汽車前燈起霧結霜問題說明、分析及解決

摘 要：隨著汽車行業的高速發展，汽車外部燈具作為汽車外觀的關重件，車燈造型更新穎和獨特；對于車燈造型的多樣化，車燈結構也越來越復雜，導致霧氣問題也越來越嚴重且不易消散，不但影響外觀，引發客戶抱怨和索賠，而且使得照明性能降低，影響駕駛安全；汽車前燈起霧一直都是行業重難點問題，文章說明了霧氣的產生原理，并通過從材料選型、結構設計和生產工藝上進行分析，進而來探討如何規避解決汽車前燈起霧問題。

關鍵詞：汽車燈具 起霧原理 解決措施

現在人們的生活水平逐步提高，出行代步基本采用汽車，并且對汽車的造型和質量要求越來越高，前大燈內部功能主要包括遠光、近光、轉向燈、位置燈和日行燈，遠近光照明對車輛行駛時的駕駛安全起到至關重要的作用，前大燈內部起霧會嚴重降低照明效果，如起霧嚴重至積水可能會使得燈內電子件失效，從而導致整燈功能失效，嚴重影響駕駛安全。

導致車燈起霧的因素很多，起霧問題屬于行業疑難問題，伴隨著技術水平的逐步提高，起霧問題已有較完善的設計、模擬和生產流程，設計上從內部結構、選材和透氣設計；模擬上通過熱學分析和霧氣模分析確定燈內熱場分布、燈內空氣流動方向、干燥劑布置位置和透氣孔布置位置；并且針對實物產生的霧氣問題也明確了分析方向，以下是針對前燈起霧原理、解決措施和實物問題分析的詳細說明。

1 車燈內部起霧結霜問題說明

1.1 起霧原理

當雨天或者空氣濕度較大時，水氣分子通過透氣孔進入燈具內部（透氣孔主要用于散熱和排除燈內水氣），當車輛行駛或打開車燈或外部溫度驟冷驟熱時，燈內水分子受熱變成水蒸氣，水蒸氣根據燈具內部結構產生的溫差進行空氣流動，并經由透氣孔散發出去，但濕度較重或燈內結構設計不合理，同時車燈內部溫差較大時，水蒸氣來不及排出燈腔，遇冷重新恢復成水分子，水分子集中在燈罩內部溫度較低的地方，冷卻后形成霧氣。

1.2 起霧級別

根據燈內起霧狀態初步可以分為以下等級：

薄霧：在燈具面罩內壁形成一層薄薄的不透明水氣，屬于正常物理現象，可消散；

結露：水氣在燈具面罩內壁凝結形成的水珠或水滴，屬于正常物理現象，可消散；

結霜：薄霧或結露狀態下，溫度低于零度以下時會在燈具內面內壁產生結霜（結冰），屬于正常物理現象，溫度提升后可消散；

積水：大面積水珠或水滴在燈具內部出現，非正?，F象，很難消散；

2 起霧問題解決措施說明

2.1 結構設計

1、外面罩及裝飾框間隙盡量做大（建議大于3.0mm），這樣容易增加燈內空氣流動，避免水汽凝聚；

2、外面罩上盡量不做變曲線，否則容易產生水滴和流掛；

3、燈具內部冷區間隙盡量增大，為了增加空氣流動性

4、透氣結構設計時初步方案按規范和經驗決定，但需要2～3個位置預備設計，以便后期CAE分析和實物驗證時可最快實現；

5、為了最大程度保證燈內不產生霧氣，建議根據燈具內部空間大小增加不同重量的干燥劑、防霧漆或凝露控制器；

1）防霧漆設計說明

①汽車用防霧漆原理

- 外面罩內側噴防霧涂層后，會使表面張力降低，產生的濕氣會均勻分散在涂層表面形成一層膜狀。

- 燈具內部產生經微霧氣可視角內看不到，起到隱藏作用，詳見線圖說明。（見圖7）

②防霧漆流掛現狀

-燈具內部濕度高產生流水痕跡，當燈罩內吸附在防霧漆表面的濕氣超過防霧漆吸水率時，防霧漆吸水能力到極限，時間長產生流掛，詳見下圖說明；（見圖8）

2）凝露控制器原理說明

/y9A8ZwGeuo679fpIUuQRg==①凝露控制器組成和工作原理

a）不點燈時閥體關閉，隔絕外部環境對燈內影響，此時凝露控制器持續對燈內吸濕，降低燈內露點；

b）點燈時燈內正壓，由于凝露控制器通道為整個燈具的唯一通道，而在不點燈時凝露控制器內的干燥劑持續吸濕，水汽分子大部分集中在圖示處，隨著燈內溫度升高產生正壓，閥門打開，水汽分子會隨著氣流向外排出；

c）熄燈時產生負壓，由于閥門內部有塑料件支撐，閥門只會打開小部分來讓外部的濕氣緩慢進入，經過唯一通道時大部分濕氣會受干燥機吸濕，如圖9，熄燈后露點未升高，證明熄燈后進入燈具的濕氣得到了明顯的控制。

2.2 材料選型

燈具注塑件盡量選用含水率較低的材料，比如PA66、PA6等含水率較高的材料盡量避免使用，燈內常用材料含水率表如下：

2.3 霧氣CAE模擬分析

1）首先確認好CAE 模擬條件：

①環境空氣流動速度；

②配光鏡側溫度；

③燈體側溫度；

④遠/近光點亮，位置燈點亮，其他功能關閉；

2）透氣孔選定DOE模擬分析：各透氣結構組合熱流場分析后選定主設計位置（其他位置預留）；

- 面罩表面溫度分布；

- 燈內溫度/氣流速度模擬。

3）霧氣模擬分析：

①熱流場分布；

②面罩表面溫度（水膜）分布；

③燈內氣流模擬；

④燈內等速度曲線圖；

⑤可視面的水膜合格范圍；（見圖10）

3 前燈起霧實物問題分析說明

3.1 針對市場上前燈起霧問題，可先通過外觀視覺預判定是產品損壞導致起霧還是產品本身原因導致；

3.2 如初步判定是產品本身導致，需從一下方向進行分析排查。（見表3）

4 結論

綜上所述，前燈內部起霧結霜問題受多方面因素影響，主要包括內部結構、材料選型和透氣孔位置布置，前期設計時需遵循設計規范，根據熱學模擬確認空氣流動和熱場分布確認透氣孔位置，再根據霧氣模擬進行校核確認最優方案，最后進行生產工藝管控，根據以上方案可減少或消除車燈起霧問題。

參考文獻：

[1]姜永清.汽車前燈結霧分析及解決措施[J].汽車實用技術，2013（10）：5.