汽车淋雨试验室设计

胡志龙

（天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心）

整车淋雨试验是一种人工环境试验方法，用于测试汽车的防雨密封性能，模拟汽车在使用条件下遇到自然降雨或滴水环境时对整车产生的影响。根据客户的反馈信息，某公司生产的个别轿车产品存在密封性差的缺陷。淋雨试验室能够在车型的开发环节对试验车车身及底盘实现淋雨量及淋雨时间可控的淋雨试验。

1 淋雨试验室结构

汽车淋雨试验室是车身密封检测的重要装置，主要由淋雨室体、喷淋系统、吹干系统、控制系统及水循环系统组成，如图1所示[1]。

1）淋雨室体。主要作用是形成封闭的试验区域，与非试验区隔离。采用复合墙体结构，内层用镀锌板，外层为彩钢板，中间填隔声材料，骨架用型钢焊接而成。室体侧面设有玻璃窗，便于观察室内情况。2）喷淋系统。由水泵、水过滤装置、回水槽、回水池、吸水池、管路及喷嘴等组成，模拟人工降雨。喷淋水由水泵从吸水池泵出，经过滤器进入管路从喷嘴喷出，进回水槽流入回水池，通过回水池沉淀过滤，进入吸水池进行下一轮循环。3）控制系统。由控制电气、流量计及压力表等组成，对试验时间、淋雨强度及喷射压力进行调整控制。4）水路设计。采用循环水路，供水系统的出口压力可调，系统设压力表及流量表，可分别指示顶喷及侧喷的压力和流量，可方便快捷地调整各喷淋管路，达到需要的降雨强度[2]。

2 淋雨试验室技术方案

整车淋雨试验台的技术方案主要参考整车淋雨国家标准QC/T 476—2007[3]，以技术参数满足并高于国家标准为原则。

2.1 内部整体方案

淋雨室内部尺寸（长×宽×高）为：9 000 mm×5 500 mm×3 600 mm；箱体采用50 mm 厚库板（外用镀锌钢板外加烤漆，内采用不锈钢龙骨）外加整体封边加固。淋雨室体侧面设置防潮且防水照明灯，灯外加防潮玻璃罩，光照度≥300 Lux。底板采用网状槽钢以加强底部承重，其上平铺3 mm 波纹防滑点阵孔位不锈钢钢板。箱门采用双开门设计，附加观察视窗，单门尺寸（宽×高）为2 000 mm×2 200 mm；视窗采用2 层真空玻璃，每个箱门上设2 个视窗，箱体两侧各设3 个视窗。输送方式为单方向进入箱体，完成喷淋后倒车退出，整车采用人工操作，行驶进入试验室内。控制箱采用不锈钢制成，内部放置水泵与电气控制线路，并配置外接风扇排热。

2.2 淋雨区域和降雨流量

试验室淋雨区域尺寸（长×宽×高）为：5 000 mm×4 000 mm×2 200 mm；车身前部平均淋雨强度为（12±1）mm/min，车身侧面、后部、顶部及底部平均淋雨强度为（8±1）mm/min[3]；降雨流量设计为 8～12 mm/min，可调。

2.3 喷淋密度

在各喷淋面支管路上均匀安装喷嘴，喷嘴数量保证所对应的车身外表面各受检部位，处于淋雨区域内[3]。主管道采用不锈钢管，分顶部、底部、左侧及右侧四路主管；支管也采用不锈钢管，并与主管连接，以500 mm×500 mm 点阵分布喷嘴，喷嘴数为256 个，以保证各喷淋面其喷嘴、喷淋量与压力稳定，并设有可拆卸式法兰，方便设备管路的清洗维护。

2.4 喷嘴

为保证喷嘴出水均匀，且成60°圆锥体形状，确定喷嘴直径为2.5～3 mm[3]；喷嘴采用铜质电镀卡箍式快换喷嘴，出水呈圆锥体形状的可调球形。喷嘴展开角度为（60±5）°；压力为（2.1±0.1）kg/cm,可调；流量为3 L/min 可调（单个）；直径为2.5 mm；喷射状态为实心锥状水柱，均匀布置，不存在死区。喷射方向及调节范围（喷嘴姿势）为：1）顶部喷嘴轴在试件XOZ 斜平面和0～60°水平（向下）；2）左右喷嘴轴在车辆 YOZ 斜平面和0～60°水平（向下）；3）底部喷嘴轴在垂直向下和圆周方向可调0～40°。喷嘴与球座采用螺纹连接，球座机卡在水管上，便于更换及清理堵塞杂质；喷嘴与试件外表面的距离为500～900 mm，且顶部喷水面积大于车顶面积，车前端面喷嘴可调节喷淋角度，便于车前端面接受淋雨。

2.5 水循环系统

参考QC/T 476—2007，淋雨试验室供水压力设定为（150±10）kPa，可调节。

采用2 组喷淋水泵，能达到压力输出稳定，耐久性能高的要求。蓄水箱采用不锈钢板制成，尺寸（长×宽×高）为：5 250 mm×5 000 mm×150 mm；采用污水泵1 组，以便达到防污能力高、运转可靠且耐久能力强的要求。

2.6 水处理系统

水池开口处设盖板，便于日后维修、清理沉淀池内的杂物及泥沙等。由于设备在运行中循环水会被工件带入的泥沙、油污及零星杂物等污染，影响设备正常工作，严重时会损伤设备，因此必须进行处理。过滤池设特别过滤网，阻挡直径大于0.5 mm 的漂浮物进入池内。另外，为防止喷嘴堵塞，二级过滤采用一台大流量过滤泵，泵的出口设置精滤器，喷水经过滤后进入蓄水箱。

当外蓄水箱水量不足时，外接水路电磁阀打开，自动进行补水至储水水量高位，防止喷淋流量不足；为防止蓄水池水外溢，设置蓄水池水外溢排水口。

2.7 控制系统

系统采用自动控制的模式，喷淋系统中各电气部件的逻辑运行由PLC 编程控制，喷淋时间通过设置时间开关来实现。控制系统软件可设定耐水周期时间，人机操作接口以及档案USB 存取；同时也可设定执行方式、执行时间、静置时间、重复循环及循环周期次数。在执行状态下，人机接口可读取该状态下压力及流量瞬时值；所有测试数值皆由人机接口读取，并由USB 存取。水泵转速变频方式控制，以便得到稳定的流量及压力值，免除人工调整困扰；传感装置中压力表选用多套精密原装进口数显式压力表，流量计选用多分路侦测与控制流量计，精密原装进口数显式压力表。

多重保护装置包括：电压缺相保护功能、过电压保护功能、水泵过载保护开关以及短路与过电流保护。另外还具有低水位警告装置，水位低时提醒警告。

3 结论

淋雨试验室的投入使用能够更加全面，且有针对性地检验整车的防雨防漏密封性能，并将相应的检验结果及时反馈到车身设计部门，全面提升汽车的防雨密封性能，对其它淋雨试验室的设计建设也有一定的借鉴作用。