汽车高低温试验箱运行时温度不均匀的原因分析

一、引言

二、加热与制冷系统故障

（一）加热元件分布不均或故障

1. 原因分析

• 汽车高低温试验箱的加热元件通常分布在箱体内壁或特定位置，以实现对箱内空气的加热。如果加热元件的布局不合理，例如某些区域加热元件过于密集，而其他区域则相对稀疏，就会导致箱内热量分布不均匀。此外，加热元件本身出现故障，如局部断路或短路，会使相应区域的加热功能丧失或异常，进一步加剧温度不均匀性。例如，在一些采用电阻丝加热的试验箱中，若电阻丝因长期使用而老化断裂，该区域的温度就会明显低于其他正常加热区域。

2. 影响评估

• 这种温度不均匀性会使放置在加热元件分布不均或故障区域附近的汽车零部件或整车所经历的温度与设定温度存在较大偏差。对于一些对温度敏感的测试项目，如电子元件的低温启动性能测试，可能会导致测试结果不准确，误判产品的性能优劣。在高温测试时，不均匀的加热可能会使部分零部件过热而损坏，而其他部分则未达到测试要求的温度，影响整体测试的有效性。

（二）制冷系统故障

1. 原因分析

• 制冷系统在汽车高低温试验箱中负责降低箱内温度。如果制冷压缩机出现故障，如制冷效率降低、制冷剂泄漏或压缩机无法正常启动等，会导致箱内制冷不均匀。例如，制冷剂泄漏会使制冷量不足，靠近蒸发器的区域温度可能会相对较低，而远离蒸发器的区域则降温缓慢，造成温度差异。此外，冷凝器散热不良也会影响制冷效果，使箱内温度难以稳定且均匀地降低。例如，冷凝器表面灰尘堆积过多，阻碍了热量的散发，导致制冷系统的制冷能力下降，进而引发温度不均匀现象。

2. 影响评估

• 在汽车零部件的低温性能测试中，如汽车轮胎在低温环境下的抓地力和弹性测试，不均匀的制冷温度可能会使轮胎不同部位的物理性能变化不一致，导致测试数据的离散性增大，无法准确评估轮胎在实际低温使用环境下的性能。对于整车的低温耐久性测试，不均匀的制冷温度可能会使车辆的不同系统（如发动机冷却系统、电子控制系统等）在不同的温度环境下运行，增加了测试结果的不确定性，难以判断整车在低温环境下的可靠性。

三、循环风机问题

（一）风机转速不稳定或故障

1. 原因分析

• 循环风机是保证汽车高低温试验箱内空气均匀循环的关键部件。如果风机的电机出现故障，如电机绕组短路、电刷磨损或电机轴承损坏等，会导致风机转速不稳定或无法正常运转。当风机转速降低时，箱内空气的循环速度减慢，热量或冷量的传递效率降低，容易造成温度不均匀。例如，电机轴承损坏会使风机转动时摩擦力增大，转速下降，使得箱内不同位置的空气交换不充分，形成温度梯度。此外，风机的调速装置故障也可能导致风机转速无法按照设定要求调整，影响箱内温度均匀性。

2. 影响评估

• 在汽车电子设备的高低温测试中，如汽车中控系统的显示屏在高低温环境下的显示效果和响应速度测试，不均匀的温度环境可能会使显示屏的不同部位因温度差异而出现显示异常的情况不一致，导致对显示屏性能评估的偏差。对于汽车内饰材料的高温老化测试，风机转速不稳定会使内饰材料表面的温度分布不均匀，加速了部分区域的老化速度，而其他区域老化相对较慢，影响对内饰材料整体耐高温性能的准确判断。

（二）风机叶片损坏或变形

1. 原因分析

• 风机叶片在长期高速运转过程中，可能会因受到气流冲击、异物进入或制造质量问题而损坏或变形。例如，风机吸入了试验箱内掉落的小零件或灰尘颗粒，这些异物可能会撞击叶片，导致叶片破裂或弯曲。叶片损坏或变形后，其对空气的推动作用会发生改变，使箱内空气的流动方向和流量不均匀，从而导致温度不均匀。例如，变形的叶片可能会使空气在局部区域形成涡流，阻碍热量或冷量的均匀传递，造成该区域温度异常。

2. 影响评估

• 在汽车发动机的高低温测试中，不均匀的温度环境可能会使发动机的各个气缸受热或冷却不均匀，影响发动机的燃烧效率和动力输出稳定性。对于汽车零部件的高温耐久性测试，如汽车制动系统的刹车片和刹车盘，风机叶片损坏或变形导致的温度不均匀可能会使刹车片和刹车盘的磨损程度在不同部位出现差异，难以准确评估其在高温环境下的耐久性和可靠性。

四、风道设计不合理

（一）风道堵塞或狭窄

1. 原因分析

• 汽车高低温试验箱的风道负责引导箱内空气的循环流动。如果风道内积聚了大量灰尘、杂物或因设计缺陷导致部分风道狭窄，会阻碍空气的顺畅流通。例如，在长期使用过程中，试验箱内的灰尘可能会被风机吸入风道并堆积在风道壁上，逐渐减小风道的有效截面积。此外，一些试验箱在设计时可能没有充分考虑风道的布局合理性，存在风道急转弯或截面积突然变化的情况，这些都会导致空气流动阻力增大，使空气在风道内的流速不均匀，进而造成箱内温度不均匀。

2. 影响评估

• 在汽车整车的高低温环境适应性测试中，风道堵塞或狭窄可能会使车内不同区域的温度差异较大。例如，车内后排座椅区域可能因风道问题而温度较高，而前排驾驶区域温度相对较低，这会影响对整车空调系统在高低温环境下的性能评估，无法准确判断其是否能够满足车内不同位置乘客的舒适性需求。对于汽车零部件的高低温测试，如汽车座椅的舒适性和耐久性测试，不均匀的温度环境会使座椅不同部位的材料性能变化不一致，影响对座椅整体性能的测试结果。

（二）风道密封性差

1. 原因分析

• 风道的密封性对于保证空气在风道内的定向流动至关重要。如果风道的连接部位密封不严，如密封胶条老化、脱落或安装不当，会导致空气泄漏。例如，风道与风机出口或箱体内部的连接处密封不良，部分空气会从缝隙中泄漏出去，而不是按照预定的风道路径循环，使得箱内空气的分布和温度均匀性受到破坏。此外，风道本身可能存在裂缝或孔洞，也会导致空气泄漏，影响温度均匀性。

2. 影响评估

• 在汽车电子控制系统的高低温测试中，不均匀的温度环境可能会使电子元件因局部温度过高或过低而出现故障。例如，汽车发动机控制单元（ECU）在测试时，如果所处区域温度不均匀，可能会导致其内部的芯片工作不稳定，影响对发动机的控制精度，进而影响发动机的性能和可靠性。对于汽车内饰材料的低温脆性测试，风道密封性差导致的温度不均匀可能会使内饰材料的不同部位在低温下的脆性变化不一致，难以准确评估其低温脆性性能。

五、温度传感器故障或位置不当

（一）温度传感器故障

1. 原因分析

• 温度传感器是汽车高低温试验箱监测箱内温度的重要元件。如果温度传感器本身出现故障，如传感器探头损坏、内部电路断路或短路、校准误差过大等，会导致测量的温度数据不准确。例如，传感器探头受到碰撞或长期暴露在恶劣环境中可能会损坏，使其无法正常感知温度。内部电路故障会使传感器输出错误的温度信号，而校准误差过大则会使测量值与实际温度存在偏差，这些都会影响试验箱控制系统对加热或制冷系统的调节，导致箱内温度不均匀。

2. 影响评估

• 在汽车零部件的高温稳定性测试中，如汽车燃油泵在高温环境下的工作性能测试，如果温度传感器故障导致测量温度不准确，可能会使燃油泵在实际温度已经超过其耐受仍继续工作，从而造成燃油泵损坏，影响测试结果的准确性和可靠性。对于汽车整车的高低温耐久性测试，错误的温度数据会使测试人员误判整车在高低温环境下的运行状态，无法及时发现潜在问题，增加了产品在实际使用中的风险。

（二）温度传感器位置不当

1. 原因分析

• 温度传感器的安装位置对测量箱内温度的准确性和代表性有很大影响。如果传感器安装在靠近加热或制冷元件的位置，会使测量值偏高或偏低，不能真实反映箱内的平均温度。例如，将温度传感器安装在蒸发器附近，在制冷过程中，传感器会首先感知到较低的温度，导致控制系统过早地停止制冷，而此时箱内其他区域可能还未达到设定的低温，从而造成温度不均匀。此外，传感器安装在空气流动不畅的角落或遮挡物后面，也会使测量值不能准确反映箱内整体温度情况。

2. 影响评估

• 在汽车内饰材料的高低温循环测试中，温度传感器位置不当可能会使测试人员对内饰材料所经历的温度环境判断错误。例如，内饰材料的某些部位可能实际处于较高温度环境，但由于传感器位置不合理，测量值显示温度正常，导致对内饰材料的高温老化性能评估不准确，影响内饰材料的质量控制和产品改进。对于汽车发动机的低温启动测试，错误的温度测量位置可能会使测试人员误以为发动机在合适的低温环境下启动，而实际上发动机的关键部位可能温度过低，影响启动效果和发动机的性能。

六、样品放置不合理

（一）样品阻挡空气流通

1. 原因分析

• 在汽车高低温试验箱中放置汽车零部件或整车进行测试时，如果样品的摆放方式不合理，可能会阻挡箱内空气的循环流通。例如，在测试汽车发动机时，将发动机直接放置在风机出风口或风道上，且没有留出足够的空气流通空间，会使空气无法顺畅地绕过发动机，导致发动机周围的空气无法及时与其他区域的空气进行交换，从而形成局部温度异常。此外，对于一些形状不规则的汽车零部件，如汽车底盘的悬挂系统部件，如果随意堆放，也会阻碍空气流通，造成温度不均匀。

2. 影响评估

• 在汽车零部件的高温性能测试中，如汽车变速器在高温环境下的润滑性能测试，样品阻挡空气流通会使变速器周围的热量无法及时散发，导致局部温度过高，影响变速器内部润滑油的性能，进而影响对变速器高温性能的准确评估。对于汽车整车的高低温测试，样品阻挡空气流通会使车内不同区域的温度差异增大，影响对整车空调系统、电子控制系统等在高低温环境下性能的测试结果，无法真实反映整车在实际使用中的温度环境适应性。

（二）样品自身发热或吸热特性差异

1. 原因分析

• 不同的汽车零部件具有不同的热特性，有些零部件在工作过程中会发热，如发动机、电机等，而有些则可能具有较强的吸热能力，如金属结构件。如果在试验箱内同时放置多种具有不同热特性的零部件，且没有考虑它们之间的相互影响，就会导致箱内温度不均匀。例如，在测试汽车电子控制系统和发动机时，发动机工作时产生的热量会向周围扩散，而电子控制系统中的一些元件对温度较为敏感，可能会因发动机的热量影响而处于较高温度环境，导致其性能受到干扰，同时也会使箱内温度分布变得复杂和不均匀。

2. 影响评估

• 在汽车电子设备与其他零部件的联合高低温测试中，如汽车中控系统与发动机、空调系统等的集成测试，样品自身发热或吸热特性差异可能会使中控系统的电子元件因受到其他零部件的热影响而出现故障或性能异常。这会影响对中控系统在整车环境下高低温性能的准确评估，难以判断其是否能够与其他系统稳定协同工作。对于汽车整车的高低温耐久性测试，不同零部件的热特性差异导致的温度不均匀会使整车的各个系统在不同的温度环境下运行，加速某些系统的老化和损坏，降低整车的耐久性和可靠性，影响对整车质量的全面评估。

七、总结