劉凱，劉海玲，陳澤平，劉青林

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東廣州510610曰2.佛山賽寶信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，廣東佛山528200）

汽車車燈的起霧分析與驗(yàn)證

劉凱1，2，劉海玲1，2，陳澤平1，2，劉青林1，2

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東廣州510610曰2.佛山賽寶信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，廣東佛山528200）

院提出了一種新型的車燈起霧測(cè)試裝置和測(cè)試方法，解決了在水溫控制堯流量壓力控制堯溫濕度控制和輻射量等多種因素耦合的情況下如何精確地模擬起霧的難題曰以霧燈為例，對(duì)其起霧區(qū)域堯起霧條件進(jìn)行了分析，通過(guò)試驗(yàn)分析了起霧的主要原因并提出相應(yīng)的解決措施曰同時(shí)驗(yàn)證了此試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法的有效性遙

院車燈曰起霧曰原因曰測(cè)試裝置曰測(cè)試方法

0 引言

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車行駛的安全性提出了更高的要求，車燈作為汽車的眼睛，其重要性不言而喻遙車燈起霧仍然是目前影響車燈行駛可靠性和美觀的重要因素，以霧燈為例，霧燈在雨霧天氣行駛時(shí)可增大安全運(yùn)行距離，提高駕駛員和周圍參與者的能見(jiàn)度，因此，如何預(yù)防其發(fā)生起霧現(xiàn)象則顯得尤為重要遙本文通過(guò)對(duì)霧燈在雨天行駛條件下的起霧情況進(jìn)行分析，提出了一種新型堯可靠的車燈起霧測(cè)試裝置和測(cè)試方法，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了此試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法的有效性遙

1 車燈起霧原因分析

車燈的起霧主要發(fā)生在雨天行駛和急冷洗車這兩種情況下，一般認(rèn)為車燈起霧與燈內(nèi)的濕度堯溫度場(chǎng)分布和凝結(jié)核等多種因素有關(guān)，成霧機(jī)理較復(fù)雜，涉及光學(xué)堯材料和熱物理等多方面的問(wèn)題[1]，對(duì)車燈起霧的問(wèn)題進(jìn)行深入的研究可以為車燈的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考遙車燈起霧現(xiàn)象如圖1所示，起霧的具體原因如下所述遙

圖1 車燈起霧

1.1 足夠的濕度

由于車燈一般是半封閉結(jié)構(gòu)的，因此，燈內(nèi)水蒸氣的產(chǎn)生途徑如圖2所示[2]遙

圖2 燈內(nèi)水蒸氣的產(chǎn)生途徑

概括來(lái)說(shuō)就是:1）車燈在裝配的過(guò)程中不可能完全密封，長(zhǎng)期使用后車燈的密封元件會(huì)松動(dòng)，密封性能下降，在換氣的過(guò)程中就會(huì)導(dǎo)致濕氣的進(jìn)入[3]曰2）在車燈點(diǎn)亮和熄滅的過(guò)程中，由于氣壓的變化會(huì)導(dǎo)致空氣的流動(dòng)，如果此時(shí)外部空氣濕度較大則會(huì)導(dǎo)致燈內(nèi)濕度增加[4]曰3）在雨天行駛或者洗車狀態(tài)下，大量的水汽聚集在氣帽蓋或密封不良的區(qū)域，當(dāng)燈具內(nèi)的大氣壓力降低時(shí)，水汽就會(huì)在氣帽蓋或者密封不良的地方被吸入燈具中，從而增大燈具內(nèi)的濕度，當(dāng)燈具的溫度足夠大時(shí)，霧氣就有可能會(huì)形成遙

1.2 溫度場(chǎng)分布

汽車燈具主要由反射鏡堯配光鏡堯燈泡和其他附屬部件構(gòu)成遙其中，燈泡作為穩(wěn)定的熱源，其與反射鏡堯配光鏡和外界環(huán)境之間的能量交換決定了車燈內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布，燈內(nèi)能量變換示意圖如圖3所示遙

圖3 燈內(nèi)能量交換示意圖

當(dāng)車燈內(nèi)部的溫度低于相對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生凝霧，主要體現(xiàn)在:1）車燈內(nèi)部的溫度差曰2）車燈與環(huán)境的溫度差遙前者主要是在車燈點(diǎn)亮和熄滅的過(guò)程中，由于車燈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了流場(chǎng)的分布，造成了熱輻射堯熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)的不均，進(jìn)而導(dǎo)致溫度分布不均勻，再加上足夠的空氣濕度，在流動(dòng)死區(qū)就很容易造成起霧現(xiàn)象曰后者主要是在雨天行駛和急冷洗車的情況下車燈外部環(huán)境驟冷，溫差過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致在低溫區(qū)域造成起霧遙

1.3 存在凝結(jié)核

凝結(jié)核的存在為霧氣的產(chǎn)生提供了另外一個(gè)必要的條件，穩(wěn)定起霧的判定準(zhǔn)則[5]為:

式（1）中:R要要要液滴半徑曰

σ要要要液滴表面張力曰

Ts要要要水蒸氣飽和溫度曰

hLG要要要汽化潛熱曰

ρL要要要液滴密度曰

TL要要要液滴溫度（近似于環(huán)境溫度）遙

當(dāng)液滴半徑R＞Rc（臨界起霧半徑）時(shí)，會(huì)發(fā)生穩(wěn)定起霧遙

一方面，當(dāng)車燈內(nèi)的空氣與外界環(huán)境中的空氣進(jìn)行交換時(shí)會(huì)導(dǎo)致塵埃等顆粒進(jìn)入燈具而形成凝結(jié)核曰另一方面，為了滿足配光要求，在配光鏡上會(huì)刻有凹凸不平的花紋而形成凝結(jié)核遙凝結(jié)核的存在為起霧創(chuàng)造了基礎(chǔ)遙

2 車燈起霧驗(yàn)證方案

2.1 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)裝置主要由步入式溫濕度箱外的恒溫水箱1和箱內(nèi)的霧化箱2這兩個(gè)部分組成，如圖4所示遙其既可針對(duì)雨天行駛和急冷洗車兩種不同的情況進(jìn)行模擬，也可針對(duì)不同的季節(jié)進(jìn)行模擬遙步入式溫濕度箱為車燈A提供所需要的溫濕度環(huán)境，通過(guò)恒溫水箱提供的恒溫水由噴嘴23堯25均勻地噴淋在車燈鏡面的表面，軟管25和紅外燈3的配合可以模擬急冷洗車環(huán)境下車燈的起霧情況遙整套裝置和電源堯繼電器等附屬配件一起結(jié)合使用，可為雨天行駛的白天模式和夜間模式，急冷洗車的白天模式和夜間模式提供最相似的模擬狀態(tài)遙

2.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)方法旨在驗(yàn)證前照燈產(chǎn)品的防起霧性能，所需要的設(shè)備為車燈起霧測(cè)試裝置堯步入式高低溫濕熱試驗(yàn)室堯精密溫濕度計(jì)堯電源和仿車身安裝夾具曰環(huán)境要求為室溫（23依5）益，（50依20）%RH遙具體的試驗(yàn)步驟如下所述遙

2.2.1 樣品預(yù)處理

a）把樣品放進(jìn)特定溫濕度的環(huán)境箱內(nèi)，按照裝車情況放置，并安裝面板，保證在噴水過(guò)程中只有透鏡噴到水，面板的尺寸需要滿足圖5的要求遙同時(shí)，移除燈泡堯氣帽蓋等所有一切可以拆卸的東西遙

b）將溫濕度計(jì)放到燈內(nèi)，盡可能地往燈內(nèi)放，以便探測(cè)燈內(nèi)的溫濕度達(dá)到箱子的設(shè)定值曰如果燈內(nèi)的溫濕度達(dá)不到箱子的設(shè)定值，則需要調(diào)整箱子的溫濕度，使燈內(nèi)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)定值遙此過(guò)程可以使用風(fēng)扇，以加速溫濕度的穩(wěn)定遙

c）當(dāng)燈內(nèi)的溫濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求值后，取出探頭，重新裝上燈泡堯氣帽蓋等，然后再多放置30 min遙

圖5 面板的尺寸要求

2.2.2 雨天行駛

a）當(dāng)步驟2.2.1完成后，立即將樣品放置到特定溫濕度的步入式高低溫濕熱試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行60 min的噴水測(cè)試遙

b）按照實(shí)際的行駛環(huán)境條件點(diǎn)燈（白天模式/夜間模式）遙

c）噴水條件為:必須將水均勻地噴到透鏡上，如圖6所示曰水溫為（20依1）益曰流量為11～20L/min遙

噴水60 min后，立刻擦干透鏡表面的水，觀察起霧情況，拍照，觀察距離為1 m遙

圖6 噴水條件

2.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

以某公司生產(chǎn)的型號(hào)為P02F和CHB041 FFL的霧燈為例，按雨天行駛的夜間模式的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證在不同濕度堯不同水溫和有無(wú)干燥劑情況下的起霧情況與起霧區(qū)域，所得的結(jié)果如表1-3所示遙地排到外界環(huán)境中，低溫區(qū)的溫度低于空氣露點(diǎn)時(shí)就會(huì)形成凝霧曰由表2可以看出，干燥劑能夠非常明顯地防止起霧的發(fā)生，但是這種防起霧方法的弊端在于當(dāng)燈內(nèi)的干燥劑吸水趨于飽和時(shí)不但不能防止起霧，其自身?yè)]發(fā)的水汽反而會(huì)加重起霧現(xiàn)象曰由表3可以看出，外界的環(huán)境溫度越低，燈內(nèi)溫度降到露點(diǎn)以下的區(qū)域就會(huì)越大，故起霧現(xiàn)象也就越

表1 不同的濕度條件下對(duì)應(yīng)的霧燈起霧

表2 有堯無(wú)干燥劑條件下對(duì)應(yīng)的霧燈起霧

表3 不同的淋水溫度條件下對(duì)應(yīng)的霧燈起霧

由表1可以看出，當(dāng)燈具內(nèi)的濕度減小時(shí)，車燈的起霧區(qū)域有所減小且霧氣很薄，說(shuō)明濕度的大小會(huì)影響起霧情況，由此可以推斷:對(duì)于車燈起霧，存在一個(gè)關(guān)于濕度的臨界起霧點(diǎn)，在此濕度以下水蒸汽無(wú)法形成凝結(jié)核心，其球形水珠半徑r＜臨界起霧半徑rc遙除此之外，我們還可以看到，車燈起霧區(qū)域總是處在未點(diǎn)燈和流動(dòng)死角區(qū)，這是因?yàn)椋?dāng)環(huán)境溫度驟降時(shí)，車燈中的水蒸氣不能及時(shí)嚴(yán)重遙

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)目前車燈起霧的情況，可以從開發(fā)新的干燥設(shè)備堯優(yōu)化車燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)等所有和降低燈內(nèi)溫濕度堯均勻燈內(nèi)的溫度場(chǎng)分布，以及避免在照明視野中出現(xiàn)凝結(jié)核有關(guān)的方法入手來(lái)防止燈具起霧遙相關(guān)試驗(yàn)證明，這些方法都是行之有效的遙

院

[1]徐小平，黃寶陵，顧毓沁，等.汽車車燈霧氣形成的分析研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2001，22（S1）:62-64.

[2]徐小平，黃寶陵，顧毓沁，等.車燈霧氣形成機(jī)理分析[J].中國(guó)照明電器，2000（10）:9-11.

[3]徐峰，鄧艷寧.汽車前照大燈起霧分析與改進(jìn)措施[J].寧波工程學(xué)報(bào)，2014，26（6）:27-31.

[4]何浩，何志軍，晉雷，等.汽車燈具用防水透氣組件應(yīng)用分析[J].汽車零部件，2013（3）:80-81曰87.

[5]李軍，孫林.新型汽車燈具防霧設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].江西科學(xué)，2011，29（2）:253-256.

Analysis and Verification of the Fogging of Automobile Lamp

LIU Kai1，2，LIU Hailing1，2，CHEN Zeping1，2，LIU Qinglin1，2
（1.CEPREI，Guangzhou 510610，China曰2.Foshan CEPREI Information Industry Technology Research Institute Co.，Ltd.，F(xiàn)oshan 528226，China）

A new type of vehicle fogging test device and test method is put forward，and the difficulty of accurate simulation of fogging in the case of multi-factor coupling such as water temperature control，flow pressure control，temperature and humidity control and radiation is solved.Taking fog lamp as an example，the fogging area and fogging condition are analyzed，and the main reasons and solving measures of the fogging are obtained through a test.So the validity of the test device and test method is verified.

automobile lamp曰fogging曰reason曰test device曰test method

院U 463.65+1；U 467.3

院A

院1672-5468（2017）03-0036-05

10.3969/j.issn.1672-5468.2017.03.007

院2016-10-08

院2017-03-22

院劉凱（1990-），男，河南商丘人，工業(yè)和信息化部電子第五研究所、佛山賽寶信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司助理工程師，碩士，從事動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真計(jì)算、可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究工作。