汽車高低溫試驗箱運行時溫度不均勻的原因分析

一、引言

二、加熱與制冷系統故障

（一）加熱元件分布不均或故障

1. 原因分析

• 汽車高低溫試驗箱的加熱元件通常分布在箱體內壁或特定位置，以實現對箱內空氣的加熱。如果加熱元件的布局不合理，例如某些區域加熱元件過于密集，而其他區域則相對稀疏，就會導致箱內熱量分布不均勻。此外，加熱元件本身出現故障，如局部斷路或短路，會使相應區域的加熱功能喪失或異常，進一步加劇溫度不均勻性。例如，在一些采用電阻絲加熱的試驗箱中，若電阻絲因長期使用而老化斷裂，該區域的溫度就會明顯低于其他正常加熱區域。

2. 影響評估

• 這種溫度不均勻性會使放置在加熱元件分布不均或故障區域附近的汽車零部件或整車所經歷的溫度與設定溫度存在較大偏差。對于一些對溫度敏感的測試項目，如電子元件的低溫啟動性能測試，可能會導致測試結果不準確，誤判產品的性能優劣。在高溫測試時，不均勻的加熱可能會使部分零部件過熱而損壞，而其他部分則未達到測試要求的溫度，影響整體測試的有效性。

（二）制冷系統故障

1. 原因分析

• 制冷系統在汽車高低溫試驗箱中負責降低箱內溫度。如果制冷壓縮機出現故障，如制冷效率降低、制冷劑泄漏或壓縮機無法正常啟動等，會導致箱內制冷不均勻。例如，制冷劑泄漏會使制冷量不足，靠近蒸發器的區域溫度可能會相對較低，而遠離蒸發器的區域則降溫緩慢，造成溫度差異。此外，冷凝器散熱不良也會影響制冷效果，使箱內溫度難以穩定且均勻地降低。例如，冷凝器表面灰塵堆積過多，阻礙了熱量的散發，導致制冷系統的制冷能力下降，進而引發溫度不均勻現象。

2. 影響評估

• 在汽車零部件的低溫性能測試中，如汽車輪胎在低溫環境下的抓地力和彈性測試，不均勻的制冷溫度可能會使輪胎不同部位的物理性能變化不一致，導致測試數據的離散性增大，無法準確評估輪胎在實際低溫使用環境下的性能。對于整車的低溫耐久性測試，不均勻的制冷溫度可能會使車輛的不同系統（如發動機冷卻系統、電子控制系統等）在不同的溫度環境下運行，增加了測試結果的不確定性，難以判斷整車在低溫環境下的可靠性。

三、循環風機問題

（一）風機轉速不穩定或故障

1. 原因分析

• 循環風機是保證汽車高低溫試驗箱內空氣均勻循環的關鍵部件。如果風機的電機出現故障，如電機繞組短路、電刷磨損或電機軸承損壞等，會導致風機轉速不穩定或無法正常運轉。當風機轉速降低時，箱內空氣的循環速度減慢，熱量或冷量的傳遞效率降低，容易造成溫度不均勻。例如，電機軸承損壞會使風機轉動時摩擦力增大，轉速下降，使得箱內不同位置的空氣交換不充分，形成溫度梯度。此外，風機的調速裝置故障也可能導致風機轉速無法按照設定要求調整，影響箱內溫度均勻性。

2. 影響評估

• 在汽車電子設備的高低溫測試中，如汽車中控系統的顯示屏在高低溫環境下的顯示效果和響應速度測試，不均勻的溫度環境可能會使顯示屏的不同部位因溫度差異而出現顯示異常的情況不一致，導致對顯示屏性能評估的偏差。對于汽車內飾材料的高溫老化測試，風機轉速不穩定會使內飾材料表面的溫度分布不均勻，加速了部分區域的老化速度，而其他區域老化相對較慢，影響對內飾材料整體耐高溫性能的準確判斷。

（二）風機葉片損壞或變形

1. 原因分析

• 風機葉片在長期高速運轉過程中，可能會因受到氣流沖擊、異物進入或制造質量問題而損壞或變形。例如，風機吸入了試驗箱內掉落的小零件或灰塵顆粒，這些異物可能會撞擊葉片，導致葉片破裂或彎曲。葉片損壞或變形后，其對空氣的推動作用會發生改變，使箱內空氣的流動方向和流量不均勻，從而導致溫度不均勻。例如，變形的葉片可能會使空氣在局部區域形成渦流，阻礙熱量或冷量的均勻傳遞，造成該區域溫度異常。

2. 影響評估

• 在汽車發動機的高低溫測試中，不均勻的溫度環境可能會使發動機的各個氣缸受熱或冷卻不均勻，影響發動機的燃燒效率和動力輸出穩定性。對于汽車零部件的高溫耐久性測試，如汽車制動系統的剎車片和剎車盤，風機葉片損壞或變形導致的溫度不均勻可能會使剎車片和剎車盤的磨損程度在不同部位出現差異，難以準確評估其在高溫環境下的耐久性和可靠性。

四、風道設計不合理

（一）風道堵塞或狹窄

1. 原因分析

• 汽車高低溫試驗箱的風道負責引導箱內空氣的循環流動。如果風道內積聚了大量灰塵、雜物或因設計缺陷導致部分風道狹窄，會阻礙空氣的順暢流通。例如，在長期使用過程中，試驗箱內的灰塵可能會被風機吸入風道并堆積在風道壁上，逐漸減小風道的有效截面積。此外，一些試驗箱在設計時可能沒有充分考慮風道的布局合理性，存在風道急轉彎或截面積突然變化的情況，這些都會導致空氣流動阻力增大，使空氣在風道內的流速不均勻，進而造成箱內溫度不均勻。

2. 影響評估

• 在汽車整車的高低溫環境適應性測試中，風道堵塞或狹窄可能會使車內不同區域的溫度差異較大。例如，車內后排座椅區域可能因風道問題而溫度較高，而前排駕駛區域溫度相對較低，這會影響對整車空調系統在高低溫環境下的性能評估，無法準確判斷其是否能夠滿足車內不同位置乘客的舒適性需求。對于汽車零部件的高低溫測試，如汽車座椅的舒適性和耐久性測試，不均勻的溫度環境會使座椅不同部位的材料性能變化不一致，影響對座椅整體性能的測試結果。

（二）風道密封性差

1. 原因分析

• 風道的密封性對于保證空氣在風道內的定向流動至關重要。如果風道的連接部位密封不嚴，如密封膠條老化、脫落或安裝不當，會導致空氣泄漏。例如，風道與風機出口或箱體內部的連接處密封不良，部分空氣會從縫隙中泄漏出去，而不是按照預定的風道路徑循環，使得箱內空氣的分布和溫度均勻性受到破壞。此外，風道本身可能存在裂縫或孔洞，也會導致空氣泄漏，影響溫度均勻性。

2. 影響評估

• 在汽車電子控制系統的高低溫測試中，不均勻的溫度環境可能會使電子元件因局部溫度過高或過低而出現故障。例如，汽車發動機控制單元（ECU）在測試時，如果所處區域溫度不均勻，可能會導致其內部的芯片工作不穩定，影響對發動機的控制精度，進而影響發動機的性能和可靠性。對于汽車內飾材料的低溫脆性測試，風道密封性差導致的溫度不均勻可能會使內飾材料的不同部位在低溫下的脆性變化不一致，難以準確評估其低溫脆性性能。

五、溫度傳感器故障或位置不當

（一）溫度傳感器故障

1. 原因分析

• 溫度傳感器是汽車高低溫試驗箱監測箱內溫度的重要元件。如果溫度傳感器本身出現故障，如傳感器探頭損壞、內部電路斷路或短路、校準誤差過大等，會導致測量的溫度數據不準確。例如，傳感器探頭受到碰撞或長期暴露在惡劣環境中可能會損壞，使其無法正常感知溫度。內部電路故障會使傳感器輸出錯誤的溫度信號，而校準誤差過大則會使測量值與實際溫度存在偏差，這些都會影響試驗箱控制系統對加熱或制冷系統的調節，導致箱內溫度不均勻。

2. 影響評估

• 在汽車零部件的高溫穩定性測試中，如汽車燃油泵在高溫環境下的工作性能測試，如果溫度傳感器故障導致測量溫度不準確，可能會使燃油泵在實際溫度已經超過其耐受仍繼續工作，從而造成燃油泵損壞，影響測試結果的準確性和可靠性。對于汽車整車的高低溫耐久性測試，錯誤的溫度數據會使測試人員誤判整車在高低溫環境下的運行狀態，無法及時發現潛在問題，增加了產品在實際使用中的風險。

（二）溫度傳感器位置不當

1. 原因分析

• 溫度傳感器的安裝位置對測量箱內溫度的準確性和代表性有很大影響。如果傳感器安裝在靠近加熱或制冷元件的位置，會使測量值偏高或偏低，不能真實反映箱內的平均溫度。例如，將溫度傳感器安裝在蒸發器附近，在制冷過程中，傳感器會首先感知到較低的溫度，導致控制系統過早地停止制冷，而此時箱內其他區域可能還未達到設定的低溫，從而造成溫度不均勻。此外，傳感器安裝在空氣流動不暢的角落或遮擋物后面，也會使測量值不能準確反映箱內整體溫度情況。

2. 影響評估

• 在汽車內飾材料的高低溫循環測試中，溫度傳感器位置不當可能會使測試人員對內飾材料所經歷的溫度環境判斷錯誤。例如，內飾材料的某些部位可能實際處于較高溫度環境，但由于傳感器位置不合理，測量值顯示溫度正常，導致對內飾材料的高溫老化性能評估不準確，影響內飾材料的質量控制和產品改進。對于汽車發動機的低溫啟動測試，錯誤的溫度測量位置可能會使測試人員誤以為發動機在合適的低溫環境下啟動，而實際上發動機的關鍵部位可能溫度過低，影響啟動效果和發動機的性能。

六、樣品放置不合理

（一）樣品阻擋空氣流通

1. 原因分析

• 在汽車高低溫試驗箱中放置汽車零部件或整車進行測試時，如果樣品的擺放方式不合理，可能會阻擋箱內空氣的循環流通。例如，在測試汽車發動機時，將發動機直接放置在風機出風口或風道上，且沒有留出足夠的空氣流通空間，會使空氣無法順暢地繞過發動機，導致發動機周圍的空氣無法及時與其他區域的空氣進行交換，從而形成局部溫度異常。此外，對于一些形狀不規則的汽車零部件，如汽車底盤的懸掛系統部件，如果隨意堆放，也會阻礙空氣流通，造成溫度不均勻。

2. 影響評估

• 在汽車零部件的高溫性能測試中，如汽車變速器在高溫環境下的潤滑性能測試，樣品阻擋空氣流通會使變速器周圍的熱量無法及時散發，導致局部溫度過高，影響變速器內部潤滑油的性能，進而影響對變速器高溫性能的準確評估。對于汽車整車的高低溫測試，樣品阻擋空氣流通會使車內不同區域的溫度差異增大，影響對整車空調系統、電子控制系統等在高低溫環境下性能的測試結果，無法真實反映整車在實際使用中的溫度環境適應性。

（二）樣品自身發熱或吸熱特性差異

1. 原因分析

• 不同的汽車零部件具有不同的熱特性，有些零部件在工作過程中會發熱，如發動機、電機等，而有些則可能具有較強的吸熱能力，如金屬結構件。如果在試驗箱內同時放置多種具有不同熱特性的零部件，且沒有考慮它們之間的相互影響，就會導致箱內溫度不均勻。例如，在測試汽車電子控制系統和發動機時，發動機工作時產生的熱量會向周圍擴散，而電子控制系統中的一些元件對溫度較為敏感，可能會因發動機的熱量影響而處于較高溫度環境，導致其性能受到干擾，同時也會使箱內溫度分布變得復雜和不均勻。

2. 影響評估

• 在汽車電子設備與其他零部件的聯合高低溫測試中，如汽車中控系統與發動機、空調系統等的集成測試，樣品自身發熱或吸熱特性差異可能會使中控系統的電子元件因受到其他零部件的熱影響而出現故障或性能異常。這會影響對中控系統在整車環境下高低溫性能的準確評估，難以判斷其是否能夠與其他系統穩定協同工作。對于汽車整車的高低溫耐久性測試，不同零部件的熱特性差異導致的溫度不均勻會使整車的各個系統在不同的溫度環境下運行，加速某些系統的老化和損壞，降低整車的耐久性和可靠性，影響對整車質量的全面評估。

七、總結