（佛山市順德區(qū)中等專業(yè)學(xué)校 528300)

1 新型汽車雨刷裝置的研發(fā)背景

汽車雨刷是用來除去附著于車輛擋風(fēng)玻璃上的雨水及灰塵的設(shè)備，用以改善駕駛?cè)说哪芤姸龋黾有熊嚢踩Ｗ园l(fā)明使用至今，期間經(jīng)歷了由手動到氣動、由氣動到電動、由電動再到現(xiàn)在智能雨刷，從有骨到無骨等一系列的改進(jìn)和完善，但現(xiàn)在汽車所使用的雨刷仍然還是采用雨刷臂和雨刷膠條相結(jié)合的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式[1]。但機(jī)械式雨刷存在刮掃范圍有限、刮掃不干凈、雨刷膠條易磨損、易刮花擋風(fēng)玻璃、損壞雨刷膠條等主要缺點(diǎn)，嚴(yán)重時會影響行車安全。

針對汽車機(jī)械式雨刷所存在的問題，目前已經(jīng)有汽車制造企業(yè)在嘗試將戰(zhàn)斗機(jī)上所使用的超聲波技術(shù)運(yùn)用到汽車雨刷裝置的改進(jìn)中來，這里研發(fā)一種以目前的科學(xué)技術(shù)手段能夠較為輕易實(shí)現(xiàn)、簡單、實(shí)用的新型汽車雨刷裝置。

2 新型汽車雨刷裝置的設(shè)計(jì)理念

根據(jù)雨水在行駛中的汽車車窗玻璃上的流動軌跡和無葉風(fēng)扇的工作原理構(gòu)想出來的一種新的汽車雨刷裝置，我把它稱之為汽車空氣雨刷裝置。其基本原理就是在汽車發(fā)動機(jī)艙蓋上加裝一個類似無葉風(fēng)扇的空氣倍增裝置和空氣增速裝置，替代了傳統(tǒng)的機(jī)械式雨刷。在汽車行駛過程中會受到迎風(fēng)阻力，假設(shè)風(fēng)阻相對于前擋風(fēng)玻璃的空氣流速為S，經(jīng)過新型雨刷裝置的快速空氣流Sz快速的沿前擋風(fēng)玻璃吹出，使得Sz＞5S，通過快速的氣流克服風(fēng)阻和雨雪的重力，從而將前擋風(fēng)玻璃上的雨雪等快速的吹走[2]，其基本原理如圖1所示。

圖1 汽車空氣雨刷裝置基本原理圖

當(dāng)汽車行駛速度≥30 km/h時，在汽車控制單元ECU的控制下，遮蔽罩以及出風(fēng)口打開，由于風(fēng)阻效應(yīng)，空氣流速度增加，空氣倍增器此時以低速檔工作，空氣氣流先經(jīng)過空氣倍增器加速，再進(jìn)入渦流增速器內(nèi)迅速提速并吸收汽車發(fā)動機(jī)散發(fā)的熱量，氣流加熱，另外當(dāng)腔體內(nèi)對的空氣溫度低于某一閾值，加熱器開始工作，對氣流進(jìn)一步加熱，最后氣流通過狹小的出風(fēng)口＞5 S1的流速沿?fù)躏L(fēng)玻璃吹出，高速的熱氣流將擋風(fēng)玻璃上的雨雪等迅速吹走。

當(dāng)汽車行駛速度≤30 km/h時，在ECU的控制下，遮蔽罩以及出風(fēng)口打開，空氣倍增器此時以高速擋工作，空氣氣流先經(jīng)過空氣增速器加速，再進(jìn)入渦流增速器內(nèi)迅速提速并吸收汽車發(fā)動機(jī)散發(fā)的熱量，氣流加熱，另外當(dāng)腔體內(nèi)對的空氣溫度低于某一閾值，加熱器開始工作，對腔體內(nèi)的氣流進(jìn)一步加熱，最后通過出風(fēng)口＞5 S1的流速沿?fù)躏L(fēng)玻璃吹出，高速的熱氣流將擋風(fēng)玻璃上的雨雪等迅速吹走。

該裝置在非工作狀態(tài)下，遮蔽罩以及出風(fēng)口處于閉合狀態(tài)。其工作原理如圖2所示。

如果汽車空氣雨刷裝置能夠?qū)嶒?yàn)通過，達(dá)到預(yù)想設(shè)計(jì)目標(biāo)，它將能替代現(xiàn)有的機(jī)械式雨刷裝置，并能夠?qū)崿F(xiàn)以下目標(biāo)：

圖2 汽車空氣雨刷裝置工作原理圖

（1）快速不間斷地清除擋風(fēng)玻璃上的雨雪，以提高雷雨風(fēng)雪天氣的行車安全性。

（2）不斷以熱風(fēng)吹出，防止擋風(fēng)玻璃因內(nèi)外溫差而形成水霧，提高行車安全性。

（3）能消除機(jī)械式雨刷所存在的缺點(diǎn)。

3 新型汽車雨刷裝置還有待開發(fā)

由于汽車空氣雨刷裝置目前雖然已經(jīng)取得了實(shí)用新型專利（201611070043.2），但還只是初級的設(shè)計(jì)階段，暫時還未經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所以還存在許多不確定因素。根據(jù)設(shè)計(jì)出來的裝置原理分析，這種新型的汽車空氣雨刷裝置會存在一些技術(shù)難點(diǎn)，需要進(jìn)一步的研究和試驗(yàn)。

這種新型的汽車空氣雨刷裝置雖然還只是處于設(shè)計(jì)階段，存在技術(shù)難點(diǎn)需要解決，需要大量的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證和改進(jìn)，但汽車空氣雨刷裝置的運(yùn)用前景是可以期待的，成功的話它不僅能解決目前機(jī)械式雨刷所存在的缺陷、不足，更重要的是能極大的提高行車安全性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]錢翼稷.空氣動力學(xué)[M].北京航天航空大學(xué)出版社,2004.

[2]陳繼文,范文利等.工程機(jī)械電動雨刮器[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2013.