汽車前燈起霧結(jié)霜問題說明、分析及解決

摘 要：隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展，汽車外部燈具作為汽車外觀的關(guān)重件，車燈造型更新穎和獨(dú)特；對(duì)于車燈造型的多樣化，車燈結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，導(dǎo)致霧氣問題也越來越嚴(yán)重且不易消散，不但影響外觀，引發(fā)客戶抱怨和索賠，而且使得照明性能降低，影響駕駛安全；汽車前燈起霧一直都是行業(yè)重難點(diǎn)問題，文章說明了霧氣的產(chǎn)生原理，并通過從材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝上進(jìn)行分析，進(jìn)而來探討如何規(guī)避解決汽車前燈起霧問題。

關(guān)鍵詞：汽車燈具 起霧原理 解決措施

現(xiàn)在人們的生活水平逐步提高，出行代步基本采用汽車，并且對(duì)汽車的造型和質(zhì)量要求越來越高，前大燈內(nèi)部功能主要包括遠(yuǎn)光、近光、轉(zhuǎn)向燈、位置燈和日行燈，遠(yuǎn)近光照明對(duì)車輛行駛時(shí)的駕駛安全起到至關(guān)重要的作用，前大燈內(nèi)部起霧會(huì)嚴(yán)重降低照明效果，如起霧嚴(yán)重至積水可能會(huì)使得燈內(nèi)電子件失效，從而導(dǎo)致整燈功能失效，嚴(yán)重影響駕駛安全。

導(dǎo)致車燈起霧的因素很多，起霧問題屬于行業(yè)疑難問題，伴隨著技術(shù)水平的逐步提高，起霧問題已有較完善的設(shè)計(jì)、模擬和生產(chǎn)流程，設(shè)計(jì)上從內(nèi)部結(jié)構(gòu)、選材和透氣設(shè)計(jì)；模擬上通過熱學(xué)分析和霧氣模分析確定燈內(nèi)熱場(chǎng)分布、燈內(nèi)空氣流動(dòng)方向、干燥劑布置位置和透氣孔布置位置；并且針對(duì)實(shí)物產(chǎn)生的霧氣問題也明確了分析方向，以下是針對(duì)前燈起霧原理、解決措施和實(shí)物問題分析的詳細(xì)說明。

1 車燈內(nèi)部起霧結(jié)霜問題說明

1.1 起霧原理

當(dāng)雨天或者空氣濕度較大時(shí)，水氣分子通過透氣孔進(jìn)入燈具內(nèi)部（透氣孔主要用于散熱和排除燈內(nèi)水氣），當(dāng)車輛行駛或打開車燈或外部溫度驟冷驟熱時(shí)，燈內(nèi)水分子受熱變成水蒸氣，水蒸氣根據(jù)燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的溫差進(jìn)行空氣流動(dòng)，并經(jīng)由透氣孔散發(fā)出去，但濕度較重或燈內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，同時(shí)車燈內(nèi)部溫差較大時(shí)，水蒸氣來不及排出燈腔，遇冷重新恢復(fù)成水分子，水分子集中在燈罩內(nèi)部溫度較低的地方，冷卻后形成霧氣。

1.2 起霧級(jí)別

根據(jù)燈內(nèi)起霧狀態(tài)初步可以分為以下等級(jí)：

薄霧：在燈具面罩內(nèi)壁形成一層薄薄的不透明水氣，屬于正常物理現(xiàn)象，可消散；

結(jié)露：水氣在燈具面罩內(nèi)壁凝結(jié)形成的水珠或水滴，屬于正常物理現(xiàn)象，可消散；

結(jié)霜：薄霧或結(jié)露狀態(tài)下，溫度低于零度以下時(shí)會(huì)在燈具內(nèi)面內(nèi)壁產(chǎn)生結(jié)霜（結(jié)冰），屬于正常物理現(xiàn)象，溫度提升后可消散；

積水：大面積水珠或水滴在燈具內(nèi)部出現(xiàn)，非正?，F(xiàn)象，很難消散；

2 起霧問題解決措施說明

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、外面罩及裝飾框間隙盡量做大（建議大于3.0mm），這樣容易增加燈內(nèi)空氣流動(dòng)，避免水汽凝聚；

2、外面罩上盡量不做變曲線，否則容易產(chǎn)生水滴和流掛；

3、燈具內(nèi)部冷區(qū)間隙盡量增大，為了增加空氣流動(dòng)性

4、透氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)初步方案按規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)決定，但需要2～3個(gè)位置預(yù)備設(shè)計(jì)，以便后期CAE分析和實(shí)物驗(yàn)證時(shí)可最快實(shí)現(xiàn)；

5、為了最大程度保證燈內(nèi)不產(chǎn)生霧氣，建議根據(jù)燈具內(nèi)部空間大小增加不同重量的干燥劑、防霧漆或凝露控制器；

1）防霧漆設(shè)計(jì)說明

①汽車用防霧漆原理

- 外面罩內(nèi)側(cè)噴防霧涂層后，會(huì)使表面張力降低，產(chǎn)生的濕氣會(huì)均勻分散在涂層表面形成一層膜狀。

- 燈具內(nèi)部產(chǎn)生經(jīng)微霧氣可視角內(nèi)看不到，起到隱藏作用，詳見線圖說明。（見圖7）

②防霧漆流掛現(xiàn)狀

-燈具內(nèi)部濕度高產(chǎn)生流水痕跡，當(dāng)燈罩內(nèi)吸附在防霧漆表面的濕氣超過防霧漆吸水率時(shí)，防霧漆吸水能力到極限，時(shí)間長(zhǎng)產(chǎn)生流掛，詳見下圖說明；（見圖8）

2）凝露控制器原理說明

/y9A8ZwGeuo679fpIUuQRg==①凝露控制器組成和工作原理

a）不點(diǎn)燈時(shí)閥體關(guān)閉，隔絕外部環(huán)境對(duì)燈內(nèi)影響，此時(shí)凝露控制器持續(xù)對(duì)燈內(nèi)吸濕，降低燈內(nèi)露點(diǎn)；

b）點(diǎn)燈時(shí)燈內(nèi)正壓，由于凝露控制器通道為整個(gè)燈具的唯一通道，而在不點(diǎn)燈時(shí)凝露控制器內(nèi)的干燥劑持續(xù)吸濕，水汽分子大部分集中在圖示處，隨著燈內(nèi)溫度升高產(chǎn)生正壓，閥門打開，水汽分子會(huì)隨著氣流向外排出；

c）熄燈時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，由于閥門內(nèi)部有塑料件支撐，閥門只會(huì)打開小部分來讓外部的濕氣緩慢進(jìn)入，經(jīng)過唯一通道時(shí)大部分濕氣會(huì)受干燥機(jī)吸濕，如圖9，熄燈后露點(diǎn)未升高，證明熄燈后進(jìn)入燈具的濕氣得到了明顯的控制。

2.2 材料選型

燈具注塑件盡量選用含水率較低的材料，比如PA66、PA6等含水率較高的材料盡量避免使用，燈內(nèi)常用材料含水率表如下：

2.3 霧氣CAE模擬分析

1）首先確認(rèn)好CAE 模擬條件：

①環(huán)境空氣流動(dòng)速度；

②配光鏡側(cè)溫度；

③燈體側(cè)溫度；

④遠(yuǎn)/近光點(diǎn)亮，位置燈點(diǎn)亮，其他功能關(guān)閉；

2）透氣孔選定DOE模擬分析：各透氣結(jié)構(gòu)組合熱流場(chǎng)分析后選定主設(shè)計(jì)位置（其他位置預(yù)留）；

- 面罩表面溫度分布；

- 燈內(nèi)溫度/氣流速度模擬。

3）霧氣模擬分析：

①熱流場(chǎng)分布；

②面罩表面溫度（水膜）分布；

③燈內(nèi)氣流模擬；

④燈內(nèi)等速度曲線圖；

⑤可視面的水膜合格范圍；（見圖10）

3 前燈起霧實(shí)物問題分析說明

3.1 針對(duì)市場(chǎng)上前燈起霧問題，可先通過外觀視覺預(yù)判定是產(chǎn)品損壞導(dǎo)致起霧還是產(chǎn)品本身原因?qū)е拢?/p>

3.2 如初步判定是產(chǎn)品本身導(dǎo)致，需從一下方向進(jìn)行分析排查。（見表3）

4 結(jié)論

綜上所述，前燈內(nèi)部起霧結(jié)霜問題受多方面因素影響，主要包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料選型和透氣孔位置布置，前期設(shè)計(jì)時(shí)需遵循設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)熱學(xué)模擬確認(rèn)空氣流動(dòng)和熱場(chǎng)分布確認(rèn)透氣孔位置，再根據(jù)霧氣模擬進(jìn)行校核確認(rèn)最優(yōu)方案，最后進(jìn)行生產(chǎn)工藝管控，根據(jù)以上方案可減少或消除車燈起霧問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜永清.汽車前燈結(jié)霧分析及解決措施[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2013（10）：5.