整车水管理性能开发研究

摘要：简要介绍了整车水管理性能定义及相关试验方法，并通过对整车产品开发过程中渗漏水的几个问题进行分析，论述了整车水管理性能的特殊性和产品结构设计的细节，以及整车水管理性能开发对产品结构设计的意义。

关键词：水管理性能 涉水 防雨密封性 商业洗车

中图分类号：C93文献标识码： A

The Research of Vehicle Water Management

Performance and Development

Li Ming, Liang Chun Duo, Yang Zhi Guang

(Great Wall Motor Company Limited Technology Center，Hebei automotive engineering and Technology Research Center，Baoding，HeBei，071000)

Abstract: This article introduces the description of the definition of water management performance, summarizes the definition of each subsidiary performance in vehicle water management performance and related test methods, analyzes the process of water leakage problems through the product development, discusses the importance of vehicle water management performance and product design details, as well as the vehicle water management performance development of product structure design.

Key words: Water Management Performance, Wading, Rain Proof Performance, Commercial Car Wash

前言

随着汽车普及率的提升，汽车作为出行工具为越来越多的人们所接受。上下班、自驾游等汽车的使用方式是较为常见的，因此对于汽车的环境适应性就越来越受到人们的重视。而整车涉水、防雨密封等性能是整车环境适应性中重要的组成部分，其重要程度不言而喻，但是对于整车水密封的性能综合研究不够系统，目前只有国外少数的几个大型汽车厂商将整车涉水、淋雨等水密封性能统一纳入水管理性能进行系统性研究，并且开展了整车其它水属性的研究。因此对于水管理性能的研究就显得迫在眉睫。

1、整车水管理性能简介

整车水管理性能是指车辆在水、盐水及泥水中的适应能力、车辆水密封性能及水侵入后排水能力的综合性能的体现，是整车性能正向开发中对于整车水属性统一开发、统一管理的性能开发模式。简而言之就是车辆对于水的适应性能的开发模式。整车水管理性能包括三项子性能：整车涉水与防飞溅性能、整车防雨密封性能及整车商业洗车适应性。

车辆在开发前应对相应的市场进行用户调研，根据市场使用情况及用户期望确定整车水管理性能的设计目标。整车水管理性能工程师对设计目标进行逐级分解，制定水管理性能关联零部件的设计方案。

为验证和评价车辆的水管理性能是否满足既定目标，必须按照整车水管理性能试验规范开展相关的试验验证工作，主要进行浅水及深水涉水通过试验，淋雨试验室内的防水密封性试验，商业洗车房试验室内的整车冲洗及洗车设备兼容性试验。在整车开发SOP前，应完成所有的水管理性能试验验证工作，保证整车设计满足水管理性能要求。

2、整车水管理性能的各项子性能及其试验简介

2.1、整车涉水与防飞溅性能

2.1.1、整车涉水与防飞溅性能简介

整车涉水与防飞溅性能是指车辆应能在涉水和道路飞溅的情况下保持正常行驶，整车不得出现任何功能性缺失，且发动机系统或其他动力传动系统部件不得因水侵入而产生性能影响，与安全性有关的部件亦不得在此类情况下发生任何形式的失效。考量整车涉水与飞溅性能指标的其中一个重要性能指标是车辆能够通过的最大涉水深度，如下图1所示：

图1汽车涉水能力示意图

2.1.2、整车涉水与防飞溅性能试验简介

试验用涉水池要求：人工涉水池（见图1）总长（L）不小于80m，总深（h）不小于1.5m，总宽不小于5m，出、入池坡度为10%～15%（具体尺寸按各试验场的规定），如下图2所示。

图2涉水池示意图

涉水试验方法：在人工涉水池中，汽车全轮驱动，中速（一般不超过60km/h）往返通过符合规定水深的浅水水池，检查车辆密封情况及水飞溅的情况，并做相应的记录。然后按照试验规范中规定的涉水深度等级的分等级增加水的高度，并按照相对应的车速驾驶车辆往返通过涉水池，直至完成设计任务书中规定的最大涉水深度试验。没完成一个涉水深度等级的试验，应将车辆停留在干燥平整的地面处，检查车辆的密封状况、各零部件的工作情况，是否出现异常，并进行记录。试验完成后还应抽取部分发动机机油、车桥差速器油液、转向油液、制动油液等用于理化分析，判断是否有水侵入现象。

2.2、整车防雨密封性能

2.2.1、整车防雨密封性能简介

整车防雨密封性能是评估整车在雨中行驶、停留等情况下，整车防雨密封的能力。部分对水比较敏感的部件、模块或连接件是不允许有水侵入的，特别是与安全性有关的部件。整车防雨密封性能还应考虑车辆在通过绿化带时能够承受路边绿化带浇灌喷水设施的水冲击，如下图3所示。

图3 路边绿化带浇灌喷水设施水冲击示意图

2.2.2、整车防雨密封性能试验简介

淋雨试验室配置:淋雨试验室的顶部、两侧部位、前部、后部及底部均配有按规定排列的喷嘴，喷水流量可根据试验需要进行调整，一般车身前部平均淋雨强度为（12±1）mm/min，车身侧面、后部、顶部及底部平均淋雨强度为（8±1）mm/min，喷嘴压力 150kPa±10kPa，为尽可能的模拟车辆在雨中行驶的各种工况，试验室内应配有侧倾翻转平台以在横向和纵向上调节车辆的角度，并且需要具备能够模拟自然风的风源，产生水平风速不小于18m/s的风，该风速应在试验样品安装前位于试验样品安装处测量。

试验方法：试验方法主要有短时试验及加强试验，其通用要求是车辆置于淋雨试验室中心，试验人员进入车厢关闭所有门、窗及孔口盖，底部喷嘴位于地面以下0.2m，其余各喷头与车辆表面距离差为0.7m± 0.2m，对挡风玻璃、车辆顶部（重点是天窗）、发动机舱顶部、车辆侧部（重点是门窗）、尾门或行李箱等关键部位集中淋雨，试验时应开启所有电器元件，包括前后雨刮及空调的风机，并运行各种工况观察水侵入情况。

2.3、整车商业洗车适应性

2.3.1、整车商业洗车适应性简介

整车商业洗车适应性是评价车辆在使用一般商业洗车设备进行整车清洗时，能否承受设备高压冲洗并且车辆对洗车设备不会产生负面影响的能力。主要从以下几方面对整车商业洗车适应性进行评价：车厢的水密封能力、车辆外部凸出物或车辆缝隙对洗车设备（主要是滚刷）的影响、车辆漆面及外露零部件对高压冲洗设备的适应性、车辆外表面的光洁及平整度对人工洗车的影响。

2.3.2、整车商业洗车适应性试验简介

整车商业洗车适应性试验主要包含以下三项试验：

2.3.2.1、标准商业洗车房清洗试验（如下图4所示）：主要用于评价车厢的水密封能力、车辆外部凸出物或车辆缝隙对洗车设备（主要是滚刷）的影响；

图4 商业洗车房清洗试验

2.3.2.2、高压冲抢冲洗试验：主要用于评价车厢的耐高压冲洗密封能力、车辆漆面及外露零部件对高压冲洗设备的适应性；

2.3.2.3、人工软布擦拭洗车试验：主要用于评价车辆外表面的光洁及平整度对人工洗车的影响，以及车辆外部钣金件及塑料件的边缘及毛刺等对洗车人员的伤害情况。

3、整车产品开发过程中产生的水管理性能的典型问题及解析

汽车在产品开发过程中需按照整车水管理性能试验规范进行试验，易出现的渗漏水问题有：整车涉水时空调进气口处水易被吸入HVAC、车门存有积水，排水不畅、天窗排水槽积水，排水不畅。

针对试验中出现的渗漏水问题，负责整车水管理性能开发的工程师需配合相关设计工程师对问题进行试验分析，找到问题的解决办法，以下是对各种易出现问题的解析。

3.1、整车涉水时空调进气口处水易被吸入HVAC

问题现象：整车在进行涉水试验时少量的水从HVAC风机外壳处渗出滴在地毯上。

原因分析：车辆进行涉水试验时涌入发动机舱内部的水会产生涌浪，由于空调进气口布置位置较低，水位接近空调进气口，且在无任何防水的遮挡隔离措施。因此飞溅起的水易涌入至空调进气口，造成大量的水从空调进气口进入HVAC。

临时解决措施：在空调进气口处增加遮挡隔离板使发动机舱内涌起或飞溅起的水被遮挡，无法进入空调进气口（如图5所示）。

永久解决措施：在汽车开发的总布置初期，应尽可能提高空调进气口布置的位置，并尽可能布置在水浪的波谷处，并设置遮挡隔离板。

图5 空调进气口防水挡板示意图

通过此问题的分析解决使工程师认识到，必须仔细研究分析空调进气口布置位置对涉水性能的影响，以及进气口处设置挡水设施的必要性。

3.2、车门存有积水，排水不畅

问题现象：车辆完成淋雨试验后，在正常行驶时，车门内有水晃动声。

原因分析：对车门进行拆解分析，淋雨试验时，车门底部存水。通过试验分析及拆解车门、对比车门数模进一步分析，造成车门底部积水的问题原因主要由以下两个：第一项原因是车门雨切与车窗玻璃间隙不均，雨切与车窗两端密封较好，中间部位有约0.05mm间隙，导致试验时水流从车窗部位进入车门内部；第二项原因是车门在设计的时候未充分考虑车门排水措施，仅在车门底部两端设置排水孔（见图6所示），实际对照数模与实车发现，车门底部有较大的弧度，车门最低端位于车门底部中心处，因此有少量积水无法排出。

图6 整改前的车门底部排水孔示意图

解决措施：调整雨切尺寸，并提高雨切的加工精度，消除雨切与车窗的间隙；在车门底部中部增加一个排水孔，使得车门底部排水更为畅通（如下图7所示）。

图7 整改后的车门排水孔示意图

3.3、天窗排水槽积水，排水不畅

问题现象：根据售后反馈，车辆在淋雨后，天窗的排水槽积水严重，导致水从排水槽溢出流入驾驶舱。

原因分析：经过并对故障车开展淋雨试验进行问题再现，天窗的密封系统较好未出现漏水现象，试验完成后打开天窗，天窗上的水落入导水槽流入驾驶舱，天窗流水管未能将水排出。拆解天窗流水管发现流水管中部堵塞。经过初步分析为天窗流水管进水口与流水管直径相同，易造成异物进入流水管，在流水管弯曲处沉积。

解决措施：将天窗流水管进水口由原来的圆形改为“十字”形异型口（如下图9所示）。

图8改进前的天窗后流水管进水口示意图图9改进后的天窗后流水管进水口示意图

通过此问题的分析解决使工程师认识到，在产品设计的过程中，除了要考虑防水、排水的措施，还应考虑排水设施的防异物侵入的结构设计。

4、总结

通过对以上几个汽车产品开发过程中易出现的渗漏水设计问题的分析，展示出水管理性能设计不单单是水密封性能的提高就能够解决所有的水管理问题，也提示产品设计工程师特别是总布置、白车身及内外饰设计工程师，设计零部件时除了要考虑水管理中水密封的问题，同时还应注重水密封的结构细节设计、防水遮挡、导水、排水以及排水设施防异物侵入等策略的综合应用，水管理性能工程师应与各零部件工程师之间建立起有效的协同设计机制，共同确定水管理性能方案，减少设计上的失误。

参考文献：

[ 1 ] 何喜春，轿车产品开发过程中水管理问题解析[ J ]，轻型汽车技术，2012(11/12) : 28～30.