防飛濺裝置測試能力研究

呂仕爽 馬偉 侯翠華 張超 曹祝

摘? 要：大型汽車雨天高速運行時從輪胎兩側(cè)飛濺出來的泥漿和水霧，影響兩側(cè)車道其他車輛上駕駛員的視線及安全。防飛濺裝置可有效地減少車輛運動時輪胎向上濺起的泥漿和水霧，有效地防止交通事故發(fā)生。GB34659-2017《汽車和掛車防飛濺系統(tǒng)性能要求和測量方法》中，規(guī)定了防飛濺裝置的技術(shù)要求和測量方法。本文詳細(xì)介紹了防飛濺裝置的定義及一般結(jié)構(gòu)型式、技術(shù)要求、測量方法、測試設(shè)備的研制。

關(guān)鍵詞：防飛濺;技術(shù)要求;測量方法;測試設(shè)備

中圖分類號：U467.3? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1005-2550（2019）04-0035-06

Abstract： The mud and water mist produced by the large vehicles on the both sides during high speed driving affects the other driver's sight and safety . Spray-suppression devices will effectively reduce the mud and water mist while driving ， and prevent traffic accidents. GB34659-2017 “Requirements and test methods relating to the spray- suppression systems of motor vehicles and their trailers ” introduce the technical requirements and test methods of the spray-suppression devices. In this article， the definition， the general structural styles，the technical requirements， the test methods and the research and development of test devices of spray-suppression devices are summarized in detail.

引? ? 言

隨著我國高速公路和汽車保有量的快速發(fā)展，交通事故率越來越高，其中雨天引發(fā)的交通事故占有一定的比率，經(jīng)過收集數(shù)據(jù)分析，一部分是由于個人技術(shù)問題，另一部分是由于高速運行的大型載貨汽車及其掛車從輪胎兩側(cè)飛濺出來的泥漿和水霧，影響兩側(cè)車道其他車輛上駕駛員的視線，引發(fā)交通事故。防飛濺裝置的安裝，可有效降低飛濺物對道路使用者造成的不利影響。歐美等發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)70年代已開始對此問題展開研究，國內(nèi)針對此問題的國家標(biāo)準(zhǔn)GB34659-2017《汽車和掛車防飛濺系統(tǒng)性能要求和測量方法》也已發(fā)布并實施。

本文詳細(xì)介紹了防飛濺裝置的定義及一般結(jié)構(gòu)型式、技術(shù)要求及測量方法、測試設(shè)備的研制。

1? ? 防飛濺裝置概述

防飛濺裝置包括兩種類型：能量吸收型防飛濺裝置和空氣/水分離型防飛濺裝置。

1.1? ?能量吸收型防飛濺裝置的定義及一般結(jié)構(gòu)型式

能量吸收型防飛濺裝置是構(gòu)成擋泥板、和/或外擋板、和/或雨簾的一部分，它能吸收水分噴射的能量，從而減少水霧濺射。

能量吸收型防飛濺裝置的一般結(jié)構(gòu)型式為，表面呈草皮狀（圖1）、花簇狀（圖2）。表面為草皮狀和花簇狀裝置的基本工作原理是表皮鱗片可以吸收濺射水霧的能量，將水霧大部分吸收并保留在該裝置的結(jié)構(gòu)內(nèi)。

1.2? 空氣/水分離型防飛濺裝置的定義及一般結(jié)構(gòu)型式

空氣/水分離型防飛濺裝置是構(gòu)成外擋板、和/或雨簾的一部分，它可讓空氣通過，同時減少水霧濺射。

空氣/水分離型防飛濺裝置的一般結(jié)構(gòu)型式分為兩種，表面為凹槽孔狀（圖3）和毛刷狀（圖4）。其工作的物理原理均為可以讓空氣通過，吸收水分，減少水霧濺射。

2? ? 防飛濺裝置的技術(shù)要求及測量方法

2.1? ?能量吸收型防飛濺裝置的技術(shù)要求及測量方法

2.1.1 能量吸收型防飛濺裝置的技術(shù)要求

單輪試驗結(jié)果的平均集水率應(yīng)不小于70%;且單輪試驗中單次試驗的集水率最大值和最小值與平均集水率的差值不超過5%，否則應(yīng)按要求重新進行試驗。

2.1.2 能量吸收型防飛濺裝置的測量方法

（1）試驗?zāi)康呐c原理

通過一系列噴嘴將去離子水噴向防飛濺裝置，模擬輪胎表面從地面帶起的水霧的流量和速度，模擬出實車的工作狀態(tài)，從而定量地測量防飛濺裝置捕集水霧的能力。

（2）? 試驗條件

試驗應(yīng)在無風(fēng)的封閉空間進行;環(huán)境溫度和樣件溫度應(yīng)保持在（21±3）℃;試驗應(yīng)使用去離子水;每次試驗所用的試驗樣件應(yīng)預(yù)先浸濕。

（3）試驗過程

試驗樣件尺寸為寬? ? ? ? ? mm，高750 mm，垂直固定在試驗設(shè)備的垂直框架上，將噴射流量設(shè)置為（0.675±0.01） L/s，向樣件噴射至少90 L，最多120 L的去離子水，試驗時，噴水孔距離試驗樣件的水平距離為（500±2） mm（見圖5）;通過集水器，計算集水率。

2.2? ?空氣/水分離型防飛濺裝置的技術(shù)要求及測量方法

2.2.1 空氣/水分離型防飛濺裝置的技術(shù)要求

單輪試驗結(jié)果的平均集水率不得小于85%;并且單輪試驗中單次試驗的集水率最大值和最小值與平均集水率的差值不超過5%，否則應(yīng)按要求重新進行試驗。

2.2.2 空氣/水分離型防飛濺裝置的測量方法

（1）試驗?zāi)康呐c原理

模擬材料的使用環(huán)境，即為輪胎產(chǎn)生的水霧噴射的流量和速度，從而測定多孔材料收集水分的有效性。

（2）試驗條件

試驗應(yīng)在無風(fēng)的封閉空間進行;環(huán)境溫度和樣件溫度應(yīng)保持在（21±3）℃;試驗應(yīng)使用去離子水;每次試驗所用的試驗樣件應(yīng)預(yù)先浸濕。

（3）試驗過程

將305×100mm的試件垂直固定在試驗臺架上（如圖3.2）。將（1±0.115）L的去離子水 ，以水霧形式，從噴嘴噴出。讓水從樣件流入集水器，測量收集水量，計算集水率。在每次測量之前，檢查并確保托盤、噴霧器罐和測量容器是干燥的。

3? ? 防飛濺裝置測試設(shè)備的研制

3.1? ?能量吸收型防飛濺裝置測試設(shè)備的研制

3.1.1 測試設(shè)備的基本原理

測試設(shè)備的設(shè)計原理如圖7所示。系統(tǒng)啟動時，穩(wěn)流蓋板處于關(guān)閉狀態(tài)，噴管噴射的水全部被擋住;流量穩(wěn)定系統(tǒng)由高壓泵、比例流量閥、流量計、蓄能器、比例減壓閥組成。水泵為高精密高壓柱塞泵，系統(tǒng)實際需要675ml/s，通過調(diào)整比例流量閥的開度，改變管路整體背壓狀態(tài)，最終通過流量計的實時監(jiān)控并與控制器進行比對，達(dá)到675ml/s時，穩(wěn)定比例流量閥的開度，系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。蓄能器在調(diào)節(jié)過程中起到濾除壓力沖擊波的作用，便于系統(tǒng)閉合控制，快速進入流量穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1.2 測試設(shè)備的工作流程

整個測試工作流程如圖8所示，電機泵啟動后，調(diào)整比例電流量閥開度，蓄能器蓄能，流量傳感器檢測流速，調(diào)整比例流量閥開度，使得流量達(dá)到設(shè)定值;電磁氣閥開啟，穩(wěn)流擋板落下;流量傳感器計時并進行積分運算，得到累計噴射水量;當(dāng)累計噴射水量≥設(shè)定值，電機泵停止，電磁氣閥反向，穩(wěn)流蓋板升起，等待收集60S后，控制器計算出收集水量，并計算本次試驗回收率（百分比）;循環(huán)5次，得出5次試驗回收率，計算均值;收集箱底部放水電磁閥開啟，水流回主水箱，即可進行下一輪試驗。

3.1.3 測試設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

（1）流量精準(zhǔn)調(diào)節(jié)及穩(wěn)定輸出

流量穩(wěn)定系統(tǒng)由高壓電機泵、比例減壓閥、流量計、儲能器、比例流量閥組成。測試設(shè)備中水泵為高精密高壓柱塞泵，系統(tǒng)實際需要675ml/s，通過調(diào)整比例流量閥的開度，改變管路整體背壓狀態(tài)，最終通過流量計的實時監(jiān)控，達(dá)到675ml/s時，穩(wěn)定比例流量閥的開度，系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)，蓄能器在調(diào)節(jié)過程中起到濾除壓力沖擊波的作用，便于系統(tǒng)閉合控制，快速進入流量穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）測試精度高

通過穩(wěn)流蓋板提高測試精度。在流量穩(wěn)定前穩(wěn)流蓋板升起擋住水柱不噴向試件，流量穩(wěn)定后穩(wěn)流蓋板自動降下，此時水柱才能噴向試驗樣件，開始計算噴水量，從而提高測試精度。

（3）去離子水循環(huán)使用

測試設(shè)備為封閉裝置，收集箱下部設(shè)有用于測量所收集的水量的測量箱，測量箱經(jīng)回水開關(guān)與主水箱相連。收集的水流向測量箱，由回水開關(guān)控制流回主水箱，未吸收的水通過防護裝置收集由回收管路流回主水箱，實現(xiàn)去離子水循環(huán)使用。

3.2? ?空氣/水分離型防飛濺裝置測試設(shè)備的研制

3.2.1 測試設(shè)備的基本原理

測試設(shè)備的設(shè)計原理如圖9所示，系統(tǒng)分為霧化噴射部分、電控注水系統(tǒng)、噴射氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制—顯示系統(tǒng)。霧化噴射部分將采用電控截流/截止開關(guān)，控制噴射水的開閉，在調(diào)試階段對流量進行調(diào)解標(biāo)定，獲得準(zhǔn)確的流速控制;電動注水部分可根據(jù)實驗需要注入一定量的水到噴灌中，采用電動注射器形式，相當(dāng)于單柱塞水泵，由兩個單向閥，一個注射缸，一個電動推桿組成。通過控制電動推桿行程來控制注水量并顯示;回收水量由一個液位傳感器進行測量;噴射氣調(diào)節(jié)部分主要件為電控減壓閥，通過控制該減壓閥輸出壓力，調(diào)節(jié)噴頭處壓力;控制器采用微型一體式控制器，輸入/顯示系統(tǒng)采用小型觸摸屏。

3.2.2 測試設(shè)備的工作流程

整個測試工作流程如圖10所示，啟動計量泵，流量恒定在1L/min±5s，計量泵在到達(dá)設(shè)定的流量值后，噴氣電磁閥開啟，調(diào)節(jié)氣壓減壓閥，壓縮空氣氣壓傳感器檢測噴口壓力，壓力=5bar（+10%，-0%），噴水閥開啟后，控制器控制計量泵噴水量為1L，在噴水閥、噴氣電磁閥關(guān)閉，計量泵停止后，等待60S，控制器通過收集箱上的液位值計算出收集箱的水量?？刂破鲗κ占偭颗c累計噴射水量比較，得到本次試驗回收百分比，重復(fù)5次試驗，計算平均回收百分比及每次試驗回收百分比與平均回收百分比的偏差百分比并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示屏上。收集箱底部放水電磁閥開啟，水流回儲水箱，即可進行下一輪試驗。

3.2.3 測試設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

（1）混合水霧形成

如圖11所示，通過錐形噴嘴、壓縮空氣調(diào)壓閥、壓力傳感器等組件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的霧化效果。錐形噴嘴按照1：3的錐度制作，直徑5mm，形成霧化空腔，從而實現(xiàn)在距離噴嘴前200mm處形成直徑為50mm的噴霧形狀的技術(shù)要求;通過控制該調(diào)壓閥輸出壓力，使得噴頭處壓力保持0.5Mpa;0.5MPa 的氣體和流量為1L/min水完全混合形成直徑為50mm的水霧噴射。

（2）去離子水循環(huán)使用

測試設(shè)備為封閉裝置。收集的水流向測量箱，由回水開關(guān)控制流回主水箱，未吸收的水通過防護裝置收集由回收管路流回主水箱，實現(xiàn)去離子水循環(huán)使用。

（3）自動循環(huán)試驗

程序可控制自動完成5次測試;并自動計算單輪試驗平均回收百分比和本輪試驗中單次試驗的偏差百分比，并由軟件自動整理成實驗報表輸出，操作簡便。

4? ? 結(jié)束語

能量吸收型和空氣/水分離型兩種防飛濺裝置的區(qū)別在于其對飛濺物的物理作用型式不同，因此技術(shù)要求，檢測方法等也不相同。防飛濺裝置的材料、結(jié)構(gòu)型式對其性能影響較大，后續(xù)需要進行深入研究。本文從防飛濺裝置的定義和一般結(jié)構(gòu)型式出發(fā)，對其技術(shù)要求及測量方法進行研究，完成檢測能力開發(fā)，對于產(chǎn)品性能的驗證，促進產(chǎn)品性能提升具有顯著意義。

參考文獻：

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[2]張明君，孔令超，黃傳義.汽車防飛濺裝置試驗方法及試驗設(shè)備[J].汽車與配件，2016-07-11.

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