金 平,李志剛,馬文峰,王子軍,李彥奇,閆霍彤,盛紅金,賈夢池,孫 睿,方麗琴
(一汽奔騰轎車有限公司奔騰開發院,吉林 長春 130012)
車燈作為汽車的眼睛,是整車外觀造型的重要組成部分,它不僅為用戶提供道路照明,同時還向來車駕駛員及其他道路使用者提供光信號裝置。目前市場上的前照燈及后組合燈,外面罩采用透明的PC或者PMMA材料,當面罩內側產生起霧結露現象時會非常明顯,嚴重時會影響照明效果及行車安全,也會引起用戶對汽車品質的質疑和抱怨,導致售后為用戶更換新的燈具,給各大主機廠和車燈廠都帶來不小的損失,因此起霧結露問題不容忽視,迫切需要解決。
售后市場反饋,很多用戶抱怨某車型后組合燈外面罩內部出現起霧結露現象,影響使用和美觀,如圖1所示。本文的主要目的是減少該后組合燈霧氣出現的面積,消除結露現象,即不產生水滴。

圖1 起霧結露現象
首先,針對后組合燈產生霧氣,先判斷故障件是“結露”還是“進水”,判斷基準為點燈檢查,如圖2所示。

圖2 判斷基準-點燈檢查
其次,將燈具在進行上述點燈處理后,霧氣如果無法消散,需要對燈具自檢查,包括外觀檢查、氣密檢查、試水檢查等方法,以判斷燈具品質是否合格。
依據上述方法,對故障件左/右后組合燈進行如下分析。
1)點燈檢查:將故障件進行點燈處理,約40min霧氣全部消散,證明是起霧結露問題。
2)外觀檢查:后組合燈外觀無開裂及破損現象,拆卸過程中,燈具密封墊與鈑金匹配良好,但密封墊表面有明顯壓縮凹印,燈具密封后蓋安裝良好。
3)氣密檢查:對故障件進行生產線在線氣密檢測,檢測結果氣密符合要求,無漏氣現象,如圖3所示。

圖3 氣密檢查
4)試水檢查:對故障件進行試水檢測,按照標準試水3kPa氣壓檢測,燈具無漏氣現象;將試水氣壓增大至7kPa檢測,燈具無漏氣現象,如圖4所示。

圖4 試水檢查
根據以上對故障件進行外觀檢查、氣密檢查和試水檢查,燈具密封合格,無品質問題。既然燈具密封合格,那么,起霧結露現象是如何產生的呢?進一步與用戶溝通,了解到該用戶有長時間使用空調內循環的習慣 (潮濕空氣中含水量多),且經常洗車,當后組合燈內出現輕微霧氣時,用戶沒在意,沒有及時點燈散去霧氣,長時間積累導致面罩上水霧量逐漸增多。
汽車在雨天或雪天行駛時,車窗玻璃受雨雪的急劇冷卻,車內玻璃附近的溫度也急劇下降。因此空氣中包含的水分就會凝聚,這些水分會附著在車窗玻璃的車內一側,形成所謂的結露。燈具外面罩內壁發生結露的機理與此完全相同。也就是說在濕冷的環境中,后組合燈燈腔里的空氣隨溫度下降,冷凝為液體,在配光鏡內壁處發生結露,尤其是在溫度下降較大的區域 (如無燈泡照亮的區域)較容易發生,如圖5所示。
另外,由于后組合燈必須考慮散熱及壓力平衡等問題,殼體上帶有透氣孔等結構,無法做到全封閉,也就無法避免水汽進入燈體內產生霧氣,這是由汽車燈具產品結構特性決定的,任何半封閉結構的燈具都存在霧氣現象。

圖5 車燈結露機理
綜上分析,后組合燈起霧結露是一種物理現象,燈內產生霧氣與多種因素有關,這里概括起來可分為以下幾點。
1)生產制造環境。供應商處于南方,生產環境濕度較大,燈具內部富含大量的水蒸氣,遇冷就會凝結產生霧氣。
2)用戶使用環境。用戶有長時間使用空調內循環的習慣 (潮濕空氣中含水量多),且經常洗車,面罩經常驟冷,當后組合燈的燈內出現輕微霧氣時,用戶沒有在意,沒有及時點燈散去霧氣,長時間積累導致面罩上水霧量逐漸增多。
3)燈具自身結構。①非全封閉結構,如圖6所示,由于后組合燈必須考慮散熱及壓力平衡等問題,殼體上帶有透氣孔等結構,無法做到全封閉,也就無法避免水汽進入燈體內產生霧氣。②功能定義,如圖7所示,后組合燈的后位置燈及制動燈由于造型限制,均為LED冷光源,只有后轉向燈為燈泡光源,且為間歇點亮光源,發熱量小,當燈內產生霧氣時不易消散或者消散慢,長時間積累,面罩內側就會形成水霧。③防水透氣結構設計不合理,該后組合燈透氣孔設計成普通的透氣蓋及過濾海綿結構,非防水高透蓋結構,無法有效阻止潮濕的水汽進入燈體內。④密封墊材質選用不合理,目前選用的材質代號為71-42,回彈性差,裝車后密封墊上有明顯的裝車印 (壓縮凹印),防水性較差。

圖6 后組合燈透氣結構

圖7 后組合燈的功能定義
針對上述分析的后組合燈起霧結露現象產生的原因,從燈具自身結構出發,同時考慮成本優先原則,更改燈具結構如下。
1)如圖8所示,將原后組合燈的普通透氣孔結構更改為防水高透蓋結構,加快水汽排出燈外,減少水滴進入燈內。該防水高透蓋的結構及性能參數如圖9和表1所示,可以起到防塵、防水、透氣的作用。

圖8 更改透氣結構

圖9 防水高透蓋結構

圖10 更改密封墊材質
2)如圖10所示,將原后組合燈的密封墊材質由71-42更改為H4,加強密封防水效果。H4密封墊材料為日本發條生產,表面采用雙面橘皮技術,防滲水效果好,且材質軟,壓縮回彈性非常好,裝車后無壓縮印,防水效果比71-42更好,日系車很多在使用,其性能參數見表2。
為了便于驗證更改措施的有效性,在濕冷環境下,結合客戶實際使用習慣,制定相應試驗計劃,進行實車冬季道路對比試驗。具體驗證方案見表3。試驗計劃見表4。

表1 防水高透蓋性能參數

表2 H4密封墊性能參數

表3 具體驗證方案
經過6天的道路試驗,發現不同的方案對于防止車燈出現起霧結露現象的能力,由大到小排列如下:B方案>C方案>A方案>D方案。正常狀態下,B方案的后組合燈內部沒有出現起霧結露現象,洗車后有輕微起霧,但能及時自然消散,可見B方案能有效解決起霧結露的問題。
更改防水高透蓋和密封墊材質后的后組合燈,進行了防塵試驗、防水試驗、隨機振動試驗、無載溫度耐久性試驗、帶載溫度耐久性試驗,試驗合格。
更改防水高透蓋和密封墊材質后的后組合燈,批量進行實車裝車匹配,間隙段差均符合要求。
本次改進在一定程度上改善了現有結構的后組合燈起霧結露問題,但是引起車燈起霧結露的因素有很多,如果想從根本上預防起霧問題,就需要在前期設計階段,結合造型及燈具內部結構,選擇合適的防霧氣措施,并通過軟件模擬驗證,這樣可以有效地降低起霧結露現象的產生及售后抱怨的發生概率,提升燈具產品品質。

表4 道路試驗計劃