēng)道等各類過孔密封到位。空調(diào)管、下水管等裝配時需要確保居中裝配，密封泡沫棉、密封膠塞與封板平整貼合，不褶皺等。同時對于一些隱蔽部位，在氣密性測試時需重點關(guān)注。

3 整車密封性對車內(nèi)噪聲的影響

客車在平整路面上行駛時，其車內(nèi)噪聲主要是駕駛員耳旁噪聲對駕駛員的影響，最主要的測點位置位于駕駛員右耳邊15mm處。對比車身本體及整車密封前后車內(nèi)噪聲測試結(jié)果可以得出整車密封對降低車內(nèi)噪聲的重要性。

某車初次氣密性試驗不能達到設(shè)計要求，通過從車身本體相關(guān)孔洞與骨架封板接縫密封、整車門窗等開閉件密封膠條優(yōu)化及裝配調(diào)試等優(yōu)化調(diào)整、整車門窗等相關(guān)零件質(zhì)量改進等大大提高了整車氣密性。根據(jù)測試結(jié)果可以看出，在對車身進行密封后，車內(nèi)噪聲得到較大改善。在車速為60km/h時，車內(nèi)噪聲最大降低3.2dB（A）;在車速為40km/h時，車內(nèi)噪聲降低1.4d（A）。

4 車身密封性對整車能耗的影響

純電動客車整車能耗水平直接影響電動車?yán)m(xù)駛里程，從而影響汽車性能和使用成本。整車能耗水平除了受驅(qū)動系統(tǒng)電機、空調(diào)及其他車用控制電器能耗與整車行駛阻力影響外，還受到車身密封性的很大影響，密封不好則會導(dǎo)致寒區(qū)車輛車內(nèi)熱量容易傳導(dǎo)到車外而熱區(qū)車輛車外熱量容易傳導(dǎo)到車外引起空調(diào)額外制熱或制冷耗費大量車載電池能量。

利用我司環(huán)境艙實驗室條件設(shè)計試驗，將車內(nèi)達到26°低溫后到開到艙內(nèi)40°高溫環(huán)境后車內(nèi)測點的溫度升高曲線量化評價整車氣密性對車內(nèi)溫度升高的影響，從而驗證整車氣密性對整車能耗的影響。

為驗證整車密封性能提升對整車能耗的影響，對比我司車輛與外部標(biāo)桿車的差距，對我司A車進行氣密性試驗，并按上述氣密性提升方法對白車身及整車進行密封整改，在此基礎(chǔ)上測試整改前后的A1、A2車與外部標(biāo)桿車B車，測試結(jié)果如下圖8所示。

從上圖可以看出，A車原車A1未整改車比整改車A2整改車升溫速率快1倍，5分鐘可達到32°，而A2整改車

則需15分鐘才達到同樣溫度，A1未密封整改與標(biāo)桿車B車接近。通過密封整改可有效降低整車升溫速率，從而等效認為可提高整車能耗性能，由此可見整車氣密性提升對降低整車能耗的重要性。

5 結(jié)束語

通過系統(tǒng)研究數(shù)臺客車整車與白車身氣密性性能提升案例研究與驗證，在改進過程中可得如下結(jié)論：

（1）上文所述白車身和整車氣密性提升改進和控制方法是有效的，能系統(tǒng)的從白車身和整車角度對汽車密封性提供有效的檢測和指導(dǎo)。

（2）較高的整車氣密性是降低車內(nèi)噪聲的第一步，只有在提高整車車身密封性基礎(chǔ)上，再對整車車內(nèi)添加吸音隔音材料，對不同部件進行降噪處理，才能有效降低車內(nèi)噪聲。

（3）提高整車及白車身密封性對于降低整車能耗水平，提高整車燃油經(jīng)濟性具有積極重要的意義。

參考文獻

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