汽车气候老化主要环境影响因素分析

文 | 吉利汽车研究院 杨安志 王文涛 赵福全

汽车气候老化主要环境影响因素分析

文 | 吉利汽车研究院 杨安志 王文涛 赵福全

随着我国汽车产业的快速发展，人们对汽车品质的要求越来越高，汽车的气候老化问题也越来越受到关注，本文从汽车整车自然暴露试验展开研究，针对汽车气候老化主要环境影响因素——太阳光辐射、温度和湿度进行分析，为真实模拟人工老化试验技术提供基础依据，为选择合适的汽车气候老化试验方法提供技术参考。

整车；自然暴露；太阳光辐射；温度；湿度

1.言

近年来随着我国汽车产业的快速发展，人们对汽车品质的要求越来越高，汽车的气候老化问题也越来越受到关注[1]；汽车在户外使用，环境因素对汽车的影响和作用是导致汽车气候老化的主要原因，影响汽车气候老化的环境因素很多，包括太阳光辐射、温度、湿度、生物、人为、自然灾害等因素[2]。但长期研究表明，影响汽车气候老化的因素主要为太阳光辐射、温度和湿度[3-4]。

本文从汽车整车自然暴露试验展开研究，针对汽车气候老化主要环境影响因素——太阳光辐射、温度和湿度进行分析，为真实模拟人工老化试验技术提供基础依据，为选择合适的汽车气候老化试验方法提供技术参考。

2.验方法

2.1.车自然暴露试验方法

整车自然暴露试验方法依据QC/T 728-2005《汽车整车大气暴露试验方法》。

2.2.车自然暴露试验的地点

整车自然暴露试验是在海南琼海大气暴露试验站进行，试验站的气候环境情况见表1。

3.验结果分析及讨论

在海南琼海大气暴露试验站，整车进行自然暴露试验周期为1年，试验期间，对汽车气候老化的主要环境影响因素——太阳光辐射、温度和湿度进行实时监测，对检测结果数据进行统计分析，掌握汽车在自然暴露试验中受到的太阳光辐射、温度和湿度的规律。

3.1.阳光辐射

太阳光辐射是造成非金属零部件和材料气候老化的主要因素，太阳光辐射对非金属零部件和材料气候老化影响的大小主要取决于样品所接收的太阳辐射光谱的组成、辐射强度和辐射量。对非金属零部件和材料的化学结构起破坏作用的主要是紫外光，波长越短，能量越大，破坏力越强。

表1.南琼海大气暴露试验站气候环境基本情况

图1是海南琼海暴露场户外典型的太阳辐射光谱图。由图1可知：海南琼海暴露场整车自然暴露试验中外饰零部件所接收到的太阳光辐射在紫外光340nm处的强度为0.5-0.55W/m2（紫外光通常以340nm处的光衡量辐射强度）。

图2是海南琼海暴露场车内仪表板所接收到的典型的太阳辐射光谱图，由图2可知：海南琼海暴露场整车自然暴露试验中内饰零部件所接收到的太阳光辐射，几乎没有低于400nm以下的紫外光，主要是可见光的太阳光辐射，在可见光420nm处的强度为0.7-0.8W/m2（可见光通常以420nm处的光衡量辐射强度）。

图3是海南琼海暴露场1年中户外和车内接收到太阳光辐射量的变化对比情况，从图3中可以看出，户外和车内太阳辐射量变化趋势基本一致，均在7月份达到最高，1月份达到最低；户外太阳辐射总量达到5166MJ/m2，车内太阳辐射总量达到2665MJ/m2。

汽车内外饰零部件由于在整车上所处的位置不同，两者所接收到的太阳辐射有很大的不同，外饰零部件的气候老化主要是受紫外光的影响，340nm处紫外光强度约为0.5-0.55W/m2；内饰零部件的气候老化主要是受可见光的影响，420nm处的可见光强度约为0.7-0.8W/m2；户外太阳辐射总量达到5166MJ/m2，车内太阳辐射总量达到 2665MJ/m2。

3.2.度

温度会加速光对汽车老化的作用，温度的周期性变化会导致汽车零部件产生机械应力，极端的高低温循环会导致汽车零部件产生较严重的物理性破坏。不同位置和不同颜色的零部件表面温度也会有很大的差异，所以不同的零部件受温度的影响，气候老化性能也会有很大的差异。

图4是海南琼海整车自然暴露试验1年外饰零部件表面温度的差异情况，由图4可知：汽车外饰零部件中不同零部件的表面温度有很大的差异，其中车顶中部表面温度在所有零部件中温度是最高的，温度超过70℃的时间大于300h，而其他零部件所检测的温度一般不大于70℃。图5是整车自然暴露试验1年中车顶中部表面温度的检测结果，其最高温度在8月份超过了90℃，达到了90.7℃，其最低温度在12月份达到了6℃，其1年平均温度基本在25℃- 40℃之间。

图6是海南琼海整车自然暴露试验1年内饰零部件表面温度的差异情况，由图6可知：汽车内饰零部件中不同零部件的表面温度有很大的差异，其中车内仪表板在所有零部件中温度是最高的，温度超过90℃的时间大于170h，而其他零部件所检测的温度一般不大于90℃。

图7是整车自然暴露试验1年中仪表板上表面温度的检测结果，其最高温度在8月份超过了100℃，达到了100.6℃，其最低温度在12月份达到了9℃，其1年平均温度基本在30℃- 50℃之间。

内外饰零部件由于在整车上所处位置的环境相差较大，所以检测的温度情况出现较大的不同，整体来看，内饰零部件的表面温度高于外饰零部件的表面温度，其中内饰零部件中受到温度影响最高的是仪表板上表面，最高温度达到了100.6℃，外饰零部件中受到温度影响最高的是车顶中部表面，最高温度达到了90.7℃。

3.3.度

湿度是影响汽车气候老化的又一重要因素，水经常以湿、露、雨、雪、霜或雹的形式作用于汽车表面，水的吸收和脱附状态的交替出现会导致零部件产生应力破碎，水的结冰和解冻循环会导致涂层剥离脱落、零部件开裂断裂。

图8是整车自然暴露试验1年户外相对湿度分布状况，由图8可知：其最高湿度达到了95%，最低湿度达到了45%，全年平均湿度基本在80%左右。户外空气相对湿度的检测结果状况表明整车自然暴露试验1年中，外饰零部件全年基本上处于湿润状态。

图9是整车自然暴露试验1年车内空气相对湿度检测结果分布状况统计情况，由图9可知：其最高湿度达到了91.2%，最低湿度达到了33.6%，全年平均湿度基本在65%左右。车内空气相对湿度检测结果分布状况表明整车自然暴露试验1年中，内饰零部件全年基本上处于半湿润状态。

内外饰零部件由于所处环境不同，检测的湿度情况也出现较大的不同，整体来看，外饰零部件所处环境相对湿度高于内饰零部件所处环境相对湿度，其中外饰零部件所处环境平均湿度在80%左右，内饰零部件所处环境平均湿度在65%左右。

4.论

本文从整车自然暴露试验展开研究，主要针对影响内外饰零部件气候老化的主要环境因素——太阳光辐射、温度和湿度展开分析，为真实模拟人工老化试验技术提供基础依据，为选择合适的汽车气候老化试验方法提供技术参考，具体结论如下：

4.1.车在整车自然暴露试验中，内饰零部件所受到的太阳光辐射主要以紫外光为主，340nm处的辐射强度约为0.5-0.55W/m2；外饰零部件所受到的太阳光辐射主要以可见光为主，420nm处的强度约为0.7-0.8W/m2。

4.2.外和车内太阳辐射量变化趋势基本一致，均在7月份达到最高，1月份达到最低；户外太阳辐射总量达到5166MJ/m2，车内太阳辐射总量达到2665MJ/m2。

4.3.车在整车自然暴露试验中，内饰零部件表面温度整体上高于外饰零部件表面温度，其内饰零部件仪表板上表面温度最高，达到了100.6℃，其外饰零部件车顶中部表面温度最高，达到了90.7℃。

4.4.车在整车自然暴露试验中，外饰零部件所处环境空气相对湿度整体上高于内饰零部件所处环境空气相对湿度，其外饰零部件所处环境平均湿度在80%左右，其内饰零部件所处环境平均湿度在65%左右。

[1] 刘树文，蒋祖华等，汽车非金属材料的实验室加速老化和户外自然老化[J]. 广东塑料. 2005，(5)：44-45.

[2] 陆启凯，揭敢新等. 汽车气候老化试验技术[M]. 华南理工大学出版社，2010.

[3] 张华，高泽海. 汽车内饰件的自然暴晒试验[J]. 环境技术. 2009，(3)：11-13.

[4] 赖建萍，王一临. 汽车内饰材料的人工老化试验[J]. 装备环境工程.2007，4(1)：35-40.

Analysis of Major Environmental Factors for Automotive Weather Aging

With the rapid development of automobile industry in China, higher automotive quality is increasingly needed. Also, the automotive weather aging causes much more concern. Based on weather exposure test of vehicle in this paper, the study analyzes some major environmental factors like solar radiation,temperature and humidity for automotive wether aging. The analyais can serve as not only a principal basis for simulating the test technology of artificial aging but also as technical reference for selecting appropriate test methods of automotive weather aging.

vehicle；weather exposure；solar radiation；temperature；humidity

杨安志，男，高级工程师，浙江吉利汽车研究院有限公司