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汽車前照燈起霧分析與控制探究
淋雨試驗是在整車狀態下模擬淋雨過程，以驗證前照燈在淋雨情況下的各項性能。
長安某型號整車在做前照燈整車淋雨試驗過程中，經過淋雨一段時間后，發現前照燈內起霧情況較嚴重；局部甚至有結露現象。靜置30min后觀察，發現霧氣并未全部消散。
問題分析
霧氣的形成原理為前照燈內水蒸氣在低于其飽和溫度的配光鏡表面形成的膜狀和珠狀凝結。
車燈內霧氣的形成需要具備3個基本條件：
（1）車燈內的空氣中必須含有足夠的水蒸氣；（2）車燈內必須存在溫度低于當地水蒸氣凝結臨界溫度的區域；（3）車燈內部存在凝結核心。
影響因素主要是燈內溫度場、流動場、水氣濃度場的分布以及材料的選用和處理工藝。
車燈內水蒸氣的來源有兩種途徑：一種是流入車燈的周圍環境中空氣所含的水蒸氣；另外一種是車燈內的積水受熱蒸發所形成的水蒸氣。如果車燈內不存在積水，周圍環境變化所導致的空氣中水蒸氣的凝結是起霧的主要原因。此時形成霧氣的主要情形是：車燈原先處在濕度、溫度較高的環境中，車燈內空氣的濕度較大；當環境溫度降低時，如果車燈內的水蒸氣不能充分流動擴散到環境中去，仍維持高的濃度，當車燈內某些區域溫度低于當地的水蒸氣凝結臨界溫度時，就會出現起霧現象。對于結露，在大多數情況下，主要是車燈內的積水蒸發形成的水蒸氣所致。
當車燈開啟時，燈泡周圍空氣溫度急劇上升，通過輻射和自然對流換熱，使車燈內積水受熱蒸發，使得在空氣溫度較高的區域有較大的濕度，水蒸氣通過對流和擴散作用被輸送到車燈的各個角落。由于車燈內部溫度分布不均勻，當濕度、溫度較高的空氣流到溫度較低的區域時，其中所包含的一部分水蒸氣就有可能凝結形成霧氣。
通過對起霧原理和霧氣形成條件以及影響因素的分析，并結合該車本身的實際情況，得出前大燈起霧甚至結露問題的主要原因有以下幾點。
（1）前照燈自身的密封性能不良，造成起霧嚴重后，在前大燈熱循環死角形成露水；（2）透氣孔位置布局不合理及數量過多，造成前大燈內部吸潮過量；（3）造型曲面落差過大，造成前照燈內部熱循環不暢。
解決方案
根據得出的起霧原因，聯系實際情況，提出以下幾點解決方案。
（1）對每個前照燈進行氣密一致性檢查，防止前大燈局部漏水。（2）合理布局各燈腔的結構及透氣孔位置和數量。如圖1、2，將透氣孔數量由4個減少到3個。（3）通過對配光鏡增加防霧涂層工藝，有效預防前大燈內部起霧現象。燈內輻射換熱和自然對流造成的溫度分布不均，直接導致燈內低溫區的出現。而凝結核心對形成較大范圍的明顯凝結是必不可少的。在燈腔內表面上，表面的凹凸起伏不但會吸附水蒸氣，而且提供了凝結核心，水蒸氣就可能在這些凹凸起伏處凝結成液滴，并不斷擴展。
實施效果
取消一個透氣孔后，大大改善了前大燈的起霧現象。也通過了試驗進行了相應驗證。具體試驗情況如下：
（1）試驗目的：分析透氣孔布置數量和位置是否合理；（2）試驗地點：電器性能匹配室；（3）試驗設備：某型號整車、淋雨房；（4）驗證方法和條件：
①左前照燈：不堵轉向燈通氣孔；②右前照燈：堵住轉向燈通氣孔；③試驗條件：怠速點燈（近光）淋雨2h（水溫0-10℃）后，離燈30cm處檢查。
試驗后，檢查兩種狀態下前照燈的起霧情況。驗證結果：
（1）左前照燈（不堵通氣孔）起霧比較嚴重，甚至有輕微結露（見圖3）；（2）右前照燈（堵住通氣孔）起霧明顯改善、無結露現象（見圖4）。
通過對配光鏡增加防霧涂層后，徹底解決了起霧問題；也通過試驗進行了相應驗證。具體試驗情況如下：
（1）試驗目的：模擬前照燈經過高低溫、長時間淋雨后的防霧性能；（2）試驗地點：電器性能匹配室；（3）試驗設備：某型號整車、淋雨房；（4）驗證方法和條件：
①左前照燈：未加防霧涂層；②右前照燈：增加防霧涂層；③試驗條件：怠速點燈（近光）淋雨90min（水溫0-10℃）后，離燈30cm處檢查。
試驗后，檢查兩種狀態下前照燈的起霧情況。驗證結果：
（1）左前照燈（未加防霧涂層）在前大燈邊角處出現了起霧現象（見圖5）；（2）右前照燈（增加防霧涂層）起霧現象明顯改善；沒有任何霧氣（見圖6）。
通過以上兩種主要方案的實施，基本上解決了前照燈起霧問題，更直接有效地控制了產品一致性。
另外，該型號車在以后上市使用時，客戶及服務站必須確保后蓋、燈泡以及調節螺桿安裝到位，否則會出現前大燈進水問題。
結語
通過此案例，開發人員認識到在方案設計階段要充分考慮前照燈會存在起霧甚至結露的各種情況，并結合實際，在生產工藝處理、結構預防、造型約束以及密封配合等方面都應合理設計，盡量避免此類問題的發生。前照燈內部結構布局及透氣孔設計應合理，避免產生溫度死角，盡量消除燈內溫度差，進水、進灰現象。結構設計同時可進行熱流分析，找出溫度死角并設計優化和消除。選材方面應避免選用吸水率或揮發性較高的材料。工藝處理時，配光鏡可以進行防霧處理，但成本較高。在試裝車過程中，對前照燈起霧及結露問題進行跟蹤和關注，一旦發現有結露現象，立即趕赴現場，在時間進行分析并落實相關試驗。
車燈內部起霧受到多方面因素的影響，但歸根到底，它是受車燈內部的溫度場、流動場和濃度場控制。通過改變溫度場、流動場和濃度場的分布，就能有效控制；減少甚至消除車燈內起霧現象。
根據前面的分析，可以考慮的一些減少起霧的措施有：（1）改變車燈的燈腔形狀設計，消除輻射和流動死區；（2）增強車燈各結合部位的密封性能，減少水分來源；（3）對配光鏡內表面進行表面改性，使凝結方式改變；（4）增加配光鏡內表面的光潔度；（5）調整透氣孔的個數、位置和大小，使水氣能夠及時被對流帶走；（6）改進車燈配光鏡、燈泡等各部分的組成材料；（7）調整反射鏡的形狀和配光鏡燈泡的位置及個數，改變輻射場分布。
