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飛濺出來的泥漿和水霧，影響兩側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生。GB34659-2017《汽車和掛車防飛濺系統性能要求和測量方法》中，規定了防飛濺裝置的技術要求和測量方法。本文詳細介紹了防飛濺裝置的定義及一般結構型式、技術要求、測量方法、測試設備的研制。

關鍵詞：防飛濺;技術要求;測量方法;測試設備

中圖分類號：U467.3? ? 文獻標識碼：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展，交通事故率越來越高，其中雨天引發的交通事故占有一定的比率，經過收集數據分析，一部分是由于個人技術問題，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飛濺出來的泥漿和水霧，影響兩側車道其他車輛上駕駛員的視線，引發交通事故。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。歐美等發達國家在上世紀70年代已開始對此問題展開研究，國內針對此問題的國家標準GB34659-2017《汽車和掛車防飛濺系統性能要求和測量方法》也已發布并實施。

本文詳細介紹了防飛濺裝置的定義及一般結構型式、技術要求及測量方法、測試設備的研制。

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構型式

能量吸收型防飛濺裝置是構成擋泥板、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構型式為，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構內。

1.2? 空氣/水分離型防飛濺裝置的定義及一般結構型式

空氣/水分離型防飛濺裝置是構成外擋板、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構型式分為兩種，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? ? 防飛濺裝置的技術要求及測量方法

2.1? ?能量吸收型防飛濺裝置的技術要求及測量方法

2.1.1 能量吸收型防飛濺裝置的技術要求

單輪試驗結果的平均集水率應不小于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）試驗目的與原理

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，從而定量地測量防飛濺裝置捕集水霧的能力。

（2）? 試驗條件

試驗應在無風的封閉空間進行;環境溫度和樣件溫度應保持在（21±3）℃;試驗應使用去離子水;每次試驗所用的試驗樣件應預先浸濕。

（3）試驗過程

試驗樣件尺寸為寬? ? ? ? ? mm，高750 mm，垂直固定在試驗設備的垂直框架上，將噴射流量設置為（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要求及測量方法

2.2.1 空氣/水分離型防飛濺裝置的技術要求

單輪試驗結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）試驗目的與原理

模擬材料的使用環境，即為輪胎產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

試驗應在無風的封閉空間進行;環境溫度和樣件溫度應保持在（21±3）℃;試驗應使用去離子水;每次試驗所用的試驗樣件應預先浸濕。

（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? ? 防飛濺裝置測試設備的研制

3.1? ?能量吸收型防飛濺裝置測試設備的研制

3.1.1 測試設備的基本原理

測試設備的設計原理如圖7所示。系統啟動時，穩流蓋板處于關閉狀態，噴管噴射的水全部被擋住;流量穩定系統由高壓泵、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，系統實際需要675ml/s，通過調整比例流量閥的開度，改變管路整體背壓狀態，最終通過流量計的實時監控并與控制器進行比對，達到675ml/s時，穩定比例流量閥的開度，系統進入穩定狀態。蓄能器在調節過程中起到濾除壓力沖擊波的作用，便于系統閉合控制，快速進入流量穩定狀態。

3.1.2 測試設備的工作流程

整個測試工作流程如圖8所示，電機泵啟動后，調整比例電流量閥開度，蓄能器蓄能，流量傳感器檢測流速，調整比例流量閥開度，使得流量達到設定值;電磁氣閥開啟，穩流擋板落下;流量傳感器計時并進行積分運算，得到累計噴射水量;當累計噴射水量≥設定值，電機泵停止，電磁氣閥反向，穩流蓋板升起，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 測試設備的關鍵技術

（1）流量精準調節及穩定輸出

流量穩定系統由高壓電機泵、比例減壓閥、流量計、儲能器、比例流量閥組成。測試設備中水泵為高精密高壓柱塞泵，系統實際需要675ml/s，通過調整比例流量閥的開度，改變管路整體背壓狀態，最終通過流量計的實時監控，達到675ml/s時，穩定比例流量閥的開度，系統進入穩定狀態，蓄能器在調節過程中起到濾除壓力沖擊波的作用，便于系統閉合控制，快速進入流量穩定狀態。

（2）測試精度高

通過穩流蓋板提高測試精度。在流量穩定前穩流蓋板升起擋住水柱不噴向試件，流量穩定后穩流蓋板自動降下，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）去離子水循環使用

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

3.2? ?空氣/水分離型防飛濺裝置測試設備的研制

3.2.1 測試設備的基本原理

測試設備的設計原理如圖9所示，系統分為霧化噴射部分、電控注水系統、噴射氣調節系統，控制—顯示系統。霧化噴射部分將采用電控截流/截止開關，控制噴射水的開閉，在調試階段對流量進行調解標定，獲得準確的流速控制;電動注水部分可根據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;噴射氣調節部分主要件為電控減壓閥，通過控制該減壓閥輸出壓力，調節噴頭處壓力;控制器采用微型一體式控制器，輸入/顯示系統采用小型觸摸屏。

3.2.2 測試設備的工作流程

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，計量泵在到達設定的流量值后，噴氣電磁閥開啟，調節氣壓減壓閥，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。控制器對收集水總量與累計噴射水量比較，得到本次試驗回收百分比，重復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據傳輸到顯示屏上。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 測試設備的關鍵技術

（1）混合水霧形成

如圖11所示，通過錐形噴嘴、壓縮空氣調壓閥、壓力傳感器等組件達到標準要求的霧化效果。錐形噴嘴按照1：3的錐度制作，直徑5mm，形成霧化空腔，從而實現在距離噴嘴前200mm處形成直徑為50mm的噴霧形狀的技術要求;通過控制該調壓閥輸出壓力，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）去離子水循環使用

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

（3）自動循環試驗

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? ? 結束語

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

參考文獻：

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