卡車（N類汽車）與M1類汽車除霜除霧系統(tǒng)布置和試驗要求的差異化研究

牙勇侯，吳方鈺，王熙泉

摘? 要：本文主要論述汽車總布置設計中，參照標準法規(guī)對M1類汽車風窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗要求，根據(jù)N類汽（卡車）和M1類汽車人機系統(tǒng)的差異化，推導出N類汽車風窗玻璃除霜除霧區(qū)域的實際需求，以及N類汽車除霜除霧系統(tǒng)布置的關鍵要素，建立N類汽車除霜布置系統(tǒng)的理論體系，為N類汽車總布置設計中除霜系統(tǒng)布置提供理論依據(jù)。

關鍵詞：N類汽車；M1類汽車；除霜除霧；法規(guī)要求；除霜性能；總布置設計

中圖分類號：U462? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1005-2550（2023）03-0052-06

Differentiated study on the layout and test requirements of defrost and mist defogging systems for trucks （N-class vehicles） and M1 vehicles

YA Yong-hou， WU Fang-yu， WANG Xi-quan

（Dongfeng Yanfeng Automotive Trim System Co.， Ltd.， Wuhan 430056， China）

Abstract：This paper mainly discusses the performance and test requirements of M1 automobile windshield defrosting and demisting system in the design of automobile general layout， and derives the actual needs of the defrosting and defogging area of class N automobile windshield and defogging area according to the differentiation of class N automobile （truck） and M1 class automobile man-machine system， as well as the key elements of the layout of class N automobile defrost and demist system， establishes the theoretical system of class N automobile defrost layout system， and provides a theoretical basis for the layout of the defrost system in the general layout design of class N automobile.

Key Words： N class cars; M1 class cars; defrost and mist removal; regulatory requirements; defrost performance; General layout design

汽車安全法規(guī)要求中，GB 11555-2009作為M1類汽車風窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗要求的法規(guī)標準，對M1類小型載客汽車的除霜除霧性能作了相應的規(guī)范和實驗要求；但是目前對于M1類汽車以外的車輛包括N類汽車（卡車）及其它載貨類汽車，并未有相關的法規(guī)標準進行規(guī)范。當前各商用車主機廠僅在參照GB 11555-2009標準做了引用和借鑒，也采用相同的實驗方法。但由于N類汽車等載貨類汽車的車高與M1類汽車差異較大，人體坐姿差異也較大，針對汽車總布置過程中的前方視野要求也與M1類小型載客汽車有著較大的差異，無法參照小型載客汽車的布置標準和要求進行除霜布置。因此，需要建立一套基于N類汽車人機系統(tǒng)的汽車除霜布置體系，為N類汽車總布置設計中除霜系統(tǒng)的設計提供理論依據(jù)。

問題的提出：基于不同人體坐姿和車高的汽車總布置，N類汽車是否能參照M1類汽車相同的布置標準和要求，在總布置過程中如何設計，實驗要求是否完全一樣。

1）如何確定N類汽車（卡車）的除霜區(qū)域？

2）如何合理布置N類汽車（卡車）除霜系統(tǒng)？

1? ? GB11555-2009法規(guī)對M1類汽車除霜除霧區(qū)域除霜除霧要求

每輛汽車應裝備除霜系統(tǒng)，能夠確保在寒冷天氣條件下恢復風窗玻璃的能見度， 在試驗開始后20min、25min、40min應分別符合A區(qū)域有80%已完成除霜、A′區(qū)域有80%已完成除霜、B區(qū)域有95%已完成除霜的要求；

2? ? GB11555-2009法規(guī)對M1類汽車除霜除霧區(qū)域的定義- A、B和A′區(qū)域的確定

可A區(qū)域定義如圖3所示，B區(qū)定義如圖4所示， A′區(qū)域是以汽車縱向中心平面為基準面，與A區(qū)域相對稱的區(qū)域。

3? ? 轎車（M1類汽車）和N類汽車人體坐姿和車高差異對比分析

轎車車身較低，在總布置設計時座椅H點的離地高度一般在600mm左右的范圍；而N類汽車駕駛室較高，在總布置設計時座椅H點的離地高度可以達到2000mm左右。為了滿足駕駛員行車過程中的下視野需求，N類汽車的人體坐姿的布置相對于轎車存在較大的差異。從圖5對比可以看出，轎車的人體軀干與鉛直方向的夾角約為25°，視野方向主要是平視前方；而N類汽車的人體軀干與鉛直方向的夾角約為15°，視野方向主要是俯視下前方。因此，N類汽車的下視野需求與轎車的下視野差異巨大，對前方視野區(qū)域的需求與轎車也明顯不同。如圖5所示。

4? ? GB11555-2009法規(guī)除霜區(qū)域定義對于N類汽車布置的不適用性論述

如圖6所示，N類汽車的設計下視野遠遠超出的法規(guī)規(guī)定的除霜區(qū)域B區(qū)下俯角5°的要求，實際的N類汽車設計下視野往往大于20°。按照GB11555-2009法規(guī)定義的除霜區(qū)域，無法滿足N類汽車前方下視野安全需求。而當前國標并沒有針對M1類汽車以外的車輛（如N類汽車）專門設定相關的除霜除霧法規(guī)標準。

當前各商用車主機廠僅在參照GB 11555-2009標準做了引用和借鑒，也采用相同的實驗標準和方法，顯然無法滿足視野安全需求。需要建立一套基于N類汽車人機系統(tǒng)的汽車除霜布置體系，為N類汽車總布置設計中除霜系統(tǒng)的設計提供理論依據(jù)。

5? ? 基于不同車高的不同座椅H點離地高度對前方視野需求差異化分析

根據(jù)國標《 GB 15084機動車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》，車輛前方2m處的視野可由補盲鏡視野如下圖所示，一般車輛直接下視野要求至少看到車輛前方2mm外的高度1m的物體。

不同車高的不同座椅H點離地高度不同，會對前方下視野需求產(chǎn)生較大的影響，如圖8所示。車高越高，座椅H點高度越高，在保證相同的下視野盲區(qū)需求的條件下，前下視野角度越大；反之，車高越低，前下視野角度越小。設計下視野角度：（A124-1-L）= arctan（b/a）=arctan（（H+H2-H1）/（M+X1）） 。

其中各布置參數(shù)值如表1所示：

根據(jù)不同的車高等級，可以推導出不同設計H點離地高度與下視野的關系如下表2所示：

6? ? 基于前方視野需求對不同座椅H點離地高度的N類汽車前方除霜區(qū)域的推導分析

根據(jù)不同車高的不同下視野需求，可以推導相應的實際除霜下俯角需求，如圖9所示。下視野的需求即與除霜區(qū)域的需求相當，因此可以推導，車高越高，座椅H點高度越高，在保證相同的下視野盲區(qū)需求的條件下，前除霜下俯角需求越大；反之，車高越低，前除霜下俯角需求越小。

針對于不同車高的車輛不同座椅H點離地高度對前方除霜區(qū)域下俯角需求可參照表3進行對照。

無論是在總布置設計中的除霜除霧系統(tǒng)布置，還是在是實驗階段的實驗要求，N類汽車的除霜區(qū)域都建議按照以上的范圍，在法規(guī)要求的基礎上進行擴展，以滿足前方視野安全需求。

7? ? GB11555-2009法規(guī)對于轎車和N類汽車除霜除霧區(qū)域差異化分析

按照GB11555-2009法規(guī)定義的除霜區(qū)域無法滿足N類汽車前方視野的需求。N類汽車總布置設計布置除霜區(qū)域時，不能照搬轎車布置的經(jīng)驗，需要對布置要求做相應的調(diào)整，目前尚缺乏理論體系和經(jīng)驗。

如果直接擴大幅大N類汽車的除霜區(qū)域，是否對空調(diào)的風量和性能提出更高的要求，從而導致成本增加。因此，從理論上分析擴大N類汽車風窗玻璃除霜區(qū)域要求對除霜面積的影響分析可以消除以上疑慮。

由于轎車的前風窗玻璃傾角較斜度，與Z軸夾角達到60°左右，而N類汽車前風窗玻璃傾角較立，與Z軸傾角為15°左右，GB11555-2009法規(guī)定義的N類汽車除霜面積僅為轎車除霜面積的一半左右，如圖10所示。在同樣空調(diào)風量和性能的條件下，擴大N類汽車除霜區(qū)域從而滿足N類汽車下視野具備理論可能性。

8? ? 轎車前除霜布置吹風目標點和吹風角度的常規(guī)設定

在轎車除霜布置時通常可參考表4的參數(shù)進行除霜吹風目標點和除霜吹風角度的設定，如圖11所示；如果直接擴大幅大N類汽車的除霜區(qū)域，是否對空調(diào)的風量和性能提出更高的要求，從而導致成本增加。因此，從理論上分析擴大N類汽車風窗玻璃除霜區(qū)域要求對除霜面積的影響分析可以消除以上疑慮。

9? ? N類汽車前除霜布置吹風目標點與M1類汽車的差異對比

在N類汽車總布置設計布置除霜區(qū)域時，不能照搬轎車除霜布置的經(jīng)驗，需要對布置要求做相應的調(diào)整，通過N類汽車和轎車實際的除霜面積對比，在同等空調(diào)性能的前提的條件下，把N類汽車的除霜目標沖擊點下移，從而把整體的除霜區(qū)域下移，在與轎車同等除霜面積范圍下，實際上相當于擴大了N類汽車的除霜下俯角，從而滿足下視野安全需求。如圖12所示：

結(jié)? ? 論

結(jié)合上述推導結(jié)論，參照《GB11562_汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》（本標準僅適用于M1類汽車），建議對N類汽車的視野要求進行修正，從而對《GB11555-2009_汽車風窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗方法 》 關于N類汽車除霜除霧區(qū)域進行修正。

由于N類汽車正前方視野和上視野，側(cè)視野要求于M1類汽車的差別比較小可以忽略，因此A區(qū)、A′可參照M1類汽車要求；僅對B區(qū)域下視野進行修正：針對于N類汽車，其中法規(guī)4.2.2通過V2點與X軸夾角關系，可參照表5中推導關系進行調(diào)整。

在標準法規(guī)修訂前，N類汽車的前方視野和風窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)規(guī)范，可以參照本論文的推導結(jié)論進行布置和設計。

實驗要求方面，由于除霜除霧法規(guī)的試驗要求，由于擴大視野角度后N1類汽車的除霜面積并不會擴大，對空調(diào)的性能并沒有額外的要求，因此對于試驗性能要求，可以參考M1類汽車的試驗要求進行。

本論文針對國家安全法規(guī)標準GB1155-2009僅適用于M1類小型載客汽車的背景下，針對當前N類汽車在除霜除霧要求不完善、實驗標準不明確、以及汽車總布置設計時布置理論依據(jù)缺失的問題，對N類汽車布置和轎車布置的差異化進行對比分析，建立的一套適用于N類汽車除霜要求和布置的理論體系，為今后的N類汽車設計和實驗要求提供參照。

1.《GB11562_汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》 -修訂N類汽車前方視野標準；

2.《GB11555-2009_汽車風窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗方法 》-修訂N類除霜除霧區(qū)域標準。

參考文獻：

[1]《GB 11555-2009汽車風窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗方法》.

[2]《GB 11562—2009汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》.

[3]《SAE J941-2002 汽車駕駛員眼睛位》.

[4]《SAE J1050-2009 描述和測量駕駛員的視野》.

[5]《SAE J4002-2010 H點測定儀（HPM-II）H點測定的規(guī)范和程序-檢查車輛座椅》.

[6]《GB 15084-201機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》.

牙勇侯

畢業(yè)于江蘇大學，本科學歷，現(xiàn)就職于東風延鋒汽車座艙系統(tǒng)有限公司，任產(chǎn)品設計專家工程師。主要研究方向：汽車座艙系統(tǒng)設計，曾發(fā)表實用新型專利2個，曾獲得“東風日產(chǎn)杯”首屆青年自主創(chuàng)新科技獎銀獎。

專家推薦語

王熙泉

東風延鋒汽車座艙系統(tǒng)有限公司

技術中心總監(jiān)? ?高級工程師

汽車前風窗除霜性能涉及汽車視野安全，目前對于M1類汽車有相關的法規(guī)標準規(guī)范小型汽車的除霜布置和性能要求，但對于M1類汽車以外的車輛包括N類汽車（卡車）及其它載貨類汽車，并未有相關的法規(guī)標準進行規(guī)范。本論文作者結(jié)合N類汽車與M1類汽車的車高、人體坐姿，前方視野要求的差異化進行深入分析，從汽車總布置的角度推導，建立一套基于N類汽車人機系統(tǒng)的汽車除霜布置體系，為N類汽車總布置設計中除霜系統(tǒng)的設計和試驗要求提供理論依據(jù)，同時為汽車除霜安全法規(guī)的修訂提供理論依據(jù)，具有較強的實踐意義。