程建康 姜曉來 趙俊 程漢收 陳榮桐

摘? 要：本文結(jié)合GB/T 12535《汽車起動(dòng)性能試驗(yàn)方法》和GJB1763《軍用越野汽車氣候適應(yīng)性要求》對(duì)車輛低溫起動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)介。選擇合適的地域開展低溫起動(dòng)試驗(yàn)對(duì)于提升試驗(yàn)效率具有重要意義。本文對(duì)低溫起動(dòng)試驗(yàn)典型地域五大連池、牙克石、漠河三地區(qū)溫度分布進(jìn)行了對(duì)比分析。通過對(duì)三地區(qū)2011年～2021年最低溫度數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：三地區(qū)均具有良好的低溫條件，均能夠滿足GB12535對(duì)車輛起動(dòng)試驗(yàn)的溫度條件要求；2021年冬季漠河滿足不高于-32℃天數(shù)分別比牙克石和五大連池多21天和30天；通過對(duì)漠河2011年～2021年最低溫度數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，低溫氣候沒有發(fā)生明顯變化。

關(guān)鍵詞：車輛試驗(yàn)；最低溫度；冷起動(dòng)；地域

中圖分類號(hào)：U467? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2023）02-0073-05

Analysis of Temperature Distribution in Typical Areas of Vehicle Cold Starting Test

CHENG Jian-kang， Jiang Xiao-lai， Zhao Jun， Cheng Han-shou， Chen Rong-tong

（ National Automobile Quality Supervision and Inspection Center （Xiangyang），? Xiangyang 441004， China）

Abstract： This paper introduces the low-temperature starting test of vehicles in combination with GB/ T 12535 “test method of vehicle starting performance” and GJB 1763 “climatic adaptability requirements for military off-road vehicles”. It is of great significance to select a suitable region to carry out the low-temperature start-up test for improving the test efficiency. In this paper， the temperature distribution of Wudalianchi， Yakeshi and Mohe， which are typical areas of low temperature start-up test， is compared and analyzed. Through the analysis of the minimum temperature data of the three regions from 2011 to 2021， it is found that the three regions have good low temperature conditions， and can meet the temperature requirements of gb12535 for vehicle starting test; In the winter of 2021， the number of days that Mohe can meet the temperature not higher than - 32 ℃ is 21 days and 30 days more than Yakeshi and Wudalianchi respectively; Through the analysis of the minimum temperature data of Mohe from 2011 to 2021， it is found that the low-temperature climate has not changed significantly.

Key Words：? Vehicle Test; Minimum Temperature; Cold Start; Area

程建康

畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，本科學(xué)歷，現(xiàn)就職于國(guó)家汽車質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（襄陽(yáng)），高級(jí)工程師，主要從事整車與動(dòng)力系統(tǒng)試驗(yàn)研究，已發(fā)表文章7篇，獲得專利6項(xiàng)。

我國(guó)地域遼闊，南北跨度較大，車輛性能需要滿足豐富的氣候環(huán)境要求。同時(shí)，車輛起動(dòng)性能是車輛基本性能之一，它直接決定了車輛能否執(zhí)行用戶載運(yùn)需求。影響車輛起動(dòng)性能的因素很多，其中低溫是重要的影響因素。在低溫條件下發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械阻力增加，電池耗電速度加快，燃料霧化效果變差等原因會(huì)造成車輛起動(dòng)性能有所下降。我國(guó)對(duì)車輛起動(dòng)性能領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)建設(shè)非常重視，尤其是隨著純電動(dòng)技術(shù)、混合動(dòng)力技術(shù)、燃料電池技術(shù)的蓬勃發(fā)展，車輛動(dòng)力系統(tǒng)日漸呈現(xiàn)出多樣化的局面。2021年更新頒布的GB/T 12535《汽車起動(dòng)性能試驗(yàn)方法》對(duì)不同動(dòng)力種類車輛低溫起動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)的要求，其中對(duì)內(nèi)燃機(jī)車輛、混合動(dòng)力車輛、純電動(dòng)車輛低溫試驗(yàn)條件分別作出了規(guī)定。內(nèi)燃機(jī)車輛需要滿足-30±2℃的低溫起動(dòng)環(huán)境條件，純電動(dòng)汽車和增程式電動(dòng)汽車需要滿足-20±2℃的低溫起動(dòng)環(huán)境條件，可外接充電式混合動(dòng)力汽車需要滿足-30±2℃的低溫起動(dòng)環(huán)境條件，燃料電池電動(dòng)汽車需要滿足-10±2℃的低溫起動(dòng)環(huán)境條件。

軍用車輛應(yīng)用范圍更為廣闊，因此對(duì)車輛低溫起動(dòng)性能有著更加嚴(yán)苛的要求。因此，無論民用車輛還是軍用車輛，都需要選擇合適的地域開展低溫起動(dòng)試驗(yàn)，驗(yàn)證車輛低溫起動(dòng)性能。我們國(guó)家南北地域跨度較大，地理環(huán)境較為豐富，海拔高度跨度很大，滿足車輛低溫起動(dòng)試驗(yàn)的地域較多，主要分布在東北地區(qū)的黑龍江省五大連池、漠河以及內(nèi)蒙古的牙克石等地。為了更加準(zhǔn)確高效選擇低溫起動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證地域，本文結(jié)合GB/T 12535《汽車起動(dòng)性能試驗(yàn)方法》以及GJB1763中對(duì)車輛低溫起動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境要求，對(duì)五大連池地區(qū)、漠河地區(qū)、牙克石等三地區(qū)冬季溫度進(jìn)行了對(duì)比分析，為汽車企業(yè)開展寒區(qū)試驗(yàn)提供參考。

1? ? 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對(duì)于低溫起動(dòng)試驗(yàn)的環(huán)境要求

GB/T12535《汽車起動(dòng)性能試驗(yàn)方法》 中分別針對(duì)內(nèi)燃機(jī)汽車、純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車等提出了起動(dòng)試驗(yàn)的低溫環(huán)境溫度要求，如表1所示：

相比GB/T12535-2007，本次修訂完善了多項(xiàng)內(nèi)容，具體包括修改了-35℃的低溫環(huán)境要求，更改為選做項(xiàng)，因?yàn)楦鶕?jù)近10多年的東北地區(qū)最低溫度記錄，-35℃的環(huán)境溫度每年最多只有一周時(shí)間，而且每天達(dá)到的時(shí)間很短，民用車輛在此環(huán)境使用概率較低。

結(jié)合新能源技術(shù)發(fā)展，增加了純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、燃料電池汽車的起動(dòng)性能環(huán)境要求，根據(jù)現(xiàn)階段純電動(dòng)汽車的技術(shù)水平，保持了和GBT28382-2012-純電動(dòng)乘用車 技術(shù)條件的協(xié)調(diào)一致性。GB/T12535-2021增加了電式混和動(dòng)力汽車和不可外接充電式混合動(dòng)力汽車的起動(dòng)性能環(huán)境要求，根據(jù)車輛的自身工作特點(diǎn)，選擇不同的低溫環(huán)境。起動(dòng)機(jī)接通后，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)中表3規(guī)定的拖動(dòng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，若發(fā)動(dòng)機(jī)能起動(dòng)自行運(yùn)轉(zhuǎn)，則判定起動(dòng)成功；若發(fā)動(dòng)機(jī)未能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，則判定起動(dòng)失敗。連續(xù)進(jìn)行起動(dòng)試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)不超過表3 要求，每次起動(dòng)間隔時(shí)間應(yīng)不小于2分鐘[1]。

在軍用車輛領(lǐng)域，GJB 1172《軍用設(shè)備氣候極值 地面氣溫》中提到，在全國(guó)671個(gè)測(cè)站中，低氣溫單站記錄極值低于-48℃的測(cè)站有黑龍江的漠河（-52.3℃）、圖里河（-50.2℃）、呼瑪（-48.2℃）、孫吳（-48.1℃），內(nèi)蒙古的根河（-49.6℃）、海拉爾（-48.5℃），新疆的富蘊(yùn)（-51.5℃）、清河（-49.7℃）等[2]。時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)率20%的低氣溫全國(guó)工作極值為-41.3℃，出現(xiàn)于黑龍江漠河。GJB 1763中對(duì)車輛低溫起動(dòng)試驗(yàn)方法及要求做了明確的規(guī)定，軍用越野汽車應(yīng)能適應(yīng)我國(guó)及周邊地區(qū)的氣候環(huán)境，在GJB 1763所規(guī)定的工作氣候極值條件和典型氣候環(huán)境下，軍用越野汽車應(yīng)能正常工作。其中在氣候極值部分中提到，低氣溫極值為-41℃（時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)率為 20%）[3]。

如何快速找到滿足試驗(yàn)條件的低溫環(huán)境，并且預(yù)留足夠的試驗(yàn)時(shí)間，是眾多汽車廠家需要研究的問題。本文對(duì)漠河、五大連池以及牙克石等典型寒區(qū)試驗(yàn)地域進(jìn)行溫度分析，對(duì)于開展寒區(qū)試驗(yàn)尤其是低溫起動(dòng)試驗(yàn)研究具有重要意義。

2? ?滿足低溫起動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境要求的地域

無論是民用領(lǐng)域的-30±2℃低溫環(huán)境，還是軍車領(lǐng)域的-41℃低溫環(huán)境，都需要結(jié)合我國(guó)地理和氣候條件來確定滿足驗(yàn)證環(huán)境的地域。我國(guó)東北地區(qū)的黑龍江省及內(nèi)蒙古東部地區(qū)是我國(guó)冬季溫度較低的地區(qū)。

圖1為2021年冬季黑龍江省漠河地區(qū)、五大連池地區(qū)以及內(nèi)蒙古牙克石地區(qū)的氣溫情況。

通過圖1可以看出，2021年冬季以上三個(gè)地區(qū)均存在滿足民用領(lǐng)域的-30±2℃低溫環(huán)境，最低氣溫出現(xiàn)在12月份中下旬。表2為三個(gè)地區(qū)低溫天數(shù)的對(duì)比。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，三個(gè)地區(qū)均存在較長(zhǎng)時(shí)間滿足GB/T12535中-30±2℃低溫環(huán)境，其中牙克石52天，五大連池51天，漠河72天。三個(gè)地區(qū)僅有漠河存在滿足GJB1763中-41℃低溫環(huán)境，并且時(shí)間較短僅有4天。

通過以上分析，漠河、五大連池、牙克石三地區(qū)均具有良好的低溫條件，均能夠滿足GB12535對(duì)車輛起動(dòng)試驗(yàn)的溫度條件要求；2021年冬季漠河滿足不高于-32℃天數(shù)分別比牙克石和五大連池多21天和30天。2021年滿足GJB1763中-41℃低溫起動(dòng)驗(yàn)證試驗(yàn)只能在漠河進(jìn)行。

3? ? 三地區(qū)溫度變化趨勢(shì)

為了掌握典型地域溫度變化趨勢(shì)，給預(yù)測(cè)后續(xù)低溫起動(dòng)試驗(yàn)適宜地區(qū)提供依據(jù)，本文對(duì)五大連池、牙克石、漠河三地區(qū)低溫天數(shù)和最低氣溫變化趨勢(shì)進(jìn)行了對(duì)比分析。

3.1? ?低溫天數(shù)對(duì)比

圖2為五大連池、牙克石和漠河三地區(qū)低溫天數(shù)對(duì)比情況?？傮w來看，漠河低溫天數(shù)最多，其次為牙克石，五大連池低溫天數(shù)最少。從滿足法規(guī)GB/T12535中-30±2℃低溫要求的環(huán)境來看，2018年五大連池地區(qū)不高于-28℃的天數(shù)為4天，不高于-30攝氏度的天數(shù)為2天?？紤]到試驗(yàn)存在失敗及狀態(tài)調(diào)試等問題，2018年在五大連池開展低溫起動(dòng)試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較高。除2018年以外，三地區(qū)均有較長(zhǎng)時(shí)間能夠滿足低溫起動(dòng)試驗(yàn)的環(huán)境條件。

3.2? ?最低溫度對(duì)比

針對(duì)3.1中涉及的2018年五大連池低溫天數(shù)明顯下降的問題，本文對(duì)2011年至2021年共計(jì)11年最低溫度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。圖2為三地區(qū)12月低溫?cái)?shù)據(jù)情況，其中平均低溫指的是本年度12月份中按天計(jì)算每天最低溫度數(shù)據(jù)的平均值，最低氣溫指的是本年度12月份中出現(xiàn)的最低氣溫極值。

通過圖3可以看出，漠河在最低氣溫方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，2011年至2021年冬季，漠河12月最低氣溫和平均低溫均低于五大連池和牙克石地區(qū)。2018年12月份五大連池地區(qū)最低氣溫和平均低溫均明顯高于牙克石地區(qū)和漠河地區(qū)。結(jié)合表3三地區(qū)溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，2018年12月五大連池地區(qū)最低溫度為-26℃，平均低溫為-22℃，而牙克石地區(qū)平均低溫為-28℃，最低溫度為-34℃，漠河更低，12月份平均低溫為-35℃，最低氣溫達(dá)到了-43℃。

通過對(duì)三地區(qū)2011年至2021年12月份平均低溫和最低溫度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，五大連池僅有2018年氣溫較高，其余年份均低于-32℃，均能夠滿足GB/T12535規(guī)定的低溫起動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境要求，因此2018年五大連池冬季氣溫較高應(yīng)屬于偶發(fā)情況。表3中對(duì)2011年至2021年冬季12月份低溫?cái)?shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差δ進(jìn)行了計(jì)算，漠河地區(qū)平均低溫標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.42，最低溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.69，明顯優(yōu)于五大連池和牙克石地區(qū)，低溫氣候穩(wěn)定性最好。牙克石地區(qū)，平均低溫標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.35是三地區(qū)中最大值，最低溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.23，優(yōu)于五大連池地區(qū)。五大連池地區(qū)平均低溫標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.04，優(yōu)于牙克石地區(qū)，最低溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差3.72，是三地區(qū)中最大值。

綜合以上，從低溫條件來看，漠河地區(qū)低溫優(yōu)勢(shì)明顯，低溫天數(shù)較多，最低氣溫低于其余兩個(gè)地區(qū)，也是三地區(qū)中唯一滿足GJB1763中-41℃環(huán)境條件的地區(qū)。

4? ? 小結(jié)

本文對(duì)車輛低溫起動(dòng)試驗(yàn)典型地域溫度分布進(jìn)行了研究，通過低溫?cái)?shù)據(jù)和低溫天數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：

（1）GJB1763中 -41℃低溫起動(dòng)試驗(yàn)開展優(yōu)先選擇漠河地區(qū)；

（2）漠河地區(qū)低溫天數(shù)和最低氣溫、低溫氣候穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)明顯；

（3）2018年五大連池地區(qū)12月低溫氣候應(yīng)為偶發(fā)情況；

（4）車輛冬季試驗(yàn)包含項(xiàng)目較多，本文僅從低溫起動(dòng)試驗(yàn)角度進(jìn)行分析研究，具體選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合開展項(xiàng)目的具體需求通過氣溫、降雪、風(fēng)速等綜合考慮。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 12535《汽車起動(dòng)性能試驗(yàn)方法》.

[2]GJB 1172 《軍用設(shè)備氣候極值 地面氣溫》.

[3]GJB 1763 《軍用越野汽車氣候適應(yīng)性要求》.

[4]趙紅星，方紅燕. 我國(guó)冬季汽車試驗(yàn)場(chǎng)能力分析及發(fā)展建議[J]. 汽車工業(yè)研究， 2017（11）：33-37.

[5]孫建忠，李澤藝等. 汽車寒區(qū)試驗(yàn)場(chǎng)基礎(chǔ)技術(shù)研究[J]. 汽車工業(yè)研究，2018（12）：21-27.

專家推薦語

楊國(guó)權(quán)

東風(fēng)特種裝備事業(yè)部

整車開發(fā)部總工程師? 高級(jí)工程師

文章結(jié)合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)低溫起動(dòng)試驗(yàn)的環(huán)境要求，對(duì)汽車低溫起動(dòng)試驗(yàn)典型地域溫度分布進(jìn)行了研究，尤其是基于歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)漠河、牙克石、五大連池等地域冬季歷年溫度進(jìn)行了較為詳盡的對(duì)比研究。文章思路清晰，數(shù)據(jù)詳實(shí)，具有一定創(chuàng)新性，對(duì)于汽車廠家選擇寒區(qū)試驗(yàn)地域、開展寒區(qū)低溫起動(dòng)試驗(yàn)有較大參考意義。