朱建华 刘晶 蒙永种

【摘 要】整车车内气压阻力是影响关门力的重要因素，而整车气体泄漏量是影响整车车内气压阻力且能够通过设计来改变与调整的重要因素。只有弄清整车气体泄漏量与关门力之间的关系，才能评估是否有必要通过更改整车气体泄漏量（主要是通过更改泄压阀）来改善关门力。文章通过试验测量的方法和测量系统分析，得到了准确有效的试验数据，通过数据拟合分析，得出了整车气体泄漏量与关门力之间的定量关系，为改善关门力提供了依据。

【关键词】气体泄漏量;关门力;试验测量

【中图分类号】U472.43 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）07-0047-03

0 引言

汽车侧门的关门力是开关门感知质量的重要组成部分，目前主流的评价关门力大小的参数为侧门最小关闭速度，单位为m/s，所以本文所述关门力与侧门最小关闭速度是同一概念。研究表明，关门力在0.7～0.9 m/s时，是顾客比较满意的区间，超过0.9 m/s会引起顾客报怨，若关门力大于1.5 m/s，顾客不可接受。目前，上汽通用五菱汽车股份有限公司生产的汽车普遍存在关门力大的问题，关门力普遍在1.0～1.2 m/s，个别车型甚至达到1.5 m/s，所以关门力大是一个急需解决的问题。

关门力的主要影响因素包括侧门总成抬升量、铰链转动扭矩、限位器力矩曲线、主/次密封胶条反力、门锁阻力和关门时的整车气压阻力，而关门时的整车气压阻力对关门力的影响在30%以上;影响关门时的整车气压阻力的因素有3个：关门速度、车内内腔体积和整车气体泄漏量;关门速度与关门时的整车气压阻力是相互影响的关系，若其他条件不变，关门速度越大，则同一时间压入车内的气体体积越多，车内压力上升得越高，气压阻力越大。同时，气压阻力越大，需要的最小关门速度越大;若同一时间内，压入车内的气体体积和整车气体泄漏的体积不变，则车内内腔体积越大，气体的压缩比就越小，气压阻力越大;若同一时间内，车内内腔体积和压入车内的气体体积不变，则整车气体泄漏越大，气压阻力越小。影响整车气压阻力的这3个因素中，整车气体泄漏量是可以通过改变泄压阀设计来调整的。目前，公司在整車气体泄漏量对关门力的影响方面还停留在定性研究阶段，并未进行过定量研究，所以无法回答整车气体泄漏量对关门力的影响有多大，通过改变整车气体泄漏量来降低关门力的作用有多大等问题。

整车气体泄漏量包括可控泄漏量和不可控泄漏量2个部分。所谓可控泄漏量，是指可通过设计来控制调整的泄漏量，目前主流的方法是通过设计泄压阀（也称减压阀）来实现的;所谓不可控泄漏量，是指由于制造等原因，造成整个车体不是一个完全密封的腔体而导致气体的泄漏，不可控泄漏量的特点是非设计的、泄漏位置和大小未知的。但对于同一台车，不可控泄漏量基本是恒定的，故本文研究时，认为该值为定值。本文采用试验测量的方法，通过改变可控泄漏量来研究整车气体泄漏量对关门力的影响。

1 试验研究的技术路线

在整车气压阻力对关门力的影响的3个因素中，关门速度是一个非常复杂的因素，且有相互影响的关系，故本文将其排除在外，只考虑车内内腔体积和整车气体泄漏量2个因素。所以，总的技术路线为通过测量不同车内内腔体积的车型，在不同的整车气体泄漏量的情况下关门力的值，再通过数据分析，得出它们之间的影响关系。

1.1 测量对象的选择

考虑到车内内腔体积的影响，选择2台车内内腔体积相差较大的车型：车型A和车型B，车型A的车内内腔体积为4.1 m3，车型B的车内内腔体积为2.01 m3。同时，所选2台车还有以下2个特性：一是它们的前门，车门大小相似，车型A的前门表面积为0.89 m2，车型B的前门表面积为0.90 m2;二是它们在整车非密闭状态（对面车门打开，以排除整车气压阻力的影响）的关门力相似。故测量对象最终确定为车型A和车型B的左前门。

1.2 不同的整车气体泄漏量的获得

车型A和车型B都具有后保险杠和4上泄压阀，可通过依次拆除后保险杠、封堵泄压阀来获得不同的整车气体泄漏量。

1.3 测量设备、方法、人员和场地

测量设备为关门速度测量仪和整车气体泄漏量测量仪，关门速度的测量位置为锁扣处（如图1、图2所示）。测量方法如下：通过反复关闭车门，找到能使车门关闭的最小速度。整车气体泄漏量是在车内外保持1.27 cm（0.5英寸）水柱高压强差的条件下测量。测量人员共3人，场地在质量部的整车气体泄漏量测量室，该场地无风、平坦、恒温。

2 测量系统分析（MSA）

测量系统分析的目的是确保测量系统的有效性，保证之后所测量的数据是准确可靠的，本文采用的评价指标是重复性和再现性，采用考虑交叉的方差分析法。

2.1 关门力测量系统分析

选取车型A和车型B的左前门和右前门为测量对象，共4个对象;共3名测量人员，用同一台关门速度测量仪，测量整车非封闭状态下的关门力（排除整车气压阻力的影响，提高测量对象的稳定性），每个对象测量3次，数据见表1。

量具的R&R分析结果如下。

（1）合计量具R&R：方差分量为0.000 026 1，方差分量贡献率为3.78;其中，重复性和再现性的方差分量分别为0.000 026 1和0，方差分量贡献率分别为3.78和0;部件间的方差分量为0.000 664 1，方差分量贡献率为96.22。

（2）合计量具R&R：标准差为0.005 109 9，研究变异（6×SD）为0.030 659，研究变异（%SV）为19.45;其中，重复性和再现性的标准差分别为0.005 109 9和0，研究变异（%SV）分别为19.45和0;部件间的标准差为0.025 769 6，研究变异（%SV）为98.09。

（3）可区分的类别数：7。

由分析结果可知：量具贡献率为3.78%（要求小于9%），量具研究变异为19.45%（要求小于30%），可区分的类别数为7（要求大于5），关门力的测量系统合格。

2.2 整车气体泄漏量的测量系统分析

选取4台车型A为测量对象，共3名测量人员，用同一台气体泄漏量测量仪测量整车全封闭状态下的气体泄漏量（包括可控泄漏量和非可控泄漏量），每个对象测量3次，数据见表2。

量具的R&R分析结果如下。

（1）合计量具R&R：方差分量为0.246，方差分量贡献率为0.09;其中，重复性和再现性的方差分量分别为0.133和0.113，方差分量贡献率分别为0.05和0.04;部件间的方差分量为287.062，方差分量贡献率为99.91。

（2）合计量具R&R：标准差为0.495 5，研究变异（6×SD）为2.973，研究变异（%SV）为2.92;其中，重复性和再现性的标准差分别为0.364 4和0.335 8，研究变异（%SV）分别为2.15和1.98;部件间的标准差为16.942 9，研究变异（%SV）为99.96。

（3）可区分的类别数：48。

由分析结果可知：量具贡献率为0.09%（要求小于9%），量具研究变异为2.92%（要求小于30%），可区分的类别数为48（要求大于5），关门力的测量系统合格。

3 测量和数据收集

3.1 测量步骤

第一步：测量车型A和车型B在整车非封闭状态下（对面车门打开）的关门力V0。

第二步：测量车型A和车型B在整车封闭状态下（所有车门关闭，空调为内循环）的关门力V1和整车气体泄漏量P 1。

第三步：拆除后保险杠，测量车型A和车型B在整车封闭状态下（所有车门关闭，空调为内循环）的关门力V2和整车气体泄漏量P 2。

第四步：封堵泄压阀1，测量车型A和车型B在整车封闭状态下（所有车门关闭，空调为内循环）的关门力V3和整车气体泄漏量P3。

第五步：封堵泄压阀2，测量车型A和车型B在整车封闭状态下（所有车门关闭，空调为内循环）的关门力V4和整车气体泄漏量P4。

第六步：封堵泄压阀3，测量车型A和车型B在整车封闭状态下（所有车门关闭，空调为内循环）的关门力V5和整车气体泄漏量P 5。

第七步：封堵泄压阀4，测量车型A和车型B在整车封闭状态下（所有车门关闭，空调为内循环）的关门力V6和整车气体泄漏量P 6。

3.2 数据收集

车型A（测量员1测量）数据收集如下。

（1）整车非封闭状态，整车气体泄漏量：无;关门力：0.65、0.65、0.64，均值為0.65。

（2）整车封闭状态，整车气体泄漏量：312.2，312.8，

311.5，均值为312.2;关门力：1.04、1.03、1.03，均值为1.03。

（3）整车封闭状态并拆除后保险杠，整车气体泄漏量：422.5，421.9，423.1，均值为422.5;关门力：0.95、0.95、0.94，均值为0.95。

（4）整车封闭状态并封堵泄压阀1，整车气体泄漏量：264.7，265.1，265.7，均值为265.2;关门力：1.02、1.01、1.02，均值为1.02。

（5）整车封闭状态并封堵泄压阀2，整车气体泄漏量：89.5，88.1，88.6，均值为88.7;关门力：1.12、1.12、1.12，均值为1.12。

车型B（测量员2测量）数据收集如下。

（1）整车非封闭状态，整车气体泄漏量：无;关门力：0.65、0.65、0.64，均值为0.65。

（2）整车封闭状态，整车气体泄漏量：299.2，299.7，

298.9，均值为299.3;关门力：1.22、1.23、1.23，均值为1.23。

（3）整车封闭状态并拆除后保险杠，整车气体泄漏量：321.8，321.1，321.5，均值为321.5;关门力：1.26、1.25、1.26，均值为1.26。

（4）整车封闭状态并封堵泄压阀1，整车气体泄漏量：261.8，261.7，260.8，均值为261.4;关门力：1.37、1.38、1.37，均值为1.37。

（5）整车封闭状态并封堵泄压阀2，整车气体泄漏量：215.5，214.8，214.7，均值为215;关门力：1.48、1.48、1.48，均值为1.48。

（6）整车封闭状态并封堵泄压阀3，整车气体泄漏量：164.9，164.2，165.1，均值为164.7;关门力：1.59、1.58、1.58，1.58，均值为1.58。

（7）整车封闭状态并封堵泄压阀4，整车气体泄漏量：60.2，60.2，60.5，均值为60.3;关门力：1.77、1.77、1.76，均值为1.77。

4 数据分析

所有数据都采用均值进行分析。整车气压阻力造成的关门力Ui=Vi-V0，其中Vi为整车封闭状态下的关门力。

4.1 车型A

由U1/V1=0.37可知，初始状态，由整车气压阻力造成的关门力占总关门力的37%。

利用EXCEL工具，以整车泄漏量Pi为横坐标，Ui为纵坐标，拟合出公式：U=-0.000 5p+0.513 8，拟合度R2=0.958 6。

4.2 车型B

由U1/V1=0.48可知，初始状态，由整车气压阻力造成的关门力占总关门力的48%。

利用EXCEL工具，以整车泄漏量P i为横坐标，Ui为纵坐标，拟合出公式：U=-0.002 1p+1.271 2，拟合度R2=0.979 9。

5 结论

（1）由两车型U1/V1的比值可知，由整车气压阻力造成的关门力占总关门力的比例很高，从设计和问题解决的角度来看，是重点关注对象。

（2）由拟合度R2的值可知，Ui与P i呈高度线性关系。

（3）由拟合的公式和敏感度k值可知，整车气体泄漏量对关门力的敏感度很低，例如车型A，若整车气体泄漏量P由320立方英尺/min提高到640立方英尺/min时，Ui由0.35 m/s降到0.19 m/s，关门力只降低了0.16 m/s（降低约15%）。一般情况下，通过更改泄压阀，把整车泄漏量增加1倍是非常困难的。但对由车型B这种车内内腔体积很小的车型来说，k值比车型A大了4.2倍，若整车气体泄漏量P由320立方英尺/min提高到640立方英尺/min时，Ui由0.6 m/s降到0，关门力降低了0.6 m/s（降低约49%），所以从设计和问题解决的角度来看，通过更改泄压阀的泄漏面积来增加整车气体泄漏量，进而降低关门力，对大体积车来说是非常不划算的。

参 考 文 献

[1]何桢.六西格玛绿带手册[M].北京：中国人民大学出版社，2007.

[2]付年.整车静态气密性试验的分析及应用[J].企业科技与发展，2011（19）：12-14.

[3]袁进兵，罗辑，王坤.浅谈汽车车身减压阀在汽车关门时对车门关门力的影响[J].企业科技与发展，2015

（19/20）：39-42.

[4]刘海琳.车门关闭过程中空气压阻的分析及有效控制[J].上海汽车，2012（8）：32-34.

[责任编辑：钟声贤]