本文论述了影响汽车前风窗玻璃除霜系统性能的两个主要因素及具体要求; 通过2个商用车的实际案例, 分别研究如何通过优化除霜风道和提升发动机水温, 从而改进前风窗玻璃表面风速分布和出风温度, 最终实现除霜性能提升。
Abstract: The author discusses two main factors affecting the performance of windshield defrosting system andspecific requirements. One is that optimizes defrosting duet to improve the wind speed distribution of windshieldsurface, the other is that raises the water temperature of engine to improve the wind temperature. These two can bothpromote the defrosting performance of commercial vehicles.
汽车前风窗玻璃除霜系统性能是涉及汽车安全的一项重要性能指标,直接关系到驾驶员的视野,改善汽车除霜系统性能非常重要。国标和ECE除霜标准只针对M1类车型, 对商用车无相关要求, 因此受到关注不大。目前国内外商用车使用的除霜系统大都是水暖制热式系统,由于柴油机发动机水温低,除霜风道设计难度大,商用车的除霜性能普遍较差。汽车前风窗玻璃除霜系统的性能由玻璃表面热量分布决定, 有2个关键指标: 前风窗玻璃表面风速分布和出风温度, 如何提升这2个关键指标是提升除霜性能的决定因素。本文将从改进前风窗玻璃表面风速分布和提升出风温度这两个方面进行研究。
为了确保能达到法规要求的除霜性能(商用车参考GB 11555—2009 《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》中M1类指标), 根据经验数值,前风窗玻璃表面B区绝大部分点的风速需达到1 m/s以上; 15 min后出风温度需要到60 ℃以上, 散热器节温器开启在9 min以内 (即发动机水温升到80 ℃左右)。 若2个条件中有一个未达到要求, 则除霜性能难以达到标准要求。
1 改进前风窗玻璃表面风速分布
前风窗玻璃表面风速分布主要取决于2个因素:鼓风机风量大小和除霜风道设计。 其中, 风道设计是最大难点。
除霜风道的设计参数有出风口数量、出风口位置、出风方向、出风口截面积和几何形状等,其中最重要的参数是出风方向和出风口位置, 优化这2个参数可以确保从除霜风道出来的气流沿着前风窗玻璃流动,并尽可能避免从前风窗玻璃上分离出来,因为循环流动会引起能量损失。由于仪表板造型需要和空间位置限定,除霜风道的形状都比较特殊,要经过反复的模型修改和CFD分析才能达到要求。
下面以HFC6591KH型轻型客车为例, 说明如何修改风道来提升前风窗玻璃表面风速分布, 进而提升除霜性能。
1.1 整改前除霜性能
表1为该车整改前、 后实际除霜比例。 整改前,除霜效果很差,与设定的目标差距很大。
分析该车实际除霜效果图(图1) 可知 : 各阶段除霜踪迹图相差甚小,燃烧点偏下,前风窗玻璃上部和两侧霜都未除去。判断风速分布不理想。
试验条件及方法按GB11555—2009 《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》:环境温度-18 ℃, 放置超过10 h, 在前风窗玻璃上喷0.044 g/cm2的水, 结冰后30 min后起动发动机, 挂空档, 最大转速的50%, 空调设定到除霜模式, 试验开始, 每隔5 min在车窗内表面上描绘一次除霜面积的踪迹图。
目标设定: 试验开始后20 min时, 至少应将A区的80%面积的霜除净; 试验开始后25 min时, 至少应将A′区的80%面积的霜除净 ; 试验开始后40 min时, 至少应将B区的95%面积的霜除净。
1.2 前风窗玻璃表面风速测量及分析
按前风窗玻璃表面风速测试方法(图2), 对该车前风窗玻璃表面风速进行测试。