王受和，王 俊，張曉東，趙 鉞

（中國電器科學研究院有限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應性國家重點實驗室，廣州 510663）

自2011年以來，我國汽車市場總體上呈現(xiàn)減速增長態(tài)勢，伴隨著汽車消費的日益升級，乘用車市場呈現(xiàn)兩極分化：一方面主流合資乘用車企業(yè)憑借產(chǎn)品優(yōu)勢，繼續(xù)保持較大幅度增長，特別是利潤總額；另外一方面自主品牌乘用車企業(yè)固守低端市場，市場占有率不斷下滑，企業(yè)經(jīng)營面臨較大挑戰(zhàn)[1]。我國商務部、發(fā)改委、公安部、環(huán)境保護部于2013年聯(lián)合發(fā)布的《機動車強制報廢標準規(guī)定》取消了對小型私家車使用年限限制，行駛60萬公里后將引導報廢。這意味著我國乘用車的使用年限一般都會超過10年甚至更長。在如此長的使用周期內(nèi)，乘用車耐候性必須引起我國生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。然而，市場調(diào)研及海南濕熱自然暴露試驗場10多年來的不同車型試驗的統(tǒng)計結(jié)果表明：我國自主品牌乘用車與合資品牌相比，耐候性問題十分突出。

1 我國乘用車服役環(huán)境

1.1 乘用車服役環(huán)境特點

乘用車作為一種被廣泛使用的交通工具，其服役的大氣候環(huán)境幾乎就是地球上陸地所存在的所有氣候環(huán)境。大氣環(huán)境作用于乘用車上，由于乘用車所處狀態(tài)動態(tài)或靜態(tài)、車身零部件材質(zhì)、車身結(jié)構(gòu)、零部件位置不同等等原因，又形成了千差萬別的乘用車微環(huán)境。其中，乘用車所處狀態(tài)對車身微環(huán)境的影響最為顯著。統(tǒng)計表明：乘用車服役壽命過程中，大部分時間是處于靜態(tài)的，動、靜時間比為1：20～1：15。當乘用車行駛時，由于與空氣的相對流動及車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)等，車身各零部件（除乘用車外部發(fā)動機蓋及輪胎等少數(shù)零部件）所處環(huán)境相對比較溫和，而當乘用車處于靜態(tài)環(huán)境時，車身微環(huán)境則有可能嚴酷得多。靜置于美國亞利桑那干熱暴露試驗站的試驗車上儀表板測到的最高溫度達到122℃，靜置于海南瓊海濕熱自然環(huán)境暴露試驗站的試驗車上儀表板測到的最高溫度也達到了113℃，遠遠高于乘用車行駛時相應部位的溫度。

因此，乘用車服役環(huán)境包括大氣環(huán)境和微環(huán)境兩方面，微環(huán)境是影響乘用車耐候性的主要因素。開發(fā)耐候性控制技術(shù)時必須對乘用車的服役環(huán)境，特別是微環(huán)境進行仔細分析。

1.2 我國乘用車服役環(huán)境分析

我國幅員遼闊，南北跨度較大，氣候復雜多變，包含7種氣候類型、5大水系、40多種土壤、沙漠占國土面積18%，小于150目的沙粒占90%以上、33%的陸地面積位于海拔2000米以上，而IEC標準僅有2000米以下、部分地區(qū)存在嚴重的工業(yè)污染和酸雨等。研究表明：我國氣候環(huán)境具有獨特性，即使引進國外先進技術(shù)也不能完全解決汽車產(chǎn)品的耐候性問題，必須掌握我國乘用車服役環(huán)境數(shù)據(jù)，并進行針對性研究和設計。

對乘用車在我國海南瓊海典型濕熱大氣環(huán)境下的輻照、溫度、濕度等環(huán)境條件數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，其結(jié)果如下：

1.2.1 車內(nèi)外輻照

圖1是海南瓊海暴露試驗場戶外和車內(nèi)典型的太陽輻射光譜圖。數(shù)據(jù)顯示，由于乘用車玻璃的阻隔吸收作用，車內(nèi)幾乎沒有400nm以下的紫外光，并且輻照照度也大大減弱。

圖2顯示了車外及儀表板處不同太陽輻射強度的累積時間。數(shù)據(jù)表明，一年之中海南瓊海太陽輻射強度超過800w/m2的累積時間有150小時，少數(shù)時候會超過1000 w/m2。而車內(nèi)儀表板處超過500 w/m2的累積時間約有185小時，超過600 w/m2的累積時間約有5.5小時。

1.2.2 車內(nèi)外溫度

圖3反映海南大氣溫度-累積時間情況和在海南開展自然暴露試驗的乘用車廂內(nèi)內(nèi)空氣溫度-累積時間情況。由圖可知，海南空氣溫度一年之中在光照時有238小時超過35℃，而超過40℃時間較短。車廂內(nèi)空氣溫度一年之中在光照時有608小時超過60℃。實測全年最高氣溫為83.6℃, 最低氣溫為11.6℃，平均氣溫33.7℃。

圖1 車內(nèi)外太陽輻射光譜圖

圖2 車外和儀表板不同太陽輻射強度的累積時間

圖3 海南大氣和車內(nèi)空氣不同溫度范圍的積累時間

1.2.3 車內(nèi)外相對濕度

圖4反映的是海南大氣相對濕度-累積時間情況和和在海南開展自然暴露試驗的乘用車廂內(nèi)空氣相對濕度-累積時間情況。由圖可知海南空氣相對濕度一年之中大部分時間超過50%，過半時間超過80%，也就是說半年以上的試驗樣品有可能處于潤濕狀態(tài)，而車內(nèi)空氣相對濕度一年之中大部分時間超過30%，幾乎沒有超過80%的時間。實測車內(nèi)最高相對濕度為81.5%，最低相對濕度為27.9%，平均相對濕度為53.14%。

1.2.4 車內(nèi)外飾件表面溫度

圖5反映了海南暴露試驗場車外、車內(nèi)主要零部件表面最高溫度情況。由圖可知車頂中部溫度在所有車外部位中是最高的，其最高值超過了90℃，而其它部件所測得的溫度一般不大于70℃，車內(nèi)儀表板上表面溫度在所有部位中是最高的，其最高值超過了106.3℃，而其它部件所測得的溫度一般不大于90℃。

上述分析表明：汽車內(nèi)外的微環(huán)境狀態(tài)是明顯不同的，因此在開發(fā)我國乘用車耐候性技術(shù)時應予以區(qū)分。

2 我國乘用車耐候性研究

2.1 我國乘用車耐候性現(xiàn)狀

乘用車耐候性是指乘用車耐受氣候環(huán)境破壞作用的能力。

作為全球戶外廣泛使用的交通工具，乘用車在太陽輻射、溫度和水等氣候環(huán)境因素的長期綜合作用下，必然會出現(xiàn)程度不一的耐候性失效，比如外觀變化、性能失效，甚至產(chǎn)生安全隱患等，因此乘用車耐候性是其中長期質(zhì)量評價中的重要組成部分。

圖4 海南大氣和車內(nèi)空氣不同濕度范圍的積累時間

圖5 車外和車內(nèi)主要零部件表面最高溫度

耐候性不足對乘用車生產(chǎn)企業(yè)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①引起消費者的質(zhì)量投訴；②影響消費者人身財產(chǎn)安全；③降低消費者對汽車質(zhì)量的評價；④降低消費者對汽車品牌的認可；⑤影響再次流通的價值。

我國乘用車耐候性不足主要表現(xiàn)為：

1）失效程度嚴重。

出現(xiàn)嚴重失效的車輛比例超過60%，其中部分存在安全性失效。

2）明顯失效出現(xiàn)周期短。

海南自然暴露2～3個月后就出現(xiàn)明顯的耐候性失效。

3）失效數(shù)量多。

海南自然暴露1年后失效總數(shù)一般超過80個。

表1 我國自主品牌與國外合資品牌乘用車耐候性能對比

我國乘用車耐侯性與國外乘用車耐候性的對比見表1。

2.2 我國乘用車耐候性失效

據(jù)統(tǒng)計，我國乘用車的耐候性失效形式大致可分為以下四類：

1）可產(chǎn)生安全隱患的失效

該類失效是指在整車自然暴曬過程中，關(guān)鍵或重要零部件出現(xiàn)失效，即存在對使用者生命、財產(chǎn)安全形成隱患的缺陷。該缺陷可能是外觀方面的，如車燈罩出現(xiàn)裂紋（如圖6）；也可能是功能方面的如喇叭、外車燈不能正常工作等，或者是多方面的組合如儀表板變形致使安全氣囊不能彈出等。

圖6 可產(chǎn)生安全隱患的失效示例—汽車前燈罩微裂紋失效

圖7 可導致外觀改變的失效示例—變色、變形、涂層脫落等

圖8 不同失效形式的統(tǒng)計比例

2）可導致功能喪失的失效

該類失效一般是指乘用車非關(guān)鍵或重要的電子電器部件，如空調(diào)、玻璃升降器、音響、導航儀、充電電池等由于受到環(huán)境因素的長期作用而無法正常使用的功能缺陷。

3）可導致外觀改變的失效

外觀缺陷是乘用車耐候性失效的主要形式，主要表現(xiàn)為零部件表面開裂、變色、發(fā)黏、污痕、粉化、長霉、起泡等（如圖7），該類缺陷會影響使用者的觀感。

4）VOC及霧翳排放

該類缺陷是指乘用車在自然暴露過程中有揮發(fā)性有機物持續(xù)散出，并且部分會冷凝沉積在車內(nèi)零部件表面的耐候性失效。VOC及霧翳排放與車內(nèi)長期空氣質(zhì)量密切相關(guān)，影響消費者的身體健康。

據(jù)統(tǒng)計，不同失效形式的出現(xiàn)頻次如圖8所示。

2.3 我國乘用車耐候性技術(shù)差距

我國乘用車發(fā)展歷史相對較短，耐候性技術(shù)以引進為主，在技術(shù)體系建立、基礎(chǔ)條件建設、試驗技術(shù)開發(fā)、車企技術(shù)應用等方面同國外相比整體差距明顯（見表2），有必要根據(jù)我國實際情況進行消化吸收再創(chuàng)新。

表2 我國乘用車耐候性技術(shù)差距

3 發(fā)展建議

相比于乘用車制造強國，我國的乘用車耐候性控制技術(shù)總體水平較低。要充分利用后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)我國由乘用車制造大國向乘用車制造強國的轉(zhuǎn)變， 必須加強政府、企業(yè)和科研機構(gòu)的合力優(yōu)勢，共同促進我國乘用車耐候性技術(shù)提高。

3.1 政策支持開發(fā)我國乘用車耐候性技術(shù)

我國的氣候環(huán)境具有其獨特性，決定了我國乘用車不能完全照搬國外的乘用車耐候性控制標準。自主品牌乘用車品牌溢價力尚很薄弱，要想獲得良好的產(chǎn)品耐候性，不能像一些高端品牌那樣直接采用更多更貴的優(yōu)質(zhì)材料即可，而只能通過付出更多的努力，尋找最合適的解決方案。

耐候性研究周期長、投入大，對于一些具有行業(yè)共性的數(shù)據(jù)積累、試驗方法制定和環(huán)境試驗設備開發(fā)等基礎(chǔ)工作，可集中力量重點支持第三方研究機構(gòu)開展，而企業(yè)主導滿足自己產(chǎn)品定位的技術(shù)要求制定工作。

3.2 建設我國乘用車耐候性試驗基準點

一直以來，美國佛羅里達州邁阿密地區(qū)和亞利桑那州鳳凰城地區(qū)是國際公認的乘用車自然暴露試驗基準點。我國當前的乘用車產(chǎn)銷量已躍居世界第一，是名符其實的乘用車制造和消費大國，因此有必要建立我們自己的乘用車自然暴露試驗基準點，不但可以為國內(nèi)乘用車企業(yè)節(jié)省研發(fā)的費用和時間，還可以為制訂適合我國環(huán)境狀況的乘用車耐候性試驗標準提供基礎(chǔ)服務。

我國海南瓊海地區(qū)和新疆吐魯番地區(qū)是較為理想的乘用車濕熱自然暴露試驗基準點和干熱自然暴露試驗基準點建設區(qū)域，一是因為氣候條件比較典型，二是有一定的自然暴露試驗場建設基礎(chǔ)。

圍繞我國乘用車耐候性基準點建設，除了開發(fā)模擬其環(huán)境的人工加速試驗方法[2]，還應進一步加強與國外基準點的試驗比對研究工作。

3.3 加強我國乘用車企業(yè)耐候性控制意識

隨著中國乘用車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和乘用車市場的日趨成熟，消費者對乘用車品質(zhì)的要求也越來越高，全面提升產(chǎn)品品質(zhì)日益成為乘用車企業(yè)提升核心競爭力、贏得消費者的關(guān)鍵。許多原本不太受關(guān)注的長期性能也和乘用車初始的基本性能一樣，變得不容忽視。耐候性就是其中之一。

我國品牌乘用車由低端向高端邁進的過程中，乘用車企業(yè)自身應首先加強耐候性控制意識，在提高產(chǎn)品配置的同時，保證產(chǎn)品具有預期的使用壽命，才能使品牌具有較強的溢價能力，確保企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

[1]王軍雷,康凱.我國自主品牌乘用車競爭力現(xiàn)狀分析和展望[J].汽車工業(yè)研究, 2012 (8): 1-2.

[2]王春川.人工加速光老化試驗方法綜述[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗, 2009 (2): 1-5.