王 丹，陳積先，倪新宇

（國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 （襄樊）燈光試驗室，湖北 襄樊 441004）

在刮水器的開發(fā)試驗中，經(jīng)常會遇到這樣的情況，電動刮水器總成在開發(fā)試驗中耐久性能非常好，但在實際應(yīng)用中卻不是那么理想。在分析開發(fā)試驗與實際應(yīng)用的不同中，目前國內(nèi)有相當多的報道都是在研究試驗環(huán)境中雨量的多少，卻很少考慮到試驗環(huán)境中使用的水的影響。在雨天行車中，不免有泥沙、水混合物濺灑到車輛的擋風玻璃上，這既阻礙了駕駛員的視野，又加速了刮水器刮片的磨損，增大了刮水器總成的運行阻力。而傳統(tǒng)的刮水器總成開發(fā)試驗，按現(xiàn)行汽車行業(yè)標準，僅用潔凈水噴灑進行耐久性試驗，這樣的試驗是不可能完全真實模擬雨天行車時刮水器的實際工況的，因此，也就不能真實反映刮水器的性能參數(shù)是否符合實際要求。

基于上述原因，本文開發(fā)設(shè)計了一種新型汽車刮水器耐久性試驗臺。利用空氣負壓原理，間歇定時將一定濃度配比的泥土、硅沙和水混合液吸入，并按規(guī)定的壓力經(jīng)噴槍噴射到汽車擋風玻璃表面，完成模擬雨天刮水器的實際工況，以此來檢驗刮水器的耐久性能。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，試驗臺由支撐系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、傳感器等構(gòu)成。在試驗過程中實時檢測電動刮水器的電流、電壓，以監(jiān)控電動機的工作狀態(tài)；檢測供水的流量和壓力，以保證系統(tǒng)的正常工作。

2 工作原理

2.1 潔凈水系統(tǒng)

潔凈水系統(tǒng)由潔凈水箱、注水球閥、電磁水閥、溢流閥、潔凈水噴嘴和水泵等組成。潔凈水箱經(jīng)水泵連接潔凈水噴嘴，潔凈水箱和水泵之間還連接有保持供水壓力的溢流閥，水泵經(jīng)電磁水閥連接潔凈水噴嘴。工作時，先打開注水球閥，通過水源將潔凈水箱注滿，啟動水泵并調(diào)節(jié)溢流閥，保持潔凈水的供水壓力。潔凈水系統(tǒng)電氣控制如圖2所示。按下開關(guān)SB2（即噴水啟動按鈕），繼電器KM1控制電磁水閥打開，此時潔凈水噴嘴就將潔凈水均勻噴灑到被試的擋風玻璃上，噴水指示燈亮。通過繼電器KM2、KM3及刮水器的刮水電動機相連接，實現(xiàn)對刮水電動機的低速、高速運行控制。刮水電動機經(jīng)連桿機構(gòu)驅(qū)動刮片做往復(fù)運動，模擬不同雨量下刮水器的不同工作模式。刮水器的耐久次數(shù)通過計數(shù)器KJ1記錄。

2.2 泥沙水系統(tǒng)

泥沙水系統(tǒng)由空氣攪拌器、泥沙水噴槍、混合液貯液槽、攪拌電磁氣閥、攪拌壓力減壓閥、噴水電磁氣閥及噴水壓力減壓閥等組成。試驗前，在混合液貯液槽里預(yù)先注入水和放入相應(yīng)比例的灰土、細沙，在泥沙水噴槍開始噴射工作前，由空氣攪拌器將泥沙、水混合物充分攪拌，使泥沙呈懸浮狀。置于混合液貯液槽里的空氣攪拌器是一根長度為800mm的中空不銹鋼直管，其上均布有直徑1.5 mm的噴氣口，利用噴氣攪拌試驗?zāi)嗌乘旌衔?。攪拌氣壓?.15～0.8 MPa， 耗氣量為0.1～0.4 m3／min。 試驗時，由氣源提供的壓縮空氣用軟管連接噴水壓力減壓閥，調(diào)節(jié)噴水壓力減壓閥，以調(diào)節(jié)泥沙水噴槍的供氣壓力。于是，當噴水電磁氣閥打開時，泥沙水噴槍就能將泥沙水混合物噴射到被試的擋風玻璃上。調(diào)節(jié)攪拌壓力減壓閥使攪拌氣壓達到一定值，當攪拌電磁氣閥接通時，氣體即從空氣攪拌器的多個噴氣口中吹出，用大流量氣體沖擊已沉積的泥沙，使之充分懸浮。氣壓越高，攪拌效果越好，但耗氣量也越大。選擇合適的攪拌氣壓，使泥沙保持懸浮，這樣既保證了混合物中的含泥沙比，又減少了耗氣量。

泥沙水是由噴槍噴淋，圖3為噴槍結(jié)構(gòu)原理圖。工作時，壓縮空氣PS流經(jīng)主噴口 （直徑為6 mm噴嘴）高速噴出，在槍體內(nèi)部產(chǎn)生一個負壓PO，負壓將貯液槽中的混合液吸入，并在高速氣流帶動下經(jīng)擴散口向外高速噴出，從而形成噴射。噴槍安裝在框架上，可隨意調(diào)節(jié)位置。它的主要參數(shù)如下：①噴射流量：在抽吸液體高度≤0.5 m時，噴射流量大于0.2dm3／min；②噴射面積：距噴射口300mm處，噴射范圍圓形截面直徑為350mm；③噴射時間由控制系統(tǒng)任意設(shè)定。

試驗時，空氣攪拌器和泥沙水噴槍工作原理如圖4所示。外部供氣經(jīng)空氣過濾器，用軟管連接本試驗系統(tǒng)，接通氣源開關(guān)，首先調(diào)節(jié)減壓閥2使攪拌氣壓達到0.4MPa左右，當電磁閥V2接通時，氣體即從空氣攪拌器的多個小孔中吹出，選擇合適的經(jīng)驗氣壓，使氣體沖擊已沉積的硅砂和泥土充分懸浮。然后調(diào)節(jié)減壓閥1使噴槍供氣壓力達到0.6MPa。于是，噴槍就能將攪拌好的混合液噴射到擋風玻璃上。電磁閥V1、V2分別由控制系統(tǒng)電路控制通斷時間。

泥沙水控制系統(tǒng)由泥沙水噴淋計時器與攪拌計時器組成，泥沙水噴淋計時器與噴水電磁氣閥V1相連接，攪拌計時器與攪拌電磁氣閥V2相連接?？諝鈹嚢杵骱湍嗌乘畤姌岆姎饪刂埔妶D5，兩路實現(xiàn)自動間歇循環(huán)控制，攪拌與噴淋間歇進行，同時泥沙水噴淋計數(shù)器與泥沙水噴槍相連接，實現(xiàn)噴淋次數(shù)計數(shù)。

2.3 試驗過程

試驗開始時，設(shè)定好泥沙水噴淋計時器、攪拌計時器后，啟動控制系統(tǒng)，污水系統(tǒng)就按照設(shè)定好的時間間歇噴灑泥沙水混合物到被試的擋風玻璃上；潔凈水系統(tǒng)長期工作直到整個試驗結(jié)束?？刂葡到y(tǒng)工作時，同時控制刮水電動機運轉(zhuǎn)，并由刮水電動機驅(qū)動連桿機構(gòu)、由連桿機構(gòu)帶動刮片在擋風玻璃上刮刷。同時，泥沙水噴淋計數(shù)器、耐久次數(shù)計數(shù)器完成泥沙水噴淋的次數(shù)和刮片刮刷耐久次數(shù)的計數(shù)。達到設(shè)定值，整個系統(tǒng)停止工作。這樣在污水系統(tǒng)、潔凈水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的協(xié)同工作下，能夠真實模擬雨天在泥水路面時泥水噴淋，刮水器的實際工作情況。

3 應(yīng)用效果

試驗臺應(yīng)用效果如圖6所示。通過潔凈水系統(tǒng)、泥沙水系統(tǒng)和定時控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，真實模擬雨天行車的路況。試驗時，當刮水耐久試驗系統(tǒng)只使用純凈水時，刮臂、刮片的壽命可達到50萬次以上；開啟泥沙水系統(tǒng)后，因為泥沙對刮水器總成系統(tǒng)耐久性能有一定影響，刮臂、刮片的壽命只有26萬次左右。

分析泥沙對刮水器總成的影響如下：①泥沙進入主刮和副刮在刮臂的臂板與臂座連接處，使刮水器運轉(zhuǎn)伴有撞擊聲，一段時間后，臂板與臂座連接處的拉力彈簧及掛鉤因疲勞而變軟，拉力不足，使刮片翻邊困難并伴有撞擊聲；②泥沙噴射到擋風玻璃表面，刮片長期磨損有了傷痕或者附著物，便會造成擦拭上的不均勻，刮片出現(xiàn)抖動、跳動、不翻邊、翻邊轟轟聲等現(xiàn)象；③泥沙增大了膠條與玻璃表面間的摩擦力，刮片膠條出現(xiàn)涂層磨損、變形、有裂口、小凹坑、有附著物和鉚釘生銹等現(xiàn)象。結(jié)果見圖7～圖10。

4 總結(jié)

通過試驗，說明泥沙水對汽車刮水器總成的耐久性能確實有一定影響。而本試驗臺考慮到路面泥沙對刮水器耐久試驗的影響，使汽車刮水器的室內(nèi)試驗更加真實地反映雨天行車的實際工況，使得檢測方式更加科學，檢測結(jié)果更加精確，為更準確地模擬實車車況檢測刮水器的性能提供了參考。

［1］趙 巖.汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.現(xiàn)代科學儀器， 2009， （1）： 47-49.

［2］陳遠齡.機床電氣自動控制［M］.重慶：重慶大學出版社，1995.

［3］婁 云.RTD-JY-02A型刮水間歇繼電器的研制［J］.汽車電器， 2008， （11）： 1-4.