汽車自備防滑用融雪液噴灑裝置的設計

王磊，王興

（1. 運城市質量技術監督檢驗測試所，山西 運城 044000；2. 中國計量學院，浙江 杭州 310018）

汽車自備防滑用融雪液噴灑裝置的設計

王磊1，王興2

（1. 運城市質量技術監督檢驗測試所，山西 運城 044000；2. 中國計量學院，浙江 杭州 310018）

“汽車風窗玻璃洗電動滌器”進行適當技術改進，使其“一物兩用”，在天氣正常情況下用于風窗玻璃洗滌；在下雪天則可用于汽車輪胎轍面噴灑融雪液，防止汽車在雪地行駛途中剎車、起步或爬坡時輪胎瞬間滑移或滑轉事故發生。

汽車防滑融雪裝置

CLC NO.:U463.9Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-08-02

前言

汽車雪地防滑問題概述

下雪天開汽車很危險，主要是路面情況復雜多變，車輛容易打滑，特別是汽車在雪地行駛途中剎車、起步或爬坡時輪胎瞬間滑移或滑轉，是導致雪地駕車出現翻車、拋錨、碰撞等交通事故率高的主要原因。

汽車雪地防滑的現有技術

目前，解決汽車在雪地行駛途中防滑的技術措施或方法主要有以下四種。

第一種方法：在汽車輪胎上臨時安裝防滑鏈。防滑鏈有鋼鏈、塑料鏈等結構形式。該方法優點：可靠、價格便宜、結實耐用。缺點：拆裝麻煩、攜帶不便、途中震動及噪音大、且影響行車速度，特別是對輪胎磨損比較嚴重。

第二種方法：由道路養護人員臨時往雪地上拋灑食鹽、氯化鈣等化學融雪劑。融雪劑有固體和液體（別名除冰液）兩種形態，效果有普通和高效之分。該方法優點：適用大雪后主要交通干線道路防滑處理。缺點：成本高、浪費大、局限性強、環境污染嚴重。因為，無論機械化還是人工都很難使融雪劑拋灑均勻，路面上該灑的地方往往沒灑到，不該灑的地方有時卻灑得很多，而化學融雪劑對路面和農田不同程度存在破壞作用。特別是因成本太高，該方法不可能在除交通干線以外的大街小巷及鄉村公路等雪地路面實施，無法滿足汽車在所有雪地行駛途中防滑需要。

第三種方法：汽車配套電子控制驅動防滑裝置（ASR或TRC）。該方法是在普通制動系統上另外增加一套控制系統，通過對制動過程中發動機的輸出轉矩進行調節與控制，從而使車輪的扭矩達到合適水平并盡可能保持在最佳的滑移率范圍內運動。該方法優點：科技含量高，自動控制技術先進，平路防滑效果明顯；缺點：生產成本高，僅適用中高檔汽車安裝；另外，在雪地爬坡、半坡起步、車身負載較輕及輪胎花紋磨損嚴重等情況下防滑效果不佳。

第四種方法：臨時更換雪地輪胎。雪地胎胎面采用了一種特殊的含硅的配方確保輪胎在極低的溫度條件下仍特別柔

軟從而帶來了出色的冰面抓地力。其胎面花紋通常使用交叉Z形刀槽花紋技術，不僅提高雪地／冰面剎車性能、縮短剎車距離而且帶來理想的牽引力。與普通輪胎相比，雪地輪胎通過特殊的配方來增大與冰雪路面的摩擦力。它的優點在于提高了冰雪路面的通過性和安全性。雪地輪胎胎面的材質更軟，二氧化硅混合物橡膠配方能與光滑冰面接觸得更緊密，從而產生比四季輪胎更大的摩擦力，使得車輛在光滑冰面上的操控性和安全性大大提高。當溫度低于10℃時，雪地輪胎的表面變得更軟，從而獲得更好的抓地力。普通輪胎正好相反，越冷越硬。缺點是備胎成本高，更換麻煩，對大多數冬季下雪天數較少的地區不適用，在我國很少地方有使用。

1、概述

1.1 本裝置的設計原理

汽車附屬電氣裝置“風窗玻璃電動洗滌器”：一般由洗滌液壺、電動噴射泵、管路和噴嘴組成．電動噴射泵一般裝在洗滌液壺內，兩個噴嘴安裝在發動機罩上。其控制開關和刮水器開關組合在一起，風窗玻璃需要清洗時，打開開關，清洗液便自動噴在風窗玻璃上。本裝置的設計原理是巧妙利用汽車“風窗玻璃電動洗滌器”的原理及結構稍加改進，并增加一個三通電動閥、一個開關、一套液體噴嘴及管道。目的是實現“一物兩用”，即在下雪天行車，將其原本用于給風窗玻璃噴射洗滌液管路導向給輪胎轍面噴射融雪液，防止輪胎滑移或滑轉。

1.2 本裝置的設計方案

第一、在下雪天，將汽車通用的“防凍洗滌液”更換為“高效液態融雪液”，該液體一方面可用于下雪天的風窗玻璃洗滌，另一方面也可用于融化汽車道路冰雪。第二、在汽車“風窗玻璃洗滌器”液流管路中串聯一個“洗滌/融雪三通電動閥”。該閥通電前，為風窗玻璃洗滌液流管路導通狀態；通電后為輪胎轍面融雪液流管路導通狀態。第三、在汽車儀表面板上安裝一個“自鎖機械開關”，其作用為“洗滌/融雪狀態轉換”。該開關用于控制上述“洗滌/融雪三通電動閥”，閉合其通電，斷開其斷電。第四、汽車通用的“制動踏板開關”為單聯無鎖機械開關，改為雙聯無鎖機械開關。通過腳踩“制動踏板”使其開關一聯維護原有剎車制動信號電源導通；二聯可控制“電動噴射泵”電源導通。第五、“風窗玻璃電動洗滌開關”結構、功能及操作方式不變，手控可使“電動噴射泵”電源導通。第六、將“輪胎轍面噴嘴”固定安裝在其輪胎前擋泥板附近，噴嘴方向調整對準輪胎與著地面夾角處，安裝數量根據汽車具體輪胎數量而定。這樣通過“腳踏開關”及“手控開關”就可實現雪地行車途中剎車、起步及爬坡時同步給輪胎轍面噴灑融雪液之目的，防止其輪胎因雪面光滑產生瞬間滑移或滑轉。

1.3 本裝置的設計構圖

本裝置的結構設計如示意圖1。圖1中的1為汽車通用元件“風窗玻璃電動洗滌器”, 本設計將其兼做“融雪液噴灑裝置”, 因屬洗滌/融雪共用，在此統稱：“噴液壺”；圖中2為本裝置添加元件：“洗滌/融雪三通電動閥”, 該閥通電后電動閥打開，液流由AB進B處, 即輪胎轍面噴射管路導通，斷電后，電動閥靠自身的彈簧復位，電動閥關閉，液流由AB進A出，即風窗玻璃噴射管路導通；圖中8為汽車通用元件：“風窗玻璃電動洗滌噴嘴”；圖中9為本裝置增加元件：“輪胎轍面融雪噴嘴”（具體數量根據汽車輪胎多少而定）；圖中7為本裝置增加元件：“洗滌/融雪轉換開關”，開關閉合進入輪胎轍面融雪狀態，斷開進入風窗玻璃洗滌狀態；圖中5為本裝置增加元件：“融雪狀態指示燈”，燈亮進入輪胎轍面融雪狀態，燈滅進入風窗玻璃洗滌狀態；圖中6為汽車通用元件：“蓄電瓶”；圖中4為汽車通用元件：“腳踏制動控制信號指示開關”，本裝置將其兼做“輪胎轍面融雪腳控開關”，因屬剎車/融雪共用，在此統稱“腳踏開關”；圖中3為汽車通用元件：“風窗玻璃洗滌控制開關”，本裝置將其兼做“輪胎轍面融雪手控開關”，因屬洗滌/融雪共用，在此統稱為：“手控開關”。

示意圖中的虛線為液流管道，虛線箭頭為液流方向；圖中的實線為電源線路。另外，如果原有的“汽車風窗玻璃電動洗滌器”安裝空間條件允許的話，最好將原有的洗滌壺更換成容積更大一些的盛液壺，以備融雪液用量較風窗玻璃洗滌液用量大的緣故，也可另配套一個容積較大的附屬盛液壺與原有的汽車風窗玻璃洗滌壺用軟管串聯在一起使用。

2、本裝置的使用方式

首先，冬天把汽車普遍采用的

“防凍洗滌液”簡稱“玻璃水”，更換成目前市場上技術比較成熟專用于道路噴灑的“液態高效融雪液”，該液在冬季可兼作“融雪/洗滌”兩用；

其次，雪地行車時先把“洗滌/融雪轉換開關”閉合。此時“融雪指示燈亮”，同時“三通電動閥”通電動作，把原本用于風窗玻璃洗滌的液流管路閉合，而用于輪胎轍面融雪的液流管路打開；

剎車：雪地行駛途中停車，司機腳踩“制動踏板”時，“腳控開關”同步閉合，則“電動噴射泵”通電工作，并迅速向輪胎轍面噴灑融雪液，及時融化其覆蓋面冰雪，瞬時增加其路面止動摩擦力，防止輪胎因雪面光滑而產生滑移或滑轉。

起步：雪地行駛途中起步，先用腳踩“制動踏板”，然后松開再“掛擋/加油門”。此過程，“腳控開關”先閉合，使“電動噴射泵”通電工作，迅速向輪胎轍面噴灑融雪液，及時融化其覆蓋面冰雪，瞬時增加其路面驅動摩擦力，防止其輪胎因雪面光滑而產生的滑移或滑轉。

爬坡：雪地行駛途中爬坡，須把“手控開關”閉合，此時“電動噴射泵”通電工作，使爬坡時一邊行進一邊向輪胎轍面噴灑融雪液，及時增加雪地爬坡時路面行走摩擦力，防止其輪胎因雪面光滑而產生滑移或滑轉。

3、結束語

本裝置的設計效果是：汽車在雪地行駛途中剎車、起步或爬坡等安全瞬間，能及時給輪胎將要碾壓或剛碾壓過的轍面上冰雪噴灑融雪液促其被迅速融化。一方面相對人工大面積拋灑融雪液而言減少了融雪液使用量，節能降耗明顯，且降低了環境污染；另一方面防滑效果明顯，增強了雪地行車安全系數；再一方面生產、安裝及操作使用都很簡單，成本相對電子控制驅動防滑裝置（ASR或TRC）非常低廉，適用于所有類型機動車安裝并減輕了因攜帶和安裝笨重防滑鏈及臨時更換雪地輪胎的不便。當然，本裝置與防滑鏈及電子控制驅動防滑裝置（ASR或TRC）配合使用，雪地行車更安全可靠。

Self-provided antiskid with de-icing fluid spraying device design in the car

Wang Lei1, Wang Xing2
(1.Yuncheng Testing Institute of Quality and Technical Supervision, Shanxi Yuncheng 044000；
2. China institute of metrology, Zhejiang Hangzhou 310018 )

"Auto wind window washer" appropriate technology improvement, make its "dual-use" thing, the weather is usually used for wind window washing; Car tires quotes in the snow, it can be used for the surface spraying de-icing fluid, prevent the automobile braking, start, or climbing a hill in the snow driving tire slip or sliding accident.

Automobile anti-skid de-icing device

U463.9

A

1671-7988(2014)07-08-02

王磊，高級工程師，就職于運城市質量技術監督檢驗測