国产品牌乘用车在海南湿热和新疆干热气候环境下暴晒1年，并对两地气候环境下的测量数据以及失效行为进行统计和分析。结果表明，该国产品牌汽车的耐候性比历史车型和同期车型有很大的进步，海南和新疆整车暴晒的失效问题均为外观失效，失效原因主要集中在材料选择不当和结构设计不合理，两种环境暴晒结果的差异表明零件设计时需要考虑不同气候环境的影响，并且零部件和材料的标准还需要根据整车暴晒数据进一步的完善。

汽车耐候性试验按照试验对象和试验方法有不同的分类方式，依据试验方法的不同可分为自然气候老化试验、自然加速暴露试验及实验室人工加速气候老化试验等。其中，自然气候老化试验是最符合用户使用环境的试验方法，是检验整车、零部件和材料耐候性最真实、可靠的试验方法，也是设计实验室气候老化试验的基础。整车自然暴露试验也因此作为整车、零部件和材料的耐候性试验方法与技术要求的制定依据和评价依据。

光、热、水是地球上三种最基本的气候要素，是影响汽车耐候性的主要因素，其中最典型的气候类型有湿热气候和干热气候。美国佛罗里达州的迈阿密地区和亚利桑那州的凤凰城地区是国际公认的湿热气候和干热气候的典型代表，我国的海南琼海和新疆吐鲁番地区也是理想的湿热气候和干热气候老化试验地点。

本研究主要将某国产品牌乘用车分别放在海南湿热和新疆干热的大气暴露环境下，然后从整车试验环境和失效行为两个方面对两地的整车暴露试验结果进行比较，并分析其原因，从而为乘用车的耐候性设计提供参考依据。

试   验

01.主要设备和仪器

数据采集器：CR1000，美国Campbell公司；

太阳总辐射传感器：CM4，荷兰Kipp&Zonen公司；

表面温度传感器：T型热电偶；

环境湿度传感器：PTS-2，锦州阳光气象科技有限公司。

02.试验车辆

某国产品牌轿车，黑色车身和内饰。

03.汽车整车自然暴露试验

参照QC/T 728-2005《汽车整车大气暴露试验方法》，将整车分别放置于海南琼海（东经110°28′，北纬19°14′）和新疆吐鲁番（东经89°12′，北纬42°56′）试验场内进行自然暴露试验，试验车的车头朝南（赤道方向），并在规定的测量点布置辐照度、温度和湿度传感器，暴露试验周期为1年，每2个月对整车进行检查，并详细记录外观、涂层附着力、使用功能的变化现象及变化等级。

结果与分析

01.整车试验环境分析

1）光照

海南和新疆的光照数据如表1所示，可以看出新疆年太阳辐照量要高于海南年太阳辐照量，主要原因是新疆的日照时数长，且辐照度接收器与水平面呈45°，与新疆暴晒试验场的维度角接近；而仪表板辐照量呈现相反的结果，主要原因是海南的维度低，仪表板上的辐照度接收器接近水平位置。

表1 某车型海南和新疆暴晒1年光照数据

2）温度

该车型在海南和新疆暴晒时典型部位最高温度和最低温度如表2所示。由最高温度数值可以看出，对于车外零件而言，水平暴露的金属零件如机舱前盖板温度最高，达到90℃以上；水平暴露的塑料件如通风盖板温度次之，达到80℃以上；而垂直暴露的塑料件如前保险杠温度则较低，处于80℃以下。对于车内零件而言，离前风挡玻璃最近受阳光强烈影响的零件如仪表板上罩温度最高，达到100℃以上；离前后风挡玻璃较近受阳光较强影响的零件如转向盘轮缘温度次之，达到90℃以上；离前后风挡玻璃较远受阳光一般影响的零件如副仪表板温度较低，处于80℃以上；而受阳光较弱影响的零件如地毯温度则最低，处于80℃以下。

表2 某车型海南和新疆暴晒1年典型部位温度数据

由内外饰零件的最低温度可以看出，海南暴露环境下零件的最低表面温度都在0℃以上，高纬度的新疆暴露环境下零件的最低表面温度处于0℃以下。汽车在新疆暴晒环境下，零件表面的温差更大，受到的温度交变冲击更加严酷；而汽车在海南暴晒环境下，零件表面的平均温度则更高，受到的累积热效应更加显著。

3）水分

海南和新疆的湿度和降水数据如表3所示，可以看出，海南的降水量和车内外的平均湿度均高于新疆，同海南琼海属于沿海湿热气候，新疆吐鲁番属于沙漠干热气候相对应。

表3 某车型海南和新疆暴晒1年湿度和降水数据

02.失效行为分析

对海南和新疆整车暴晒试验1年后的所有失效行为进行失效问题数量、失效问题类型和失效问题原因进行归类统计分析，进而为汽车耐候性开发提出合理化的建议。

1）失效问题数量

图1统计了海南和新疆的样车分别经过1年户外暴晒试验后的问题数量，海南和新疆的问题总数分别为20个和21个，远低于文献中整车的试验问题的数量和同时期试验车辆的问题数量。这是因为相较于同品牌历史车型和同期车型，本车型在材料、零部件的技术标准和零部件的试验方法进行了改善，如对部分零部件的老化标准进行了提升，关键零部件在试验验证过程中增加模拟实车装配状态的工装等。

图1 海南和新疆暴晒试验车问题数量

海南和新疆暴晒试验车有5个为重合性问题，即海南和新疆暴晒试验车上均出现的问题，其余的为各自单独出现的问题，说明了湿热环境和干热环境对整车的影响是有差异的，在零件设计过程中需要考虑不同的气候环境的影响。

2）失效问题类型

图2(左)海南和新疆暴晒试验车问题类型分布;图3(右)海南和新疆暴晒试验车发白和变形问题所在位置分布

海南和新疆试验场样车的失效均为外观失效类问题，包括变形、发白、脱胶及锈蚀等，无安全和功能失效类问题的出现，图2统计了海南和新疆的样车分别经过1年户外暴晒试验后不同失效类型出现的数量，图3则是统计了海南和新疆的试验样车发白和变形问题所在位置的分布。

海南暴晒出现独有的失效形式有脱胶和锈蚀，主要的原因是琼海属于沿海城市，空气相对湿度较高并且高温多雨，从而导致丙烯酸类胶粘剂粘结失效和金属件表面锈蚀。

3）失效问题原因

按照问题的产生的原因将整车试验问题分为材料问题、工艺问题、设计问题、装配问题和质量问题，图4统计了海南和新疆的样车分别经过1年户外暴晒试验后问题原因类型的数量。从图中可以看出，海南和新疆暴晒问题原因主要集中在材料问题和设计问题，需要通过更换材料和优化零件结构才能解决，该类问题的解决需要较长的周期和较高的成本，最好在汽车开发设计的前期就能发现和解决。而发现材料和设计类问题的关键所在就是要设置同暴晒条件匹配的材料标准和零部件标准，整车自然暴晒除了对整车耐候性进行验证外，一个重要意义就在于通过暴晒试验的数据修正和完善零部件和材料的试验方法与技术标准，使其最终满足整车的耐候性要求。

图4 海南和新疆暴晒试验车问题原因分布

结   论

根据以上整车在海南湿热和新疆干热大气暴晒试验结果的分析，可得出以下结论：

1)国产品牌汽车的耐候性设计已有了巨大的进步，相比历史车型和同期车型试验问题的数量和问题的严重程度都有明显的改善。

2)我国的典型湿热气候和干热气候在光照、温度和水分等方面有着明显的差异，并对整车的试验结果有着不同的影响，零件设计需要考虑不同气候环境的影响。

3)该车暴晒的失效问题主要体现在外观失效，失效原因主要集中在材料和结构两个方面；还需要通过整车暴晒数据对材料和零部件的标准进一步修正和完善，从而满足整车的耐候性要求，以达到改善汽车产品质量的目的。

引用本文：

周佑洲，李萌，高志见，李燕，郭秋彦，马秋.乘用车在海南湿热和新疆干热环境下的自然暴露试验研究[J].环境技术，2021，231(03):23-26.

专家简介：周佑洲，硕士，主要从事整车防老化工作。