洗車用氣水槍的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱彥熙

摘 要 當(dāng)前淡水資源日益匱乏、機(jī)動(dòng)車保有量迅速增長(zhǎng)，淡水洗車造成了水資源的大量浪費(fèi)。而洗車氣水槍可以通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)的選擇和開度來(lái)調(diào)節(jié)水和壓縮空氣的比例，在高壓水槍的水流中加入一部分壓縮氣流，水氣結(jié)合進(jìn)行清洗，做到節(jié)約水資源的目的。同時(shí)，還可單獨(dú)用壓縮空氣進(jìn)行吹干操作，也可在不更換清洗地點(diǎn)的情況下清洗空氣濾清器和空調(diào)濾清器，提高作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞 洗車 氣水槍 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

0 引言

高壓水流和高壓氣流都有搬運(yùn)能力和清洗能力，目前國(guó)內(nèi)外洗車用的都是水槍，洗空氣濾清器和空調(diào)濾清器用的都是氣槍。單獨(dú)使用水槍洗車對(duì)水資源造成了巨大浪費(fèi)。然而并不是所有灰塵都必須用高壓水流清洗掉，還有一些灰塵可以用壓縮空氣來(lái)清洗。雖然氣槍的清洗能力總體來(lái)說(shuō)沒(méi)有水槍的清洗能力強(qiáng)，但采用壓縮空氣和水結(jié)合進(jìn)行洗車也會(huì)達(dá)到同樣的清洗效果，面對(duì)全球日益緊張的淡水資源，設(shè)計(jì)一種在洗車時(shí)節(jié)約淡水的氣水槍尤為重要。

1 洗車水槍的原理及類型

洗車水槍一般采用高壓水流，通過(guò)高壓水流的搬運(yùn)和清洗能力達(dá)到給汽車除塵去污的目的，[1]汽車表面的污物大多數(shù)為比較容易清洗的浮塵，只有少數(shù)比較難以清洗的污漬，普通的浮塵在車上的附著力很小，通過(guò)自來(lái)水管的普通水流基本上即可清洗干凈，不需要施加高壓水流，而車上難以清洗的污漬一般來(lái)講附著力較強(qiáng)，即使采用高壓水流也無(wú)法清洗，所以就需要借助化學(xué)洗滌劑來(lái)完成。

目前市面上洗車水槍的常見加壓裝置有四類：自然加壓、打氣加壓、車載加壓、電動(dòng)高壓。由于摘 要 當(dāng)前淡水資源日益匱乏、機(jī)動(dòng)車保有量迅速增長(zhǎng)，淡水洗車造成了水資源的大量浪費(fèi)。而洗車氣水槍可以通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)的選擇和開度來(lái)調(diào)節(jié)水和壓縮空氣的比例，在高壓水槍的水流中加入一部分壓縮氣流，水氣結(jié)合進(jìn)行清洗，做到節(jié)約水資源的目的。同時(shí)，還可單獨(dú)用壓縮空氣進(jìn)行吹干操作，也可在不更換清洗地點(diǎn)的情況下清洗空氣濾清器和空調(diào)濾清器，提高作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞 洗車 氣水槍 設(shè)計(jì) 應(yīng)用這四類裝置的洗車水槍原理不同、應(yīng)用特點(diǎn)不同，適應(yīng)于不同需求的洗車情況。[2]

自然加壓裝置是利用管路中自來(lái)水的壓力形成，國(guó)家規(guī)定自來(lái)水的管網(wǎng)壓力為0.14MP，但實(shí)際管網(wǎng)中的壓力大多為0.3MP左右。這個(gè)壓力的自然水壓對(duì)于清洗汽車上的普通灰塵基本夠用，相對(duì)來(lái)說(shuō)壓力較小，雖然比較節(jié)水，操作簡(jiǎn)單方便，但洗車耗時(shí)較長(zhǎng)，效率較低。

打氣加壓裝置比自然加壓裝置多了一個(gè)打氣泵，這種水槍的特點(diǎn)是不受自然水壓的影響，水壓取決于氣泵的壓力，一般可以達(dá)到0.4-0.5MP，特別是可以適用于任何有水的環(huán)境，攜帶方便，適應(yīng)范圍廣，但操作起來(lái)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

車載加壓洗車裝置是利用汽車上的點(diǎn)煙器提供電源，配有小型加壓電機(jī)，加壓后的水壓能達(dá)到0.5-0.6 MP左右，比打氣加壓裝置的壓力略高，節(jié)省了人力，用水量也較小，但經(jīng)常使用會(huì)對(duì)汽車電路有一定損傷。

電動(dòng)高壓水槍作為專業(yè)洗車使用，經(jīng)電機(jī)加壓后的高壓水流壓力可達(dá)5-9MP，清洗效率大大提高，適用于4s店、專業(yè)洗車店等對(duì)洗車效率要求較高的洗車場(chǎng)所，但是由于水壓太大，洗車時(shí)造成了淡水資源的巨大浪費(fèi)，尤其是有很多自助洗車場(chǎng)所，對(duì)洗車效率要求不是太高，浪費(fèi)較多。

以上四種洗車水槍各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于普通塵污都能順利清洗，但是對(duì)于較難清洗的污漬都需要借助洗滌劑來(lái)完成，所以在洗車程序上基本一致，洗車后的擦干環(huán)節(jié)還得借助毛巾等工具，洗車環(huán)節(jié)也不能同時(shí)清洗空氣濾芯和空調(diào)濾芯，綜合作業(yè)效率有待進(jìn)一步提升。一種能將水源和氣源同時(shí)混合使用的洗車槍能很大程度上能對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。

2 氣水槍設(shè)計(jì)的基本原理

根據(jù)流體力學(xué)反映流體運(yùn)動(dòng)中速度、壓強(qiáng)等參數(shù)之間關(guān)系的伯努利方程：p+%jgh+（1/2）*%jv^2=c，式中p、%j、v分別為流體的壓強(qiáng)、密度和線性速度；h為鉛垂高度；g為重力加速度，c為常量，當(dāng)流體為氣體時(shí)，可以忽略重力，方程簡(jiǎn)化為：p+ （1/2）*%jv^2=c，因此可知?dú)怏w同液體一樣也具有相同搬運(yùn)和清洗作用，[3]雖然高壓氣體不及高壓液體的清洗和搬運(yùn)能力，但洗車氣水槍通過(guò)壓縮空氣加入水流中，與水共同作用，調(diào)節(jié)合適的水氣比例進(jìn)行洗車。

氣水槍使用的空氣為壓縮空氣，常見的壓縮空氣壓力為0.7-0.8MP，與自然水壓混合候后的水氣混合壓力為1MP左右，超過(guò)普通非專業(yè)洗車裝置，可以輕松洗去車上的普通浮塵，在遇到洗較難清洗的污漬時(shí)配合洗滌劑使用，做到節(jié)約用水的目的。

同時(shí)，這種水氣一體洗車槍還可單獨(dú)選擇壓縮空氣進(jìn)行吹干作業(yè)，也可在不更換洗車地點(diǎn)的情況下單獨(dú)用壓縮空氣來(lái)清洗空氣濾清器和空調(diào)濾清器，大大提高了綜合作業(yè)效率。

另外，為了能夠在洗車的時(shí)候同時(shí)加入洗滌劑，水槍管的前端設(shè)計(jì)了洗滌劑瓶，這個(gè)洗滌劑瓶可以采用與普通礦泉水型號(hào)相同的瓶口，方便添加使用，方便更換。

3 氣水槍設(shè)計(jì)原理圖

洗車用氣水槍的設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。

在氣水槍體下部設(shè)計(jì)兩個(gè)快速接頭，分別是自來(lái)水快速接頭和壓縮空氣快速接頭，自來(lái)水通過(guò)槍體內(nèi)的管路與空氣管過(guò)來(lái)的壓縮空氣混合流經(jīng)氣水槍管，在負(fù)壓的作用下把清洗液瓶中的清洗液帶出，從氣水槍管一起噴出，自來(lái)水開關(guān)、空氣開關(guān)和清洗液開關(guān)可以分別控制水流、氣流、清洗液的開閉，水流開度調(diào)節(jié)閥可以控制并鎖定水流大小，[4]洗滌劑瓶中的洗滌劑通過(guò)氣水槍管的負(fù)壓被吸出，這樣經(jīng)氣水槍管噴出的可以是單獨(dú)的水流、單獨(dú)的空氣流，或者時(shí)水與空氣的混合流體，還可以是帶有一定比例清洗液的混合流體，適用于不同的作業(yè)情況。由于水流和氣流在氣水槍管內(nèi)的流向一致，所以其混合后的壓力基本上是二者的疊加壓力，壓力增加后搬運(yùn)能力也隨之增加，清洗效果明顯提高。

4 試驗(yàn)及應(yīng)用效果

使用氣水槍清洗車輛時(shí)，可以根據(jù)車輛的臟污程度選擇用水、水氣混合、水氣及清洗液混合來(lái)進(jìn)行清洗，在大部分情況下可以選擇適用水氣混合清洗車輛，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品制作后，經(jīng)過(guò)在當(dāng)?shù)匾黄蟊?s店、一汽奔騰4s店、博世明達(dá)洗車中心及學(xué)校汽車實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)，在達(dá)到相同的清洗效果時(shí)，用時(shí)較短，洗車平均用水70L左右，比專業(yè)洗車裝置節(jié)30%左右。按照普通4s店平均用水量，洗一次車大約要用掉100升水，[5]平均每天洗車30臺(tái)，一年大約能節(jié)約30多萬(wàn)升水。

新型氣水混合洗車槍與傳統(tǒng)洗車裝置在出口壓力、用水量、洗車時(shí)間、吹干功能、清洗濾芯的指標(biāo)對(duì)比中，優(yōu)勢(shì)明顯，綜合效率高。如表1所示。

通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，洗車用氣水槍在綜合效率上表現(xiàn)突出，但是對(duì)普通用戶來(lái)講，需要有單獨(dú)氣源，較難實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于專業(yè)的4s店及洗車店來(lái)講，標(biāo)配氣源，容易實(shí)施，發(fā)展前景廣闊。

如何洗車已經(jīng)成為汽車社會(huì)每個(gè)用車人必須面臨的選擇，截至2017年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.10億輛，如此龐大的汽車數(shù)量，若能在每次洗車的過(guò)程中節(jié)約一些淡水資源，節(jié)約總量顯然也是驚人的。選擇氣水結(jié)合的洗車方式，既能節(jié)約資源，又能提高效率，相信會(huì)得到越來(lái)越多人的選擇和認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[1] 張秋丹.自動(dòng)洗車裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].山東冶金，2011（3）.

[2] 陳朝大，梁志勇，吳潔云.智能洗車系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微處理機(jī)，2010（5）.

[3] 羅勇，李峰，葛磊，代海，范文建，任家駿，龐蔭銘.便攜式汽車清洗器的研究[J].機(jī)械管理開發(fā)，2010（5）.

[4] 李培麗，霍天強(qiáng).節(jié)能便攜式洗車機(jī)的研制[J].能源與環(huán)境，2010（4）.

[5] 李濤，張建豐，王向榮，張峰，李小建，張曉玲.西安市洗車用水調(diào)查與節(jié)水對(duì)策[J].人民黃河，2010（9）.