金 平,李志刚,马文峰,王子军,李彦奇,闫霍彤,盛红金,贾梦池,孙 睿,方丽琴
(一汽奔腾轿车有限公司奔腾开发院,吉林 长春 130012)
车灯作为汽车的眼睛,是整车外观造型的重要组成部分,它不仅为用户提供道路照明,同时还向来车驾驶员及其他道路使用者提供光信号装置。目前市场上的前照灯及后组合灯,外面罩采用透明的PC或者PMMA材料,当面罩内侧产生起雾结露现象时会非常明显,严重时会影响照明效果及行车安全,也会引起用户对汽车品质的质疑和抱怨,导致售后为用户更换新的灯具,给各大主机厂和车灯厂都带来不小的损失,因此起雾结露问题不容忽视,迫切需要解决。
售后市场反馈,很多用户抱怨某车型后组合灯外面罩内部出现起雾结露现象,影响使用和美观,如图1所示。本文的主要目的是减少该后组合灯雾气出现的面积,消除结露现象,即不产生水滴。
图1 起雾结露现象
首先,针对后组合灯产生雾气,先判断故障件是“结露”还是“进水”,判断基准为点灯检查,如图2所示。
图2 判断基准-点灯检查
其次,将灯具在进行上述点灯处理后,雾气如果无法消散,需要对灯具自检查,包括外观检查、气密检查、试水检查等方法,以判断灯具品质是否合格。
依据上述方法,对故障件左/右后组合灯进行如下分析。
1)点灯检查:将故障件进行点灯处理,约40min雾气全部消散,证明是起雾结露问题。
2)外观检查:后组合灯外观无开裂及破损现象,拆卸过程中,灯具密封垫与钣金匹配良好,但密封垫表面有明显压缩凹印,灯具密封后盖安装良好。
3)气密检查:对故障件进行生产线在线气密检测,检测结果气密符合要求,无漏气现象,如图3所示。
图3 气密检查
4)试水检查:对故障件进行试水检测,按照标准试水3kPa气压检测,灯具无漏气现象;将试水气压增大至7kPa检测,灯具无漏气现象,如图4所示。
图4 试水检查
根据以上对故障件进行外观检查、气密检查和试水检查,灯具密封合格,无品质问题。既然灯具密封合格,那么,起雾结露现象是如何产生的呢?进一步与用户沟通,了解到该用户有长时间使用空调内循环的习惯 (潮湿空气中含水量多),且经常洗车,当后组合灯内出现轻微雾气时,用户没在意,没有及时点灯散去雾气,长时间积累导致面罩上水雾量逐渐增多。
汽车在雨天或雪天行驶时,车窗玻璃受雨雪的急剧冷却,车内玻璃附近的温度也急剧下降。因此空气中包含的水分就会凝聚,这些水分会附着在车窗玻璃的车内一侧,形成所谓的结露。灯具外面罩内壁发生结露的机理与此完全相同。也就是说在湿冷的环境中,后组合灯灯腔里的空气随温度下降,冷凝为液体,在配光镜内壁处发生结露,尤其是在温度下降较大的区域 (如无灯泡照亮的区域)较容易发生,如图5所示。
另外,由于后组合灯必须考虑散热及压力平衡等问题,壳体上带有透气孔等结构,无法做到全封闭,也就无法避免水汽进入灯体内产生雾气,这是由汽车灯具产品结构特性决定的,任何半封闭结构的灯具都存在雾气现象。
图5 车灯结露机理
综上分析,后组合灯起雾结露是一种物理现象,灯内产生雾气与多种因素有关,这里概括起来可分为以下几点。
1)生产制造环境。供应商处于南方,生产环境湿度较大,灯具内部富含大量的水蒸气,遇冷就会凝结产生雾气。
2)用户使用环境。用户有长时间使用空调内循环的习惯 (潮湿空气中含水量多),且经常洗车,面罩经常骤冷,当后组合灯的灯内出现轻微雾气时,用户没有在意,没有及时点灯散去雾气,长时间积累导致面罩上水雾量逐渐增多。
3)灯具自身结构。①非全封闭结构,如图6所示,由于后组合灯必须考虑散热及压力平衡等问题,壳体上带有透气孔等结构,无法做到全封闭,也就无法避免水汽进入灯体内产生雾气。②功能定义,如图7所示,后组合灯的后位置灯及制动灯由于造型限制,均为LED冷光源,只有后转向灯为灯泡光源,且为间歇点亮光源,发热量小,当灯内产生雾气时不易消散或者消散慢,长时间积累,面罩内侧就会形成水雾。③防水透气结构设计不合理,该后组合灯透气孔设计成普通的透气盖及过滤海绵结构,非防水高透盖结构,无法有效阻止潮湿的水汽进入灯体内。④密封垫材质选用不合理,目前选用的材质代号为71-42,回弹性差,装车后密封垫上有明显的装车印 (压缩凹印),防水性较差。
图6 后组合灯透气结构
图7 后组合灯的功能定义
针对上述分析的后组合灯起雾结露现象产生的原因,从灯具自身结构出发,同时考虑成本优先原则,更改灯具结构如下。
1)如图8所示,将原后组合灯的普通透气孔结构更改为防水高透盖结构,加快水汽排出灯外,减少水滴进入灯内。该防水高透盖的结构及性能参数如图9和表1所示,可以起到防尘、防水、透气的作用。
图8 更改透气结构
图9 防水高透盖结构
图10 更改密封垫材质
2)如图10所示,将原后组合灯的密封垫材质由71-42更改为H4,加强密封防水效果。H4密封垫材料为日本发条生产,表面采用双面橘皮技术,防渗水效果好,且材质软,压缩回弹性非常好,装车后无压缩印,防水效果比71-42更好,日系车很多在使用,其性能参数见表2。
为了便于验证更改措施的有效性,在湿冷环境下,结合客户实际使用习惯,制定相应试验计划,进行实车冬季道路对比试验。具体验证方案见表3。试验计划见表4。
表1 防水高透盖性能参数
表2 H4密封垫性能参数
表3 具体验证方案
经过6天的道路试验,发现不同的方案对于防止车灯出现起雾结露现象的能力,由大到小排列如下:B方案>C方案>A方案>D方案。正常状态下,B方案的后组合灯内部没有出现起雾结露现象,洗车后有轻微起雾,但能及时自然消散,可见B方案能有效解决起雾结露的问题。
更改防水高透盖和密封垫材质后的后组合灯,进行了防尘试验、防水试验、随机振动试验、无载温度耐久性试验、带载温度耐久性试验,试验合格。
更改防水高透盖和密封垫材质后的后组合灯,批量进行实车装车匹配,间隙段差均符合要求。
本次改进在一定程度上改善了现有结构的后组合灯起雾结露问题,但是引起车灯起雾结露的因素有很多,如果想从根本上预防起雾问题,就需要在前期设计阶段,结合造型及灯具内部结构,选择合适的防雾气措施,并通过软件模拟验证,这样可以有效地降低起雾结露现象的产生及售后抱怨的发生概率,提升灯具产品品质。
表4 道路试验计划