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新型汽车灯具的防雾设计探讨
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2018-04-13 08:43:36



    1.2灯俱内的温度低于空气中水蒸气凝结临界温度的部分
    因为灯内会有低温区域的存在,进行灯内辐射换热和自然对流能力交换过程中出现温度不均匀的现象。使得灯内部分区域的温度低于了该地区水蒸气凝结临界温度,造成了灯具内起雾现象。
    1.3有雾气凝结核心
    凝结核心是出现大范围凝结现象的主要原因。灯具内部的空气中,一般没有很多凝结核心,水蒸气不会出现凝结现象。但是由于灯具中的各种零部件表面都是不平整的,能够吸附一些水蒸气,同时也形成一些凝结核心,这样液滴就会形成相对很大的初始半径,这样水蒸气就可能会在这些不平整的表面凝结成液滴,从而不断的扩大形成雾气。
    在以上3种因素的共同作用下,造成起雾现象发生。推出灯具出现起雾准则。

    其中公式中的R是液滴半径,是液滴表面张力,为水蒸气饱和温度,为汽化潜热,是液滴密度,是液滴温度,其同环境温度相近似。
    2 起雾因素分析
    前面介绍了一些车灯内雾气凝结的原因,可以发现,温度、空气流动、车灯材质等都会对车灯雾气凝结现象造成一定影响,其中水蒸气的浓度和温度及空气流动是直接影响因素,对于这些因素来说,灯内温度情况越均匀,温度越高,对流越强烈,那么起雾的几率越小。
    2.1温度因素分析
    温度是使车灯内雾气凝结的重要因素之一。通过对当前市场上结雾严重的几款汽车车灯表面温度测量发现,结雾的部分都是相对低温区域。对于大众Passat的B6的前照灯而言,经过测量得出,灯罩表面的温度情况是非常不均匀的,在灯罩两端部分的温度相对偏低,中间部分灯泡的直接照射位置温度很高。同时还发现灯罩两段的低温区域温度是相差不多的,其中左端的温度略高于右端。
    因此可知在右端结雾的可能性要大于左端。然后经过一次淋雨试验同样也证实了这样的结论。出现这种现象的原因同灯泡的安装位置有很大关系,灯泡的结构和形状也对其产生一定影响。一般都会将车灯灯泡安装在中间偏向左的位置,而且右侧的配光镜将会挡住车灯灯泡的辐射作用,所以就会在灯罩的右边形成大范围的低温区域,给雾气形成创造了良好的条件。
    通过对透镜罩表面等温线的绘制发现,当受到辐射条件的作用时其分部会发生变化,并且不同于自然对流的情况。因此可以发现,温度分布变化是受到车灯内部热辐射和自然对流共同作用,通过对多种车灯的研究发现,都有相似情况存在。所以,在进行车灯设计时,如果有自然对流死区存在,或者有阻挡和减弱辐射的设计出现时,将会增加产生雾气的可能性。
    2.2对流场
    灯具内发生流动主要是因为温度分布的不均匀导致的自然对流。在一些有换气设计的灯具中,能够进行灯内气体和外界气体的换气活动。灯内气体的流动很大程度决定了灯内的温度,对流可以将热量传递到灯腔的每个部位,提高了每个区域的温度,同时若是很强的对流出现,水分会很快蒸发,车灯中如果有透气设计,透气气流可以把灯内形成的水汽散发到外界环境中,一定程度减少起雾的可能性。
    影响对流场分布的因素包括3个,一是灯腔中空间范围、形状和灯具内部零件的构造、灯泡位置、功率等;二是透气孔的位置和数量;三是灯具的工作方式。对于大多车灯而言,其能够持续、稳定的工作。灯具同外界大气进行物质交换是利用自然对流进行的,对于像转向灯等那样能够闪烁工作的灯具,灯泡经常需要点亮和熄灭,这就使得灯内腔的气体经常会受热膨胀遇冷收缩,如果使用透气灯具,就会适当同外界环境进行物质和能量的转换。
    如果是一些体积很小,但是功率很大的灯具,灯具闪烁造成的对流作用是很强的,能够很好的防止起雾现象。如果是只有一个透气孔时,气体只能进行单向的交换工作,并且是在车灯工作情况发生变化时进行。如果车灯能够正常、稳定的进行工作,这种单向交换就会慢慢减弱甚至消失。
    当有不少于2个透气孔的情况下,才能稳定的进行换气循环。换气孔的位置也会对换气效果产生很大影响,产生良好的除雾效果。透气孔的空间位置会对灯腔内的流动场产生影响,改变温度场。因为灯内流动是自然对流引起的,透气孔的相对位置很关键。那些设有很多透气孔的车灯,若透气孔之间位置很近或竖向距离很小,换气循环对灯腔中的温度场和流动场产生很小的作用。

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