造霜方式對(duì)汽車風(fēng)窗玻璃除霜性能試驗(yàn)結(jié)果的影響分析

梅錚，伊虎城，牟連嵩，張建凱，焦鵬飛

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300399）

在按照《GB 11555-2009 汽車風(fēng)窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗(yàn)方法》進(jìn)行除霜試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在造霜過程中高壓氣體造成的水以霧狀噴射出去，在碰到前擋風(fēng)玻璃后會(huì)有部分水霧反彈，尤其在對(duì)前擋風(fēng)玻璃的邊緣造霜時(shí)，這種反彈造成的水霧流失更加明顯，進(jìn)而會(huì)使得實(shí)際落在前擋風(fēng)玻璃上的水量小于按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的計(jì)算值。初步分析流失的水量可能會(huì)對(duì)除霜試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此設(shè)計(jì)本試驗(yàn)。第一次試驗(yàn)在造霜時(shí)，不使用任何物品來阻擋水霧，任由其自然流失。第二次造霜過程中使用塑料擋板造成水霧的二次反彈，來減小水量的流失，其它步驟按照標(biāo)準(zhǔn)與第一次試驗(yàn)保持一致。

試驗(yàn)在整車環(huán)境模擬試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，環(huán)境溫度設(shè)置為-18℃，兩次試驗(yàn)開始前均對(duì)風(fēng)窗玻璃的外表面用含甲醇的酒精或類似去污劑徹底清除油污，干燥后，用3%～10%的氨水擦拭，待干后再用干棉布擦拭；該試驗(yàn)車的最大功率轉(zhuǎn)速為5600rpm，變速器空擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過最大功率轉(zhuǎn)速的50%，因此本試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速采用2800rpm；環(huán)境艙內(nèi)空氣流速水平分量低于2.2米/秒；汽車蓄電池應(yīng)處于充滿狀態(tài)；整個(gè)試驗(yàn)期間，除霜系統(tǒng)的溫度控制器和風(fēng)量開關(guān)應(yīng)設(shè)定到“最大”位置，送風(fēng)控制器應(yīng)設(shè)置到“全除霜”位置，循環(huán)風(fēng)控制器設(shè)定為外循環(huán)，試驗(yàn)期間不使用雨刮器；試驗(yàn)期間除加熱和通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)、出口外，發(fā)動(dòng)機(jī)罩，車門和其他通風(fēng)口等均應(yīng)關(guān)閉。

造霜設(shè)備為天賦ZYD416重力式噴槍，具體參數(shù)如下：

表1 造霜設(shè)備參數(shù)表

試驗(yàn)流程：試驗(yàn)車進(jìn)入環(huán)境艙內(nèi)后熄火，在試驗(yàn)溫度下進(jìn)行低溫浸泡，直至發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、潤滑劑等溫度確認(rèn)已穩(wěn)定在試驗(yàn)溫度時(shí)，即可進(jìn)行下一步。經(jīng)測量計(jì)算，該車輛的風(fēng)窗面積為14000cm3，按照標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算方法可得到實(shí)際噴水量為 620ml，為防止水溫過低將噴槍的噴空堵塞，因此每次試驗(yàn)的水溫保持在70℃左右。利用高壓重力式噴槍將水均勻地噴射到玻璃外表面，形成均勻的冰層，如下圖所示：

圖1 第一次噴射完成后形成冰層圖

圖2 阻擋式造霜a

形成冰層，汽車在低溫室內(nèi)停放40min，然后2名試驗(yàn)人員進(jìn)入車內(nèi)。試驗(yàn)準(zhǔn)備完畢后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)開啟除霜系統(tǒng)，即為試驗(yàn)開始時(shí)刻，進(jìn)行計(jì)時(shí)，試驗(yàn)過程中維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2800rpm。試驗(yàn)開始后，試驗(yàn)人員每隔5min在風(fēng)窗玻璃內(nèi)表面上描出除霜面積輪廓圖[3]。兩次試驗(yàn)的過程保持一致，在第二次試驗(yàn)時(shí)，使用30cm高的擋板進(jìn)行阻擋式造霜，防止水分落在除擋風(fēng)玻璃外其他區(qū)域，如下圖2、3所示：

圖3 阻擋式造霜b

第二次造霜結(jié)果如下圖所示：

圖4 第二次噴射完成后形成冰層圖

試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，首先對(duì)兩次試驗(yàn)的除霜風(fēng)口和暖風(fēng)進(jìn)、出水溫度值進(jìn)行分析，對(duì)比圖如下所示：

圖5 兩次試驗(yàn)除霜風(fēng)口溫度隨時(shí)間變化曲線

圖6 兩次試驗(yàn)暖通進(jìn)、出水溫差隨時(shí)間變化曲線

通過對(duì)比兩次除霜風(fēng)口溫度和暖風(fēng)進(jìn)、出水溫差的變化趨勢和數(shù)值，能夠確定兩次試驗(yàn)的前提是一致的，不存在除造霜方式外的其他因素對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響。在車輛啟動(dòng)后開始計(jì)時(shí)，每5min進(jìn)行一次除霜痕跡畫線。

試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)兩次除霜痕跡利用硫酸紙進(jìn)行移印，并拍照進(jìn)行對(duì)比，如下圖：

圖7 兩次除霜試驗(yàn)痕跡圖

其中黑色標(biāo)1的為第一次試驗(yàn)痕跡，藍(lán)色標(biāo)2的為第二次試驗(yàn)痕跡。對(duì)比兩次試驗(yàn)結(jié)果可以顯著的發(fā)現(xiàn)：在保證除霜風(fēng)口和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致的前提下，增加擋板后的造霜方式對(duì)除霜效果幾乎沒有什么影響，兩次試驗(yàn)結(jié)果保持高度一致。

結(jié)論

在按照《GB 11555-2009 汽車風(fēng)窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗(yàn)方法》進(jìn)行除霜試驗(yàn)過程中，由于高壓空氣沖擊而流失的水量對(duì)除霜性能試驗(yàn)的結(jié)果幾乎沒有影響。

[1] GB 11555-2009,汽車風(fēng)窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗(yàn)方法[S].

[2] GB_T 28958-2012,乘用車低溫性能試驗(yàn)方法[S].

[3] GB_T 24552-2009,電動(dòng)汽車風(fēng)窗玻璃除霜除霧系統(tǒng)的性能要求及試驗(yàn)方法[S].