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2023.03 总第 548 期 每月 10 日出版

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维修笔记│REPAIR NOTES

广汽本田车系故障诊断笔记（35）

职教与培训│VE&T

奥迪V8发动机EA825技术亮点解读

故障排除│TROUBLE CLEARING

2022年产一汽奔腾B70轿车偶发不能起动的故障排除

上汽大众途观L发动机故障灯为何突然点亮

2015年产一汽-大众奥迪Q5电子扇常转的故障排除

2019年产一汽丰田RAV4燃油蒸发排放控制系统故障排除

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——以白银矿冶职业技术学院为例

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002

004

008

014

维修笔记

REPAIR NOTES

002 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

文 ：嘉阳

广汽本田车系故障诊断笔记

  维修人员在日常工作中，常会与一些新奇故障不期而遇。这些故障时而令人感到异常棘手，时而让人兴奋

不已，它们在考验人的同时，也让其技术水平得到提高。如果人们能养成一种习惯，及时记录下故障的一些重

要信息，就能为今后的工作带来极大便利。笔者结合自己工作中遇到的实际问题，通过对故障现象、特点和形

成机理的深入剖析，旨在总结出一些即符合本人特点，又能行之有效的诊断方法。笔者以为这不失为一条提高

技术的途径，希望通过自己的这些切身体会来与大家分享汽车故障诊断的思路。

35

故障 69

关 键 词 ：B-CAN 线 路、 座 椅 加 热

单元

故障现象 ：一辆 2017 年产广汽本田

冠道运动型多功能车（SUV），搭载 1.5T

发动机和无级变速器（CVT），行驶里程

1.3 万 km。用户反映车辆在外面贴了车

衣后，行李舱盖打不开，车门不能上锁。

在旁边一家修理厂维修后并清除故障码

后问题解决。但车辆行驶几天后，出现

起停系统故障指示灯（以下简称起停灯）

频繁闪烁的现象 ；而且拨动右转向灯开

关后时，仪表板上的右转向灯指示灯闪

烁频率异常加快。

检查分析 ：维修人员起动发动机

后，仪表板 上的起停灯频 繁闪烁，而

且在 起 停 灯闪 烁 一下熄 灭 时， 仪表 板

上 会 显 示“ 请 检 查 发 动 机节 能自动 起

停系统”（图 308）。拨动右转向灯开关，

图 308 仪表板上的故障信息

图 309 故障码 U1280 的诊断流程

仪表板上的右转向指示灯的闪烁频率间

断性变快。

使用故障诊断仪 HDS 检测，发现故

障码“U1280——通讯总线错误（总线切

断）”，故障码可以清除。将点火开关关

闭，再打开至 ON 模式，等待 6 s 后故障

码还会再次出现。由于故障现象涉及起

停系统和转向灯，因此查看电子维修手

册可以发现，诊断流程从仪表单元转至

多路传输控制单元（MICU），再转至车身

控制单元（BCM）的 U1280 故障排除流

程（图 309）。由此可以基本确认，此故

障与 B-CAN 线路故障有关。

控制单元之间用于车身电气系统的

网络被称为 B-CAN，它采用通信速度为

125 kbps 的低速 CAN。仪表控制单元作

为网关，可以显示车身控制系统故障码。

当仪表控制单元通过 F-CAN 总线接收到

SCS 终端短路信号，或者通过 B-CAN 总

线接收到车身控制单元维修检查 ON 信

号时显示故障码。然后，仪表控制单元

读取各控制单元通过 B-CAN 总线发送的

自诊断结果，并显示故障码（图 310）。

根 B-CAN 网络的部件与转向灯电

路图分析，右转向灯闪烁频率变快的问

题是伴随起停灯闪烁才出现，是一个连

锁反映，不能单独从某一个故障现象去

排查。维修人员根据故障码提示以及相

关诊断流程，再结合以往案例中空调控

制单元也能引发起停灯点亮的维修经验，

初步怀疑故障的可能原因为 ：① B-CAN

线路断路故障 ；②车身控制单元故障 ；

③仪表故障 ；④空调控制单元故障。

将点火开关转到 OFF（LOCK）模式，

以此断开 B-CAN 网络中各个控制单元相

应的插接器，每次断开一个。每次断开

前清除故障码，然后在断开各个控制单

元后打开点火开关，检查是否有故障码，

维修笔记

REPAIR NOTES

003 AUTO DRIVING & SERVICE 2023. 03

结果都可以显示故障码。

将 点 火 开 关 转 至 O F F（LO C K ）

模 式，断开车身控 制单元的 B 插 接

器，分别 测 量 B 2 0 端 子（B - C A N _ H）

和 B 2 1 端 子（B - C A N _ L ） 与 车 身 搭

铁 之 间 的 导 通 性 ( 图 311)， 结 果 均

为 正 常（ 不 导 通 ）。 测 量 B 2 0 端 子 与

B21 端子之间的导通性，结果也为正

常（不 导 通 ）。

分别更换已知良好的车身控制单元、

仪表以及空调控制单元做替换试验，故

障依旧，排除这 3 个 部件故障的可能。

此前对故障原因的可能性都已经逐一排

查，但是故障原因并没有找到，维修人

图 311 空调控制系统 B-CAN 电路图

图 312 车内循环指示灯跟随闪烁

图 310 网络通信系统

制单元的 A2 端子间不导通。剥开

地板线束找到蓝色 B-CAN_L 线，

从 B-CAN_L 线并飞线到座椅加热

单元的 9 号端子（图 313），结果

仪表板上起停灯闪烁和右转向指

示灯闪烁频率变快的故障现象都

消失了。至此可以确认，故障点在

座椅加热单元的 B-CAN_L 线与仪

表控制单元的 B-CAN_L 线之间。

顺着地板线束仔细排查，最

终在左前地板线束上方发现一个

B-CAN 线束的插接器。用专用插

针对这个插接器的插芯进行松紧

度测试，确认有一个插芯松动。这

个插芯正是连接蓝色的 B-CAN_

L 线，而且与座椅加热单元的 9 号

端子相通，到此找到故障点。

（下转第 7 页）

员只能重新梳理诊断思路。

仔细观察故障现象，发现当仪表

板 上 的 起 停 灯 闪 烁 时， 空 调 面 板 上

的 车 内 循 环 指 示 灯也 会 跟 随 闪 烁（图

312）。在根据故障码诊断流程排查无果

的情况下，维修人员决定对空调系统相

关的 B-CAN 线路进行排查。

根据空调系统的 B-CAN 电路图，

分别测量仪表控制单元的 A1 端子和 A2

端子与空调系统各控制模块 B-CAN 线路

的通断情况。当测量到座椅加热单元时，

发现座椅加热单元的 9 号端子与仪表控

职教与培训

VE&T

004 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

文 ：张春伟、宫艳晶

奥迪 V8 发动机 EA825 技术亮点解读

目 前 应 用 于 奥 迪 A8、RS6 等 车 型

上的 EA825 系列发动机，是奥迪最新的

V8 发动机（图 1）， 此前这款发动机也

曾应用于大众集团旗下的保时捷和宾利

车型。该发动机奥迪和保时捷联合开发，

其 结 构 基 于 自 EA839 系 列 的 V6 发 动

机，这种密切的关系不仅对制造过程有

好处，对售后服务同样也有好处，例如

许多专用工具可以通用于这 2 款发动机。

EA825 发动机的主要参数如表 1 所示。

1. 缸体

EA825 发动机的缸体采用铝合金

(ALSi9Cu3) 铸 造， 整 个 缸 体（包 括 轴

承盖和相应的螺栓）总质量为 39.1 kg

（ 图 2）。曲轴箱侧壁采用了“深裙式”

设计，不再像以往那样在曲轴中央位置

水平划分为上部和下部，而是侧壁向下

延伸到上油底壳，从而提供更高的刚性。

向螺栓固定到缸体上（图 4）。止推垫圈

安装在 4 号曲轴轴承上，以控制曲轴的

纵向移动。注意 ：止推垫圈的油槽需要

朝向曲轴。

图 1 EA825 系列发动机

图 2 发动机缸体

图 3 油底壳及正时链罩

图 4 曲轴轴承座

表 1 EA825 发动机的主要参数

特征 参数

发动机代码 CXYA

结构 V型8缸，气缸夹角90°

排量/mL 3 996

缸径/mm 86

冲程/mm 86

每缸气门数 4

点火顺序 1-3-7-2-6-5-4-8

压缩比 11.0:1

最大功率/kW 338（5 500 r/min）

最大扭矩/N·m 660（850～ 4 500 r/min）

最大增压压力/kPa 220（绝对压力）

质量/kg 231.0

尾气处理系统 带有预催化转化器和三元催

化转化器的双排气系统

断缸模式点火顺序 1-7-6-4（2、3、5、8缸关闭）

上油底壳由铝合金压铸而成，配有

定位销以确保装配过程中的精确定位。

下油底壳由铝板制成，集成了放油螺栓

和油位 / 油温传感器。正时链罩由铝合

金压铸而成，发动机转速传感器和曲轴

油封都位于盖内，拆卸时需要使用辅助

螺栓将其从气缸体上压出（图 3）。

曲轴的上轴承座与缸体是一体的，5

个灰铸铁制成的下轴承座通过纵向和横

2. 大气等离子喷涂（APS）

为了使铝合金缸体拥有一个足够坚

固的摩擦表面，EA825 发动机的气缸壁

采 用 了 大 气 等 离 子 喷 涂（APS） 工 艺。

加工时首先使用一种特殊的铣削工具使

气缸壁粗化，这将在气缸壁表面形成一

个燕尾形状的凹槽，由此可以确保 APS

涂层更好地附着在铝合金缸体表面。

然后，将旋转的等离子喷枪深入气

缸内，利用电弧放电产生等离子体，再

用压缩空气将粉末涂层材料吹入等离子

体中，该材料大致相当于 100Cr6 轴承钢。

粉末熔化后喷射到粗糙的气缸壁上，填

满表面的切口并固化，最终形成一个厚

度大约 150 μm 抗磨层（图 5）。

3. 曲轴

曲轴由锻钢制成，由五个主轴承支

撑， 每 2 个连杆共用一个曲轴轴颈， 各

曲拐以 90°角彼此错开（图 6）。为了满

职教与培训

VE&T

005 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

足混动系统和自动起动 / 停止系统的高

要求，曲轴轴瓦采用了三层结构 ：第一

层是钢质骨架， 提供了所需的稳定性 ；

第二层是软金属基板 ；第三层由聚合物

基体和均匀分布的填充材料组成，以确

保最佳的运行和磨损特性。

4. 活塞

为了将噪音降至最低，活塞销安装

孔的位置向压力侧偏移了 0.5 mm。为了

避开气门的运动，在活塞顶部加工有不

同尺寸的凹槽，进气门的凹槽较大，排

气门的凹槽较小（图 7）。活塞压力侧的

裙部也比背压侧窄，从而在优化负载的

同时得到理想的活塞磨损。这些因素使

得发动机两列气缸的活塞并不通用。有

个简单有效的辨别方法 ：活塞顶部较小

的凹槽应始终朝向 V 型发动机的中央。

活塞销的直径为 22 mm，并且经过涂层

和硬化处理。

5. 气缸盖

气缸盖采用了双顶置凸轮轴

（DOHC） 设 计， 每 缸 4 个 气 门， 进、

排气门均采用了硬化和回火工艺，排气

门采用了内部充钠的空气阀杆。该发动

机配备有奥迪气门升降系统（AVS），可

以根据实际需求关闭部分气缸的工作。

气缸盖内集成了排气歧管，喷油器及火

花塞均位于气缸盖中央位置。安装在气

缸盖上的两件式绝缘垫有助于降低噪声

（图 8）， 这对于喷油器和高压燃油泵发

出的大于 2 500 Hz 的高频噪声有很好的

隔绝效果。

在恢复气缸工作时，滑动凸轮原件

从零升程移动到全升程可以分为 3 个阶

段（图 10）。第一阶段 ：当发动机控制

单元启动凸轮执行器时，执行器销插入

Y 形槽中， 此时进气门和排气门仍然处

于关闭状态。第二阶段 ：随着凸轮轴的

进一步旋转，Y 形槽的形状会导致可滑

动的凸轮元件向右侧移动。第三阶段 ：

一旦移动到位，可滑动的凸轮元件就会

在弹簧作用下被锁定在第二位置，此时

进、排气门即将被全升程凸轮打开。同时，

回缩槽会将执行器销推回，并触发执行

器中的回缩信号。

图 5 大气等离子喷涂工艺

图 7 活塞

图 9 气门升程执行器安装位置

图 8 两件式绝缘垫

图 6 曲轴和轴瓦

6. 气缸管理系统

EA825 发动机配备了气缸管理系统，

可以让每个气缸组上的 2 个气缸在发动

机低负载等情况下关闭，从而达到降低

油耗并减少废气排放的目的。为了实现

这一点，2、3、5 和 8 缸的进气门和排

气门会通过奥迪气门升程系统关闭，即

可移动凸轮元件设置为零升程（图 9）。

同时这些气缸也不再喷油和点火，发动

机的点火顺序变为 1-7-6-4。但是对于车

内乘客来说，几乎无法察觉到只有一半

的气缸在工作，因为主动式发动机支座

几乎消除了所有的潜在振动。 图 10 气门升程系统的工作过程

职教与培训

VE&T

006 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

7. 凸轮轴正时调节器

为 了 优 化 动 力 输 出、 降 低 排 放 水

平以及提高燃油经济性，EA825 发动机

的所有凸轮轴上都安装了液压正时调节

器（图 11），正时调整范围为 50°曲轴转

角。也正是因为如此大范围的调整角度，

可以使发动机实现内部废气再循环策略。

当发动机关闭时，进气凸轮轴调节器会

被锁销固定在最大延迟位置，而排气凸

轮轴调节器则会在回位弹簧的作用下到

达最大提前位置，并被锁销固定在此。

8. 涡轮增压器

在 EA825 发动机 V 形结构的中央，

布置了 2 个双涡流涡轮增压器，这样的

设计充分利用了可用的空间，并且气流

的路径非常短，因此涡轮增压器的响应

更迅速。2 个涡轮以相反的方向旋转 ：

气缸组 1 的涡轮逆时针旋转 ；气缸组 2

的涡轮顺时针旋转（图 13）。

板。发动机罩下还安装有一个温度传感

器 G765，用来检测这一区域的温度水平。

9 燃油系统

发动机所需的燃油首先由低压电动

泵从燃油箱供应至发动机上的高压泵。低

压系统并没有设置回油管，所需燃油量

由 ECM 计算后， 通过在 300 ～ 500 kPa

调整供油压力，使燃油的供应量刚好能

够满足要求。低压燃油压力传感器 G410

用于监测系统中的油压。

每个气缸列都有一个高压燃油泵，

两列气缸的高压燃油系统相互独立（图

14）。高压燃油泵由排气凸轮轴上的一个

带有滚柱挺杆的四角凸轮驱动，可以产

生大约 25 MPa 的压力， 而当压力达到

30 MPa 时，高压泵内部的限压阀将打开

泄压。

喷油器位于气缸盖的中间位置，

火花塞的旁边。该喷油器采用 7 孔

设 计， 孔 径 0.19 mm， 针 阀 升 程

0.07 mm， 驱 动 电 压 为 65 V， 喷

油 脉 宽 可 低 至 0.3 ms，每个循环中最

多可以喷射 3 次（图 15）。通过对喷孔

直径和喷射模式的调整，可以达到更加

均匀的燃油雾化效果。

图 11 凸轮轴正时调节机构

图 12 正时标记位置 图 14 高压燃油系统结构

N290——燃油计量电磁阀 N402——燃油计量电磁阀 2 G410——低压燃油压力传感器 G247——高压燃油

压力传感器 G624——高压燃油压力传感器 2

图 13 涡轮增压器旋转方向

凸轮轴的驱动系统位于发动机的变

速器侧，曲轴上的齿轮先驱动中间齿轮，

再由中间齿轮带动两侧气缸的正时链条

运转。安装正时链条时， 先将 1 缸至于

上止点位置，并将曲轴锁定到位，然后

凸轮轴调整器上的标记应与气门室盖上

的凸起标记对应（图 12）。凸轮轴调整

器必须精确定位，这是因为驱动链轮是

三椭圆形的，这些三椭圆形链轮可以最

大限度地减少来自凸轮轴的应力，使发

动机运行更加平稳。

涡轮增压器连接有机油回路和冷却

液回路，以确保涡轮轴和轴承得到有效

润滑和冷却。发动机在高温状态关闭后，

冷却液会继续在涡轮增压器中循环一段

时间，从而防止热浸并保护增压器部件。

为了保护发动机 V 型结构内的其他相邻

部件，涡轮增压器的热侧和排气歧管都

包裹了隔热材料，由绝缘盖包围。这一

位置的管线也采用了不锈钢、硅树脂等

耐热材料制成，并且安装了额外的隔热

职教与培训

VE&T

007 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

图 15 高压喷油器

图 16 冷却系统结构简图

1. 膨胀水壶 2. 暖风水箱（前） 3. 暖风水箱（后） 4. 节流阀 5. 高温回路冷却液泵 V467 6. 变速器油散热

器 7. 气缸组 1 涡轮增压器（右侧） 8. 气缸组 2 涡轮增压器（左侧） 9. 机油散热器 10. 变速器油冷却阀

N509（由变速器控制单元 J217 驱动） 11. 变速器冷却液阀 N488（由发动机控制单元 J623 驱动） 12. 后运

转冷却液泵 V51 13. 起发电一体机 14. 气缸盖（右侧） 15. 气缸体（右侧） 16. 气缸体（左侧） 17. 气缸盖（左

侧） 18. 冷却液温度传感器 G407 19. 机械式冷却液泵（由机械式冷却液泵开关阀 N469 驱动） 20. 电控节温

器 F265 21. 止回阀 22. 散热器 23. 散热器出口冷却液温度传感器 G83 24. 节流阀

25. 冷却液再循环泵 V50 26. 单向阀

10. 冷却系统

发动机热管理系统可以根据需要激

活各部分冷却回路，帮助发动机、变速

器和乘客舱快速预热，从而减少燃油消

耗并降低废气排放（图 16）。在此过程

中， 发动机控制单元会根据环境温度、

发动机转速、冷却液温度、发动机扭矩、

发动机功率输出、机油温度、变速器油

温、车速、驾驶模式等参数， 综合控制

机械冷却液泵开关阀 N649、电控节温器

F265、冷却液再循环泵 V50、后运转冷

却液泵 V51、高温回路冷却液泵 V467、

变速器油冷却阀 N509 和变速器冷却液

阀 N488，以达到所需的冷却液流量。

11. 总结

限于篇幅及时间关系，本文对奥迪

EA825 发动机的技术亮点就先介绍到这

里。虽然在汽车电气化以及节能减排的

大背景下，此类大排量发动机目前的应

用领域越来越少，但其中所涉及的技术

却是与小排量发动机通用的，希望本文

能为喜爱钻研技术的维修行业同仁提供

一些帮助。

（上接第 3 页）

故障排除：更 换 松 动 的 插 芯（ 图

314），确定插 接牢固，故障 现象消失。

图 313 从地板线束的蓝色 B-CAN_L 线束飞线至座

椅加热单元的 9 号端子

图 314 更换有故障的插芯

客服跟踪用户1个月，反馈故障彻底排除。

回顾总结 ：对于此类网络线束的间

歇性故障，拥有多个故障现象，此时如

果同时分析多个故障现象，会消耗大量

的诊断时间。推荐在分析故障时要寻找

故障现象的关联性，从关键的故障现象

下手，寻找到诊断故障的突破口。例如，

可以先从故障码入手，当顺着这个突破

口找到故障点并进行维修后，再确认所

有的故障现象是否都消失。实践证明，

这种方法大概率能成功解决所有故障现

象。这种只对某个故障现象进行诊断分

析比同时对多个故障现象进行诊断分析

更节省时间。

（待续）

故障排除

TROUBLE CLEARING

008 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

文 ：任泽利、张建凯

2022 年产一汽奔腾 B70 轿车偶发不能起动

的故障排除

关键词 ：驾驶室内熔丝盒

故障现象 ：一辆 2022 年产一汽奔腾

B70 轿车，搭载 1.5T 发动机和 7 挡湿式

双离合变速器，行驶里程 1 637 km。车

辆偶发无法解锁车门，车门打开后无法

起动的故障而进店维修。

检查分析 ：维修人员接车后， 并没

有发现如用户所述故障。与用户沟通得

知，故障只是偶尔出现，没有任何规律。

故障发生都是锁车后，再解锁时遥控器

解锁车门失效。用机械钥匙打开车门后，

车辆不能起动 ；应急启动也无效。等待

一段时间后车辆自动恢复所有功能，遥

控器解锁正常，进入车内后也能正常起

动。通过用户录制的视频中发现，仪表

板黑屏（图 1），音响显示界面处于常亮；

遥控器功能全部失效，不能起动，应急

起动也失效。

该车配置了无钥匙进入 / 起动系统，

该系统工作原理如下。

1. 防盗 / 遥控门锁 / 无钥匙进入

功能

该系统通过智能钥匙向遥控接收器

或车身控制单元发送无线电波，遥控接

收器或车身控制单元执行识别码识别过

程并操作门锁控制，从而实现远程锁止

和解锁所有车门。

（1）车门闭锁控制

无钥匙闭锁 ：供电模式 Off（点火开

关关闭）、Recently Off 状态下（即上一

次使用车辆后，点火开关一直保持在关

闭挡位），携带智能钥匙靠近车辆并操作

门拉手上相关装置，车内无有效钥匙时，

可实现全车闭锁。

离 车 闭 锁 ：供 电 模 式 Off 状 态 下，

当一定时间内在车内找不到合法遥控器，

满足闭锁条件，则全车自动闭锁。

遥控闭锁 ：供电模式 Off、Recently

Off 状态下，通过操作遥控器上的闭锁按

键，可以控制全车同时闭锁。

（2）车门解锁控制

遥控解锁 ：供电模式 Off、Recently

Off 状态下，通过操作遥控器上的解锁按

键， 可以按解锁模式进行解锁。要求 ：

操作解锁按键只需短按即可。解锁模式

可配置为 4 个车门同时解锁，或驾驶员

侧车门单独解锁。

无钥匙解锁 ：携带智能钥匙靠近车

辆，并操作门拉手上相关装置，可实现

全车解锁。

碰撞解锁功能 ：车辆发生碰撞时，

全车门锁自动解锁。要求 ：收到碰撞信

号后要立即连续解锁 3 次。

行李舱盖自动解锁 ：供电模式 Off

或 Recently Off 状态，4 个门锁处于锁止

状态，当检测到行李舱盖由开启变为关

闭时，开始在行李舱附件寻找钥匙。如

果没有找到钥匙，则判断是否满足闭锁

成功条件，如果满足则发送闭锁成功信

号。如果找到合法钥匙，发送行李舱盖

解锁命令给车身控制单元（BCM），同时

根据智能钥匙所在位置信息发送报警信

号给组合仪表。

2. 智能起动功能控制

智能起动系统由车身控制器、室内

外无钥匙天线、智能钥匙、发动机控制

单元、变速器控制单元、遥控接收器、

发动机起动开关和左右前门拉手感应传

感器等部件构成。要实现一键起动必须

同时满足以下条件。

①智能钥匙位于车内，并通过认证。

②换挡杆位于 P 挡或 N 挡（对于

AT/DCT 变速器）。

③踩下制动踏板（对于 AT/DCT 变

速器）。

④按压起动开关。

⑤转向柱解锁成功。

⑥发动机防盗认证通过。

⑦ T-BOX 在线。

根据故障现象及系统控制原理分析，

维修人员怀疑故障可能原因有 ：①车身

控制器或遥控接收器模块供电问题，例

图 1 仪表板不能点亮 如蓄电池本身电量不足、蓄电池电源及

故障排除

TROUBLE CLEARING

009 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

搭铁虚接或发动机舱内有搭铁点虚接等 ；

②防盗 / 无钥匙上车系统及其他相关电

气系统故障 ；③车身控制器、遥控接收

器模块或遥控器本身问题 ；④车辆后加

装电气装置对防盗 / 无钥匙上车系统造

成了干扰。

因为没有故障现象，维修人员首先

检查车辆各控制单元的电源，对蓄电池

电量和搭铁点进行了测量，没有发现直

接的故障点。用故障诊断仪检测，发现

电子稳定程序（ESP） 控制单元、娱乐

系统控制器（HU）、组合仪表（IC） 控

制单元以及网关控制单元等多个系统存

在故障码（图 2）。查询相关技术通报，

有类似的故障案例，因为车门控制单元

本身问题影响车辆舒适 CAN 通信异常，

导致无钥匙进入 / 起动系统失效后不能

起动。检查了左前门控制单元，拆开后

电路板干燥，并没有发现有进水的迹象。

而且故障码中也没有该控制单元自身的

的故障码。

接下来

维修人员对

其他3个车

门控制单元

进行了检查，

控制单元均

无内部进水

迹 象， 电 路

板干净无锈

蚀， 供 电 正

常。 根 据 电

路 图 得 知， 图 3 左前门控制单元供电电路（部分）

图 4 驾驶室内熔丝盒的主电源压紧螺栓未拧紧

图 2 检测到多个系统存在故障码

拧紧后，无论怎样晃动熔丝盒，故障现

象都不再重现。将车交付用户长期跟踪

后反馈，故障彻底排除。

回顾总结 ：维修人员在接手该车后，

根据故障现象以及经验，只是怀疑了车

门控制单元的影响，车辆主电源系统对

舒适 CAN 干扰，以及防盗 / 无钥匙上车

系统不能正常唤醒车辆。之后又根据故

障码怀疑到了车门控制单元本身，对其

检查后发现没有问题。而最终通过电路

图得知，车门控制单元的熔丝也正好经

过驾驶室内熔丝盒，因此才检查到驾驶

室内容熔丝盒。而是后维修人员松开驾

驶室内容熔丝盒的主电源压紧螺栓后，

验证故障现象与维修中读取的故障码和

视频中的故障现象一致。

左前门控制单元的供电熔丝是由驾驶室

内熔丝盒供电（图 3）。检查左前门控制

单元的供电熔丝，熔丝安装牢固，接触

电阻小于 1 Ω。而之前也检查过蓄电池

电量和搭铁点，都没有问题。当检查到

驾驶室内熔丝盒时，看到用户自行加装

的行车记录仪是从驾驶室内熔丝盒取电，

怀疑加装后熔丝虚接，但检查测量后没

有发现异常。为了确认，维修人员拔下

取电处的熔丝， 也不能复现

用户视频中的故障现象。

但是当维修人员偶尔晃

动驾驶室内容熔丝盒时，却

发现仪表自动黑屏后又接着

点亮， 整个过程持续 1 s 左

右，符合用户所述故障现象。

维修人员仔细观察晃动保险

丝盒时部件的相对移动情

况，最后发现驾驶室内熔丝

盒的主电源压紧螺栓未拧紧

（ 图 4）， 造 成 了 驾 驶 室 内

熔丝盒主电源正极线松动，

引发了故障。

故障排除 ：将驾驶室内

熔丝盒的主电源线压紧螺栓

故障排除

TROUBLE CLEARING

010 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

文 ：陈勇

上汽大众途观 L 发动机故障灯为何突然点亮

关键词 ：混合气偏浓、空气流量数据

故障现象 ：一辆 2022 年产上汽大

众途观 L 运动型多功能车，搭载第三代

EA888 型 2.0T 发动机和 7 挡湿式双离合

变速器，行驶里程 2 809 km。该车行驶

中发动机故障灯突然点亮（图 1），怠速

抖动，油耗增高。

熄火后通过观察油压的变化来判断 ；而进

排气系统泄露则需要通过实际检查来排

除。确定了维修思路，维修人员起动发动

机，连接故障诊断仪读取关键数据流 ：高

压燃油压力数据为 15 860 kPa， 低压为

649 kPa， 冷却液温度为 90 ℃， 空气流

量为 3.66 g/s，长期燃油修正为 -27.3%。

数据流显示，混合气的确偏浓。

根据数据流分析可知，怠速时的空

气流量数据偏大。根据空气流量数据，

系统会控制喷油量增多，但如果实际的

空气流量并没有增加，这就会造成混合

气偏浓。由此维修人员考虑可能是空气

流量计损坏，给发动机控制单元发送了

错误的空气流量数据。但考虑到该车是

新车，不能盲目更换零部件。

因为造成空气流量数据偏大的因

素， 还 有 可 能 是 节 气 门 前 方 进 气 管 路

图 1 发动机故障灯点亮

图 2 空气流量数据异常

有泄漏。维修人员对进气系统进行检

查， 并 没 有 发 现 漏 气 的 地 方， 确 定 空

气流量计有问题。

故障排除 ：更换空气流量计后， 再

次查看数据流，空气流量计的数据变成

2.5 g/s，在正常范围。删除故障码后试车，

长期燃油修正数据恢复正常，发动机故

障灯不再点亮，怠速也非常平稳，确认

故障排除。

回顾总结 ：对于车辆报混合气故障，

通常可以根据数据流中存在异常的数据

来进行检查。维修人员在日常的维修工

作中，应学会读取数据流。各个车型的

数据流最好能保存下来，以后遇到类似

故障车辆可以做一个对比。另外，要拒

绝盲目换件，盲目换件不但会造成客户

的维修成本增高，对我们的维修技术提

升也是一个制约。

检查分析 ：维修人员接车后检查，

故障的确如用户所述。用故障诊断仪检

测，发动机控制系统存储了 2 个故障码：

P218800——气缸列 1， 燃油测量系统，

怠速转速时系统过浓 ；P21F900——燃

油测量系统 2， 气缸列 1， 怠速转速时

系统过浓。根据故障现象和故障码分析，

该故障可能与发动机工作时混合气浓有

关，可能的故障原因包括汽油压力过高、

进气系统漏气、空气滤清器脏污、喷油

器漏油、空气流量数据过大、氧传感器

信号失真以及排气系统泄漏等。

对于燃油压力、水温、空气流量和

前后氧传感器等数据，可以通过查看数据

流获取 ；喷油器是否泄露，可以在发动机

故障排除

TROUBLE CLEARING

011 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

文 ：赵超

2015 年产一汽 - 大众奥迪 Q5 电子扇常转的

故障排除

关键词 ：发动机温度调节执行元件

故障现象 ：一辆 2015 年产一汽 - 大

众奥迪 Q5 运动型多功能车（SUV）， 搭

载 2.0T 发动机和 8 挡手自一体变速器，

行驶里程 4.5 万 km。用户反映该车发动

机故障灯常亮，电子扇常转，在其他维

修厂更换过水泵，故障依旧。

检查分析 ：维修人员接车后起动

发 动 机， 故 障 如 用 户 所 述。 用 故 障 诊

断仪检测，发动机控制单元存在故障码

“P00B700—— 发 动 机 冷 却 装 置 - 不 足

够，主动 / 静态”。从故障码含义可以理

解为 ：冷却液通过量变低， 循环不好，

导致散热能力不足。

该车热管理系统通过发动机温度调

节执行元件 N493（旋转滑阀）来实现发

动机冷却系统的温度控制。N493 采用 2

个机械相连的旋转滑阀，以实现调节冷

却液流量。改变滑阀的相应位置，可以

实现不同的状态，从而实现发动机的快

速预热，并可以实现发动机冷却液温度

在 85 ～ 107℃变化。旋转滑阀的转动可

以通过直流电机来驱动，该电机由发动

机控制单元通过 PWM 占空比信号控制。

同时，有转向角传感器来测量和监控电

机的旋转角度，以实现 N493 的闭环控制。

在旋转滑阀内有膨胀式节温器，当温度

超过 113℃时节温器就会打开， 使冷却

液通过一个旁通支路流向主散热器。这

样， 即使 N493 出现故障时， 也能确保

车辆能正常行驶（图 1）。

维修人员首先检查 N493 总成的

零件号， 该部件必须是零件号尾号为

D 的 改 进 型 号。经 检 查， 零 件 号 没 有

异常（图 2）。检查 N493 总成是否存在

漏水问题，如果漏水会导致内部电路板

进水从而报故障码。经检查，N493 总成

无任何漏水痕迹。

该车发动机为铸铁材质，冷却液酸

化缸体会形成很多小颗粒。因为 N493

是通过 2 个滑阀无级调节冷却液流量，

这些微小颗粒会卡滞滑阀，导致冷却液

的通过量减小，留在冷却液储液罐的冷

却液量减少。严重情况会导致水泵损坏。

检查发现，冷却液储液罐内的确存在很

多颗粒状杂质（图 3）。

故障排除 ：彻底清洗整个冷却系统，

更换原厂防冻液，并按照原厂标准对冷

却 系 统 排 气。 更 换 改 进 型 N493 总 成，

发动机水温不超过 30℃，打开点火开关，

用专用故障诊断仪进入发动机系统，选

择匹配发动机温度调节执行元件 N493。

匹配完成后能够听到水泵工作声音，冷

却液储液罐内的冷却液液面会下降，说

图 1 发动机温度调节执行元件 （下转第 13 页）

1. 发动机温度调节执行元件 N493 的驱动机构和传

感器 2. 去往散热器的供液管接头 3. 去往发动机机

油冷却器的接头 4. 中间齿轮 5. 旋转滑阀 2 6. 旋转

滑阀 1 7. 膨胀式节温器（安全式节温器） 8. 密封组

件 9. 来自散热器的回流管接头 10. 旋转滑阀壳体

11. 旋转滑阀 1 的轴

图 2 改进型 N493 零部件号尾号为 D

图 3 冷却液储液罐内有大量杂杂质

故障排除

TROUBLE CLEARING

012 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

文 ：江浩男、缪成杰

2019 年产一汽丰田 RAV4 燃油蒸发排放

控制系统故障排除

关键词 ：燃油蒸发排放控制系统、碳

罐泵模块

故障现象 ：一辆 2019 年产的一汽

丰田 RAV4 运动型多功能车（SUV）， 搭

载 M20A 型 2.0 L 发动机和模拟 8 挡无级

变速器（CVT）， 行驶里程为 1.1 万 km。

用户因发动机故障灯突然点亮进店维修。

检查分析 ：维修人员接车后专用诊

断仪 Techstream 对全车控制单元扫描

检测， 发现发动机控制单元（ECM）存

在 3 个 故 障 码 ：P04417E—— 清 污 VSV

卡 在 打 开 位 置（Evaporative Emission

System Incorrect Purge Flow Actuator

Stuck On）；P04419C—— 清 污 气 流

不 足（Evaporative Emission System

Incorrect Purge Flow Low/Insufficient

Flow）；P142100——蒸发排放碳罐大量

泄漏（图 1）。将故障码清除后再次运转

发动机一段时间，检测发现发动机控制

单元的故障码依旧存在。

很多时候当用户加

油后油箱盖未安装到位，

也会导致发动机故障灯

点 亮， 但 是 安 装 到 位 清

除故障码后故障码不会

再现（该情况是属于钥

匙关闭监视检测）。将油

箱盖打开后重新安装到

位， 检 查 发 现 故 障 码 依

然 存 在， 因 此 故 障 不 是

因为油箱盖未安装到位

所致。

由于故障码

“P04419C—— 清 污 气 流

则 ECM 将打开清污真空电磁阀（VSV），

且炭罐中存储的燃油蒸气经过清污后将

排入进气歧管。ECM 可以通过改变清污

VSV 的占空比， 来控制清污气流流量，

也可以通过进气歧管压力确定清污气流

流量。大气压力经过通风阀施加到炭罐，

以确保对炭罐施加负压（真空）时保持

清污气流。

ECM 通过监测钥匙关闭监视和清污

气流监视的状态， 以确认 EVAP 系统操

作正确。钥匙关闭监视检查 EVAP 系统

是否泄漏，以及炭罐泵模块的故障情况。

由于燃油冷却至少需要 5 h 以稳定 EVAP

系统的压力， 从而保证 EVAP 系统监视

更 加 精 确， 因 此 钥 匙 关 闭 监 视 会 在 点

图 1 发动机模块存储的 DTC 火开关关闭 5 h 后起动。泄漏检测泵在

图 2 EVAP 系统示意图

1. 至进气歧管 2. 清污 VSV（ON） 3. 燃油箱盖 4. 炭罐滤清器 5. 燃油箱总

成 6. 燃油箱压力传感器 7. 燃油出油阀（减压阀） 8. 燃油蒸气防漏阀 9. 炭

罐 10. 标准节流孔（0.02 英寸） 11. 通风阀（OFF） 12. 炭罐泵模块 13. 炭

罐压力传感器 14. 泄漏检测泵（OFF） 15. 保温计时器 16. ECM

不足”是已确认的，因此维修人员决定

从此故障码入手检查。不过故障与燃油

蒸发排放控制系统（EVAP）有关，因此

有必要先了解该系统的控制逻辑。

EVAP 系统结构如图 2 所示。发动机

运转时，如果满足前提条件（闭环等），

故障排除

TROUBLE CLEARING

013 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

EVAP 系统中产生负压（真空） 并测量

EVAP 系统压力，ECM 根据 EVAP 系统的

压力来监测系统是否存在泄漏，以及炭

罐泵模块和清污 VSV 的故障情况。

EVAP 系统的清污气流监测包含两

项 ：第 一 项 是 监 视 发 动 机 运 转 且 清 污

VSV 为 打 开（ON） 时，ECM 通 过 测 量

EVAP 系统压力变化监视清污气流，如果

没有产生负压，则 ECM 开始第二项监视；

第二项监视则是将通风阀置于关闭位

置， 然 后 测 量 EVAP 系 统 压 力。 第 一

项监视每次都执行， 第二项监视只在

必要时执行。如果系统压力变化低于

0.396 kPa， 则 ECM 将 此 视 为 清 污 VSV

卡在关闭位置，点亮发动机故障灯并存

储故障码 P04419C（双程检测逻辑）。

维修人员将清污 VSV 上与进气歧管

连接的燃油蒸气管断开， 起动发动机，

用手指确认管口有无吸力（图 3）， 实

测 正 常。 再 将 清 污 VSV 上 与 油 箱 燃 油

蒸气供给管连接的软管断开，起动发动

机，使用 GTS 将清污 VSV 置于打开位置

（ON），并用手指确认清污 VSV 有无吸力

（图 4）， 检测正常。以上检查说明， 导

致无法抽真空的问题在油箱燃油蒸气供

给管侧，也就是炭罐总成，有可能炭罐

泵模块以及相关的连接管路存在问题。

使 用 GTS 进 行 EVAP 系 统 检

图 3 进气歧管侧

图 4 油箱蒸气供给管侧

图 5 对 EVAP 系统检查

图 6 炭罐泵总成模块损坏

查 （图 5），但是该功能每次做到一半就

自动跳出，无法检测完成。维修人员只

能将车辆举升，目视观察并用肥皂水喷

洒炭罐相关的管路，没有发现泄漏。炭

罐以及炭罐泵总成模块得用其他测量工

具，逐一手动测量。经底盘目视发现该

车炭罐泵总成模块损坏（图 6）。

故障排除 ：更换新的炭罐泵总成模

块后再次检测，该车故障消失。

回顾维修 ：对于该故障， 因为故障

码的提示， 要求维修人员对于 EVAP 系

统的工作原理了解后，再进行故障排除

才可以做到心中有数，知道缩小故障的

范围。当然本次维修最终是从外观上就

能看出哪个部件损坏，但是今后即便遇

到炭罐泵总成模块或碳罐的问题，维修

人员按照这样的思路诊断也可以做到心

中有数。

（上接第 11 页）

明冷却系统里的空气已经排除。经过长

时间路试，故障排除。

回顾总结 ：由于发动机材质的原

因， 该 车 故 障 出 现 较 为 普 遍。排 除 故

障时需要彻底清洗全套冷却系统（如

果 没 有 清 洗 彻 底， 还 会 造 成 发 动 机 温

度调节执行元件 N493 卡滞损坏）， 并

按照原厂标准更换符合标准的优质防

冻液和改进型号的 N493 总成。需要注

意的是， 所有 O 形圈必须更换新的且

不 允 许 打 胶， 安 装 时 必 须 按 照 标 准 顺

序 和 力 矩 操 作， 否 则 会 造 成 部 件 变 形

损坏漏水等风险。

在匹配发动机温度执行元件 N493

时， 将 点 火 开 关 置 于“ON” 挡， 连 接

故障诊断仪删除故障码，加注防冻液并

对冷却系统排气。注意绝不允许起动

车 辆， 如 果 不 小 心 起 动， 则 需 要 拔 掉

N493 线束插接器静置 15 min 后再恢

复插接器。匹配成功后，再起动发动机

开暖风 30 min 后，等节温器完全打开，

即冷却系统空气完全排空。

学术 | 职业教育

ACADEMIC

014 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

汽车检测与维修技术专业“四位一体”课程思政模式研究

——以白银矿冶职业技术学院为例

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（白银矿冶职业技术学院，白银 730900）

杨强

摘要 ：课程思政建设是高职院校落实立德树人根本任务的重要抓手。本文在梳理国内外关于课程思政研究的基础上，对“四位一体”课程思政模

式进行了阐述，对白银矿冶职业技术学院汽车检测与维修技术专业 3 个年级学生开展问卷调查，掌握课程思政建设实效。调查结果表明，课程思

政得到了绝大多数学生的认可，学生们尝到了课程思政对自己成长成才的“甜头”。基于调查结果，本文结合实际提出了加强课程思政建设的建议：

一是加强政策支持，二是强化师资队伍建设，三是优化课程体系建设。

关键词 ：四位一体 ；课程思政 ；线上 + 线下 ；思政元素

中图分类号 ： G712 文献标识码 ：A

基金项目：甘肃省教育科学“十四五”规划 2022 年度学校思想政治工作专项课题《构建高职汽车维修“四位一体”网络课程思政模式研究》（课题编号：

GS[2022]GHBZX052）。

0 引言

党的十八大以来，思政教育在教育中的地位日益凸显。教

育部等部门相继印发多份政策文件，明确要将新时代中国特色

社会主义思想贯穿人才培养全过程，全面推进高校课程思政建

设，站好课堂教育“主阵地”。高校要发挥好每一门课程的育

人作用，解决长期以来思政课程与专业课程教育“两张皮”的

问题 [1]。

课程思政是指在教育教学全过程中，将思想政治教育元素以

“将盐撒入菜中，可以尝到咸味，但见不到颗粒盐”的形式，融

入到思想政治课程以外的课堂中，形成各类课程与思想政治课程

同向同行，达到“润物细无声”的教育效果。

为了更好地实施课程思政，白银矿冶职业技术学院构建了

“定目标、融思政、善教学、建团队”四位一体的网络课程思政

教学模式 [2]。所谓“定目标”是指，根据高职院校、开设专业

和就业去向等来确定专业课程的价值目标。“融思政”则是将相

适的课程思政元素融入到课程教学中，达到“润物细无声”的

效果。“善教学”是指建设“理论 + 实践”和“线上 + 线下”的

混合式教学模式，强化思政元素的浸润。“建团队”是指建设由

专业课教师和思政课教师共同组成的课程思政教学团队，充分

利用教研室活动和集体备课等活动，取长补短，达到“三全育人”

的效果。

1 “四位一体”课程思政模式研究设计

1.1 “四位一体”课程思政模式设计与实施

通过研究探索，白银矿冶职业技术学院汽车检测与维修技术

专业构建了一套适合自身实际的“四位一体”课程思政模式（图 1）。

“四位一体”课程思政模式以立德树人为根本任务。在此以汽车

检测与维修技术专业《汽车维护与保养》课程汽车空调系统压力

检测项目为例，来阐述本院“四位一体”课程思政模式。

（1）定目标。根据学情分析，该项目的学习目标为培养学生

利用检测设备进行汽车空调系统进行基本维护的专业能力，同时

注重培养学生的社会能力和方法能力。

（2）建团队。汽车维修教研室定期与学校马克思主义学院教

师开展集体备课、学习交流等教研活动，取长补短，相互促进。

（3）融思政。在空调制冷剂的发展历史的授课中，教师融入

了新中国红旗轿车、东风汽车以及 C919 大飞机等发展历程，以

此激发学生的爱国主义情怀，同时用“不同时代、不同长征路”

来激励学生唱好主角戏，肩负起当代大学生的责任。该课程中也

可以融入“绿水青山就是金山银山”的理论，让学生了解制冷剂

发展，重视环境保护。

此外，在空调制冷剂更换的操作过程，可以融入现场 6S 管

理（劳动素养养成）；在最终的反馈评估阶段，可以融入工匠精

神等思政元素。

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ACADEMIC

015 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

（4）善教学。汽车维修教研室开展以学生为主体、教师主导

的“理实一体化”教学改革。汽车空调系统压力检测是前期提炼

的典型工作任务，教师采用任务驱动法重构学习领域与学习情境，

使学生的学习积极性和主动性得到充分的发挥。通过线上与线下

相结合的方式，设计实施教学活动，并将评价贯穿于整个教学过

程中，注重过程性评价，学生过程评价一目了然。教师与学生交

流互动更加频繁、互动交流实时化，线上线下混合式翻转课堂教

学模式效果显著、深得人心 [3]。

1.2 四位一体”课程思政模式特点

在“四位一体”课程思政模式的实施过程中体现了如下特点。

1.2.1 建立健全“四位一体”课程思政教学激励机制

该模式下，教师可以在“云班课”平台上科学设置学习和考

核分数的比例，使学生学习过程评价更加合理、科学。

1.2.2 构建“互联网 + 课程”育人体系

该模式能够依托“云班课”平台，不断加强网络平台建设，

使网络平台能够更好地为汽车维护维修课程教学服务。同时，也

能更好地满足教师挖掘课程思政相关教学资源的需求。

1.2.3 创新课程思政育人模式

该模式充分结合传统思政工作优势和现代网络优势，形成线

上线下双向思政教育合力。同时，该模式还能充分利用网络平台，

深入挖掘汽车维护维修课程思政资源，完善与课程思政相关的信

息数据库。

2 “四位一体”课程思政模式调查研究

2.1 问卷设计

在查阅了相关文献资料后，结合白银矿冶职业技术学院汽

车检测与维修技术专业课程思政开展情况，笔者设计了汽车检

测与维修技术专业“四位一体”课程思政模式调查问卷内容。

之后，笔者抽取部分学生进行初测，根据初测结果对调查问卷

进行了适当的调整和修改，使问题更加客观、科学和系统，并

且更具有可操作性。同时，笔者还邀请了部分专业教师、思政

教师以及教学管理人员对问卷进行了评估和修改，最终确定了

正式的调查问卷。

2.2 样本情况

本调查用问卷采用星平台开展调查和数据处理（SPSS），

样本选用白银矿冶职业技术学院汽车检测与维修技术专业

2020 ～ 2022 级的学生参与调查。3 届学生样本纵向比较，

可以梳理总结近年来汽车检测与维修技术专业课程思政融入课堂

的深度。

2.3 样本回收情况

本次调查问卷发放均委托各班班主任（辅导员）在本班 QQ

群或微信群中发放，样本回收率较高。其中，2020 级学生在校外

岗位实习，回收率相对较低，具体情况如表 1 所示。

2.4 信度、效度检验

通过问卷星自带的 SPSSAU 软件，对回收问卷的信度和效度

进行检验。克朗巴哈系数（Cronbach's α）为 0.853，其值介于

图 1 “四位一体”课程思政模式及其应用

表 1 问卷调查的回收率情况

序号 年级 发放问卷数 回收问卷数 有效问卷数 回收率

1 2020 103 93 93 90.29%

2 2021 183 180 180 98.36%

3 2022 180 180 180 100%

合计 466 453 453 97.21%

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016 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

0.8 ～ 0.9（表 2），说明量表的信度处于可接受范围，问卷可靠

程度高。KMO 值为 0.811，高于 0.800，说明效度好；p 值为 0.000，

小于 0.050（表 3），说明通过 Bartlett 统计量的检验，证明这个

调查问卷是有效的。

2.5.2 任课教师融入思政元素调查统计

在任课教师融入思政元素的方式情况的调查统计中，有

63.58% 的学生认为课堂中，任课教师能将思政元素以“润物细

无声”的方式融入到课堂中。另外，有 19.87% 的同学感觉思政

元素融入课堂中有些生硬 ；9.93% 的同学觉得教师课堂中的思政

元素与专业课授课内容不相关，存在完成任务“两张皮”现象 ；

6.62% 的同学回忆，课堂中根本没有思政元素的融入（表 5）。整

体情况看，任课教师将思政元素融入课堂中的方式方法、切入点

还有很大的提升空间。

项目 非常认可 认可 一般 不认可

“课程思政”了解状况 20.53% 41.06% 33.77% 4.64%

“课程思政”对学生成长

成才的帮助 30.46% 46.36% 21.85% 1.32%

“课程思政”进入非思政

课课堂的必要性 26.49% 44.37% 26.49% 2.65%

学生对“课程思政”进入课

堂态度 29.14% 49.01% 21.19% 0.66%

课堂中教师思政元素融入

课堂的效果 30.46% 47.02% 21.19% 1.32%

专业课老师将思政元素融

入课堂的效果 42.38% 41.72% 15.23% 0.66%

表 4 问卷部分项目数据统计表

表 5 任课教师融入思政元素的方式情况

项目

能与课程内容

无缝衔接

思政元素融入

课堂有点生硬

思政元素讲

授与专业授

课内容“两

张皮”

课堂中

无思政

元素

任课教师融

入思政元素

的方式情况

63.58% 19.87% 9.93% 6.62%

表 2 Cronbach's α 信度检测

表 3 KMO 和 Bartlett 检验

项数 样本量 Cronbach’s α系数

11 453 0.853

KMO值 0.811

Bartlett 球形度检验

近似卡方 80 424.233

df 1 344

p 值 0.000

2.5 “四位一体”网络课程思政模式研究结果分析

2.5.1 “课程思政”认可度统计

通过对问卷调查数据汇总、梳理，白银矿冶职业技术

学院汽车检测与维修技术专业学生在对课程思政各项目的

认可度方面的统计如表 4 所示。学生对于“课程思政”的

认可及非常认可比例在 61.59% ～ 78.15%，持一般态度的

学生占比 15.23% ～ 33.77%，不认可或不关心的同学占比

范围均不到 5.00%。

总体来说，学生对思政元素融入课堂有较高的认同感。特别

是专业课教师思政元素融入课堂认可及非常认可占比 84.1%，说

明汽车检测与维修技术这支教学团队将思政元素融入课堂中的效

果深得人心。

2.5.3 学生对不同思政元素融入课堂的期望值统计

经过统计，学生对任课教师不同思政元素切入点融入课堂的

期望值与实际情况如图 2 所示。从学生的期望值与实际情况来看，

学生的期望与教师实际思政元素融入课堂的差距不明显。任课教

师讲授中国特色社会主义和中国梦教育、法制教育和心理健康教

育等思政元素略高于学生期望 ；社会主义核心价值观教育与学生

期望值相等 ；劳动教育（含职业理想和职业道德教育）和中华优

秀传统文化教育略低于学生期望。

3 对策与建议

3.1 加强政策支持

基于调查结果，为做好课程思政建设，建议学校应做好以

下 3 点。

（1）加强组织领导，成立由党政一把手为组长的课程思政建

设推进小组，党政齐抓共管，教务处牵头，部门联动、二级学院

推进落实，结合地域特色、专业特色的课程思政建设体系。

（2）梳理国家、省市关于课程思政建设的政策，出台适宜学

校发展的相关办法、细则，完善评价、奖惩、激励机制建设，切

实提高教师的重视程度和积极性。

（3）结合学校所在地资源，积极创建课程思政教学研究示

范（实践）中心，培养课程思政教学名师和团队，积极申报课

程思政建设研究项目。以点带面，大力推广大课程思政理念，

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017 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

[1] 中国政府网 . 教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的

通 知 [EB/OL].（2020-06-06）[2023-03-13]. http://www.gov.cn/

zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm.

[2] 康 菲 .“ 互 联 网 +” 背 景 下 的 课 程 思 政 建 设 [J]. 中 学 政 治 教 学 参

考 ,2021(35):67-68.

[3] 马宁 .“课程思政”网络学习共同体模式下的协同育人工作创新路径研

究 [J]. 佳木斯职业学院学报 ,2020,36(12):23-24+27.

[4] 张馨尹 . 高职院校“思政课程”与“课程思政”闭环模式的构建——以

四川职业技术学院为例 [J]. 高教学刊 ,2021,7(35):183-187+192.

【参考文献】

作者简介 :

杨强，硕士，讲师，研究方向为汽车维护维修。

营造全员、全过程和全方位课程思政良好氛围，全面提高人才

培养质量 [4]。

3.2 强化师资队伍建设

课程思政建设是一个系统工程，教师是关键，加强课程思政

师资队伍建设显得尤为重要。对此，提出如下建议。

（1）加强教师队伍政治思想建设，提高教师政治素养、思想

境界和师德师风，确保教师“又红又专”。

（2）拓展教师队伍培训范围，充分利用国培、省培项目，发

挥好校培作用，积极组织校园公开课、示范课，加大课程思政集

体备课频次。同时，做用好专业技术人员年度培训计划，实现多

层次培训全覆盖，切实提高教师思政意识和思政素养。

（3）用好职称晋升指挥棒，考核、激励教师队伍发展，丰富

教师评价体系内容，切实让课程思政入脑入心、走深走实。

3.3 优化课程体系建设

课程体系是保障人才培养质量的决定因素。因此，为了更好

地在专业课程中融入思政元素，需要对现有课程体系进行优化。

（1）重新构建课程思政视角下的课程体系，形成课程思政全

覆盖的良好环境。要充分利用网络资源，把握网络育人阵地，开

展线上线下混合式教学。

（2）积极开辟第二课堂，丰富课程思政内涵建设。可以通过

自选课、团课、社团、兴趣小组以及各类活动等多种形式，让学

生浸泡在“大思政”的环境中。

（3）完善学生岗位实习、见习等过程中的思政建设。拓展“家、

图 2 学生对任课教师不同思政元素融入课堂的期望值与实际情况

校、企协同”的育人体系，凝聚育人合力，构建全员、全过程以

及全方位课程思政育人体系。

4 结束语

总体来看，白银矿冶职业技术学院汽车检测与维修技术专业

“四位一体”课程思政模式得到了广泛的实践与探索，得到了绝

大多数师生的认可，学生们也由此尝到了“课程思政帮助自己成

长成才”的甜头。不过通过学生调查显示，目前的“四位一体”

课程思政模式还存在很多不足。这需要教师抓住课堂教学主渠道，

在优化“四位一体”课程思政模式上下功夫，在“润物细无声”

的方式方法上下功夫，在深挖知识点背后思政元素方面下功夫，

在如何更好实践立德树人这一根本任务上下功夫，培养合格的社

会主义建设者和接班人。

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018 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

越南汽车法规准入及认证制度探究

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

摘要 ：本文简要分析了越南汽车的用车环境，对越南汽车法规和准入流程进行了详细介绍和深入分析。本文重点关注越南汽车准入的法规要求和

登检流程，对越南汽车安全及排放法规进行概况分析并分别对整车进口方式和全散件组装（CKD）进口方式的登检流程进行详细分析，对登检流

程中的生产一致性（COP）审核、安全测试和排放测试进行详细描述，同时为企业如何更好的开展越南汽车进口认证业务提供建议和参考。

关键词 ：越南汽车法规 ；汽车准入 ；登检制度 ；COP 审核

中图分类号 ： DF415 文献标识码 ：A

李纪晓、孙卫刚

0 引言

近年来，越南政局稳定，营商环境不断改善，对外开放程度

也不断提高。而且越南现在正处于人口红利期，15 ～ 64 岁劳动

人口在总人口的占比为 69.8%，劳动力资源充足，吸引了越来越

多的外商投资。越南是东盟第 4 大汽车市场，随着其对东盟自由

贸易协定的逐步贯彻落实，外资投资优惠政策不断落地。

据越南海关总局数据，2022 年越南汽车进口量达 17 余万辆，

进口总额达 38.4 亿美元，数量和金额分别同比增加 8.5% 和 5.0%。

越南人口接近 1 亿，但汽车保有量仅为 16 辆 /1 000 人，这个比

例远低于其他东盟国家。如马来西亚为 341 辆 /1 000 人，泰国为

196 辆 /1 000 人，印尼为 55 辆 /1 000 人。由此可见，越南汽车

市场有很大的发展潜力。本文对越南汽车市场的用车环境、法规

准入要求和认证管理制度进行研究，希望能对中国车企进入越南

市场提供参考。

1 越南用车环境分析

越南地处北回归线以南，属热带季风气候，年平均降雨量

为 1 500 ～ 2 000 mm，年平均气温 24℃左右 [1]。越南雨量充沛，

南方的一些地区降雨量甚至高达 3 000 ～ 4 000 mm。在河内地区，

年下雨天数在 150 天以上。每年的 7—11 月，沿海地区经常遭受

台风侵袭。北方分春、夏、秋、冬四季 ；南方雨旱两季分明，大

部分地区 5—10 月为雨季，11 月至次年的 4 月为旱季。

越南河流纵横交错，水网密集，由于河流下游地势低洼，汛

期水量充足，约占整年水量的 70.0% ～ 80.0%，水涝灾害频繁，

因此要求汽车发动机进气口较高，对制动系统防锈要求高。越南

地形狭长，略呈 S 形。南北最长处约 1 640.00 km，越南海岸线

长 3 260.00 km。漫长的海岸线加上长达 6 个月的雨季导致空气

湿度较大，腐蚀环境恶劣，对车身钣金件的防腐要求较高。

越南全国公路总里程为 66.08 万 km，85.8% 为农村交通道。

国道里程约 2.46 万 km。高速公路里程约 1 800.00 km，其中已

建成通车 1 163.00 km。总体来说，越南的路面基础设施差，很

多城市道路只有双车道，即使是河内和胡志明市这 2 个越南最大

的城市，也有大量道路狭窄、蜿蜒曲折的小街道。摩托车是越南

最主要的交通工具，近 1 亿人口的越南，摩托车保有量至少

达到 4 500 万辆，平均每 2 个人就有 1 辆摩托车。

摩托车驾驶员一般都不遵守交通规则，横冲直撞，导致道

路拥堵，车流混乱。汽车驾驶者经常需要紧急制动，因此对车

辆的制动性能、离合踏板力要求较高，自动挡车辆在当地更受

欢迎。越南汽车普通超载严重，对载重荷载要求高。车辆的有

效载荷（payload）是市场上一个非常重要的卖点，如果某款车

的有效载荷申报数值低于竞品，那么这款车的市场竞争力将大

打折扣。

2 汽车市场准入主管部门

越南汽车产品的市场准入管理部门是越南交通运输部（简称

MOT）及其下属的机动车辆登检局（简称 VR）。越南交通部负责

法规的制定和管理，包括制定车辆强制性标准、环境保护法和产

品商品质量法等 ；由部长颁发在越南制造和组装的机动车辆型式

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019 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 .03

认证规范以及关于进口车辆检验规范。越南登检局负责认证管理，

对于国内生产的车辆，登检局负责检查车辆所有信息包、车辆

COP 评估和型式认证证书的颁发 ；对于进口车，登检局负责检查

车辆文件、零件和车辆测试以及零件和车辆制造商的 COP 评估，

颁发合格证书 [2]。

3 越南汽车的法规准入要求

越南的准入法规总体来说比较宽松，参考联合国欧洲经济委

员会（UN-ECE）法规制定本国的技术法规。起到统领性作用的

是一般安全法规 QCVN 09 ：2015/BGVT《关于汽车的安全和环境

保护的国家技术规范》，该法规规定了汽车尺寸、重量、动力总成、

制动系统、转向系统、悬挂系统和照明系统等技术要求。此外，

越南交通运输部针对涉及汽车安全的各个系统和部件，还发布了

很多单项技术法规。如前照灯、车轮、轮胎、玻璃、后视镜和燃

油箱等，均有对应的单项法规，这几项法规均等效采用 UN-ECE

法规（表 1）。越南交通部于 2019 年 7 月 5 日颁布了 25/2019 /

TT-BGTVT《汽车制造和组装中的技术安全、质量和环保》，建立

了汽车生产与组装企业的风险等级评估体系以及相应的质量管理

措施。

表 1 越南汽车法规准入清单

序号 法规号 法规名称 等效采用ECE法规号

1 QCVN 09:2015/BGVT 汽车安全与环保的国家技术法规

2 Circular 25/2019/TT-BGTVT 汽车制造和组装中的技术安全、质量和环保

3 Circular 46/2019/TT-BGTVT 汽车制造和组装中的技术安全、质量和环保(修改及补充）

4 58/2020/TT-BCA 车辆上牌程序

5 TCVN 7271:2003 车辆的分类

6 QCVN 52:2019/BGTVT 机动车辆火灾预防 ECE R34

7 QCVN 34:2017/BGTVT 汽车气压轮胎 ECE R30/ECE R54

8 QCVN 78:2014/ BGTVT 汽车轻合金车轮 ECE R124

9 QCVN 32: 2017/BGTVT 车辆安全玻璃 ECE R43

10 QCVN 35: 2017/BGTVT 道路车辆前照灯光学特性的技术规定 ECE R112/ECE R113

11 QCVN 33:2019/BGTVT 汽车后视镜及其安装 ECE R46

12 QCVN 53:2019/BGTVT 机动车辆内部结构材料的燃烧性能的技术法规 ECE R118

13 QCVN 12:2011/BGTVT 允许公差、车辆尺寸和质量的数值舍入

14 Circular 08/2021/TT-BTTTT 定义不需要申请频率范围许可的射频设备

15 43/2014/TTLT-BGTVT-BCT 指导在7座以下车辆上使用能源标签

16 Decision 49/2011/QĐ-TTg 越南政府关于气体污染物排放水平/标准实施路线图的决定

17 QCVN 109:2021/BGTVT 新装配、制造和进口汽车气态污染物排放第5级国家技术法规

18 QCVN 1:2015/BKHCN 关于汽油、柴油和生物燃料的技术规定

19 Revision 01:2017 QCVN 1:2015/BKHCN 关于汽油、柴油和生物燃料的国家技术法规（修改部分内容）

20 Decision 51/2011/QĐ-TTg 能耗标识和最低能耗值执行程序

在排放法规方面，越南采用欧盟排放标准。2017—2021 年，

在越南生产、组装或进口的汽油车采用欧Ⅳ排放标准 ；自 2022

年起，新认证车型开始采用欧Ⅴ标准，现有车型继续采用欧Ⅳ标

准直至原有型式认证证书失效。而柴油车则从 2018—2021 年采

用欧Ⅳ排放标准 ；自 2022 年起新认证车型开始采用欧Ⅴ标准，

现有车型继续采用欧Ⅳ标准直至原有型式认证证书失效（图 1）。

4 越南的认证管理

越南汽车认证管理制度参照欧洲的做法，采用型式批准制度。

型式批准制度是目前国际上许多国家和地区采用的汽车产品市场

准入管理制度，是一种国际惯例。具体而言，就是按照一定的规

则选取某一车辆型式中的样车送去检验，如果样车能满足所有技

术法规的要求，则该车辆型式获得型式批准。生产企业要具备保

证生产一致性的能力，使今后批量生产的每一辆车都与样车相一

致（允许存在一定量的偏差）。在这种情况下，这些大批量生产

的车辆在进入市场时，就被认为同送检的样车一样，是满足技术

法规要求的，无需再针对单台车进行检验和认证 [3]。

自 2013 年 1 月 1 日起，越南交通部对进口汽车及发动机执

行技术安全及环保检测，规定凡是进口汽车或汽车发动机的企业

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020 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

或个人，应向越南登检局申办检验手续并递交相关的资料，越南

汽车进口的登检制度由此开始 [4]。近 10 年来，越南政府对于汽

车产品进口政策不断调整，登检政策也经历了多次的调整和补充。

作为东盟成员国之一，为了贯彻落实东盟自由贸易协定，

越南逐步下调东盟成员国的进口关税。自 2018 年 1 月 1 日起，

将包含汽车整车和零部件在内 669 种税号的商品关税在东盟成

员国内降为 0。按照此关税法令，产自东盟成员国的汽车产品

将以 0 关税进入越南市场，进口汽车价格下降将会冲击越南本

土汽车产业。为了保护越南民族汽车产业，越南政府在 2017 年

10 月出台法令 116/2017/ND-C，以加大汽车进口的难度，使登

检流程更加严格，从而形成了现行的进口汽车登检流程。越南

的汽车登检流程主要分为资料审核和实车检测两部分，并对整

车（CBU）和散件组装（CKD）这 2 种进口方式的登检规定了

不同的操作流程。

4.1 整车进口登检流程

越南的整车登检认可欧盟国家的型式认证和中国公告。进口

商向越南登检局提交零部件的 ECE 或 3C 证书、制造商的 COP 证

书、进口车型的技术参数和排放测试报告等资料（表 2）。同时，

进口商把登检样车送到登检局的机动车检测中心进行测试，完成

了安全和排放 2 项测试后即可申请型式认证证书（图 2）。

4.2 CKD 散件进口登检流程

越南的 CKD 登检流程比整车略为复杂，要求先完成零部件

的型式认证，再进行整车的型式认证。而零部件的型式认证又分

成两部分 ：一是零部件的样件测试 ；二是零部件制造厂家的 COP

审核。

强制要求零部件型式认证的零件有玻璃、后视镜、前照灯、

测试通过后，VMTC 会出具安全测试报告。另外，登检局要求

对零部件厂家进行现场 COP 审核，COP 审核可与零部件样件测

试同步进行。

越南进口商向越南登检局提交 COP 审核申请，获批后登检

局会在约定的时间派人员到零部件制造厂进行 COP 审核。COP

图 2 越南整车进口登检流程

表 2 整车进口登检需要提供的资料

序号 资料 备注

1 登检样车商业发票 发票和装箱单

2 零部件证书（认可ECE证书或

3C证书）

强制认证零件：玻璃，后视镜，前照

灯，轮胎，铝合金轮辋和燃油箱

3 登检样车出厂的合格证

4 整车厂COP证书 最好提供ECE评级

5 VIN码解释复印件

6 车型功能简介与技术参数

7 排放检测报告 最好提供ECE报告，电动车豁免

8 签发排放报告单位的营业执

照，资格证书

9 技术文件、车辆基本装配图 如前桥、后桥、发动机、变速箱、车架、

专用设备等

图 1 越南排放标准实施时间

轮胎、铝合金轮辋

和燃油箱。越南进

口商进口上述强制

认证的零部件样

件到越南后，向越

南登检局提交零部

件测试申请，获批

后把样件送到登检

局下属的机动车

检 测 中 心（ 简 称

VMTC）进行测试。

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021 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 .03

【参考文献】

作者简介 :

李纪晓，本科，工程师，研究方向为海外汽车准入法规研究及认证管理。

[1] 徐艺源 . 越南汽车市场及产业政策分析 [J]. 汽车与配件 ,2021(04):49-51.

[2] 凌 云 , 刘 佳 仪 . 越 南 汽 车 市 场 及 准 入 制 度 研 究 [J]. 汽 车 与 配

件 ,2022(22):55-57.

[3] 朱毅 . 东盟汽车市场及其产品准入管理制度与认证流程 [J]. 汽车与配

件 ,2010(42):34-37.

[4] 佚名 . 越南对进口汽车及汽车发动机实施技术安全质量及环保检验 [J].

认证技术 ,2013(1):17.

[5] 苏 悦 娟 . 利 用 WTO 规 则 应 对 国 外 对 我 国 出 口 技 术 性 贸 易 壁 垒 的

思 考—— 基 于 一 例 成 功 应 对 汽 车 技 术 法 规 案 例 分 析 [J]. 大 众 科

技 ,2022,24(12):193-196.

审核根据 IATF 16949 标准《汽车工业零部件制造和服务机构质

量管理体系要求》中的标准，对产品类型的技术安全和环境保

护进行第一次评估。评估内容包括 ：评估程序的完备性 ；评估

生产、装配和产品质量检验过程中质量检验体系的实际运行情

况 ；评估材料、部件、生产和产品放行时间的可追溯性 ；评估

各生产阶段设备检验的运行状态、准确性和产品类型的符合性

等。零部件样件测试和零部件厂家的 COP 审核都通过后，零部

件登检就宣告完成（图 3）。只有完成零部件的登检，才能开展

整车的登检。

图 3 零部件型式认证流程

图 4 越南 CKD 进口登检流程

的进度。越南于 2020 年 2 月颁布 05/2020/TT-BGTVT 补充规定，

新车型首批通过排放登检后，36 个月内该车型则无需再按每批

次进口车抽检进行发动机排放测试。但 36 个月内免检的前提是，

越南相关机构对汽车厂家进行过 COP 审核 [5]。

5 结束语

越南是“一带一路”沿线国家，是中国在东盟第一大贸易

合作伙伴，中越两国产业链供应链深度融合，双边贸易保持较快

增长。随着越南加入世界贸易组织（WTO），担任东盟轮值主席

国，并在 2020 年 11 月签署了《区域全面经济合作伙伴关系协

定》（RCEP），越南的对外开放程度越来越高，营商环境日益改善，

吸引了众多外商到越南投资，比亚迪、奇瑞、海马和上汽通用五

菱等中国汽车企业纷纷进入越南市场。虽然越南政府在汽车进口

方面提供了很多优惠政策，但为了保护民族汽车工业，也在技贸

措施方面设置了一定的贸易壁垒，例如日益加严的汽车进口登检

政策。建议中国车企抓住机遇，认真研究越南汽车进口的合规要

求，加快开拓越南市场的步伐。

CKD 登检流程中的整车型式认证流程较为复杂，进口商在登

检的准备阶段一般需要排出详细的认证工作计划，才能确保整个

认证流程顺利开展，并在计划的周期内完成。整车型式认证的第

一步是设计资料的准备，制造商需提供车辆的规格、尺寸和质量

等整体技术参数，以及发动机、变速器、离合器、前后桥、前后

悬架、车架、传动轴、转向系统、制动系统、电器系统和空调系

统等关键部件的技术参数和图纸。技术资料包的要求较为专业，

越南进口商一般会聘请越南当地的第三方咨询机构代为整理并和

越南登检局沟通修改，以提高通过率，节省申报时间。

设计资料包提交给登检局下属的机动车检测中心 VMTC 后，

进口商即可着手准备样车测试，同步把样车送到 VMTC 进行检查

和测试。测试通过后，VMTC 再对设计资料包进行审核评估，然

后结合试验文件出具测试报告。进口商再根据测试报告向 VR 申

请整车的品质证书，申请文件通过 VR 的审核后即可获得整车的

品质证书，整车型式认证到此全部完成（图 4）。

越南汽车进口登检流程较为繁琐，而且高度依赖政府部门的

审批效率，进口车企应预留充足的办理时间，以免影响整个项目

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022 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

重视测量数字化，增强智能网联汽车产业协同价值

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（1. 杭州市数据质量研究院，杭州 310024 ；2. 北京卓众出版有限公司，北京 100083）

摘要 ：本文围绕智能网联汽车产业协同的空白点，从智能网联研发工具的自主产业协同入手，说明了量子化对于测量精度的意义。并重点提出，

智能网联产业应抓住国际单位制量子化变革的国际契机，以汽车产业带动整个制造业重视测量数字化的建议。

关键词 ：智能网联 ；研发工具 ；量子化 ；产业协同 ；测量精度 ；车路协同

中图分类号 ： U495 文献标识码 ：A

朱伟华 1

、任强 2

0 引言

在相关政府部门指导和支持下，以相关协会、学会为纽带，

我国围绕智能网联汽车产业已经搭建出协同创新平台。同时，协

同创新平台又联合“产学研用金”全产业链顶级资源，共同搭建

起了国家级联合科技攻关、应用转化、投融资和公共服务的平台 [1]。

智能网联汽车是科技产业，要发挥产业协同研发创新的效应，应

当确保各个研发机构使用同一种科技语言说话。

目前，产业协同创新平台借助市场化手段，推动车载终端、

通信管理、云控平台、高精地图、信息安全和功能安全等共性技

术普及应用（图 1），这有利于化解我国车企数量庞大、产业集中

度低所导致的单一企业智能网联研发成本高问题。但作为上述应

用技术的基础，重视汽车测量科技的源头创新，将更有利于增强

我国智能网联汽车产业的协同创新价值。

1 智能网联研发工具链是“硬骨头”

经过 100 多年的发展，现有汽车的机械部件同质化已经非常

严重，而智能网联是形成产品差异化的关键。对于车企而言，保

障自身智能网联体系的独特性和领先性，对于市场竞争非常重要。

车企的这种战略选择，与智能网联产业协同的战略目标可能存在

差异。要填补单一企业与产业协同间的供需缺口，产业协同应当

去啃单一车企不愿啃、啃不动的“硬骨头”，而不宜和车企研究

院做类似工作。

什么是单一车企不愿啃、啃不动的“硬骨头”？经过对调研

车企研究院和检测认证机构的现状进行调研后不难发现，我国汽

车产业的研发工具，从软件到测量再到检测硬件设备，都高度依

赖少数国外供应商。即使是管理国外的 CAx 工业软件，形成数字

化的协同研发能力，合理降低软件授权费等“低技术含量”的工作，

很多企业也没有做到。大量的汽车零部件企业甚至是整车企业的

研发部门，仍然采用管控网络连接等手段“保障信息安全”。

CAx 指 的 是 计 算 机 辅 助 设 计 软 件， 即 CAD、CAM、CAE、

CAPP、CAS、CAT 和 CAI 等各项技术的综合叫法，因为这些技术的

缩写基本都是以 CA 为起始，X 则表示所有。也就是说，CAx 实际

上是把这些计算机辅助技术集成起来复合和协调地进行工作。目前

广东省已经围绕家电、家居等 CAx 工业软件的自主可控开展产业

协同 [2]，相比这些行业的 CAx 软件，汽车 CAx 软件的复杂度和精

度要求更高。但国外供应商能做到，国内为什么做不到？归根到底，

这还是产业协同力度够不够的问题，而不是能不能的问题。从目前

各类汽车产业协同的深度看，普遍忽视了底层测量科技的协同。单

一车企可以不考虑测量工具的独立自主，但作为产业协同，应当重

图 1 未来长途客车驾舱系统和座舱系统 视测量工具这个层面的独自自主和前瞻数字化服务。

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023 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 .03

2 汽车研发可带动测量的量子化应用

2018 年，国际单位制已经全面量子化，可实现扁平溯源 [3]。

通过调研了解，目前各类汽车研究机构的测量、检测设备依然都

是传统校准模式。在这种新测量机制下，即使是同一个研究机构

的设备，由于厂商不同，也难以做到高精度下的一致性，更遑论

不同研究机构、不同企业的测量设备。

目前，博世等欧洲零部件企业已经参与欧盟计量机构的研

发、生产设备的数字化校准产业协同。由于智能网联汽车使用

的雷达等传感器精度对于自动驾驶安全影响巨大，如果不能实

现车辆在途高频校准，现有的质量保障手段，是不能从根本上

解决车辆的安全问题。对于上述结论，笔者已经求教了国内主

要汽车检测认证机构专家，得到了确定性的答复。也就是说，

行业专家认为车载测量传感器和自动驾驶安全部件是应该实时

在途计量校准和检测，但目前的法规并不支持这样做，所以产

业就没有能力供给。

上述产业专家共识，就属于单一企业难以完成的工作。作

为智能网联产业协同机构，就应当承担起责任，把产业协同的

范围向“测量”这一科技源头延伸。比如，相关汽车零部件企

业已经在提供“时间敏感网络”芯片装置，目的是解决车内网

的“时间同步”问题，这套解决方案至少解决了车辆传感器和

控制系统的高精度时间同步问题 [4]。

我们要走的并非单纯的单车智能路线，而是“车路网云

图”协同。这意味着我们要追求的是整个生态的“时间敏感

网络”。如果我们单纯认为这些跨国零部件企业就能解决“车

路网云图”的时间敏感问题，那就是刻舟求剑，显然难以实

现目标。

当下，我们还是应该脚踏实地，先定义好，究竟智能网联汽

车对于整个“车路网云图”各个节点，所需要的时间精度应该是

多少。现有 5G 通信网络标称提供 130 ns 通信时延，但车辆与基

站的时间如何保持确定同步呢。如果不能确定性同步，而只是名

义上双方都溯源北斗，如何知道行驶中每一辆车和每个 5G 基站

的时钟都与北斗保持了纳秒级误差。如果不能保障，我们谈论“时

间敏感网络”的意义何在呢？

归根到底，虽然我们只是要解决车辆的智能化问题，但不得

不因此解决整个产业生态的时间和空间同步问题。对于汽车这类

交通工具而言，一旦实现人工智能控制的自动驾驶，针对机器与

机器的时空管理，正是最关键的问题。

3 智能网联汽车对制造强国、质量强国意义重大

前段时间笔者参加国内车路协同行业的研讨会，会上有关专

家认为，当下的车路协同还处于人与机器的协同阶段，机器与机

器协同属于共产主义理想，短期难以实现。这个判断并没有引发

争论，可以作为短期的产业共识，但这并不意味着人与机器的协

同，就不需要解决时空管理问题。

如果车路协同给人类驾驶者提供信息，下一个路口左侧的人

类视觉盲区将有“鬼探头”式车辆出现，驾驶者在多大程度上应

该相信这个提醒的可信度呢？如果没有路侧雷达、摄像头之间的

时空同步，这些提醒的可信度就会大打折扣。事实上，目前交通

信号灯、电子警察摄像头的时空同步问题都还处于技术探索阶段，

相关标准刚刚制定。车主如果当下就质疑某个电子警察给出的图

像可能是伪造，并拿出了车辆被抓拍时处于另一个时空的图像视

频证据，这种情况下，执法部门能否拿出更强有力的证据予以反

驳，从而维持执法权威性，这也是个很实际的问题。

目前，在腾讯交通等互联网公司推动下，个别地区已经开始

数字道路建设 [5]。所谓“数字道路”，就是对传统车路协同道路的

数字孪生化或者元宇宙化应用。也就是说，通过在传统道路增加

摄像头、毫米波雷达等路侧传感器，对道路上行驶的车辆精确感知，

然后采取边缘和云端混合计算，对道路进行实时动态仿真。借助

这个完全数字化的道路，为车主提供车路协同服务，为城市管理

者提供数字化治理尤其是交通安全治理能力，为道路交通运营商

提供税费征缴以及精确的道路通行效率控制能力（图 2）。

面对已经大势所趋的车辆智能网联化，交通执法、道路税费

征缴都在加速数字化，智能网联汽车产业协同应当向这些已经关

注时空同步问题的标准法规延伸。在解决车辆时空敏感网络问题

的同时，与路侧标准同步升级。用汽车的高时间敏感标准，推动

路侧时空精度标准提升，这才是中国智能网联汽车的科技门槛。

如果我们的汽车满足于秒级的精度，路侧就可以满足于秒级精度，

（下转第 28 页）

图 2 斯柯达发布可持续出行路线图

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024 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

韦联锋、刘娟娟

摘要：按键开关手感的好坏和一致性问题，在很大程度上会影响用户对汽车品质及精良性的评价。本文主要从按键的操作力、行程进行参数化分析，

通过实际的测试和应用，结合模拟用户的主观评价，推荐具有良好手感的按键所对应的操作力、行程及操作力 - 行程曲线，在一定程度上提升和

改善汽车按键的操作力感和一致性水平。

关键词 ：按键 ；操作力 ；行程 ；操作力 - 行程曲线 ；主观评价

中图分类号 ：u463.33 文献标识码 ：A

汽车常用功能按键操作力和行程的研究与应用

0 引言

在现代汽车上，为了实现车辆各项电气功能的控制，或多或

少都存在一些物理操作按键，如方向盘按键、门窗控制按键和中

控台按键等。随着同类按键在车内数量的增多，开关操作手感的

好坏和一致性问题，被越来越多的用户所关注，也在很大程度上

会影响用户对汽车品质及精良性的评价。

某车型在实际量产上之后，出现不同程度的按键操作力大小

不均、行程不一致以及操作力不一致问题，严重时会导致按键卡

滞、按压不到位以及误操作等各种问题。而这些问题将直接影响

用户对汽车的整体印象，极大地降低了用户的购买欲望。已购车

的用户，该问题也影响用户的日常使用便利性，导致存在用户抱

怨及投诉的风险。

因此，本文通过对各个车企不同车型的按键操作力、行程、

操作力 - 行程曲线进行测试和分析，总结出汽车上各个区域具有

良好操作力感的按键操作力、行程、操作力 - 行程曲线推荐值，

为汽车企业开发过程中按键的开发和参数选择提供建议和指导。

1 按键测试及评价方法

影响按键操作手感的因素包括操作力、行程和操作力 - 行程

曲线等。通过对按键的实际操作，从操作力感、行程感和位置感

等综合评价来判别其好坏。其中，操作力感是指实际操作过程的

操作力大小及反馈到人手的感受 ；行程感是指实际操作过程中的

按键位移大小 ；位置感是指在操作过程中开关反馈给人手的位置

感是否明确 [1]，也是判断开关是否按下且有效的标志。

按键的主观评价是在车辆上，模拟用户的实际使用场景进行

操作，评价按键操作的舒适度。客观测试是要求把车辆上的按键拆

解下来，固定到拉伸压缩试

验台架进行测试（图 1），通

过软件设置，直接生成数据，

包括按键力峰值、按键行程、

按键力 - 行程曲线等。采用主

观评价和客观测试相结合的

方式进行对比分析，评判按

键实际使用的舒适度 [2]。主 图 1 工厂常用拧紧工具

观评价采用 10 分制进行评分，具体细则如表 1 所示。

2 按键的测试及评价

通过对汽车上功能按键的操作力和行程进行测量，软件生成操

作力 - 行程曲线图，结合主观评价进行判定，得出操作力、行程和

操作力 - 行程曲线的推荐值。从操作力 - 行程曲线图中可以看出操

作力增加是否线性，峰值过渡是否自然，峰值后操作力下降是否线性，

止位是否清晰等，这些跟按键的主观感受具有很强的相关性 [3]。

如某车辆方向盘上的一个按键，操作松散感强，按下时行程长、

止位感差 ；另一车辆方向盘上的一个按键，操作舒适，止位感好，

有质感。这 2 辆车方向盘按键拉伸压缩测试曲线对比如图 2 所示。

特别说明，不同车辆，因配置、设计等因素，每个按键都是独立

进行操作和测试的。各区域的按键数量不一致，不影响实际评价

和测试数据。

2.1 方向盘区域按键

不同车企、不同车型，方向盘上的按键数量不一，但或多或

少都会有实体按键存在。本研究选择了 8 家不同车企各自的某款

车型，对这些车辆方向盘上所有按键操作力及行程进行测量（图 3），

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025 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

图 2 方向盘按键的操作力 - 行程曲线对比图

表 1 10 分制主观评价评分表（评分可细化到 0.25 分为一个等级）

顾客等级描述 与竞争对手对比 顾客期望 情绪反应 评分

建议重新定义目标客户，现有的客户都非常满意，车辆

品质非常出色 可重新定义细分市场 远远超出 着迷/亮点 10

明显的优势车型，现有顾客都完全满意，车辆品质极好 与竞争对手相比有明显的优势 超出 惊喜/喜悦 9

明显比其他对手有优势，或比最低端车型有较大优势，

现有客户都很满意，车辆品质很好 在细分市场中比较有竞争力 部分超出 高兴 8

得分具中等水平，现有顾客比较满意，车辆品质好 处于中等水平，在细分市场中有一定的优势 达到 刚刚满意 7（均值）

得分中下，现有顾客有点不满意，车辆品质还算可以 落后于其他车型，在细分市场中可能没有竞争力 部分没有达到 不明确是否购买 6

得分偏低，现有顾客非常不满意，车辆品质差，顾客不

能接受 在细分市场中没有竞争力 没有达到

沮丧 5

失望 4

受挫感 3

生气 2

愤怒 1

并结合主观评价进行分析（表 2）。

通过对大量不同车企车辆方向盘按键操作力和行程的测量数

据，可绘制车辆按键操作力及行程（均值）对比图（图 4）。结合

图 3 A ～ H 车企某车型方向盘按键操作力及行程测试结果

实际操作主观评价经验，方向盘按键操作力在 4.00±0.50 N，行

程在 1.00±0.10 mm 时，主观感受比较舒适。操作力曲线推荐如

图 5 所示。

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026 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

2.2 门窗控制按键

目前市场上几乎所有的在售车型，门窗升降都是通过按键来

控制。由于不同的成本控制，各种车型门窗升降控制方式有一键

自动升降、一键自动下降长按升起和长按升降等模式 [4]。对不同

车企的车辆车窗升降按键操作力及行程进行测量，结合主观评价

进行分析，结果如图 6 和表 3 所示。

通过对大量不同车企车辆门窗控制按键操作力和行程的

测量数据，可绘制车辆门窗控制按键操作了及行程（均值）对

比图（图 7）。结合实际操作主观评价经验，门窗控制按键 1

级操作力在 4.00±0.50 N，2 级操作力在 8.00±0.50 N ；1 级

图 4 方向盘按键操作力及行程（均值）对比图

测试车型 方向盘按键操作力及行程主观评价 主观评分

A车企 按键操作力感整体较好，但个别按键力稍大，力感

一致性略差；按键行程合适 7.50分

B车企 按键操作力大小合适，个别按键力值偏小，力的线

性不佳，力感反馈稍显粘滞；按键行程偏大 7.00分

C车企 按键操作力偏大，较为生硬；行程偏小，过于紧致 6.50分

D车企 按键操作力大小合适，力感好；行程大小合适；操作

力线性好，有质感 8.50分

E车企 按键操作力大小合适，力感较好；行程大小合适，

一致性较好 8.00分

F车企 按键操作力整体较好，但个别按键操作力偏小，不

够紧致，有松散感 7.00分

G车企 按键力大小合适，但力感不佳，稍有紧涩感；行程偏

大，一致性差 7.00分

H车企 按键操作力大小合适，但存在个别操作力偏小，一

致性略差，整体力感较为柔和；行程偏大，质感略差 7.00分

表 2 A ～ H 车企某车型方向盘按键操作力及行程主观评价

图 5 方向盘按键力 - 行程曲线推荐

图 6 A ～ H 车企某车型门窗控制按键操作力及行程测试结果

测试

车型 门窗控制按键操作力及行程主观评价 主观

评分

A车企 按键一级操作力大小合适，二级操作力偏大，略显生硬，止位清

晰，一/二级容易分辨；一级行程合适，二级行程稍小，略显紧凑 7.75分

B车企 按键一/二级操作力均稍显偏大，止位感稍差，一二级较容易

分辨；行程偏长 7.25分

C车企 按键一/二级操作力均偏小，但力感较柔和，止位较为清晰，

一二级较易于分辨；行程大小合适 7.75分

D车企 按键一/二级操作力均太小，力感差，止位模糊，一/二级其不

易辨别，易误操作；一级行程偏大，松旷感强 6.00分

E车企 按键一级操作力大小合适，二级操作力稍小，力感略差，止位

感不够清晰；一/二较容易分辨；行程稍显偏大 7.50分

F车企 按键一/二级操作力大小均比较合适，力感柔和，有质感，止

位清晰，一/二级易于分辨；行程合适 8.50分

G车企 按键一级操作力大小合适，二级操作力偏小，止位略差，一/二

级不太容易分辨，有误操作的情况；行程稍大一些，略显松散 7.00分

H车企 按键操作力一级力大小合适，二级力偏小，止位不够清晰，

一/二级较容易分辨；行程合适 7.50分

表 3 A ～ H 车企某车型门窗控制按键操作力及行程主观评价

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027 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

行程在 1.70±0.10 mm，2 级行程在 1.70±0.10 mm 时，主观感

受比较舒适。操作力曲线推荐如图 8 所示。

2.3 中控按键

目前市面上汽车的很多功能都是通过中控的按键进行操控，

如空调控制按键等。中控区域或多或少都会存在一些实体按键，

按键操控的品质直接影响用户的车辆使用的评价 [5]。对不同车企

的车辆中控按键操作力及行程进行测量，结合主观评价进行分析，

结果如图 9 和表 4 所示。

通过对大量不同车企车辆中控按键操作力和行程的测量，

可绘制中控按键操作了及行程（均值）对比图（图 10）。结合

实际操作主观评价经验，中控按键操作力在 3.50±0.20 N，行

程在 1.00±0.10 mm，主观操作感受比较舒适。操作力曲线推

图 9 A ～ H 车企某车型中控按键操作力及行程测试结果

图 7 门窗按键操作力及行程（均值）对比图

图 8 门窗按键力 - 行程曲线推荐

荐如图 11 所示。

3 适用应用范围

表 5 所示为汽车各区域按键操作力及行程的推荐范围。同时

控制适当的操作力 - 行程曲线，按键的操作舒适度、质感会得到

有效保证，主观评分达到 8.0 分以上，处于行业比较优秀、有竞

争力的水平。

测试

车型 中控按键操作力及行程主观评价 主观

评分

A车企 按键操作力大小合适，一致性好，手感柔和；行程稍稍偏大 7.75分

B车企 按键操作力大小稍显偏大，粘滞感强；行程偏大 7.25分

C车企 按键操作力偏大，但力感反馈好，止位清晰；行程合适、紧凑 7.75分

D车企 按键操作力大小合适，力感好，止位清晰；行程合适 8.50分

E车企 操作力大小合适，一致性好，力感好，止位清晰；行程稍稍偏

大，不够紧致 7.75分

F车企 操作力偏小，力感较好，止位较为清晰；行程合适，紧凑 7.50分

G车企 部分按键操作力偏大，一致性较差，力感欠佳；行程合适 7.00分

H车企 操作力偏小，力感不佳；行程长，松散感强，整体无质感 6.50分

表 4 A ～ H 车企某车型中控控制按键操作力及行程主观评价

图 10 中控按键操作力及行程（均值）对比图

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028 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

【参考文献】

作者简介 :

韦联锋，本科，工程师，研究方向为车身工艺及质量控制、整车感知质量。

刘娟娟，本科，工程师，研究方向为车身钣金件开发设计及管理、整车开发项

目管理。

[1] 薛现龙 . 基于汽车按键开关操作手感及一致性影响因素分析 [J]. 汽车电

器 ,2017(10):77-80.

[2] 华猛 . 基于主客观一致性分析的汽车按键舒适性研究 [J]. 机械工程

师 ,2020(07):83-85+89.

[3] 郑寄托 , 邢咏红 , 张晋铭 , 等 . 按键与旋钮手感测试方案对比 [J]. 国外电

子测量技术 ,2014,33(05):17-19.

[4] 谢修波 , 丁珺 . 用于汽车车窗升降按键功能测试装置的研发 [J]. 质量与

标准化 ,2020(12):50-53.

[5] 姚 俊 伟 . 汽 车 空 调 控 制 器 电 容 触 控 按 键 应 用 分 析 [J]. 科 技

风 ,2019(11):148.

类别 力峰值推荐/N 行程推荐/mm

方向盘区域 4.00±0.50 1.0±0.10

门窗控

制区域

门窗升降仅一键升/降 4.00±0.5 3.40±0.20

门窗升降一键升降

一级：4.00±0.50 一级：1.70±0.10

二级：8.00±0.50 二级：1.70±0.10

中控区域 3.50±0.20 1.00±0.10

表 5 汽车功能按键操作力及行程推荐值

图 11 中控盘按键力 - 行程曲线推荐

4 生产应用

目前该按键操作力、行程和操作力 - 行程曲线推荐值已应

用到某车企代号 730S 车型上。方向盘按键操作力实际测量在

3.80 ～ 4.50 N，行程在 0.90 ～ 1.10 mm ；门窗控制按键一级操

作力在 3.80 ～ 4.40 N，一级行程 1.60 ～ 1.80 mm，二级操作力

在 8.00 ～ 8.50 N，二级行程在 1.60 ～ 1.80 mm ；中控区域按键

操作力在 3.50 ～ 3.70 N，行程在 0.90 ～ 1.10 mm。操作力 - 行

程曲线与推荐的曲线接近。这几个区域的按键实际操作舒适感好，

品质优秀。该推荐值将在后续研发的新车型中继续应用。

5 结束语

针对按键操作质感的提升，本文研究了按键操作力、行程和

操作力 - 行程曲线的特点，分析了实际操作质感优秀对应的操作

力、行程和操作力 - 行程曲线，列出了推荐范围。经实际应用到

某车企的多个项目中，取得令人满意的效果。通过该研究，确定

了按键开发的操作力、行程和操作力 - 行程曲线，明确开发目标，

可以缩短开发匹配周期，提升产品品质，同时也为其他相类似的

零件操作品质提供了优化研究方向。

【参考文献】

作者简介 :

朱伟华，硕士，高级工程师，研究方向为北斗授时、定位、导航应用 ；时间、

空间计量基准应用 ；数字计量技术应用 ；车联网基础设施及计量数据应用。

[1] 红星网 . 省政协委员毛育新建议“产学研用金”协同创新 助推国企高水

平科技自立自强 [EB/OL].(2023-1-17) [2023-03-13]. https://www.hxw.

gov.cn/content/2023/01/17/14096196.html.

[2] 南方新闻网 . 专注工业软件自主创新 中望软件助力广东制造业高质

量 发 展 [EB/OL].(2023-02-01) [2023-03-13]. https://baijiahao.

baidu.com/s?id=1756631776585830994&wfr=spider&for=pc.

[3] 史蒂芬 . 帕托雷 .2018 年“5·20 世界计量日”主题——国际单位制 (SI)

的 量 子 化 演 进 [J]. 中 国 计 量 ,2018(04):8.DOI:10.16569/j.cnki.cn11-

3720/t.2018.04.004.

[4] 证券时报 . 东土科技 ：车规级时间敏感网络交换芯片进入推广应用阶段

[EB/OL].(2022-06-15) [2023-03-13]. https://baijiahao.baidu.com/s?i

d=1735706377946687362&wfr=spider&for=pc.

[5] 中国青年报 . 腾讯发布数字道路产品，助力道路交通业务全场景智慧升

级 [EB/OL].(2021-11-04) [2023-03-13]. https://baijiahao.baidu.com/

s?id=1715479583945879888&wfr=spider&for=pc.

（上接第 23 页）

对于车辆和路侧数据的用户，就只能把精度再降低一个数量级。

那意味着汽车行业只能获取分钟级的数据精度，交通治理部门可

能只有小时级的数据精度。这样导致的最直接的结果，就是目前

车辆的 ETC 结算就会延迟若干小时以上 ；车辆 1 min 移动的距离

会让很多数字化应用场景失去效率管理的意义。这会根本上动摇

智能网联汽车存在的价值。

4 结束语

当前，正是我们推动中国智能网联汽车产业协同创新的黄金

时期。企业有热情，消费者有需求，政府有规划，因此产业就应当

拿出更大的勇气，面向协同难度更高的科学测量领域延伸，在拿下

智能网联技术应用这个“皇冠”的同时，也带动中国科学测量问鼎

国际一流。这才是中国汽车对制造强国、质量强国应有的贡献。

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029 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

曲轴皮带轮联接螺栓的预紧控制策略研究

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007)

林莉莉

摘要 ：本文针对某型号发动机曲轴皮带轮螺栓联接失效问题，从螺栓断口分析其失效机理，通过理论计算和实验验证，探讨摩擦系数和螺栓表面

处理对螺栓预紧力优化的影响。试验不同摩擦系数下螺栓轴力衰减情况的结果表明，螺栓摩擦系数 0.09 ～ 0.10 的螺栓轴力满足设计要求。最后为

了提高螺栓预紧力可靠耐久性，对预涂胶和未涂胶 2 种表面处理的螺栓联接件进行作松动试验（横向振动试验），结果表明，预涂胶螺栓轴力衰减

率只比未涂胶螺栓轴力降低 1%。基于试验结论优化曲轴皮带轮螺栓设计，保证其连接不再发生松动疲劳失效，为后续发动机设计提供了方法依据。

关键词 ：曲轴皮带轮 ；螺栓联接 ；预紧力 ；摩擦系数 ；预涂胶

中图分类号 ： U463 文献标识码 ：A

0 引言

曲轴皮带轮螺栓是发动机重要紧固件，其受力非常复杂，倘

若设计不合理，在使用过程中很容易发生螺栓断裂，影响车辆的

正常运行。因此，研究发动机曲轴皮带轮螺栓的预紧控制策略，

是设计、装配过程中的重要工作。

由于车辆运行工况比较复杂，很多同行对于车辆螺栓预紧控

制都有着深入研究 [1-4]。聂晓东在星形拧紧工艺、分块拧紧工艺

上作了研究 [5]，达到了较好的螺栓预紧效果。在摩擦系数方面，

武永亮通过螺栓松动机理和试验证明，随着摩擦系数和轴向预紧

力的增大 [6]，轴向力的衰减率越小，防松性能越好。莫易敏研究

得出，控制螺栓的摩擦系数能有效控制扭矩系数的稳定 [7]。李标

在基于拧紧工艺的曲轴皮带轮螺栓连接优化分析中，探讨装配方

法对连接优化影响 [8]。

但是，相关研究对发动机曲轴皮带轮螺栓预紧控制尚未有系

统研究。本文对某型号发动机曲轴皮带轮螺栓失效断裂作螺栓断

口分析，理论计算确定预紧力控制范围。同时，通过试验验证摩

擦系数和螺栓涂胶控制措施有效性，以此获得曲轴皮带轮螺栓预

紧控制策略，为曲轴皮带轮螺栓的设计提供理论。

1 曲轴皮带轮螺栓断裂分析

某型号发动机曲轴皮带轮螺栓断裂位置位于螺纹处（图 1），

断口附近没有缩颈现象。断口断面相对平整，断面可见明显贝纹

花样。经检测，螺栓金相组织为回火索氏体，是正常调制工艺组织。

螺栓断口形貌呈弯曲疲劳断裂特征（图 2）。对螺栓硬度进行检测，

硬度符合设计要求（表 1）。

由以上检测结果判断，引起疲劳断裂的原因为螺栓连接副处出

现松动导致。因此本文针对曲轴皮带轮螺栓松动做预紧力优化分析。

2 理论计算

螺栓与配件之间的连接功能，主要依靠轴力实现。基于此，

图 1 螺栓断口宏观分析

图 2 螺栓断口电镜微观分析

表 1 螺栓硬度检测数据

零件

名称

测量

参数 NO.1 NO.2 NO.3 均值 技术要求 结论

螺栓 洛氏硬度

（HRC） 40.6 40.7 41.5 41.0 32.0～39.0 合格

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030 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

对系统所需最小预紧力、最大预紧力、螺栓屈服点轴力及装配方

法进行理论计算。

2.1 预紧力计算

2.1.1 系统所需最小预紧力

发动机运行过程中，曲轴、皮带轮和曲轴链轮是通过它们之

间的接触面摩擦力进行力矩的传递，进而带动曲轴前端的一系列

轮系转动。曲轴皮带轮螺栓作为连接曲轴、皮带轮和曲轴链轮的

紧固件，其既承受径向工作载荷又承受轴向工作载荷。依据公式

（1）计算系统联接所需最小预紧力。

（1）

式中 ：F 为预紧力，Kf 为可靠系数，FPH 为径向载荷，FPV 为

轴向载荷，Cb 为螺纹件的刚度，Cc 为被连接件的刚度，m 为结

合面数。

当 可 靠 系 数 为 1.2， 径 向 载 荷 为 26.09 kN， 轴 向 载 荷 为

105.95 kN，摩擦系数为 0.153，结合面为 2。根据曲轴皮带轮螺

栓连接参数和公式（1）计算系统连接所需最小预紧力，结果为

113.50 kN。

2.1.2 系统所需最大预紧力

根据曲轴皮带轮螺栓连接示意图和曲轴、皮带轮和链轮零件

参数（表 2），螺栓有效支撑面直径为 39.000 ～ 39.500 mm，带

轮孔径为 25.000 mm，可得出接触面等效直径为 32.500 mm，带

轮的强度≥ 310 MPa。装配方法为“扭矩 + 转角”法，拧紧系数

按 1.2 ～ 1.4。按照公式（2）计算最大预紧力。

Fmax = 1.3×Fmin （2）

综上理论计算，得出预紧力范围 113.00 ～ 147.00 kN。

2.2 摩擦系数理论计算

系统总摩擦系数如公式（3）所示。

（3）

式中 ：μtot 为总摩擦系数，T 为紧固扭矩，F 为预紧力，P 为

螺距，d2 为螺纹中径，Db 为螺栓头下支承面的摩擦直径。

按 100 N · m+70 ° 拧 紧 工 艺， 获 得 T=225 ～ 274 N · m，

F=103.00 ～ 130.00 kN。由螺栓规格为 M14×1.5-6h 得知，P=1.5 mm，

d2=13.026 mm，Db=40.165 mm（实测）。按照公式（3）计算总

摩擦系数为 0.07 ～ 0.10。

3 控制措施和试验验证

3.1 摩擦系数优化

由于皮带轮螺栓加持配件比较多，系统拧紧摩擦系数不一，

导致摩擦损失，从而实际轴力衰减可能会较大。因此有必要进行

实物试验，以验证不同摩擦系数下的轴力衰减情况。

3.1.1 实物装配试验

试验目的 ：验证理论计算结果及装配方法。

试验方法 ：在螺纹紧固件摩擦试验机进行螺栓摩擦系数试验

后，在轴力试验机和实际对手件拧紧，检测不同摩擦系数的螺栓

预紧力是否符合计算要求。

试验设备 ：螺纹紧固件摩擦试验机和轴力试验机。

结果输出 ：螺栓摩擦系数结果、拧紧后的扭矩和轴力。

3.1.2 测试结果与分析

（1）摩擦系数为 0.13 ～ 0.15 时测试数据如表 3 和表 4 所示。

（2）摩擦系数降低为 0.09 ～ 0.10 测试数据如表 5 和表 6 所示。

表 2 曲轴、皮带轮、链轮零件参数

名称 带轮高度 链轮到曲轴 曲轴攻深 曲轴钻深 螺栓接触面直径 带轮最外径 带轮孔径 曲轴内径 带轮外径

代号 A B C D F G H I J

数值/mm 19.900 5.000 68.500 74.000 51.800 99.600 25.000 14.300 36.000

序号 F T Tth Tb μtot μth μb

1 78.022 213.767 110.926 112.841 0.133 0.140 0.127

2 78.007 221.199 101.470 119.729 0.138 0.141 0.135

3 78.017 210.869 93.577 117.292 0.131 0.128 0.133

表 3 螺栓摩擦系数试验验数据表（摩擦系数 0.13 ～ 0.15）

表 4 轴力衰减实验数据表（摩擦系数 0.13 ～ 0.15）

序号 拧紧工艺 初始轴力/

kN

30 min后

轴力/kN

1 h后轴

力/kN

衰减比例

1 100 N·m+70° 112.20 110.45 110.26 -2.2%

2 100 N·m+70° 116.41 113.80 113.55 -2.4%

3 100 N·m+70° 112.20 109.83 109.65 -2.3%

表 5 螺栓摩擦系数试验验数据表（摩擦系数 0.09 ～ 0.10）

表 6 轴力衰减实验数据表（摩擦系数 0.09 ～ 0.10）

序号 F T Tth Tb μtot μth μb

1 77.807 176.262 61.876 114.386 0.095 0.074 0.107

2 77.832 171.234 63.804 107.430 0.092 0.077 0.100

3 77.804 175.067 65.146 109.920 0.095 0.080 0.103

序号 拧紧工艺 初始轴力/

kN

30 min后

轴力/kN

1 h后轴

力/kN

衰减比例

1 100 N·m+70° 126.832 124.841 124.730 1.57%

2 100 N·m+70° 119.468 117.130 116.832 1.96%

3 100 N·m+70° 121.677 120.296 119.810 1.13%

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031 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

【参考文献】

作者简介 :

林莉莉，本科，工程师，研究方向为软件质量控制。

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机械制造与自动化 ,2021,50(03):235-239.

由 试 验 结 果 可 知 ：当

螺栓摩擦系数 0.13 ～ 0.15

时， 按 100 N · m+70 ° 拧 紧

后，螺栓轴力静置后衰减比例

为 2.3%， 轴 力 约 110.00 kN，

不满足≥ 113 kN 的要求。当

螺 栓 摩 擦 系 数 0.09 ～ 0.10，

按 100 N · m+70°拧紧后，螺

栓轴力静置后衰减比例为

1.5%，轴力约 124.00 kN，满

足≥ 113.00 kN 的要求。

3.2 螺栓预涂胶分析

根据预涂胶对螺栓装配性

能影响的试验研究可知，胶能

表 7 螺栓表面处理 ：达克罗（不涂胶）初始轴力 120 kN 下的轴力衰减和振动周期关系

表 8 螺栓表面处理 ：达克罗 + 涂胶初始轴力 120 kN 下的轴力衰减和振动周期关系

方式理论分析，确定了预紧力控制范围为 113.00 ～ 147.00 kN。试

验结果表明，预紧力控制范围有效。同时，文章还针对曲轴皮带

轮连接螺栓的预紧控制措施（摩擦系数和螺栓预涂胶）进行分析，

并分别设计了实物装配试验和横向振动试验进行验证。

试验结果表明，螺栓摩擦系数优化为 0.09 ～ 0.10，预紧力

满足产品要求，而螺栓预涂胶对螺栓的预紧力影响仅为 1%。后

续将进一步研究曲轴链轮两端面采用激光刻蚀形成摩擦纹，增大

端面摩擦系数从而降低最小预紧力，提高抗滑移安全系数，以此

获取更准确优化的设计，为后续发动机设计提供方法依据。

序

号

初始轴

力/kN

周期：200 周期：500 周期：1 000 周期：1 500 周期：2 000

轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率

1 115.76 106.61 7.90% 106.12 8.33% 105.48 8.88% 104.74 9.52% 102.30 11.63%

2 116.06 106.72 8.04% 106.23 8.47% 105.65 8.97% 104.91 9.61% 102.14 11.99%

3 116.48 106.63 8.46% 106.08 8.93% 105.46 9.46% 104.74 10.08% 102.87 11.68%

4 114.92 106.36 7.45% 105.81 7.93% 105.25 8.41% 104.34 9.20% 101.22 11.92%

5 115.16 105.54 8.35% 105.08 8.75% 104.40 9.34% 103.61 10.03% 101.76 11.64%

序

号

初始轴

力/kN

周期：200 周期：500 周期：1 000 周期：1 500 周期：2 000

轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率 轴力/kN 衰减率

1 119.80 108.80 9.18% 107.80 10.01% 106.69 10.94% 105.56 11.88% 102.75 14.23%

2 120.47 109.09 9.44% 107.61 10.67% 106.35 11.72% 105.59 12.35% 104.53 13.23%

3 120.44 110.13 8.55% 109.28 9.27% 108.28 10.10% 107.36 10.86% 105.63 12.30%

4 120.00 111.19 7.34% 110.34 8.05% 109.40 8.84% 108.56 9.53% 106.84 10.96%

5 120.12 108.87 9.36% 108.00 10.08% 107.08 10.85% 106.02 11.74% 103.59 13.75%

锁固螺纹副，使预紧螺纹的松动扭矩增大，可有效防止螺栓的回

转松动。因此，本文设计螺栓松动横向振动试验，分别验证涂胶

和不涂胶时螺栓横向振动加速轴力衰减情况。

3.2.1 横向振动试验

试验目的 ：通过横向振动试验加速轴力衰减，验证螺栓在不

同预紧力下松动（轴力衰减）情况，寻求其衰减规律。

实验方案 ：按照标准 GB/T 10431-2008《紧固件横向振动

试验方法》分别开展螺栓不涂胶和螺栓涂胶固化 24 h 的横向振

动试验，各 5 件样品，自由状态下振幅为 ±1.000 mm，频率为

12.5 Hz，循环周期 2 000 次。

试验设备 ：横向振动试验机。

结果输出 ：螺栓轴力衰减与振动周期的关系。

3.2.2 测试结果与分析

测试结果如表 7 和表 8 所示。

由横向振动试验数据可知 ：螺栓涂胶后预紧力在相同振动周

期下的衰减率比不涂胶螺栓低 1%，未有明显提升，仍无法完全

避免松动 ；而螺栓增加涂胶后，如果发生螺栓断裂，则断掉残留

在曲轴螺纹孔的部分螺栓无法取出，会造成发动机报废，质量成

本增加。

4 结论

本文针对某型号发动机曲轴皮带轮螺栓连接失效问题，从螺栓

断口分析其失效机理，并通过对系统所需预紧力、螺栓轴力及监控

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032 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

汽车整车路试镀锌卡钳生锈及盐雾问题的解决方案

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（浙江吉润汽车有限公司宁波杭州湾分公司，慈溪 315300）

茅红裕

摘要 ：本文主要介绍了汽车整车路试时，镀锌卡钳因为沿海的高盐雾气候环境导致表面生锈问题，以及此同批验证零件因为运输过程中的相互磕

碰和受潮导致的中性盐雾试验后不良问题的解决过程。文章用 5M1E 方法分析排查了导致生锈的多个因素，找到了问题的根因，并对镀锌卡钳路

试生锈和盐雾生锈问题的消除提供了一些措施。

关键词 ：整车路试 ；卡钳生锈 ；中性盐雾试验 ；5M1E 分析方法 ；电化学腐蚀 ；阻隔潮湿空气

中图分类号 ： U463.51 文献标识码 ：A

0 引言

汽车整车路试指机动车制造厂商为检测即将投产的新型车

辆，而对样车各项性能、技术参数进行全面的、不同环境及道路

条件下的驾驶测试，其目的在于及时发现产品缺陷并加以改进，

为产品的正式量产做准备 [1]。考虑到新项目样车在路试过程中因

为沿海气候环境问题出现镀锌卡钳严重生锈的问题，没有找到原

因，严重影响此客户在主机厂的正常产品交付。本文就整个事件

的发生和问题的查找过程进行了回顾。

1 问题描述

某路试车辆在试验场进行 LPT 试验时，发现 4 个车轮的制

动卡钳都出现锈蚀（图 1）。依据整车强化腐蚀试验评价规范，问

题制动卡钳的腐蚀等级被判定为 5 级（即大面积腐蚀）。据调查，

腐蚀的制动卡钳为年初批次零件，之前的批次零件在其他车型上

并未出现问题，所以该问题引起了笔者的高度重视。笔者将问题

反馈给分供方，要求查找原因，隔离批次产品，并对目前卡钳质

量进行加严管控。分供方也从多方面查找原因，未发现异常。

为了尽快查找原因，相关制动卡钳外协厂（以下简称外协

厂）安排另外的此批次制动钳单独发至实验室，开展中性盐雾试

验（NSS）验证。但在 100 多小时腐蚀后，表面出现红锈问题（图 2）。

2 原因分析与调查

笔者通过与相关外协厂以及基地相关项目 PSS 负责人沟通，

了解到相关的细节。此类问题同制动卡钳外协厂生产线操作人员

的技术水平、卡钳电镀线体及周边设备、材料、方法、测量系统

和环境状态等都有影响。笔者试着运用 5M1E 分析方法，对卡钳

生锈因素进行分析确认。5M1E 是指引起产品质量波动的六大主

要因素人、机、料、法、环、测的简称 [2]。

2.1 操作人员的技术水平

目前外协厂的相关技术人员工作年限基本在 10 年以上，实

际操作水平达到技能的相关要求，工作经验丰富，现场解决问题

图 1 路试车辆生锈制动卡钳

图 2 中性盐雾试验后卡钳状态

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033 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

能力强，处理类似其他主机厂的电镀零件目前未出现卡钳生锈问

题。因此，可以排除技术操作人员技能水平导致的卡钳质量问题。

2.2 电镀线体及周边设备

汽车制动卡钳的电镀锌设备线体，由相关的除油、水洗、酸

洗、电解除油、活化、预浸、电镀酸锌、出光、钝化、水洗、封

闭以及烘烤等工序槽位组成。调查发现，设备配置符合要求，有

专业的设备操作规程。挂具维护和设备的定期维护都有专业的保

养计划，以及每天的日常点检表。设备维护配备有专业的维修人

员，有相应的维修经验，对电镀线的周边设备，包括过滤机、循

环泵、溶锌槽、自动加药系统、油水分离系统、冷却系统和除碳

酸盐设备等非常精通。

依据电镀过程控制计划要求，每 8 h 进行一次电镀线关键工

序检查，因此检查问题零件批次在电镀线当班记录，未发现相关

异常记录。镀槽循环过滤机、碳酸盐除杂系统、自动加药系统、

钝化液 PH 在线检测设备、烘箱和去氢设备等，都运行正常。故

可排除电镀线体及周边设备导致的卡钳质量问题。

2.3 材料

对于电镀锌涉及的材料，一般指零件的材质，比如碳钢 ；另

外还涉及一些化学原材料，比如除油剂、盐酸、镀锌药水（等组

分氯化锌）、硼酸、氯化钾、镀锌添加剂和光亮剂、出光剂硝酸、

钝化剂以及封闭剂等。这些材料都采购自业内知名厂家，有相应

材料的合格报告，不存在相关问题。所以也可以排除材料对于卡

钳质量的影响。

2.4 方法

外协厂对于电镀卡钳涉及的一些工艺，都有相应的文件和规

章，包括电镀锌作业指导书、镀锌线药液分析化验操作规程以及

前道来料件、后道电镀件的检验作业指导书和判定依据等。此外，

外协厂对于各工序的工艺参数，如温度、时间、组分成分和浓度、

镀层要求厚度和外观以及盐雾等，都有严格的要求（图 3）。目前

问题批次卡钳都有相应的数据记录，且符合要求。所以也排除方

法对于卡钳问题的影响。

2.5 环境

电镀卡钳在整个生产过程中，包括原材料仓储环境、电镀过

程的车间生产线环境以及电镀后成品仓储的环境及包装，都经过

了相应的检测，未发现相关的问题。

但是针对目前出现的卡钳生锈问题，出现问题是在外界特定

环境，所以，外界环境的影响是个可变量，包括快递运输、包装

和地域气候环境，以及运输过程中一些物理化学状态变化等，如

磕碰划伤或接触化学气体腐蚀等。这些都对卡钳的质量有潜在影

响，比如发生化学或电化学反应，出现镀锌层生锈问题。

2.6 测量

2.6.1 测量系统

电镀卡钳相应规程的测量，包括镀层厚度、盐雾试验、外观

以及附着力等，都有相应的测量数据支撑。而且相应的测量设备

每年都定期进行第三方或当地质监局的校验，有相应的合格证。

故排除测量系统导致卡钳质量问题的影响。

2.6.2 对路试问题卡钳检测

将路试的问题卡钳拆解分析，对故障件分别进行厚度、外观、

元素和切面扫描检测。

2.6.2.1 厚度分析

检测问题卡钳外部镀层的厚度，数据都在 8 ～ 35 μm，符合

要求。

2.6.2.2 外观分析

通过外观分析，从锈蚀区域分布可以很明显地看出，锈蚀位

置明显呈流体状态（图 4）。怀疑产品在使用过程中被不明液体污

染，在自然状态加速腐蚀的现象。

2.6.2.3 元素分析

对锈蚀产品进行图谱分析，发现 Fe 含量超标，锌含量减少，

图 3 卡钳电镀酸锌的工艺流程

说明已经锈蚀到产品基材。对于其他批次同

工艺镀锌卡钳进行图谱分析，对比结果显示，

Fe 含量在正常范围内（图 5）。

2.6.2.4 金相分析

问题卡钳拆解后，对产品锈蚀部分切

片进行金相分析。切面在电子显微镜下放大

200 倍，观察锈蚀区域可以发现，有些区域

保留部分镀锌层，而有些区域已经腐蚀到零

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034 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

件基材（图 6）。锈蚀从外部向内通过缩松位置逐渐向基材延伸。

2.7 包装状态分析

调查得知，卡钳在运至第三方实验室时是按照原有运输的未

包装状态，钳体表面存在明显摩擦痕迹（图 7），此状态破坏了镀

层面。这说明问题卡钳是因为未包装运输导致卡钳表面产生磕碰

摩擦划伤，局部产生细微裂痕破坏镀锌层。这使镀锌层和钝化封

闭层的防腐性能下降，所以中性盐雾试验对卡钳表面造成了腐蚀

破坏。

3 腐蚀机理分析

根据上述分析可知 ：整车路试中造成卡钳生锈主要因素，为

路试场所是沿海长时间高盐雾、高低温的潮湿环境，加速镀锌层

表面的腐蚀 ；第三方实验室对问题卡钳做中性盐雾试验后造成的

表面生锈，初步判定为快递运输过程中未采取适当表面防护包装

处理，导致卡钳遇潮湿环境气候发生表面化学腐蚀，及物理磕碰

划伤等导致。

3.1 镀锌层在高盐雾高低温的海洋性环境腐蚀机理分析

在沿海沿江地区，周围多是海洋性气候，空气中存在大量的

氯化钠、氯化镁等盐组分溶液。在富含氯离子的环境中，虽然卡

钳镀锌层是均匀腐蚀的，但是考虑到零件结构状态，存在高低温

差导致的冷凝液积滴溶液的状态。长时间浸在含氯的盐水作用下，

卡钳局部会发生电化学腐蚀反应。导电的盐溶液进入局部镀锌层，

能腐蚀镀锌层和钝化封闭层，进而腐蚀基材铁层 ；同时盐溶液中

的氧也加速了镀锌层的腐蚀溶解。

这种腐蚀长时间作用下，局部电镀锌层腐蚀殆尽，然后就会

腐蚀局部铁基材，形成铁氧化物，腐蚀面积也越来越大。所以最

终卡钳表面会呈现出大面积铁基材生锈的状态。陈敏娟等人在论

文《锌及锌合金镀层盐雾试验腐蚀形态研究》中也阐述了类似的

镀锌层生锈的观点 [3]。

3.2 镀锌层在高湿度以及受到磕碰划伤后的腐蚀机理分析

在高湿度的大气环境中，当镀锌层受到磕碰划伤时，镀层表

面出现细微裂纹，所以导致锌层和基材铁层形成原电池。锌层作

图 4 对问题卡钳进行外观分析

图 6 200 倍下金相分析

图 7 问题卡钳送至第三方做盐雾试验前的状态

图 5 问题卡钳与其他批次无锈卡钳图谱分析对比

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035 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

【参考文献】

作者简介 :

茅红裕，本科，工程师，研究方向为电镀、喷涂及表面处理工艺技术的研究和

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437+442.

图 8 改进后的包装桩体

表 1 卡钳不同环境下出现生锈问题改善对策表

图 9 改进包装后盐雾试验后外观

为阳极，铁层作为阴极，发生化学反应，锌发生腐蚀溶解，生成

锌离子。经过一段时间后，镀锌层完全腐蚀后，就会逐渐露出铁

基材。对此，莫耀忠在《电镀锌层白色腐蚀现象的腐蚀机理》一

文中也表明了相同的观点。同时他还提出，高盐雾环境的腐蚀相

对理想环境下磕碰划伤状态的腐蚀要更加严重 [4]。董梅等在《2006

年全国轧钢生产技术会议文集》中发表的论文《热镀锌板腐蚀及

盐雾试验研究》中，也提出过类似因为潮湿气候导致的电镀锌件

生锈的问题 [5]。

4 解决措施

综合以上环境因素，特制定措施如表 1 所示。

原因 对策 目标 措施 备注

沿海气候

环境

减少高盐

雾环境长

时间暴露

接触

降低卡钳受高

盐雾环境电化

学盐溶液腐蚀

减少长时间沿海高盐雾环

境测试，杜绝雨天潮湿气

候露天环境长时间放置，

减少或杜绝受冷凝液电化

学盐溶液长时间腐蚀

路 试

生 锈

问题

零件间发

生表面磕

碰划伤

通过特殊

包装防护

防止卡钳之间

磕碰、阻隔零件

外的潮湿空气

两零件单独防护包装，保

证零件表面干燥，无磕

碰划伤

中 性

盐 雾

问题

4.1 减少长时间高盐雾高低温环境暴露接触时间

整车路试场地靠近沿海一侧，气候比较潮湿，昼夜温差大。

汽车长时间外露在此环境中，白天接触高盐雾环境，但是局部有

一定的高温，在夜晚温度下降后，遇空气中水分冷却下来，形成

局部冷凝液，对镀锌件局部腐蚀加剧，易生锈。因此通过减少白

天路试时间，以及在晚上不露天放置，放置在密闭干燥的环境中，

可以有效改善目前的问题。另外，尽量不要在下雨天长时间路测。

至此，相关问题得到很好的改善。

此批问题所装配车辆已在终端用户中，经过售后调查，未出

现卡钳生锈问题。经分析，终端用户车辆一般为车库或露天状态，

而且很少长时间出现在高盐雾、高低温的沿海环境中行驶，故较

少出现相关问题。所以判定，在高盐雾、高低温的环境长时间测试，

也是导致该车制动卡钳出现腐蚀问题的原因。

4.2 通过特殊包装防护防磕碰及受潮腐蚀

外协厂改进了制动卡钳的包装状态，以阻隔水气，确保

零件干燥，并防止磕碰划伤。具体措施为 ：卡钳先裹上干燥的

气泡袋，外放干燥剂，最外层用聚丙烯（PP）塑料袋包装 ；2

个零件用纸箱包装后，再用木箱固定包装（图 8）。将改进包

装后的卡钳再次发运到第三方实验室，安排重新开展中性盐雾

试验。试验结果表明，试验后卡钳表面有小面积白锈，无红锈，

符合试验要求（图 9）。

5 结束语

在本次工艺研究的过程中，笔者所在团队通过理论分析和工

艺验证提取要因，找到了汽车电镀锌卡钳生锈的原因，包括路试

后不良和运输过程后中性盐雾不良问题。该问题为其他类似质量

问题的解决提供了参考。

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高节拍白车身主拼工位的节拍优化

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（一汽模具制造有限公司，长春 130013）

陈志毅、李轲冉、毕愿江、刘泽博

摘要 ：为提升汽车焊装线总体生产效率，需要对焊装车间的生产瓶颈工位进行节拍优化。作为工艺最复杂、节拍最紧凑的白车身总拼工位，节拍

的优化工作更是重中之重。本文通过分析总拼工位的时序，并详细归纳总结通过简化夹具结构、调整焊点分布、改善机器人路径及优化 PLC 程序

的节拍优化方法。通过以上方案的总结以及措施的实施，减少了现场的设计变更量，提高了前期规划设计质量，提升了焊装线整体生产效率。

关键词 ：汽车焊装线 ；高节拍 ；主拼工位 ；节拍优化

中图分类号 ： U466 文献标识码 ：A

0 引言

焊接车间在汽车的四大工艺车间中是自动化率最高、工艺最

为复杂的一个环节。在焊装车间中，根据汽车的生产工艺和零件

搭接顺序分为各种产线，例如 ：地板线、主线、侧围线以及分拼

线等。其中，最重要且关乎整个白车身焊接精度的线体当属主线。

而总拼工位是主线乃至焊装车间最重要的一个工位 [1]。

车间的生产节拍直接反映了车间的生产效率 [2]。由于总拼工

位的可编辑逻辑控制器（PLC）程序复杂、机器人密集并且节拍

紧凑，影响着整个主焊线的生产效率，是制约车间效率的重要瓶

颈点，所以在生产当中对节拍的优化至关重要 [3]。通过优化措施

的总结归纳，提升机器人的生产节拍，提高生产效率，可以让企

业更好地占领市场份额，控制生产成本 [4]，同时对行业内同类生

产线节拍问题的优化提供参考。

在德系的白车身层级中，白车身通常有 2 个总拼工位 ：第

一个是实现侧围内板、顶盖横梁的点定，一般称之为内总拼工

位或一次总拼工位（图 1a）；第二个是实现侧围外板的点定，

一般称之为外总拼工位或二次总拼工位（图 1b）。本文针对国

内某车企内总拼工位进行优化，并提出了前期总拼工位工装时

的设计要点。

1 总拼工艺简析

1.1 内总拼工位

内总拼工位的工艺内容为实现顶盖横梁、左右侧围内板以及

下车身的点焊焊接。在高节拍的总拼工位中，普遍采用焊装总拼

单元（OPEN GATE）实现线体工艺。OPEN GATE 框架采用伺服

电机驱动，速度快，重复精度良好，广泛应用于各大汽车主机厂中。

在总拼工位前，会先在预装工位将零件通过搭扣形式搭接在白车

身上，再通过主拼工位的主拼框架上大量定位单元以及下部车身

的定位，使白车身达到理论的设计精度（图 2）。

内总拼工位的常规 3D 布局以本条线体为例（图 3），主拼框

图 1 白车身总拼示意图

图 2 一次预装 + 总拼平面布局

图 3 内总拼工位 3D 布局

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037 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

架采用 KUKA 公司的 OPEN GATE 转台式切换框架，实现多车型

主拼夹具的切换。同时，为实现总拼工位能够焊接尽可能多的焊

点，在地面 2 个切换转台中间单侧各布置 4 台点焊机器人。在二

层铺设钢结构，采用“钢结构 + 下探机器人”的形式布置了 6 台

下探机器人，以实现该工位最大程度的焊接。

该工位工作时，先由滚床将白车身输送至该工位下夹具上。

随后侧围定位框架 Y 向推入对白车身进行定位，总拼框架再对侧

围框架进行定位，保证每次侧围夹具推入的一致性。之后由该工

位的所有机器人对白车身进行点焊。当点焊完成时，夹具打开，

侧围框架 Y 向推出，滚床将该工位的零件输送至下一工位。某车

企生产线节拍为 60JPH，内总拼工位的实际节拍为 49.0 s，该工

位的节拍时序如表 1 所示。

2.1 工装夹具的设计优化

总拼定位框架作为总拼工位的工装核心，对节拍的影响因素

巨大。从现场实际的反馈效果来看，总拼工装的设计前期主要应

该注意以下 2 点。

2.1.1 工装时序步骤应有意识地减少

由表 1 的节拍时序中可以看出，在该条线高节拍的总拼工位

下，纯理论状态总拼侧围工装的打开和夹紧时间加起来一共仅有

10.0 s 左右。按照气缸一步动作 2.0 s 来计算，打开和夹紧一共最

多只能有 5 步动作。这其中还不包含一些大型定位翻转单元，一

步动作一般要 3.0 ～ 3.5 s，这对于总拼工装的设计提出了较高的

要求。

因此，设计者应有意识地减少定位单元的时序步骤，并让不

同的定位单元尽可能地同时动作，以减少夹具的动作时间。同时，

设计者应该有意识地减少大型翻转单元，以及滑台单元的使用，

使每一步的夹具动作时间尽可能减少。

以内总拼侧围定位框架为例（图 6），由于定位顶盖横梁部

分工装距离框架基板较远，不可避免地使用了翻转单元。为满足

工位节拍，夹具在同时动作时都做了刻意回避，保证所有的单元

可以同时动作，没有空间上的干涉（图 7），有效提升了总拼工位

的节拍。

图 5 总拼工位节拍优化的 4 个方面

图 4 二次预装 + 总拼平面布局

表 1 总拼工位节拍时序

操作者 工序描述 时间/s 开始时间/s 结束时间/s

滚床到位 12.0 0 12.0

下夹具夹紧 2.0 12.0 14.0

总拼框架Y向推入 2.5 14.0 16.5

总拼立柱气缸定位 2.0 16.5 18.5

总拼夹具定位 6.0 18.5 24.5

R01-R14 机器人焊接 18.0 24.5 42.5

总拼立柱气缸打开 2.0 42.5 44.5

下夹具打开 2.0 42.5 44.5

总拼工位夹具打开 2.0 44.5 46.5

总拼框架Y向驶出 2.5 46.5 49.0

1.2 外总拼工位

外总拼工位的工艺内容为实现左右侧围外板以及一次总拼完

成后的总成焊接。从工艺时序上与内总拼相似，但由于一般只上

侧围外板，相比于一次总拼需要的焊点要少，工艺上略微简单。

图 4 所示为二次总拼及预装的平面布置，由于空中焊接需求的减

少，空中一般布置 4 台机器人即可满足工艺要求。

2 总拼工位节拍优化思路及方案

对于工位节拍优化思路应为 ：通过对比现场实际节拍和理论

分析的差异，逐个分析差异点及差异原因，找出瓶颈点，并通过

优化措施，使之达到理论设计节拍。由于内总拼的工装，焊点相

较于外总拼均更复杂，所以本文以内总拼作为案例，讲解总拼工

位的节拍优化思路。根据现场实际调试过程，某车企内总拼工位

的问题主要集中在 4 个部分（图 5）。

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2.1.2 夹具的气路控制优化

总拼工位的侧围定位框架是白车身焊装线中最复杂的工位，

其总体表现为气缸开关数量多，定位复杂。该夹具由阀岛进行总

体控制，同时相同动作的气缸由一组阀片进行控制，并通过阀岛

和上位 PLC 相连。在通常的夹具中，由于对夹具没有太高的节拍

要求，一组阀片最多可以带 10 组甚至更多的气缸 ；但由一组阀

片控制过多气缸的代价是，这些气缸同时工作时动作迟缓，严重

影响节拍。

通过现场阶段的优化改进，一组阀片控制不应超过 6 个气缸。

在提高阀岛数量的情况下，现场夹具的动作速度有了较大规模的

改善，基本达到了理论时间。

2.2 机器人路径的优化方案

机器人路径的优化主要分为 2 部分 ：一部分为焊点分配的优

化 ；一部分为现场过程中，机器人干涉区的优化。

2.2.1 机器人焊点数量及位置选择

由表 1 的节拍时序中可以看出，在该条线高节拍的总拼工位

下，留给机器人焊接的时间非常短暂，理论状态下仅有 18.0 s。

考虑到总拼工位夹具也较为复杂，机器人进出枪较多的情况下，

一个机器人最多可以焊接 4 个点。这对焊点的分配提出了较高的

要求。

以该条线生产的其中某车型为例，该总拼工位的焊点分布如

图 8 所示。通过不同颜色的焊点区分不同的机器人，可以看到在

1 个机器人焊接 4 个焊点的前提下，焊点应当相对于白车身尽量

均匀。对于顶盖横梁，在点定工位一个横梁最多焊接 2 个焊点，

但应尽量选择对角，使零件焊接稳定（图 9）。同时在进行焊点分

配时，应使各机器人之间减少交叉，以减少机器人相互之间的干

涉区。

图 6 内总拼侧围定位框架

图 8 侧围内板的总拼焊点分布

图 9 顶盖横梁的总拼焊点分布

图 7 定位部件通过打开角度进行干涉回避

2.2.2 机器人干涉区的有效回避

经过正确的焊点分配后，需进行机器人的仿真和调试，确保

机器人能够对相互之间的干涉区进行有效躲避。其中最为重要的，

是焊钳以及机器人管线包之间的干涉性。如果想满足 1 个机器人

4 个焊点的焊接当量，机器人之间不能存在互相等待的时间，否

则会严重影响总拼工位的整体节拍。

在前期的机器人仿真工作中，需要重点关注在动态焊接过程

中，机器人管线包的干涉性，尤其是机器人六轴管束固定支架（俗

称苍蝇拍）的位置（图 10）。通过有效的机器人相互避让，使机

器人的焊接时间达到理论节拍。

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039 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

【参考文献】

作者简介 :

陈志毅，本科，助理工程师，研究方向为汽车焊装制造技术。

[1] 李 鲁 彪 . 白 车 身 柔 性 总 拼 工 位 研 究 [J]. 环 境 技 术 ,2021,39(03):198-

203+209.

[2] 宁宇 , 韩英淳 , 李悦 . 基于数字化工厂的白车身焊装前期规划 [J]. 汽

车技术 ,2010(05):58-61.

[3] 陈志雅 , 宋和平 , 马怀振 , 等 . 焊装车间机器人的节拍分析及优化设计 [J].

汽车工艺与材料 ,2021(02):11-15.

[4] 何益富 . 焊装 B 平台地板线往复杆输送设备铰链四连杆提升机构的优化

[J]. 现代制造技术与装备 ,2017(3):35-36.

[5] 张晓龙 , 马立新 , 杨磊 , 等 . 自动化焊装线的节拍设计与优化 [J]. 汽车工

艺与材料 ,2021(02):7-10.

2.3 对标准设备的参数要求

该项主要针对的是滚床供应商。常规滚床在标准间距

6 000 ～ 6 500 mm 的前提下，节拍一般可以满足 12.0 s 一个循

环（举升 3.0 s，行走 6.0 s，下降 3.0 s）。这可以满足大多数工位

的节拍要求。但对于总拼工位，工位与工位之间需要适应切换转

台，一般间距最大会达到 7 500 ～ 8 500 mm（图 11）。如果按照

常规的滚床参数，滚床的运动时间会被大幅度拉长，从而影响总

拼工位节拍。所以，在前期与滚床供应商沟通时，需要明确要求

滚床的基本参数，使滚床的一个循环至少能达到 12.0 s。

图 10 管线包的干涉性至关重要

图 11 该生产线总拼滚床间距

图 12 提前进入焊接等待位置

2.4.2 工装夹具中气缸的提前打开

在常规时序中，完成焊接工作后机器人回到 home 点，PLC

向夹具发出打开命令，工装夹具气缸打开。但当节拍非常紧张，

需要额外的方案提升节拍时，可以在机器人已完成焊接工作，在

返回 home 点的过程中选择一点。该位置已和工装夹具没有空间

上的干涉性，使夹具提前打开。同时为了更进一步节省节拍，还

可以使部分工装部件先打开，其余部件后打开。这样可以进一步

提升节拍，使有效焊接时间可以达到 22.0 s 左右，减缓了点定焊

接的节拍压力。

3 结束语

本文以国内某车企高节拍总拼工位作为案例，阐述了总拼工

位的节拍优化方法。通过优化工装结构，减少工装时序，提高前期

设计质量 ；通过明确滚床设备速度，提高前期设备选型的准确性 ；

通过优化焊点分配，减少或消除机器人焊接过程中的等待时间 ；通

过 PLC 程序中对各个不干涉时序的重叠，进一步提高总拼工位的

节拍与效率。通过以上措施的实施，提升了主焊线的生产效率，降

低了生产成本，也为后续类似主拼工位节拍优化提供了借鉴。

2.4 电气控制程序的优化方案

电气程序控制的优化对于主拼工位的节拍提升有着重要的作

用。通过电气程序控制，将一些时序进行重叠，提前进入，可以

最有效地优化节拍，同时可以为机器人争取更多的时间用于点焊。

2.4.1 使机器人提前进入焊接程序

通常机器人开始工作时，都是从设置的机器人安全位置

（home）点开始工作，并以回到 home 点作为一个工作循环的结

束。比如点焊工艺中，机器人的动作包括接近首个焊点位置、点

焊操作以及返回原点 [5]。但在实际过程中，为了提高机器人的有

效焊接程序，通常会使机器人提前进入焊接程序，在不干涉的位

置进行焊接等待。这个过程可以在滚床运动，以及在工装夹具动

作的过程中进行。如图 12 所示，在车身尚未到位前，机器人已

经到达了焊接等待位。通过该项操作，可以在每个循环中节省

2.0 ～ 3.0 s 时间，有效提高了节拍。

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040 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

邹林峰

摘要 ：本文通过对某款新研发多用途汽车（MPV）的发动机、整车性能进行分析和计算，提出所要匹配手动变速器的各项技术要求。再应用变速

器选型漏斗模型，按照技术要求从潜在供应商中选择适合的手动变速器总成。经过变速器总成台架试验、整车道路可靠性试验以及动力总成可靠

性试验，选型变速器完全满足该 MPV 整车的各项技术指标要求。

关键词 ：手动变速器 ；选型 ；技术要求 ；中心距 ；速比 ；漏斗模型

中图分类号 ：u463.212 文献标识码 ：A

某 MPV 车型手动变速器选型分析

0 引言

随着汽车行业的发展，国内汽车零部件行业也从建国初期的

起步阶段，发展到目前的快速发展阶段 [1]。变速器厂家也从最初

只能与规定主机厂配套，发展到配合整车主机厂同步开发新车型

的系统或零部件的协同开发。很多变速器生产厂家能够根据自身

研发能力和企业优势，陆续研发成功了不同型式、不同规格的平

台化、系列化的变速器总成供主机厂配套选型。

汽车更新换代迅速，产品的快速迭代能够解决问题，减少客

户抱怨，同时也符合事物更新变化发展的规律。因此，为了适应

日益激烈的市场竞争，主机厂致力于缩短整车研发周期，提高有

利竞争力以抢占市场。对于核心零部件之一的变速器，选用现有

成熟的平台，通过较小幅度设计更改以满足主机厂开发周期要求，

可以有效缩短变速器零部件的研发周期。本研究针对某款家用

MPV 车型进行了手动变速器的选型，选型过程科学、规范，为后

续车型手动变速器的选型提供了很好地参考示例。

1 选型前技术信息梳理及分析

1.1 车型整车信息

该车型研发设定目标为家庭使用为主、宜家宜商的 MPV 车型，

发动机前置前轮驱动。发动机横向布置，采用手动换挡模式，挡

位设定为 5 个前进挡加一个倒挡，整车相关技术参数如表 1 所示。

1.2 发动机信息

该 MPV 车型采用 B15 系列前置前驱发动机，发动机排量为

1.5 L，配置双连续可变气门正时系统（DVCP）。发动机主要参数

和性能指标如表 2 所示。

1.3 发动机舱总布置要求

按照该 MPV 车型的发动机舱总布置物理集成方案，对变速

器的外形轮廓尺寸需控制在 520.0 mm×470.0 mm×380.0 mm

之内。变速器外形轮廓及附件可根据实际发动机舱布置，进行相

应的调整。

1.4 整车性能要求

按照整车性能理论分析，匹配 B15 发动机的 MPV 车型，通

过模拟工况，分析整车的动力性和燃油经济性等因素，初步推荐

了变速器理论速比，如表 3 所示。

序号 内容 参数数值

1 总长/mm 4 685.0

2 总宽/mm 1 765.0

3 总高（空载）/mm 1 755.0

4 轴距/mm 2 750.0

5 最大爬坡度 30%

6 总质量/kg 1 920.0

7 轮胎滚动半径/mm 299.0

表 1 整车基本技术参数

表 2 发动机主要参数和性能指标

序号 项目 参数或指标

1 发动机型号 L2B

2 发动机结构 直列四缸，四冲程， 16气门，水冷，汽油发

动机，自然吸气

3 压缩比 10.2:1

4 发动机排量/L 1.485

5 额定功率/ kW 82（5 800 r/min）

6 最大扭矩/ N·m 147（3 600~4 000 r/min）

7 怠速转速/ （r/min） 750±50

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2 变速器主要技术要求

2.1 变速器挡位要求

根据整车性能分析要求，该 MPV 车型的变速器采用 5 个前

进挡加 1 个倒挡设计。根据整车总布置方案，操纵机构的换挡手

柄的挡位布置参考传统车型的换挡习惯，倒挡位置放在 5 挡下方

或在 1 挡左侧。为避免误操作换入倒档，变速器内部设置倒挡锁

机构（倒挡在 5 挡下方时），或手动换挡器上设置防倒挡误换机

构（倒挡在 1 挡左侧时）。挡位布置形式推荐如图 1 所示。

2.3 变速器 1 挡速比

依据汽车理论，根据汽车最大爬坡度来确定 1 挡传动比。当

车辆在最大上坡路面上行驶时，最大驱动力应能克服轮胎与路面

间滚动阻力及上坡阻力，由汽车行驶方程得 [3] ：

（2）

式中 ：i 1 为变速器第 1 挡速比的数值 ；i 0 为汽车主减速器速

比的数值 ；η 为汽车传动系总效率的数值 ；ma——汽车总质量的

数值，单位 kg ；Temax 为发动机最大扭矩的数值，单位 N · m ；

Ψ 为道路最大阻力系数的数值 ；r 为驱动轮滚动半径的数值，单

位 mm ；g——重力加速度的数值，取 9.8 m/s2

。

根据整车参数和发动机参数，计算车辆所需的 1 挡速比和主

减速比。车辆设计最大爬坡度 30%，换算为道路最大阻力系数

Ψ 为 0.30 ；前置前驱汽车传动总系数η 的经验值为 0.8 ；理论主

减速比为 4.111，由此可计算其 1 挡传动比，i 1 ≥ 3.507。由于前

置前驱变速器总成带主减速比，因此 1 挡速比和主减速比可根据

实际进行优化调整，即要求满足最大传动比 [4]。该车最大传动比

itmax ≥ 14.416。

2.4 变速器齿轮、齿轴、轴承强度要求

根据《变速箱承载能力分析评价标准》，按我司载荷谱分析，

当发动机最大扭矩为 147 N · m 时，变速器各轴承的损伤率须在

安全范围之内。

2.5 变速器总成模态要求

根据该 MPV 车型整车技术的要求，匹配的变速器总成须满

足最低固有频率≥ 210 Hz。

2.6 变速器总成的其他技术要求

环境要求：变速器总成必须完全满足下列环境下的正常使用。

（1）周围环境温度的变化（-40 ～ 52 ℃）及发动机散发的热量。

（2）周围环境相对湿度变化（从 0 ～ 100%）。

（3）在飞溅的雨水、泥浆、暴雪或盐碱环境中。

（4）发动机振动。

（5）与底盘使用的化学物质接触（例如发动机冷却液、机油、

制动液或润滑脂等）。

传动效率要求 ：变速器总成的传动效率不得低于 95%。

换档性能要求 ：参考 GM 汽车公司测试程序，手动挡变速器

所有挡位（包括倒挡）进行的主观评估要求如下。

（1）选挡精确性能≥ 8 分。

（2）选挡舒适性能≥ 8 分。

表 3 变速器理论速比

项目 挡位 速比需求

整车速比输入

（理论计算值）

1挡 3.538

2挡 2.050

3挡 1.433

4挡 1.028

5挡 0.838

R挡 3.231

主减速器 4.111

图 1 车型挡位布置形式要求

2.2 变速器的中心距

手动变速器的中心距是变速器很重要的参数，它对变速器

整体尺寸及质量有很大影响，通常根据经验公式初选中心距。该

MPV 车型设计类型参考乘用车，根据轿车的经验公式选取变速器

中心距A。变速器中心距经验公式如下 [2] ：

（1）

式中 ：A 为变速器中心距的数值，单位 mm ；KA 为变速器中

心距系数的数值，对于轿车 KA 取 8.9 ～ 9.3，对于载货汽车KA

取 8.6 ～ 9.6 ；Temax 为发动机最大扭矩的数值，单位 N · m ；i 1 为

变速器第 1 挡速比的数值；ηg 为变速器传动效率的数值，取 0.95。

由于发动机最大扭矩为 147 N · m（3 600 ～ 4 000 r/min），车

型推荐的 1 挡理论速比 3.538，KA 参考轿车设计要求，根据公式（1）

可计算出变速器中心距A 的理论推荐值为 70.3 ～ 73.4 mm。

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042 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

（3）换挡噪声水平≥ 8 分。

（4）正常行驶跳挡≥ 10 分。

噪声要求 ：变速器总成的噪声要求 ：前进挡齿轮（除超速挡）

噪声水平不应超过 85 dB，超速挡和倒车挡齿轮噪声水平不应超

过 87 dB。噪声试验依照国家试验标准细则 QC/T568-1999《汽

车机械式变速器 台架试验方法》。

密封性要求 ：变速器总成在使用过程中不得出现任何变速器

油泄漏、渗漏或水渗入等现象。

耐久性要求 ：变速器总成须满足 10 年或 17.0 万 km 之内无

故障（以先到的为准）。

3 变速器选型漏斗模型及应用

轮齿轴及壳体材料加强，基本能够满足该车型的发动机扭矩。经

与供应商沟通交流，其公司产品设计权限在合资方，目前暂无技

术能力进行较大技术改动，最终决定放弃。

（3）供应商 B 拥有 68.0 mm 中心距的变速器平台，与推荐

值较为接近。供应商技术确认，可以通过齿轮齿轴的材料加强，

确保能够满足该车型的发动机扭矩。且该平台变速器可根据整车

需求更改或优化速比以及周边零部件布置。因此可将供应商 B 列

入潜在供应商名单。

（4）供应商 A 拥有 72.0 mm 中心距的变速器平台，可满足

该车型的变速器使用需求。且可根据整车需求更改或优化速比以

及周边零部件布置，因此可将供应商 A 列入潜在供应商名单。

3.2 具体技术指标评判

3.2.1 变速器速比分析

由于供应商的变速器中心距不同，2 家供应商分别推荐了实

配速比（表 5）。对 2 家供应商提供的实配速比进行分析如下。

供应商 中心距

/mm

轮廓尺寸

/mm

最大承载扭矩

/N·m

净重

/kg

A 72.0 507.0×453.5×360.0 180 37.5

B 68.0 472.0×412.5×359.0 155 37.0

C 65.0 / / /

D / / / /

表 4 可供选择的变速器机型

表 5 供应商实配推荐速比

图 2 变速器选型漏斗模型

变速器挡位 供应商A 供应商B

1挡 3.545 3.385

2挡 2.048 1.955

3挡 1.414 1.370

4挡 1.029 0.972

5挡 0.829 0.811

R挡 3.333 3.231

主减速器 4.176 4.294

变速器选型不同于全新变

速器总成的零部件开发。选型

是通过整车技术参数确定对变

速器的基本参数要求，探寻现

有供应链厂商和行业内成熟变

速器平台，通过小范围的技术

更改，以较短的零件开发周期

实现满足整车的应用需求。由此构建了变速器选型漏斗模型，用

于指导快速选型工作。变速器选型模型简图如图 2 所示。

3.1 潜在供应商选择

结合现有供应链系统的变速器总成供应商，以及潜在的变速

器总成供应商资源，变速器供应商反馈或推荐的可供选择变速器

机型 / 平台如表 4 所示。

经与 4 家变速器供应商就技术及商务方面进行沟通，得到如

下结果。

（1）供应商 D 没有可适用于该车型的变速器机型，且目前暂

无研发近似规格的变速器平台的计划，因此供应商 D 不符合此车

型开发要求。

（2）供应商 C 拥有 65.0 mm 中心距的变速器平台，通过齿

（1）供应商 A 推荐的变速器，其速比与理论速比较为接近，

1 挡总速比为 14.804，满足最大传动比 itmax ≥ 14.416。经整车性

能分析，供应商 A 推荐的变速器可以满足该 MPV 车型对动力性

和燃油经济性的设计要求。

（2）供应商 B 推荐的变速器平台中心距较小，考虑变速器及

齿轴强度，变速器总成增大了主减速比。其他各挡位速比适当减

小，一挡总速比为 14.535，满足最大传动比 itmax ≥ 14.416 的要求。

经整车性能分析，供应商 B 推荐的变速器平台也可以满足该 MPV

车型对动力性和燃油经济性的设计要求。

3.2.2 变速器齿轮、齿轴、轴承和壳体强度分析

通过专业软件模拟理论分析，根据《变速箱承载能力分析评

价标准》，按我司载荷谱分析，供应商 A 和供应商 B 推荐的变速

器总成输入轴、输出轴、主减速齿轮强度及各挡齿轮均满足强度

要求。当最大扭矩为 147 N · m 时，变速器各轴承的损伤率在安

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043 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

全范围内，满足强度要求。

对变速器壳体通过专业分析软件进行强度分析，供应商 A 和

供应商 B 的变速器总成壳体均满足技术要求。

3.2.3 变速器总成模态分析

供应商 A 的变速器总成模态≥ 270 Hz，供应商 B 的变速器

总成模态≥ 210 Hz，均满足技术要求。

3.2.4 变速器总成噪声分析

通过软件模拟分析，供应商 A 和供应商 B 推荐的变速器总成，

均满足该车型的噪声要求。1 ～ 4 挡的噪声均低于 85 dB；超速挡（5

挡）和倒挡齿轮噪声均低于 87 dB。

3.3 变速器商务定点

该 MPV 车型的变速器选型，通过对整车的功能、性能、质量、

成本贡献、维修便利性以及其他各方面综合因素的评估，最终变速

器总成零件商务定点为供应商 B，该 MPV 车型匹配 MF515 平台变

速器总成。应用变速器选型漏斗模型，最终的选型结果如表 6 所示。

车 4.0 万 km 道路可靠性试验以及动力总成 3.2 万 km 可靠性试

验等零部件及整车验证。验证结果证明，MF515 平台变速器完全

满足该 MPV 整车的各项技术指标要求。

4.3 变速器应用结论

在整车开发周期内，供应商 B 完成了 MF515 变速器总成的

研发任务。整机的功能和性能完全满足该 MPV 的整车要求，允许

在整车上集成应用。通过 100 万辆已售车型的市场反馈，MF515

平台变速器满足车辆使用的功能要求。同时，匹配该 MPV 车型

的 MF515 变速器在整车表现出换挡准确、符合人机工程要求等

特性，有效地提高了驾驶舒适性，降低了驾驶员疲劳强度，提高

了顾客的满意度。最终，达到企业的设计宗旨 ：设计面向顾客。

5 结束语

汽车市场竞争也越来越激烈，新车型更新换代的周期越来越

短，而全新变速器平台的开发周期较长，在新车型研发项目上开

发全新变速器总成很难满足整车研发时间要求。同时，为了降低

油耗并提高驾驶乐趣，传递转矩逐级增大，手动变速器中 6 挡位

变速器将成为主流 [5]。手动变速器在中国乃至全球的份额下降已

成必然，但并不代表手动变速器就是夕阳产业，以后相当长一段

时间内，它仍将具有自己的发展空间 [6]。

因此，在未来整车研发中，采用现有手动变速器平台开发适

用于新车型需求的手动变速器总成，将成为主机厂的更好选择方

案。应用变速器选型漏斗模型，结合整车研发实际场景需求，快

速合理地选定恰当的手动变速器平台，可以缩短变速器总成的研

发周期，对整车项目缩短研发周期具有实际的指导意义。

表 6 变速器选型结果

表 7 变速器定型速比确定值

漏斗模型步骤 筛选条件 供应

商A

供应

商B

供应

商C

供应

商D

选择潜在供应商 拥有合适平台

机型 √ √ × ×

技术指标评判 各指标满足技术

要求 √ √ N/A N/A

商务定点 满足主机厂采购

需求 × √ N/A N/A

项目 挡位 速比

变速器速比

1挡 3.462

2挡 2.048

3挡 1.464

4挡 1.030

5挡 0.838

R挡 3.231

主减速器 4.389

4 变速器实际应用情况

4.1 变速器速比确定

通过理论速比匹配的变速器速比进行软工装样件实车验证，

结合动力性和燃油经济性，变速器定型速比确定值如表 7 所示。

4.2 变速器试验验证

变速器详细设计由变速器供应商完成，确定最终速比之后

的正式工装变速器总成，分别进行了变速器总成台架试验、整

【参考文献】

作者简介 :

邹林峰，本科，高级工程师，研究方向为动力总成集成设计及应用、整车成本

分析及零部件价值分析。

[1] 普华有策 ph. 汽车零部件行业发展历程及特点发展趋势面临的机遇挑

战 [EB/OL].(2022-5-27)[2023-02-15].http://baijiahao.baidu.com/

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[2] 王望予 . 汽车设计 [M]. 第 4 版 . 北京 : 机械工业出版社 ,2004.

[3] 高维山 . 变速器 [M]. 北京 : 人民交通出版社 ,1990.

[4] 余志生 . 汽车理论 [M]. 第 3 版 . 北京 : 机械工业出版社 ,2009.

[5] 程勇 , 郭立书 , 高炳钊 . 汽车变速器理论、设计及应用 [M]. 北京 : 机械

工业出版社 ,2018.

[6] 徐海山 . 汽车用手动变速器发展趋势 [J]. 现代零部件 ,2014(04):31-33.

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（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

黎观祥、邱汝峰、谢晋全

摘要 ：本文通过介绍紧固件在汽车车身上的应用，分析总结了短周期螺柱焊接和螺母凸焊的设备以及工艺参数。结合生产实际情况，总结了螺柱

焊接和螺母焊接常见的缺陷类型并分析缺陷产生原因，针对不同类型的缺陷给出了相应的解决措施。

关键词 ：紧固件 ；螺柱焊 ；短周期拉弧焊 ；螺母凸焊 ；虚焊 ；气孔

中图分类号 ：U463.8 文献标识码 ：A

汽车车身紧固件焊接探析及应用

0 引言

汽车是一个集成了车身结构、电子电气、管路系统、内外饰

系统和底盘悬架系统等综合性能结合体的装置。其中车身结构是

整个装置的基础，其他子系统都是安装在车身上的附属装置。附

属装置需要通过安装点固定在车身上，目前大多数都是通过螺栓

连接固定，因此需要提前在车身相应位置植焊螺柱或者螺母。

螺柱焊是指将金属螺柱或类似的其他金属紧固件（栓、钉等）

焊接到工件上的方法。实现螺柱焊的方法有电弧式螺柱焊、储能

式螺柱焊、电阻焊或凸焊等 [1]。螺柱焊焊接设备比较简单，工艺

过程少，操作便捷。随着汽车工业和螺柱焊技术的不断发展，螺

栓连接固定已经逐步替代了电弧焊、电阻焊或钻孔等传统连接工

艺，发展为制造业中一种基本的热加工方法 [2]。

本文从车身紧固件类型、规格应用出发，对车身紧固件焊接

工艺及常见缺陷进行分析，总结紧固件的焊接工艺参数、焊接质

量要求及缺陷防治措施。

1 车身紧固件应用

汽车紧固件一般指螺纹紧固件，结构简单，品种较多，主要

包含螺柱、螺栓、螺母和螺钉等。在一辆汽车上，紧固件的使用

数量占到了全部零件的 30% ～ 40%，是汽车的主要连接件。总

装线上装配汽车的过程，几乎都是在装配螺纹紧固件。

为了减少开孔，保证汽车车身的密封性能，同时满足整车子

系统的安装需求，约 30% 的紧固件需要提前焊接在白车身上。应

用于白车身上的焊接紧固件主要有焊接螺栓、承面凸焊螺栓、端面

凸焊螺栓、焊接方螺母、焊接六角螺母以及焊接六角法兰面螺母等，

需要根据安装点固定零件类型、扭矩等条件选择相应的紧固件。

在上述紧固件类型中，螺栓类紧固件一般可以直接植焊在钣

金件上，无需开孔 ；而螺母类紧固件由于在总装安装零件时需要

穿过螺栓，因此钣金件上在焊接螺母的位置需要开一个光孔，孔

的直径比螺母螺纹的公称直径大 0.5 ～ 1.0 mm。如焊接螺母的

规格为 M6，则光孔的直径为 mm，这是基于焊接螺母

的定位及螺栓安装的需求。

2 车身紧固件的焊接工艺

2.1 螺柱焊接

螺柱焊接是将直径 2.0 ～ 25.0 mm 的螺柱或柱状金属，高效、

低成本以及全断面地熔合焊接在金属表面的一种特种焊接工艺 [3]。

根据螺柱焊机工作原理的不同，一般将螺柱焊机分为储能式螺柱

焊机和拉弧式螺柱焊机两大类。电容放电螺柱焊是以储能电容快

速放电产生的电弧作为热源，这种焊接方法具有焊接时间短、无

需保护的优点，但是需要使用专用螺柱，因此应用范围较窄。在

汽车制造行业应用较多的是拉弧式螺柱焊机，这种焊接方式的前

提条件是螺柱的端面与工件表面相互接触，下面重点介绍拉弧式

螺柱焊接设备和工艺。

2.1.1 拉弧式螺柱焊接设备

拉弧式螺柱焊机由焊接电源、控制器、地线钳和焊枪组

成（图 1），焊接电源一般为晶闸管控制或逆变式弧焊整流器控制。

大部分拉弧式螺柱焊机的焊接电源与控制器合并在一起，称为主

机 [1]，作用是把电网电压和电流调制成适合螺柱焊工艺需求的电

压和电流，同时驱动控制输入和输出。手动焊枪是螺柱焊的执行

机构，它通过线缆与主机连接，可以灵活移动，能够适应不同位

置的焊接需求。控制面板左上角的红色旋钮是电源开关，开关右

侧的是参数显示窗口，工作状态下会显示当前的焊接参数。面板

右下方是根据螺柱规格确定的焊接参数推荐表 ；面板最下面一排

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045 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 03

是输入 / 输出接口，用于连接输入 / 输出部件。

2.1.2 拉弧式螺柱焊接工艺

在实际生产中，一般选用短周期拉弧式的焊接模式，这种模

式焊接可靠、效率高。其焊接过程可以分为 3 个阶段（图 2）。首

先，起始电源稳定之后，焊枪的电磁线圈会产生一个向上的电磁

力，把螺柱提升起来离开工件表面，引燃起始电流的电弧。其次，

焊接螺柱达到其回程高度后，主焊接电流把电弧强化，从而熔化

螺柱端面和工件表面。最后，电弧在工件上以及螺柱端面生成一

个熔池，焊枪内部的压缩弹簧把焊接螺柱压入熔池，熔池冷却后

焊接螺柱就固定在工件上了。

2.1.3 螺柱焊质量检查及常见缺陷处理

螺柱焊质量检查一般包括外观检查及非破坏检查。外观检

查主要是检查螺柱与工件的焊接区域的焊接情况，通过目视方法

检查熔合是否良好、螺纹上是否有飞溅。非破坏检查是为了检查

螺柱焊接是否牢固，然后用橡胶锤把焊好的螺柱往一个方向敲到

45°，再检查螺柱根部与工件是否开裂。如果不开裂，即质量合格，

最后再用橡胶锤把螺柱敲回到原来的位置。

常见的螺柱焊缺陷类型有飞溅、焊瘤、气孔、开裂、焊穿、假焊、

未熔合和螺柱不垂直等 [2]。产生缺陷的原因主要有焊接参数不合

理、板材表面有油污杂物、焊枪不垂直、设备分流或搭铁不良等。

图 1 拉弧式螺柱焊接设备 螺柱焊常见缺陷类型及对应的解决方法如表 2 所示。

表 1 常用螺柱规格焊接参数表

表 2 螺柱焊常见缺陷及解决方法汇总

图 2 短周期拉弧式螺柱焊接过程

螺柱规格 板材材质 焊接电流/kA 焊接时间/ms

M5 低碳钢 0.4 50

M6 低碳钢 0.5 60

M7 低碳钢 0.6 70

缺陷类型 产生原因 解决方法

飞溅、焊瘤、焊穿 电流过大 调整焊接电流

气孔、假焊 板材表面有油污杂物 焊接前先清洁板材表面

未熔合 电流过小 调整焊接电流

螺柱不垂直 焊枪与工件表面不垂直 调整好焊枪角度再焊接

拉弧式螺柱焊接工艺参数一般包括焊接时间、螺柱焊的提升

高度、焊接电流、凸出焊接的长度以及缓冲等 [4]。随着技术的发展，

现在的焊机已经把参数进行了整合匹配，如螺柱提升高度、凸出焊

接长度、缓冲等参数与焊接电流匹配，因此，实际生产中一般只需

要调整焊接电流和焊接时间这 2 个参数。焊接参数一般根据螺柱直

径选择，表 1 所示为生产实践总结的常用螺柱规格焊接参数。

2.2 螺母凸焊

2.2.1 凸焊设备

螺母焊接一般采用凸焊机进行焊接，凸焊属于电阻焊的一种。

采用凸焊可以做到所有螺母焊接位置一致，焊缝强度均匀、美观

和牢固，同时可做到不伤及螺纹，不降低螺纹精度 [5]。图 3 为某

固定式交流凸焊机示意图，其结构主要包含机身、加压系统、二

次回路系统、冷却系统、变压器和控制系统。

2.2.2 螺母凸焊工艺及质检方法

在汽车白车身上常用的螺母类型有六角螺母和焊接方螺母。

其中六角螺母分为 A 型和 B 型，两者区别是 ：A 型六角螺母有定

位凸台，B 型六角螺母没有定位凸台。焊接方螺母有 4 个较高的

凸点，可以保证较高的焊接强度。

图 3 某凸焊机结构示意图

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螺母凸焊的焊接工艺参数主要包括焊接电流、焊接时间和焊

接压力，一般根据螺母规格、工件板厚选择合适的参数进行焊接。

下面介绍低碳钢螺母常用焊接参数，这些参数是在做了大量试验

及生产实践的基础上总结出来的（表 3）。

焊接后目视检查螺母与工件接触的部位，如果发现有蜂窝状

的现象，这就是气孔。导致气孔的原因主要是因为工件表面存在

油污杂物，影响焊接过程的冶金反应。因此在焊接前要对工件表

面进行清洁，这样可以有效预防气孔的产生。

焊穿和过烧主要是由于焊接电流过大所导致，也有可能是因

为焊接压力不足，导致焊接过程中螺母与工件接触不良，从而形

成瞬时局部大电流产生大量的热量灼伤工件和螺母（图 5）。针对

这种情况，也是需要正确选用焊接参数组合和调试好焊接设备。

螺纹内粘附焊渣是由于当螺母和母材被急剧加热，焊核周圈

未完全封闭时金属发生气化，内部压力过大造成焊接时产生飞溅，

形成焊渣粘附在螺纹内。当电极压力过小或电流过大时易引起飞

溅，从而在螺母内部形成焊渣。

图 5 焊穿和过烧缺陷

图 4 虚焊缺陷

规格 工件板厚/mm 焊接电流/kA 焊接时间/ms 焊接压力/kN

M6

1.0 11.0 200 2.4

1.2 11.0 200 2.4

1.5 11.0 200 2.4

2.0 11.5 200 2.4

2.5 12.2 240 2.6

M8

1.0 11.5 200 2.4

1.2 11.5 200 2.4

1.5 11.5 200 2.4

2.0 11.5 200 2.4

2.5 12.5 240 2.6

M10

1.0 12.5 200 2.5

1.2 12.5 200 2.5

1.5 12.8 200 2.5

2.0 13.1 240 2.6

2.5 13.3 260 2.7

M12

1.0 13.3 260 2.7

1.2 13.3 260 2.7

1.5 13.3 260 2.7

2.0 13.4 280 2.8

2.5 13.5 280 2.8

表 3 螺母凸焊推进焊接参数

3 工程应用

下面以某项目车型前围板的紧固件焊接进行实际工程应用举

例。该车型前围板上需要植焊 3 种螺栓和 1 种螺母（图 6）。

植焊螺栓使用拉弧式螺柱焊接方法，螺栓的规格有 M5 和

M6 两种。根据前文表 1 所述的参数规范，焊接 M5 螺栓时的焊

接电流为 400 A，焊接时间为 50 ms。焊接后对螺栓进行敲击检验，

螺栓没有脱焊，质量合格（图 7）。

植焊螺母采用凸焊方法，螺母的规格为 M6，焊接在板

螺母凸焊的工艺如下 ：首先，根据焊接螺母的规格从参数表

中选择对应的参数组合调节好设备 ；再把工件和螺母放在焊机电

极上定位好，踩下踏板完成焊接。焊接完成后，需要对焊接质量

进行检查。检查时先是目视检查外观质量，然后用扭矩扳手拧紧

配套的螺栓。当扭矩达到设计值后，检查螺母是否有松动脱焊现

象，如没有松动，说明焊接质量合格。

2.2.3 螺母凸焊常见缺陷分析及预防措施

螺母凸焊属于电阻焊的其中一种，因此螺母凸焊的缺陷和电

阻焊的缺陷类似，主要有虚焊、气孔、焊穿、过烧以及螺纹内粘

附焊渣等。

虚焊，表现为螺母与工件接触部位的表面形成了熔核，但内

部没有焊透，在外力的作用下很容易导致螺母松动脱离工件。出

现这种缺陷的主要原因是焊接参数不合，焊接电流过小或者焊接

压力过小都会导致焊接不牢形成虚焊（图 4）。为了防止出现这种

缺陷，需要在焊接前根据螺母规格和工件板厚正确选取焊接参数

组合，并且对焊机进行调试复测。

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厚 1.2 mm 的支架上。根据螺母公称直径与工件光孔的同轴度要

求，光孔的直径设计值为 φ7.0 mm（图 8）。按照前文表 3 所述

的参数规范，选用如下的焊接参数进行焊接 ：焊接电流为 11 kA，

焊接时间为 10 个周波，焊接压力为 2.4 kN。焊接后先检查外观

质量，再用扭矩扳手拧紧螺栓，待扭矩达到设计值后停止，检查

焊接部位没有松脱，质量合格（图 9）。

4 结束语

本文主要对汽车车身紧固件的焊接进行了分析，总结了常用

的汽车车身紧固件类型，并在此基础上引出焊接紧固件的概念。

接着，从焊接设备、焊接工艺、质检方法及常见缺陷类型和预防

措施三个方面详细介绍了短周期拉弧螺柱焊和螺母凸焊，根据实

际生产经验总结出不同规格紧固件的螺柱焊和螺母凸焊焊接参数

组合和质量检测方法，针对不同类型的焊接缺陷分析其产生原因

并给出相应的预防措施。最后，以某车型前围板上的紧固件焊接

为例，阐述了螺柱焊和螺母凸焊的工程实践应用，应用效果良好。

通过分析总结，得到以下结论 ：①无论是短周期拉弧螺柱焊

还是螺母凸焊，都要根据紧固件的规格选择匹配的焊接参数组合

进行焊接 ；②焊接电流、焊接时间和焊接压力是紧固件焊接的主

要焊接参数 ；③可以使用目视方法、锤击方法和扭矩检测法对焊

图 7 前围板螺栓植焊

图 6 前围板焊接紧固件示意图

接质量进行检查 ；④常见的焊接缺陷可以通过匹配调整焊接参数

及清洁工件表面预防消除。

图 8 工件光孔直径数模设计值

图 9 前围板支架螺母植焊

【参考文献】

作者简介 :

黎观祥，本科，工程师，研究方向为汽车试验与装配。

[1] 黄河杰 . 短周期螺柱焊原理及缺陷分析 [J]. 装备制造技术 ,2021(04):131-

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[2] 范春平 , 郭跃辉 , 宾可 , 等 . 车身电弧螺柱焊强度影响因素及优化探

析 [J]. 时代汽车 ,2022(14):166-168.

[3] 吕宗敏 , 史光辉 , 郭艳杰 , 等 . 白车身螺柱焊接质量规范 [J]. 汽车实用技

术 ,2021(4):189-191.

[4] 衣统帅 . 螺柱焊在车身焊接工艺中的应用 [J]. 时代汽车 ,2017(7)116-117.

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（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

韦俊尤、刘杰、李林

摘要 ：随着汽车制造技术的不断发展，机器人视觉抓件技术由于其高柔性和高效率的优势，近几年来不断被应用到各汽车厂家的焊装作业中。从

钣金件到门盖总成件的抓取和装配，其技术也日趋成熟。虽然视觉技术和机器人抓件有机的结合，能最大程度释放机器人的柔性能力，但在实际

的应用过程中仍然存在许多问题需要进行解决。本文从机器人视觉抓件技术的实际应用出发，对其在应用中存在的问题进分析和总结，对现有的

机器人视觉抓件技术的系统结构、设备选型和参数调试等多个方面进行优化，为提升机器人视觉技术的抓件成功率和稳定性提出解决方案。

关键词 ：汽车焊装产线 ；视觉识别 ；机器人抓件 ；轨迹补偿

中图分类号 ：U468.2+2 文献标识码 ：A

汽车焊装产线机器人视觉抓件技术应用与优化

0 引言

随着机器人产线越来越普及，越来越多的汽车厂商选择采

用视觉技术来给机器人装上“眼睛”，以提升机器人的智能化

程度。国内大部分的焊装车间中，其焊接自动化率虽然已达到

80% ～ 100%，但实现的仅仅是焊接工艺的自动化。想要突破全

工艺过程的 100% 自动化，其关键在于视觉技术的应用。将视觉

系统集成到机器人抓取零件和装配等工艺过程中，可以实现全自

动柔性生产。机器人通过视觉识别零件定位，无论是大型还是小

型、有序摆放还是无序摆放的，都可以有效地进行零件位置的获

取。这种模式释放了各种定位工装和料架高精度要求的约束，提

升了产线的柔性生产能力。

1 机器人视觉抓件技术在汽车焊装产线的应用现状

1.1 机器人视觉抓件技术简介

机器人视觉抓件技术是借助视觉感知相机、工业机器人以及

抓取机构三方综合应用的一门技术。视觉感知相机通过摄像机对

被测物体进行图像采集、分析和处理，识别物体的位置，它涉及

了光学原理、图像处理、信号处理、计算机技术以及模式识别等

众多学科领域。视觉感知相机通过识别出来的位置信息发送坐标

数据给机器人系统 [1]，机器人系统接到具体的坐标指令后，修正

自身的抓取轨迹，行走至抓取位置进行物体的抓取。

整个物体抓取由机器人末端的执行机构实施，机器人系统以

及视觉抓件系统负责抓取位置的感知和物体的挪移运动。机器视

觉抓件技术具有检测精度高、速度快和实时性好的优势，能最大

化释放机器人的柔性能力 [2]，提升产线的柔性化，提高生产效率，

降低运营成本（图 1）。

1.2 汽车焊装产线机器人抓件技术应用现状

随着汽车产线智能化和无人化的不断发展和推进，产线柔性

能力需求也越来越大。机器人视觉抓件技因为其高柔性和高精度

的特点 [3]，在汽车厂商焊装车间的应用越来越广泛（图 2）。机器

人视觉抓件技术从初始外协的小件零件到冲压的大覆盖钣金件，

均能够实现自动抓取，在技术应用上不断拓展其应用场景。

目前焊装车间主要有以下几种应用场景 ：机器人引导智能组

装系统（四门两盖组装）；车身件钣金件引导机器人抓取和安装 ；

图 1 机器人视觉抓件系统构成

图 2 某汽车焊装车间机器人视觉抓件应用数量