汽車燈具進水起霧分析

李馨貴

（中國電器科學研究院有限公司，廣州 510300）

引言

隨著汽車工業的發展，汽車款式在不斷地更新換代，伴隨著汽車造型日新月異的變化，在滿足了人們的日常駕駛需求外，人們對汽車的安全操控性能和外形美觀設計的也提出了更高的要求。汽車燈具作為汽車重要零件之一，既起到了美觀作用，同時也確保了汽車夜間行駛的安全性。汽車燈具主要是車輛在夜間或能見度較差的環境中行駛時用來照明道路、增強視野，為駕駛者提供前方路段內足夠的景象信息，以便駕駛者對車輛做出相應的操作。

據統計，機動車輛的總行駛里程的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事故約占33 %，且50 %的死亡事故發生在夜間，可見，車燈對行車安全起到至關重 要的作用。

燈內進水和燈內起霧是引發車燈質量的主要因素，這不僅影響車燈產品的外觀和壽命，還影響產品功用和電路安全，進而影響行車安全，更嚴重地是影響產品質量和廠家聲譽。對進水起霧進行研究分析并加以改善是改良產品的重要措施。

雖然車燈進水起霧都關系產品質量，但二者應進行區分對待。燈具進水是不允許出現的，是產品缺陷問題；燈具起霧是一種物理現象，如果霧氣能在規定的時間內自動消除是允許的，而嚴重的起霧也會在燈具內形成凝結露珠。

1 進水起霧機理及設計預防

1.1 引發機理

汽車燈具進水（見圖1），是指汽車經雨淋或洗車后，由于燈具密封不良使得水流進燈內形成積水的現象。引起這一現象主要是密封不良，主要包括燈具自身的密封、接插件接口密封配合、燈具與車身配合間隙等。

燈具起霧（見圖2）所具備的條件為車燈內的空氣中含有足夠的水蒸氣、較大的溫差和存在凝結核心。最主要的情形是：車燈處于濕度較高、溫度也較高的環境中，車燈內空氣濕度較大。當環境溫度降低時，如果車燈內的水蒸氣不能充分流動擴散到環境中去，仍維持高的濃度，當車燈內某些區域溫度低于當地的水蒸氣臨界溫度時，就會出現結霧現象。車燈內水蒸氣來，源為流入車燈的周圍環境中空氣所含的水蒸氣；車燈點亮后產生大量熱量，光照能照射、空氣能流到的區域溫度很高，而車燈內光照無法照射區域，且空氣流動差的區域溫度將很低，則造成了燈內溫度分布不均勻，形成了較大的溫差；在燈腔內部的空氣中，凝結核心相對少的多，而在燈腔內表面上，表面的凹凸起伏不但可以吸附水蒸氣，而且提供了凝結核心。從物理研究的角度考慮，車燈內的溫度場、流動場、水蒸氣濃度場、材料的表面形狀及燈具內表面處理工藝等方面是影響結霧的主要因素。

圖1 進水現象

圖2 起霧現象

1.2 設計預防

進水起霧的預防首要是燈具的設計，這其中包密封結構設計、密封配合設計、密封材料選取，產品加工工藝等。進水預防，主要是要考慮密封性問題；而燈具內部結構布局是否合理，是否能避免產生溫度死角，對預防起霧相當重要。

2 汽車燈具的使用環境及其故障分析

2.1 燈具的使用環境及條件

燈具的使用環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節的改善都必須以對其使用過程及條件的充分認識為前提。

汽車是在行駛中完成其使用功能的，汽車行駛的地域從北到南，使用的溫度環境可以是-20～+30 ℃，也可以是40 ℃以上的高溫，太陽下直射的溫度更可以達到70℃以上（QC/T 413-2002）；汽車行駛的路面可以是優良的高速公路，也可以是崎嶇不平的工地：汽車可以行駛在陽光下，也必然要行駛在風雨中；汽車還要面臨灰塵、潮濕、高壓洗車等等考驗，這些復雜的工況作為汽車外部燈具都要能夠接受考驗。設計產品時要對產品的工作環境加以充分理解和認識，并貫徹于產品設計中。分別研究不同安裝部位燈具的工作環境，見表1。

表1 不同安裝位置燈具的工作環境

由此可見汽車燈具的工作環境相對比較復雜，工況比較惡劣，要求其可靠性能較高，所以在開發汽車燈具時要對燈具的工作環境做充分的認識。

2.2 汽車燈具使用故障分析

解決燈具進水起霧的問題，需充分分析故障原因，針對可能造成問題的各環節加以完善，借鑒以往汽車燈具的故障模式，分析燈具損壞的現象。

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題的主要原因。

3 汽車燈具零部件分析及其檢測

3.1 汽車燈具密封部件分析

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勢的材料是確定材料的原則。

正確識別產品及產品的功能，可以在產品開發中回避不該發生的問題，表3中的后蓋，最主要的功能是防塵防水，密封面當然很重要。

3.2 汽車燈具防水檢測

防水檢測測試中整車檢測周期長，成本高，因此在進行整車檢測的同時進行零部件產品檢驗就很有必要，零部件檢測能快速地找出原因并協助整改，從而得到驗證解決，見圖3。

防水檢測中重要的測試，就是密封性檢測。密封性檢測通常是采用氣密性檢驗，有正壓和負壓試驗二種。分析燈具產品中，一致認為負壓更具有可操作性且對燈具沒有損害。檢測設備的易用性和可靠性是需要考慮的首要問題，試驗裝置主要由真空泵、控制氣閥、氣壓表、尼龍軟管等制作而成。對車燈內腔填充壓縮氣體，可通過流量泄漏儀測量其泄漏量。

表2 汽車組合前照燈的故障分析表

表3 汽車燈具設計中密封項目零件分析表

圖3 汽車燈具進水起霧驗證流程圖

相關的檢測標準和方法，國內標準和國際標準都有相應的規定，如按標準GB/T 10485要求，對于封閉式車燈，將試樣在正常工作狀態下置于周圍約23±5 ℃的環境中或置于相同的溫度高溫試驗箱內，在試驗電壓下13.2 V（12 V系統）或28.0 V（24 V系統）點燈30 min，再把試樣快速的完全浸沒在23±5 ℃水中5 min，試驗后目視檢查試樣透光部件應無裂紋、不起泡。而對于各汽車企業而言，也有相應的企業標準對車燈產品的檢測要求。

4 總結

隨著社會進步和人們生活消費水平的提高，越來越多的家庭擁有了汽車，人們也更加關注汽車產品質量，生產企業也更加重視汽車產品的可靠性問題。可靠性揭示了產品質量的本質，是產品質量的永恒主題。

就可靠性技術水平而言，與其他先進工業國家相比較我國還是相對較低，提高汽車產品的可靠性是改善我國汽車質量的關鍵。早在20世紀90年代原機械電子工業部就提出“以科技為先導，以質量為主線”的發展模式；近些年，提出“以可靠性為中心的全面 管理”的理念，在有關部門的重視和配合下，已經成立了中國汽車工業學會汽車可靠性專業委員會，爭取盡快提高國產汽車的可靠性水平。為推動我國汽車可靠性技術的發展，需在產品設計、生產、管理、銷售服務的各個環節作出努力，因此從事產品開發、研究、企業管理、生產組織、業務采購、市場預測、銷售服務的技術人員，需熟悉和掌握提高可靠性的方法和手段，這也必將為我國的汽車產業提供可靠的質量保證。

[1]中華人民共和國機械工業部．汽車整車產品質量檢驗評定方法[M]．北京：機械工業出版社,1997.

[2]劉裕源,霍樹君．汽車可靠性試驗[J]．汽車技術, 1999,10.

[3]朱維濤,陳祥熙．汽車燈具設計原理與方法[J]．光學儀器, 2002,24(6):35-41.

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