汽车风窗洗涤器系统喷水故障的原因探讨

葛 丹

（杭州吉利汽车有限公司， 浙江 杭州 310020）

1 引言

汽车作为现代化的交通工具已经与我们的生活密不可分， 随着科技的进步， 很多智能化车载系统、 三新技术的应用渐渐成为现实， 但这并不意味着一些基础的、 传统的配置能够被现代化的技术所替代， 一些最易引起客户抱怨的问题就能够被解决。 前风窗洗涤器系统作为保证驾驶安全最重要的模块之一， 它的故障会给驾驶员带来最直观的不良感受， 洗涤器系统最常出现的故障现象即为 “不喷水”。 因为洗涤器系统纵向分布在整车内， 问题根本原因不易发现且返修工序复杂， 易造成不小的返修浪费。 本文通过汽车制造工作中的经验教训， 对前风窗洗涤器系统不喷水问题的原因进行探讨， 希望能对人们解决此类问题提供一些工作方向。

2 风窗洗涤器系统组成简介

汽车的洗涤器系统是把洗涤液喷射到汽车风窗玻璃上的一种装置， 它由储液罐 （喷水壶）、 软管、 洗涤电机、喷嘴以及控制装置组成， 各部件结构如图1所示。

图1 洗涤器系统组成

图2为洗涤器系统工作原理。 正常情况下洗涤液储存在储液罐中， 通过驾驶员拨动开关， 由BCM采集判断组合开关挡位信号， 接通洗涤电机抽出洗涤液， 洗涤液经过洗涤软管， 最终从喷嘴喷在风窗玻璃上。

图2 洗涤器系统工作原理

由过程可知， 如果发生了洗涤器不喷水的问题， 储液罐、软管、 洗涤电机、 喷嘴以及控制装置每一个环节都有可能出现问题。 例如洗涤液本身成分问题， 储液罐、 软管内有杂质，洗涤电机不工作， 喷嘴球头、 单向阀故障等因素。 同时， 在零部件制造供应商及整车制造厂的生产过程中均有可能产生异常变化点。 然而， 按照整车机舱布置需要， 储液罐往往被安装在机舱中下部， 前、 后风窗均需要洗涤液清洗， 软管需要从整车前机舱沿底板内饰布置到背门， 综上所述，如果洗涤器一旦发生不喷水的故障且并未找到真因的情况下很可能造成大量的返修工作及拆解物料损坏的成本损失。因此本文从以下几个因素进行分析， 提供一些问题分析的方向及整改措施参考。

3 影响洗涤器系统不喷水的主要因素

3.1 洗涤器系统不喷水与洗涤电机过滤网的关系

洗涤电机过滤网 （图3） 是安装在洗涤电机进水口处的， 用于隔绝洗涤液和储液罐中的异物进入泵中， 因而损坏电机。 对于带有过滤网的洗涤电机来说， 过滤网由于网格尺寸小 （一般在0.5×0.5mm左右）， 在制造过程中若有灰尘、 油污残留， 即可造成过滤网堵塞不喷水。

图3 洗涤电机过滤网

遇到此类问题建议是将故障件或同批次过滤网放入水中浸泡30min， 测试后观察水中是否有杂质。 需要注意的是， 本文建议直接拆卸故障件， 而不建议对同批次零件进行测试， 因为此处仅拆除洗涤电机即可， 不用对整个储液罐进行拆卸， 所以对故障件进行测试更节省时间， 也更直观。

另一种解决过滤网因洁净度不达标造成洗涤器系统不喷水的方案是改变过滤网的结构及位置， 过滤网除了设计在洗涤电机外，还可以设计在洗涤罐加液管内， 如图4所示， 此种结构可以防止外部异物进入洗涤罐， 也可以规避因过滤网本身网格堵塞影响电机的功能， 并且安装在管口更易维修。

图4 安装在加液管口的结构

但此种方案在产品开发阶段是适用的， 如果项目已经进入投产阶段， 再变更过滤网位置， 对于整个项目来说是不利的， 因为这会产生新开模具费， 同时前期开发费用也被浪费了。

3.2 洗涤器系统不喷水与洗涤电机测试水槽的关系

洗涤电机相当于抽水泵， 安装在洗涤罐上， 工作原理是将洗涤罐中的洗涤液抽出， 喷在风窗玻璃上。 为了确保洗涤电机功能正常， 洗涤器的制造厂都会在储液罐出厂前进行水槽测试。 如果这时水槽清洁度差， 电机很有可能在抽水过程中将异物吸入， 导致洗涤电机过滤网堵塞， 使原本合格的电机产生故障， 而此时电机已经优先完成抽水，所以此工序并不能检验出电机最终的故障现象。

对于此类问题一些制造厂家已经采取了规避措施， 比如他们配备有封闭式的测试水槽 （图5）， 便可以排除此项因素。

图5 洗涤电机测试水槽外观

3.3 洗涤器系统不喷水与洗涤液粘稠度的关系

汽车风窗洗涤液在人们的日常生活中并不陌生， 作为挡风玻璃冬天容易结冰， 夏天经常会有很多虫胶， 平时又难免会有油污和灰尘等附着， 给驾驶员造成很多麻烦，风窗洗涤液正是要解决这些麻烦， 它通过多种表面活性剂、助洗剂和溶剂复配， 从而起到对各种不同类型的污垢清洗作用， 属于硬表面清洁剂中的一种。 由于洗涤剂需要起到润滑作用， 防止雨刮与玻璃之间摩擦， 产生划痕， 因此配方中含有醇类化合物， 黏度较大。

人们在生活中往往忽视了洗涤液的重要性， 甚至有时会选择用饮用水代替， 或者选择价格低廉品质无保证的洗涤液， 这种洗涤液中可能含有某种杂质， 这样不仅会损坏车窗玻璃、 雨刮片， 也会由于电机长期抽泵工作， 堆积在电机里， 造成电机损坏。

虽然对于洗涤液的品质来说， 黏度越大越优质， 但是在实际使用过程中， 如果采用黏度较大的洗涤液， 而洗涤器使用时间又较久时， 黏性物质久而久之便会凝结在过滤网格处 （针对于电机过滤网的产品结构）， 最终造成过滤网堵塞。 所以， 此种情况发生后， 通过拆解洗涤电机取出过滤网进行清理堆积物即可得到解决。

3.4 洗涤器系统不喷水与喷嘴单向阀的关系

在前后风窗的洗涤器喷嘴处往往都设计有单向阀的结构 （图6）， 单向阀顾名思义就是流体只能沿进水口流动， 出水口介质无法回流。除此之外单向阀最主要的作用是保持管路内压力， 使管道内的液体无法回流， 当下次喷水时可及时喷出。

图6 洗涤器喷嘴单向阀

所以， 如果当发现洗涤器系统不喷水时， 单向阀故障也是潜在风险点， 单向阀装反或内部元件故障， 都有可能导致洗涤液无法喷出。 此项排查工作也很简单， 只需要拆除单向阀进行喷水测试即可。

3.5 洗涤器系统不喷水与洗涤器系统内的压强的关系

3.5.1 原理分析

如3.4条中陈述， 单向阀作用是保持管路内压力， 使管道内的液体无法回流， 所以说在洗涤器不工作时， 整个系统内可以形成一个封闭结构。 当洗涤电机在抽水过程中会加大洗涤软管内气压， 再者洗涤液为粘性， 电机过滤网表面会形成一层水膜， 造成进水阻力， 洗涤泵在工作时叶轮腔内空气无法排除， 很难将洗涤液吸进， 导致洗涤器异常不能出水。

遇到这类原因的解决方案也很简单， 敲击壶体或是车辆在减速带等颠簸路面经过都可以冲破过滤网内的水膜，使洗涤器正常工作。 困难的是找出问题的根本原因所在。

3.5.2 前期规避方案

上文谈过了故障现象与解决方案， 接下来谈谈站在汽车主机厂的角度如何在试制前期便将此问题规避， 避免量产损失。

在整车生产过程中， 完成洗涤器系统装配后， 会进行洗涤液加注作为出厂前的功能测试之用。 在装配工艺布局上， 洗涤液加注和整车下线检测的位置各主机厂不尽相同。 常见的几种方案见表1。

如表1所述， 洗涤液加注工位与功能检验工位存在跨线体间隔的均未出现电机过滤网水膜导致的不喷水问题， 这也验证了本文在3.5.1中陈述的解决方案， 车辆经过颠簸是可以冲破水膜的。 因而在总装厂工艺布置时建议考虑间隔工位方案， 不要将加注工位和检验工位相邻布置， 造成整车单台不良。

表1 常见洗涤液加注检验方案

3.5.3 小结

关于风窗洗涤液喷水故障的问题， 如果由洗涤器系统内的压强差导致， 排查单件故障工作中是很难识别的， 因此会形成很多临时方案， 如采用了较多工时或材料成本的方案。 比如可能分析为洗涤液加注压力过小而导致调整设备参数， 或者制作气枪等工装设备专门冲破水膜， 这些都不是最佳的解决方案。

3.6 洗涤器系统不喷水与洗涤软管的关系

当洗涤软管内存在异物、 破损等导致洗涤液不能喷出，整改方案是最简单的， 更换新件即可， 但也是返修起来最麻烦的， 需要拆解车辆内饰， 过程中会造成一定的废料损失。

4 结语

1） 风窗洗涤器不喷水的问题一旦发生， 包含的是整个系统的潜在风险， 每个节点都存在故障的可能， 因为洗涤器系统的特殊性返修也十分困难， 较易错失真因， 同时风窗清洁是用户使用较频繁的车辆功能之一， 一旦发生故障易造成客户抱怨， 影响品牌口碑， 所以此类问题不可小觑。

2） 本文表述的解决风窗洗涤器系统不喷水问题的思路是： 优先排查洗涤壶及电机、 喷嘴等易返修总成零件→对洗涤壶及电机、 喷嘴结构生产环境分析→排查软管品质或装配问题 （不易返修零件）。

3） 笔者提出了在解决汽车风窗洗涤器系统喷水故障的潜在风险要素， 并凭借个人工作经验总结的更优方案， 但不代表是全部未知故障的最优方案， 旨在为读者提供参考价值。