趙 震

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230000）

關(guān)于某MPV車型整車氣密性提升的優(yōu)化設(shè)計(jì)

趙 震

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230000）

整車氣密性直接影響NVH、空調(diào)制冷制熱等性能，是決定整車舒適度的重要因素。文章通過氣密性試驗(yàn)測得某M車型的氣密性相關(guān)參數(shù)，并通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)整車氣密性的提升。

氣密性；NVH；漏氣量；密封處理；優(yōu)化

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-90-04

引言

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和消費(fèi)者生活水平的提高，汽車內(nèi)部的舒適性越來越受到重視，而舒適性與整車氣密性密切相關(guān)。氣密性產(chǎn)生的直接影響有：1、外部灰塵、有害氣體和濕氣的滲入量；2、空調(diào)的制冷制熱效果；3、NVH隔音降噪效果；因此改善整車氣密性是提高汽車品質(zhì)和客戶滿意度的必由之路。本文以某款MPV車型為例，通過氣密性檢測試驗(yàn)來識(shí)別漏氣問題點(diǎn)、制定氣密性目標(biāo)，并重點(diǎn)論述了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1、氣密性

1.1 相關(guān)術(shù)語

1.1.1 整車氣密性

指車輛在駕駛員門、乘客門、尾門、側(cè)窗、空調(diào)等緊閉情況下乘員艙的密封性能。

1.1.2 漏氣量

指在氣密性試驗(yàn)中，在某靜壓下通過風(fēng)管本體結(jié)構(gòu)及其接口，單位時(shí)間內(nèi)泄露出的空氣體積量，單位為m3/h或立方英尺每分鐘SCFM。

1.2 氣密性檢測

1.2.1 檢測方法與設(shè)備

目前，測量整車氣密性的方法主要有兩種，一種是恒壓法，一種是減壓法，恒壓法即車體內(nèi)部加壓，在所充入的計(jì)量空氣與車體漏氣量之間可以建立起所需的壓力平衡，計(jì)量空氣的流量就是車體的漏氣量，充氣量越小，氣密性就越好；減壓法即車體內(nèi)部加壓，一直到預(yù)定的壓力為止，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥，內(nèi)壓即衰減，測定從預(yù)訂的高壓力值降低至低壓力值所需的時(shí)間，時(shí)間越長，氣密性就越好。目前國內(nèi)主機(jī)廠應(yīng)用于乘用車氣密性檢測方法多為恒壓法，試驗(yàn)設(shè)備為整車氣密性測試臺(tái)，輸出結(jié)果為漏氣量（m3/h），如圖1所示。此外，利用煙霧發(fā)生器還可以很直觀地識(shí)別漏氣點(diǎn)的位置，再通過膠帶密封的方法可以測量每個(gè)泄露點(diǎn)的泄漏量多少。

圖1 整車氣密性測試臺(tái)

圖2 整車氣密性測試臺(tái)工作結(jié)構(gòu)簡圖

整車氣密性測試臺(tái)主要由輸入/顯示、工控機(jī)、PLC控制器、氣動(dòng)裝置和氣源等5部分組成，試驗(yàn)臺(tái)的輸入/顯示部分實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，操作人員通過工控機(jī)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，PLC控制器根據(jù)參數(shù)指令控制氣動(dòng)及氣源部分，從而自動(dòng)完成整個(gè)檢測過程。

通過節(jié)流方程還可以計(jì)算車身泄露面積大小。

(Q為流量、αD為流量系數(shù)、A為泄露面積、Pi為車內(nèi)壓力、Pμ為外部壓力、β為空氣密度）

1.2.2 氣密性指標(biāo)設(shè)定

氣密性指標(biāo)的設(shè)定是基于同類競爭車型（標(biāo)桿車）之間的比較而建立的。根據(jù)漏氣量的多少來衡量整車氣密性的好壞，在同等壓強(qiáng)及外部條件下，漏氣量越小，相對(duì)整車氣密性就越好。

通過對(duì)比標(biāo)桿車氣密性來設(shè)定達(dá)成指標(biāo)，試驗(yàn)分別測得了M車及三款標(biāo)桿競品車的氣密性相關(guān)參數(shù)，如表1所示。

表1 氣密性檢測數(shù)據(jù)對(duì)比

圖3 氣密性檢測數(shù)據(jù)對(duì)比折線圖

從圖3可以看出，M車?yán)蠣顟B(tài)在不同靜壓強(qiáng)下漏氣量都較多，壓強(qiáng)越大，漏氣量越多；并且同三款標(biāo)桿車型相比較，同等壓強(qiáng)下M車漏氣量明顯高出標(biāo)桿車，差距較大。

通過對(duì)比分析標(biāo)桿車輛車身結(jié)構(gòu)，除了瑞風(fēng)車為單側(cè)中滑門結(jié)構(gòu)外，M車同現(xiàn)代H1、別克GL8均為雙側(cè)中滑門結(jié)構(gòu)，另外綜合考慮制造工藝等多方面因素，初步定義M車氣密性水平需超過現(xiàn)代H1，并盡量達(dá)到別克GL8的水平，氣密性指標(biāo)需滿足靜壓250Pa條件下，漏氣量不超過1300m3/h。

1.2.3 關(guān)鍵要素識(shí)別

氣密性檢測試驗(yàn)中，利用煙霧發(fā)生器產(chǎn)生的煙霧可以直觀地發(fā)現(xiàn)整車泄露點(diǎn)位置,如圖4所示，再通過膠帶密封的方法可以測量每個(gè)泄露點(diǎn)的泄漏量多少，如表2所示。

圖4 整車漏氣點(diǎn)示意圖

表2 關(guān)鍵要素識(shí)別清單

2、氣密性優(yōu)化方案

本章節(jié)重點(diǎn)論述在涂膠、空腔旁路密封、孔貼/孔塞三個(gè)方面上的優(yōu)化改進(jìn)對(duì)整車氣密性提升的作用。

2.1 涂膠

汽車制造過程中，車身一些部位需在焊裝、涂裝進(jìn)行涂膠處理，以達(dá)到密封效果。焊裝用膠主要有點(diǎn)焊密封膠和折邊膠等，點(diǎn)焊密封膠主要應(yīng)用于兩層鈑金之間的搭接面，導(dǎo)電性良好，能保護(hù)焊點(diǎn)，并且能較好的密封鈑金之間的縫隙；涂裝用膠主要有焊縫密封膠、PVC抗石擊涂料等，焊縫密封膠主要應(yīng)用于白車身內(nèi)、外表面的焊縫及不規(guī)則的孔洞中，以保證焊縫和孔洞處的密封效果。另外，對(duì)于白車身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜處的焊縫來說，可以采用點(diǎn)焊密封膠和焊縫密封膠雙重處理，以實(shí)現(xiàn)更好的密封效果。

2.1.1 后輪包處密封優(yōu)化方案

泄露原因分析：后輪包處為側(cè)圍外板和側(cè)圍內(nèi)板兩層鈑金搭接結(jié)構(gòu)，由于制造工藝不能滿足兩層鈑金之間的完全無縫貼合，導(dǎo)致鈑金之間有不規(guī)則的配合間隙，從而使氣體通過搭接間隙泄露出來。

優(yōu)化方案：1、焊裝車間，在兩層板搭接面上增加點(diǎn)焊密封膠處理；2、涂裝車間，在搭接止口邊增加一段焊縫密封膠處理。點(diǎn)焊密封膠和焊縫密封膠的雙重密封處理能完全實(shí)現(xiàn)密封。斷面結(jié)構(gòu)及方案示意圖如圖5所示。

圖5 斷面結(jié)構(gòu)及方案示意圖

2.2 旁路密封

車身側(cè)圍是影響整車氣密性最重要的部件之一，外界空氣從車身前端進(jìn)入側(cè)圍內(nèi)部，因側(cè)圍內(nèi)部結(jié)構(gòu)多為空腔體，空氣在空腔內(nèi)部流通，從而貫通整個(gè)側(cè)圍內(nèi)部。

旁路密封材料的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)空腔阻斷，使空腔內(nèi)部不連續(xù)，減少空氣流通，從而提高氣密性。

現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的旁路密封材料有2D和3D膨脹膠片兩種，如圖6；特點(diǎn)如下：1、2D膠片在焊裝通過自粘層粘貼在鈑金上，發(fā)泡材料多為丁基橡膠，經(jīng)過涂裝各個(gè)工序的高溫使膨脹膠發(fā)泡成型（發(fā)泡率達(dá)到800%）來實(shí)現(xiàn)空腔的阻斷，2D膠片高溫發(fā)泡后剛性較差，且若發(fā)泡過多會(huì)產(chǎn)生流掛，因此多適用于空腔較窄的區(qū)域；2、3D膠片適用于空腔較大的區(qū)域，3D膠片中部為耐高溫塑料PA66的主體骨架（可根據(jù)安裝部位空腔斷面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)），EVA發(fā)泡材料附著在骨架外側(cè)，該膨脹膠片一般通過卡扣直接固定在鈑金上，經(jīng)過涂裝時(shí)發(fā)泡材料受熱發(fā)泡成型從而實(shí)現(xiàn)空腔的阻斷。膨脹膠邊緣與鈑金間隙≥5mm，以保證涂裝電泳液漏液要求。

圖6 片式膨脹膠和骨架式膨脹膠結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.1 左右中門下導(dǎo)軌處密封優(yōu)化方案

泄漏原因分析：泄漏入口主要有三個(gè)，分別為A、B、C柱內(nèi)外腔。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，前門檻與B柱內(nèi)腔下端都有旁路密封，因此入口主要為C柱。車內(nèi)氣體經(jīng)過安全帶卷軸器固定孔及減重孔等進(jìn)入C柱內(nèi)外腔。C柱氣體向下經(jīng)過下門檻向前流動(dòng)，從下導(dǎo)軌與側(cè)圍外板搭接處泄漏出去，如圖7所示。

優(yōu)化方案：在C柱距下止口邊約290mm處增加旁路密封，待涂裝高溫發(fā)泡膨脹后能夠阻斷泄露途徑，從而阻止C柱氣體流向下門檻，如斷面F-F。

圖7 中門下導(dǎo)軌氣體泄漏示意圖

F-F斷面顯示共有5個(gè)空腔需要阻斷，因此針對(duì)5個(gè)空腔的不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開發(fā)5種旁路密封材料，如圖8所示。

圖8 C柱F-F斷面旁路密封示意圖

外腔1、內(nèi)腔2——2D膠片

內(nèi)腔1、內(nèi)腔3、外腔2——3D膠片

圖10 現(xiàn)場實(shí)物圖

2.2.2 后保杠安裝過孔處密封優(yōu)化方案

泄漏原因分析：車內(nèi)從安全帶卷軸器固定孔及減重孔等進(jìn)入D柱，D柱與尾橫梁腔體間有2處由搭接形成的結(jié)構(gòu)缺口，氣體經(jīng)缺口進(jìn)入后尾橫梁空腔，從后保杠安裝過孔泄漏出去，如圖11所示。

圖11 后保杠安裝過孔處氣體泄漏示意圖

優(yōu)化方案：在D柱G-G斷面結(jié)構(gòu)上增加兩處旁路密封，待涂裝發(fā)泡后將此結(jié)構(gòu)缺口封堵，實(shí)現(xiàn)空腔的阻斷。

D柱G-G斷面結(jié)構(gòu)上增加的2處旁路密封，缺口1處為3D膨脹膠片，缺口2處為2D膨脹膠片，方案如圖12所示。

圖12 D柱G-G斷面旁路密封示意圖

2.3 孔貼/孔塞

整個(gè)車身上有大量的孔，除了安裝孔以外，還有焊裝定位孔、工藝避讓孔、減重孔和漏液孔等。對(duì)于一些影響整車密封的孔，在整車裝配過程中都需要封堵處理。一般應(yīng)用橡膠孔塞、鐵孔塞、PVC孔貼和隔音膠片等密封。

2.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)艙及地板密封優(yōu)化方案

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙左右艙板漏氣嚴(yán)重，經(jīng)析3D數(shù)模發(fā)現(xiàn)，有多個(gè)圓孔直接與A柱空腔連通，氣體和噪聲通過孔進(jìn)入A柱空腔，最終到達(dá)車身內(nèi)部，如圖14所示；另外，發(fā)動(dòng)機(jī)艙部位屬于噪聲源頭，因此必須要保證發(fā)動(dòng)機(jī)艙良好的密封性。

圖14 發(fā)動(dòng)機(jī)艙處氣體泄漏示意圖

圖15 發(fā)動(dòng)機(jī)艙孔貼示意圖

另外試驗(yàn)中共識(shí)別了地板上的25個(gè)漏氣的孔位，經(jīng)分析，這些孔位直接連通車身內(nèi)部與外界，車輛高速行駛時(shí)，氣流會(huì)從這些孔位高速流進(jìn)，形成“喇叭口”效應(yīng)（流入的高速氣流與車身鈑金發(fā)生激烈碰撞、摩擦，產(chǎn)生震動(dòng)噪聲）。

優(yōu)化方案：將識(shí)別的孔在總裝流水線用PVC孔貼進(jìn)行封堵。

2.4 試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)完成改進(jìn)的新狀態(tài)M車進(jìn)行氣密性試驗(yàn)檢測，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5

對(duì)比優(yōu)化前后M車與三款標(biāo)桿車氣密性水平，如表6所示。

表6

圖17 氣密性檢測數(shù)據(jù)對(duì)比折線圖

靜壓250Pa條件下M車漏氣量為1237.0m3/h，達(dá)到了最初設(shè)定的指標(biāo):靜壓250Pa，漏氣量不高于1300m3/h。對(duì)比優(yōu)化前后M車與三款標(biāo)桿車氣密性水平：1、新狀態(tài)M車在不同壓強(qiáng)下漏氣量較老狀態(tài)明顯減少；2、在同等壓強(qiáng)下，漏氣量優(yōu)于現(xiàn)代H1，基本達(dá)到GL8水平。

3、結(jié)論

在涂膠、旁路密封、孔貼/孔塞堵孔三方面優(yōu)化改進(jìn)來提升氣密性水平是可行的、有效的。 此外，本文所論述的優(yōu)化改進(jìn)研究主要涉及到白車身方面，在整車氣密性提升上存在一定局限性，車門系統(tǒng)等其他模塊對(duì)整車氣密性也至關(guān)重要，后期將做進(jìn)一步研究分析。

[1] 吳衛(wèi)楓,杜坤.NVH減振降噪材料及技術(shù)在汽車車身上的應(yīng)用.汽車工藝與材料.2008.

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[3] 于中華,郭磊,侯波,HP-0811型氣密性檢測試驗(yàn)臺(tái)及其應(yīng)用.測控技術(shù),2011.

[4] 梅朝君.氣密性在陸風(fēng)SUV汽車上探究與應(yīng)用.科技咨詢.2009.

On a certain MPV models air-tightness enhance the optimization design for vehicle

Zhao Zhen
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD. Technology center, Anhui Hefei 230000 )

Air-tightness directly affects the performance of NVH, air conditioning refrigeration system, and is an important factor to determine the comfort of the vehicle. In this paper, the air-leakage of M was measured by air-tightness test, and the air-tightness of the body was improved by optimizing the structure of the body.

air-tightness; NVH; air-leakage; sealing-treatment; optimization

U462.1

A

1671-7988 (2017)10-90-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.030

趙震，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。