汽車(chē)燈具起霧原理及目前市場(chǎng)對(duì)策

劉 巖

（上汽大眾汽車(chē)有限公司，上海 201800）

1 概述

近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)的造型越來(lái)越多樣化、科技化，汽車(chē)燈具作為汽車(chē)上重要的安全照明裝置，造型也隨之千變?nèi)f化，而燈具霧氣問(wèn)題始終是困擾眾多車(chē)企的一個(gè)重要問(wèn)題，也是引起售后市場(chǎng)抱怨的一個(gè)重要因素。車(chē)燈起霧，其實(shí)是正常的物理現(xiàn)象，當(dāng)車(chē)燈內(nèi)部空氣濕度處于較高水平時(shí)，起動(dòng)車(chē)輛或點(diǎn)亮車(chē)燈，都可以使燈具內(nèi)部溫度迅速升高，而溫度較高且含水量較高的空氣無(wú)法直接蒸發(fā)到空氣中，便會(huì)在燈具前部透明面罩的低溫區(qū)域凝結(jié)，從而形成肉眼可見(jiàn)的“霧氣”。舉個(gè)例子，北方的冬天室內(nèi)外溫差很大，當(dāng)室內(nèi)做飯時(shí)，很容易在窗戶(hù)上形成霧氣，夜晚溫差更大的時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)“窗花”，這與燈具內(nèi)部的霧氣形成有著相同的原理。車(chē)燈內(nèi)部霧氣的形成對(duì)車(chē)燈的外觀以及車(chē)燈內(nèi)部電路都有著嚴(yán)重影響，甚至?xí)管?chē)輛照明效果大打折扣，對(duì)行車(chē)安全造成隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于車(chē)燈霧氣問(wèn)題造成的市場(chǎng)抱怨率占總抱怨率30%以上。因此，項(xiàng)目初期找到合理的設(shè)計(jì)方案是十分有必要的。

2 車(chē)燈霧氣的成因

車(chē)燈霧氣主要是燈具內(nèi)部空氣受發(fā)動(dòng)機(jī)熱量、光源熱量或暴曬 （外界環(huán)境）影響，溫度升高，容納水分能力提高，而靠近配光鏡附件相對(duì)內(nèi)部溫度最低，車(chē)燈點(diǎn)亮情況下，從光源位置到周?chē)鷾囟葓?chǎng)呈遞減趨勢(shì)，空氣中水分在配光鏡內(nèi)壁凝結(jié)，形成霧氣 （凝露），且受重力影響，低溫空氣分布于燈具內(nèi)部底層，因此大多霧氣在燈具配光鏡下沿或燈具尖角等溫度較低位置較為嚴(yán)重，如圖1所示。

通過(guò)燈具前期設(shè)計(jì)可選擇霧氣形成較少且霧氣消散較快的設(shè)計(jì)方案，但很難從根本上消除產(chǎn)生霧氣這一現(xiàn)象，此現(xiàn)象為正常物理現(xiàn)象，非車(chē)燈品質(zhì)問(wèn)題。

圖1 燈具起霧

3 車(chē)燈霧氣問(wèn)題改善方法

針對(duì)目前市場(chǎng)上燈具霧氣問(wèn)題，受成本等限制因素，改善方法主要有以下幾種。

1）外配鏡內(nèi)部噴涂防霧涂層

目前市場(chǎng)上，中高端車(chē)型使用防霧涂層的改善方案較多，此方法優(yōu)點(diǎn)是效果顯著，不會(huì)在配光鏡內(nèi)側(cè)形成霧氣、影響外觀及行車(chē)安全，此方案的原理就是在燈具配光鏡內(nèi)側(cè)噴涂防霧涂層，形成一層親水層，當(dāng)燈體內(nèi)部有水分析出時(shí)，會(huì)“平攤”在配光鏡上 （圖2），不會(huì)形成小水珠，因此外觀不易發(fā)現(xiàn)。但是此方法成本較高，工藝較復(fù)雜，受?chē)娡抗に囉绊懀⑶矣幸欢ǖ臅r(shí)效性，如長(zhǎng)時(shí)間處于濕度較高環(huán)境下，或燈具腔體較大、水分較多時(shí)，防霧涂層無(wú)法承受過(guò)多的水分，會(huì)導(dǎo)致水從內(nèi)側(cè)流下，從而形成“流掛”，干燥后仍可見(jiàn)，時(shí)間久后防霧涂層失效，霧氣問(wèn)題重復(fù)出現(xiàn)。

圖2 外配鏡內(nèi)部噴涂防霧涂層

2）吸水物質(zhì)方案

燈體內(nèi)部固定一定比重的干燥劑等能夠吸收水氣的物質(zhì)，使燈體內(nèi)部空氣濕度處于相對(duì)較低水平，不易形成霧氣。配合合理的通氣方案，即便形成霧氣也能盡快消散。此方案優(yōu)點(diǎn)為成本較低，操作難度較低，不受工藝影響，但燈具內(nèi)部應(yīng)盡量固定吸水物質(zhì)，防止車(chē)輛行駛過(guò)程中脫落影響燈具內(nèi)部功能，盡量放置于容易結(jié)霧位置，且肉眼無(wú)法從外部觀察到，此方法缺點(diǎn)為只能改善霧氣，惡劣環(huán)境或溫度的驟變?nèi)匀豢赡軙?huì)形成霧氣，并且吸水物質(zhì)無(wú)法循環(huán)使用，失效后無(wú)法起到改善作用。

3）設(shè)計(jì)初期注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)初期階段通過(guò)模擬軟件對(duì)燈具內(nèi)部溫度場(chǎng)及空氣流場(chǎng)進(jìn)行模擬，盡量保證配光鏡表面溫度較均勻，盡量不要存在氣流“死區(qū)”、尖角或異形內(nèi)部裝飾條盡量選用鍍鋁零件，即便起霧也可降低視覺(jué)效果，減少客戶(hù)抱怨。

4 設(shè)計(jì)階段方案霧氣驗(yàn)證方法

設(shè)計(jì)階段需要對(duì)通氣方法及霧氣改善方案進(jìn)行驗(yàn)證，即我們所講的試驗(yàn)驗(yàn)證。由于燈具的特殊性，試驗(yàn)驗(yàn)證一般分為實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證與整車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.1 雙腔試驗(yàn)

試驗(yàn)室驗(yàn)證目前主要試驗(yàn)方法為雙腔試驗(yàn)驗(yàn)證，即模擬燈具裝車(chē)工況，殼體側(cè)設(shè)定高溫環(huán)境，配光鏡一側(cè)則設(shè)定為低溫環(huán)境，中間用擋板隔開(kāi)。試驗(yàn)過(guò)程中點(diǎn)亮車(chē)燈，并用低溫水對(duì)配光鏡表面進(jìn)行全方位噴淋，而后靜置，觀察同等時(shí)間燈具散霧情況并記錄，從而選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

4.2 整車(chē)試驗(yàn)

整車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證目的主要是模擬用戶(hù)洗車(chē)或下雨工況下車(chē)燈起霧及散霧情況。試驗(yàn)需要在溫度-5~7℃，相對(duì)濕度大于75%情況下進(jìn)行，達(dá)到試驗(yàn)條件方可進(jìn)行測(cè)試，否則失去驗(yàn)證意義。

1）靜態(tài)測(cè)試方法

試驗(yàn)樣件至少提前24h換裝到試驗(yàn)車(chē)輛，首先預(yù)熱15min時(shí)間 （期間燈具各項(xiàng)功能打開(kāi)），15min后用淋雨設(shè)備對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛進(jìn)行全方位噴淋 （試驗(yàn)情況參考圖3），持續(xù)時(shí)間也為15min，此階段為車(chē)燈起霧階段。隨后觀察車(chē)燈霧氣情況并使用相機(jī)記錄，然后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)及所有燈光功能，靜置15min，觀察車(chē)燈霧氣情況并使用相機(jī)記錄，最后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，打開(kāi)車(chē)燈近光功能，持續(xù)時(shí)間15min，觀察車(chē)燈霧氣情況并使用相機(jī)記錄，此過(guò)程如任意階段霧氣消散，則認(rèn)為驗(yàn)證方案通過(guò)此項(xiàng)試驗(yàn)，此試驗(yàn)最好有一輛量產(chǎn)已知起霧情況的車(chē)型同時(shí)對(duì)比進(jìn)行。

2）動(dòng)態(tài)測(cè)試方法

經(jīng)過(guò)靜態(tài)測(cè)試的試驗(yàn)車(chē)輛如仍舊存在霧氣，則需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，驗(yàn)證霧氣消散情況，將靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)束后的試驗(yàn)車(chē)輛行駛在積水路面，同時(shí)前方由一輛引導(dǎo)車(chē)負(fù)責(zé)制造高濕度工作環(huán)境，為試驗(yàn)樣件提供一個(gè)更為嚴(yán)苛的試驗(yàn)環(huán)境 （如在雨天進(jìn)行，則無(wú)需引導(dǎo)車(chē)輛），關(guān)閉試驗(yàn)車(chē)輛所有燈光功能，以大于60km/h的速度行駛25km，行駛結(jié)束后觀察車(chē)燈霧氣情況并使用相機(jī)記錄，如霧氣依然未能消散，則認(rèn)為需要優(yōu)化試驗(yàn)方案。

3）防霧涂層方案驗(yàn)證方法

由于防霧涂層方案的特殊性，無(wú)法通過(guò)正常試驗(yàn)方法驗(yàn)證防霧涂層的可靠性，因此防霧涂層需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間且多次的淋雨以后，觀察防霧涂層失效情況方能定義方案可行性。試驗(yàn)方法為安裝被測(cè)樣件到試驗(yàn)車(chē)輛，試驗(yàn)車(chē)輛怠速情況下點(diǎn)亮車(chē)燈所有功能持續(xù)30min，然后使用淋雨設(shè)備對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛進(jìn)行30min的噴淋，結(jié)束后觀察防霧涂層是否失效，而后等待燈具內(nèi)部水分充分干燥后重新觀察涂層狀態(tài)。此試驗(yàn)需要重復(fù)進(jìn)行4次，每次試驗(yàn)間隔至少1天時(shí)間，4次試驗(yàn)結(jié)束后如涂層仍無(wú)明顯肉眼可見(jiàn)失效情況認(rèn)為方案合格，通過(guò)測(cè)試。

圖3 淋雨設(shè)備對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛進(jìn)行全方位噴淋

5 總結(jié)

車(chē)燈起霧受多方面因素影響，但是最主要的還是受燈體形狀及結(jié)構(gòu)影響，改善霧氣的方法有很多，但是由于每種燈具形狀及構(gòu)造不同，改善方案也不盡相同，我們需要通過(guò)前期的軟件模擬以及試驗(yàn)驗(yàn)證才能找到最適合的方案。由于目前車(chē)企市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，成本也是需要考慮的重要因素之一，總之理論結(jié)合實(shí)踐，方能有效優(yōu)化車(chē)燈起霧現(xiàn)象，希望不久的將來(lái)，科技能夠既經(jīng)濟(jì)又有效地徹底解決這一難題。