汽車(chē)燈具進(jìn)水起霧分析

李馨貴

（中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司，廣州 510300）

引言

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)款式在不斷地更新?lián)Q代，伴隨著汽車(chē)造型日新月異的變化，在滿足了人們的日常駕駛需求外，人們對(duì)汽車(chē)的安全操控性能和外形美觀設(shè)計(jì)的也提出了更高的要求。汽車(chē)燈具作為汽車(chē)重要零件之一，既起到了美觀作用，同時(shí)也確保了汽車(chē)夜間行駛的安全性。汽車(chē)燈具主要是車(chē)輛在夜間或能見(jiàn)度較差的環(huán)境中行駛時(shí)用來(lái)照明道路、增強(qiáng)視野，為駕駛者提供前方路段內(nèi)足夠的景象信息，以便駕駛者對(duì)車(chē)輛做出相應(yīng)的操作。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)動(dòng)車(chē)輛的總行駛里程的25 %是在晚上和自然光線不足的情況下行駛，而在此期間引起人身傷害的行車(chē)事故約占33 %，且50 %的死亡事故發(fā)生在夜間，可見(jiàn)，車(chē)燈對(duì)行車(chē)安全起到至關(guān)重 要的作用。

燈內(nèi)進(jìn)水和燈內(nèi)起霧是引發(fā)車(chē)燈質(zhì)量的主要因素，這不僅影響車(chē)燈產(chǎn)品的外觀和壽命，還影響產(chǎn)品功用和電路安全，進(jìn)而影響行車(chē)安全，更嚴(yán)重地是影響產(chǎn)品質(zhì)量和廠家聲譽(yù)。對(duì)進(jìn)水起霧進(jìn)行研究分析并加以改善是改良產(chǎn)品的重要措施。

雖然車(chē)燈進(jìn)水起霧都關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量，但二者應(yīng)進(jìn)行區(qū)分對(duì)待。燈具進(jìn)水是不允許出現(xiàn)的，是產(chǎn)品缺陷問(wèn)題；燈具起霧是一種物理現(xiàn)象，如果霧氣能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)消除是允許的，而嚴(yán)重的起霧也會(huì)在燈具內(nèi)形成凝結(jié)露珠。

1 進(jìn)水起霧機(jī)理及設(shè)計(jì)預(yù)防

1.1 引發(fā)機(jī)理

汽車(chē)燈具進(jìn)水（見(jiàn)圖1），是指汽車(chē)經(jīng)雨淋或洗車(chē)后，由于燈具密封不良使得水流進(jìn)燈內(nèi)形成積水的現(xiàn)象。引起這一現(xiàn)象主要是密封不良，主要包括燈具自身的密封、接插件接口密封配合、燈具與車(chē)身配合間隙等。

燈具起霧（見(jiàn)圖2）所具備的條件為車(chē)燈內(nèi)的空氣中含有足夠的水蒸氣、較大的溫差和存在凝結(jié)核心。最主要的情形是：車(chē)燈處于濕度較高、溫度也較高的環(huán)境中，車(chē)燈內(nèi)空氣濕度較大。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，如果車(chē)燈內(nèi)的水蒸氣不能充分流動(dòng)擴(kuò)散到環(huán)境中去，仍維持高的濃度，當(dāng)車(chē)燈內(nèi)某些區(qū)域溫度低于當(dāng)?shù)氐乃魵馀R界溫度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)結(jié)霧現(xiàn)象。車(chē)燈內(nèi)水蒸氣來(lái)，源為流入車(chē)燈的周?chē)h(huán)境中空氣所含的水蒸氣；車(chē)燈點(diǎn)亮后產(chǎn)生大量熱量，光照能照射、空氣能流到的區(qū)域溫度很高，而車(chē)燈內(nèi)光照無(wú)法照射區(qū)域，且空氣流動(dòng)差的區(qū)域溫度將很低，則造成了燈內(nèi)溫度分布不均勻，形成了較大的溫差；在燈腔內(nèi)部的空氣中，凝結(jié)核心相對(duì)少的多，而在燈腔內(nèi)表面上，表面的凹凸起伏不但可以吸附水蒸氣，而且提供了凝結(jié)核心。從物理研究的角度考慮，車(chē)燈內(nèi)的溫度場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)、水蒸氣濃度場(chǎng)、材料的表面形狀及燈具內(nèi)表面處理工藝等方面是影響結(jié)霧的主要因素。

圖1 進(jìn)水現(xiàn)象

圖2 起霧現(xiàn)象

1.2 設(shè)計(jì)預(yù)防

進(jìn)水起霧的預(yù)防首要是燈具的設(shè)計(jì)，這其中包密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封配合設(shè)計(jì)、密封材料選取，產(chǎn)品加工工藝等。進(jìn)水預(yù)防，主要是要考慮密封性問(wèn)題；而燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局是否合理，是否能避免產(chǎn)生溫度死角，對(duì)預(yù)防起霧相當(dāng)重要。

2 汽車(chē)燈具的使用環(huán)境及其故障分析

2.1 燈具的使用環(huán)境及條件

燈具的使用環(huán)境及條件是燈具失效的重要影響條件，燈具可靠性形成各環(huán)節(jié)的改善都必須以對(duì)其使用過(guò)程及條件的充分認(rèn)識(shí)為前提。

汽車(chē)是在行駛中完成其使用功能的，汽車(chē)行駛的地域從北到南，使用的溫度環(huán)境可以是-20～+30 ℃，也可以是40 ℃以上的高溫，太陽(yáng)下直射的溫度更可以達(dá)到70℃以上（QC/T 413-2002）；汽車(chē)行駛的路面可以是優(yōu)良的高速公路，也可以是崎嶇不平的工地：汽車(chē)可以行駛在陽(yáng)光下，也必然要行駛在風(fēng)雨中；汽車(chē)還要面臨灰塵、潮濕、高壓洗車(chē)等等考驗(yàn)，這些復(fù)雜的工況作為汽車(chē)外部燈具都要能夠接受考驗(yàn)。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)要對(duì)產(chǎn)品的工作環(huán)境加以充分理解和認(rèn)識(shí)，并貫徹于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。分別研究不同安裝部位燈具的工作環(huán)境，見(jiàn)表1。

表1 不同安裝位置燈具的工作環(huán)境

由此可見(jiàn)汽車(chē)燈具的工作環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，工況比較惡劣，要求其可靠性能較高，所以在開(kāi)發(fā)汽車(chē)燈具時(shí)要對(duì)燈具的工作環(huán)境做充分的認(rèn)識(shí)。

2.2 汽車(chē)燈具使用故障分析

解決燈具進(jìn)水起霧的問(wèn)題，需充分分析故障原因，針對(duì)可能造成問(wèn)題的各環(huán)節(jié)加以完善，借鑒以往汽車(chē)燈具的故障模式，分析燈具損壞的現(xiàn)象。

從表2可以看出粘接、零件破損、后蓋密封不良、橡膠塑料件老化等是引起密封不良問(wèn)題的主要原因。

3 汽車(chē)燈具零部件分析及其檢測(cè)

3.1 汽車(chē)燈具密封部件分析

從表2可以看出，在保證零部件性能及可靠性要求的前提下選擇具有成本優(yōu)勢(shì)的材料是確定材料的原則。

正確識(shí)別產(chǎn)品及產(chǎn)品的功能，可以在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中回避不該發(fā)生的問(wèn)題，表3中的后蓋，最主要的功能是防塵防水，密封面當(dāng)然很重要。

3.2 汽車(chē)燈具防水檢測(cè)

防水檢測(cè)測(cè)試中整車(chē)檢測(cè)周期長(zhǎng)，成本高，因此在進(jìn)行整車(chē)檢測(cè)的同時(shí)進(jìn)行零部件產(chǎn)品檢驗(yàn)就很有必要，零部件檢測(cè)能快速地找出原因并協(xié)助整改，從而得到驗(yàn)證解決，見(jiàn)圖3。

防水檢測(cè)中重要的測(cè)試，就是密封性檢測(cè)。密封性檢測(cè)通常是采用氣密性檢驗(yàn)，有正壓和負(fù)壓試驗(yàn)二種。分析燈具產(chǎn)品中，一致認(rèn)為負(fù)壓更具有可操作性且對(duì)燈具沒(méi)有損害。檢測(cè)設(shè)備的易用性和可靠性是需要考慮的首要問(wèn)題，試驗(yàn)裝置主要由真空泵、控制氣閥、氣壓表、尼龍軟管等制作而成。對(duì)車(chē)燈內(nèi)腔填充壓縮氣體，可通過(guò)流量泄漏儀測(cè)量其泄漏量。

表2 汽車(chē)組合前照燈的故障分析表

表3 汽車(chē)燈具設(shè)計(jì)中密封項(xiàng)目零件分析表

圖3 汽車(chē)燈具進(jìn)水起霧驗(yàn)證流程圖

相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都有相應(yīng)的規(guī)定，如按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10485要求，對(duì)于封閉式車(chē)燈，將試樣在正常工作狀態(tài)下置于周?chē)s23±5 ℃的環(huán)境中或置于相同的溫度高溫試驗(yàn)箱內(nèi)，在試驗(yàn)電壓下13.2 V（12 V系統(tǒng)）或28.0 V（24 V系統(tǒng)）點(diǎn)燈30 min，再把試樣快速的完全浸沒(méi)在23±5 ℃水中5 min，試驗(yàn)后目視檢查試樣透光部件應(yīng)無(wú)裂紋、不起泡。而對(duì)于各汽車(chē)企業(yè)而言，也有相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車(chē)燈產(chǎn)品的檢測(cè)要求。

4 總結(jié)

隨著社會(huì)進(jìn)步和人們生活消費(fèi)水平的提高，越來(lái)越多的家庭擁有了汽車(chē)，人們也更加關(guān)注汽車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)企業(yè)也更加重視汽車(chē)產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題。可靠性揭示了產(chǎn)品質(zhì)量的本質(zhì)，是產(chǎn)品質(zhì)量的永恒主題。

就可靠性技術(shù)水平而言，與其他先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比較我國(guó)還是相對(duì)較低，提高汽車(chē)產(chǎn)品的可靠性是改善我國(guó)汽車(chē)質(zhì)量的關(guān)鍵。早在20世紀(jì)90年代原機(jī)械電子工業(yè)部就提出“以科技為先導(dǎo)，以質(zhì)量為主線”的發(fā)展模式；近些年，提出“以可靠性為中心的全面 管理”的理念，在有關(guān)部門(mén)的重視和配合下，已經(jīng)成立了中國(guó)汽車(chē)工業(yè)學(xué)會(huì)汽車(chē)可靠性專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，爭(zhēng)取盡快提高國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的可靠性水平。為推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)可靠性技術(shù)的發(fā)展，需在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、銷(xiāo)售服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)作出努力，因此從事產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、研究、企業(yè)管理、生產(chǎn)組織、業(yè)務(wù)采購(gòu)、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、銷(xiāo)售服務(wù)的技術(shù)人員，需熟悉和掌握提高可靠性的方法和手段，這也必將為我國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)提供可靠的質(zhì)量保證。

[1]中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部．汽車(chē)整車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[2]劉裕源,霍樹(shù)君．汽車(chē)可靠性試驗(yàn)[J]．汽車(chē)技術(shù), 1999,10.

[3]朱維濤,陳祥熙．汽車(chē)燈具設(shè)計(jì)原理與方法[J]．光學(xué)儀器, 2002,24(6):35-41.

[4]金光. 汽車(chē)組合前照燈的可靠性研究[D]. 武漢:華中科技大學(xué), 2005.