車用燈具密封性檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計研究

潘云忠 沈炯 陸曄敏 戴志城

1.蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德工程學(xué)院 江蘇省太倉市 215400 2.麥格納（太倉）汽車科技有限公司實驗室 江蘇省太倉市 215400

1 引言

汽車工業(yè)經(jīng)歷了近十幾年快速發(fā)展期，在車用燈具制造業(yè)中，設(shè)計、制造、工藝都日趨成熟，車燈品質(zhì)日益完善。但是到目前為止，車燈在使用過程中起霧仍然是影響車燈品質(zhì)的一個重要原因[1]。車燈在使用過程中起霧，主要原因是燈具腔體內(nèi)有水蒸氣進(jìn)入。車用燈具在使用過程中由于內(nèi)部空間小、溫升快、溫度高，短時間內(nèi)溫度可以達(dá)到200℃以上，車燈內(nèi)腔在這種極端的環(huán)境下，容易產(chǎn)生裂縫，使得水蒸氣進(jìn)入到燈具內(nèi)腔中，燈具中的水蒸氣遇冷凝結(jié)在燈罩內(nèi)表面，不僅影響燈具外觀，而且嚴(yán)重影響燈具的照明效果，影響行車安全。起霧形成的霧珠是燈具內(nèi)積水的主要來源之一，并且由于起霧現(xiàn)象的存在，二者造成燈具內(nèi)積水，再次成為起霧的原因，嚴(yán)重影響燈具燈泡的使用壽命。

為了解決上述問題，在企業(yè)實驗室中需要對不同批次的燈具腔體進(jìn)行環(huán)境模擬，模擬在使用過程中的環(huán)境，如：高溫、振動等極端情況下的破壞性試驗，在環(huán)境實驗前和環(huán)境實驗后均需對腔體進(jìn)行密封性檢測。

在實驗室環(huán)境中，對車用燈具腔體密封性檢測常用的方法是“浸水法”，既將密封車燈腔體放入水中，腔體內(nèi)通入一定壓力值的壓縮空氣，保持一段時間觀察是否有氣泡產(chǎn)生，來進(jìn)行腔體的密封性檢測。本文提出的控制系統(tǒng)是基于上述原理。

2 “浸水法”氣密檢測原理分析

按照TL956《歐美日外部照明燈的功能要求》對車用燈具進(jìn)行密封性試驗檢測。具體檢測要求及步驟如下：

（1）將密封性檢測裝置的測試氣壓調(diào)整至3KPa；

（2）使用密封黑膠或?qū)Ｓ脢A具封閉被測試燈具（簡稱試件）的所有與外界通氣的孔，以3Kpa的氣壓對試件加載2～3秒的充壓時間，使得試件腔體內(nèi)充滿3KPa的壓縮空氣，試件的焊縫和粘連縫不能在測試啟動時受到機械的強壓；

（3）將試件浸入測試水箱的液面下（焊縫和粘連縫及密封墊浸入水中的深度）約50mm，然后輕微晃動試件，清除焊縫和粘連縫及密封墊結(jié)合處原有的氣泡，避免在試驗過程中產(chǎn)生影響；

（4）將試件浸入水中大約30秒鐘，觀察試件上是否有氣泡產(chǎn)生（表面附著的氣泡或連續(xù)出現(xiàn)的氣泡），根據(jù)觀察結(jié)果來確定試件的密封性；

（5）根據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)的差異，不同汽車公司的車用燈具在進(jìn)行“浸水法”密封性測試時所采用的數(shù)據(jù)有一定的差異。但是，總的過程是相似的。

3 車用燈具密封性檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計

傳統(tǒng)的車用燈具密封性檢測裝置（以下簡稱裝置），全過程采用人工手動操作，這種方式下輸出壓力由于操作人員的不同會產(chǎn)生較大的隨機誤差，且裝置的功能單一，不利于操作者進(jìn)行長時間的試驗操作。

相對于傳統(tǒng)而言新裝置的控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)進(jìn)氣壓力（P）的自主設(shè)定，通過采集反饋壓力可以實現(xiàn)輸出壓力的閉環(huán)控制。同時，還可以實現(xiàn)指定增量（ΔP）壓力的自動調(diào)節(jié)，試驗時間的自主設(shè)定等功能。新裝置不僅可以實現(xiàn)密封性檢測功能，還增加了自動充爆功能和壓差自動檢測功能。

裝置的檢測原理如圖1所示，具體操作步驟描述如下：

（1）在觸摸屏上設(shè)定裝置的輸出壓力P，測試時間t等參數(shù)；

（2）將試件按照測試標(biāo)準(zhǔn)要求放置入水箱中，清除表面殘余的空氣；

（3）點擊觸摸屏上“開始測試”按鍵，系統(tǒng)開始自動進(jìn)行密封性檢測試驗，操作人員可以在此時觀察水箱中是否有氣泡產(chǎn)生，以判斷密封性能。

（4）達(dá)到設(shè)定時間后，系統(tǒng)將有聲光提示，直至操作人員按下“停止測試”按鍵。

圖1 密封性檢測原理

由于裝置在完成氣密檢測功能的基礎(chǔ)上，還增加了充爆和壓差檢測功能。因此，對裝置的氣動系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，氣動原理圖如圖2所示。

圖2 裝置氣動原理圖

由于，在試驗過程中充爆功能的壓力約300KPa，遠(yuǎn)大于密封性檢測和壓差檢測時的壓力。為了保證壓力變送器反饋回的輸出壓力精度，將氣動系統(tǒng)分為兩路輸出，一路采用0-100KPa量程的壓力變送器，有采用0-1000KPa量程的壓力變送器，兩個變送器的誤差均為0.1%，符合檢測的誤差要求。

裝置中，輸出壓力由PLC控制電氣比例輸出，根據(jù)壓力變送器反饋值進(jìn)行閉環(huán)控制，單向閥的作用是保證可靠的反向密封性，在充爆和壓差功能試驗中起著重要的作用。

4 PLC控制程序設(shè)計

PLC程序流程圖如圖3所示。

圖3 PLC流程圖

在控制程序設(shè)計環(huán)節(jié)中，關(guān)鍵問題是通過PID算法使得輸出壓力的穩(wěn)定，輸出壓力的調(diào)節(jié)是根據(jù)裝置的設(shè)定壓力和壓力變送器反饋壓力值進(jìn)行比較和調(diào)節(jié)，最終形成穩(wěn)定的輸出壓力。部分程序如下所示。

5 結(jié)語

本裝置的功能測試是針對，有充氣孔或接插件部位可以充氣的燈具類產(chǎn)品。經(jīng)過實踐檢驗，證明了系統(tǒng)的可靠性，且操作便利。

對于沒有充氣孔或接插件部位不可以充氣的燈具類產(chǎn)品，可以采用放入真空測試罐并抽取負(fù)壓的方法進(jìn)行測量，這是后續(xù)研究的方向。