汽車風(fēng)窗洗滌器的設(shè)計(jì)

陸何俊　楊家亮

【摘? 要】本文從系統(tǒng)概述、法規(guī)要求、設(shè)計(jì)要求及布置安裝等方面介紹汽車風(fēng)窗洗滌器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，為汽車風(fēng)窗洗滌器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)針對(duì)汽車風(fēng)窗洗滌器的功能、性能、法規(guī)及布置提出要求，使汽車風(fēng)窗洗滌器的設(shè)計(jì)更合理規(guī)范。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)窗洗滌器；法規(guī)要求；設(shè)計(jì)要求；布置安裝

中圖分類號(hào)：U463.835? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）06-0065-03

Design of Automobile Windshield Washer

LU He-jun，YANG Jia-liang

（Jirui United Heavy Industry Co.，Ltd.，Wuhu 241000，China）

【Abstract】The article from the system overview，regulatory requirements，design requirements and installation layout are introduced from the aspects such as basic knowledge of design of the automotive windshield washer，provide the basis for the design of the automotive windshield washer. Meanwhile for the function，performance，regulations and layout of the automobile windshield washer requirements，is a more reasonable and standard design of the automobile windshield washer.

【Key words】windshield washer；regulatory requirements；design requirements；installation layout

1? 汽車風(fēng)窗洗滌器系統(tǒng)概述

汽車風(fēng)窗洗滌器是用于洗滌汽車風(fēng)窗玻璃的裝置，通常由開關(guān)或者模塊控制洗滌電機(jī)實(shí)現(xiàn)功能。將存儲(chǔ)在汽車風(fēng)窗洗滌器本體內(nèi)的洗滌液準(zhǔn)確地噴射到風(fēng)窗玻璃上的目標(biāo)位置，再由雨刮器將玻璃上的污垢、灰塵清除干凈。

1.1? 組成部分

汽車風(fēng)窗洗滌器總成是把洗滌液噴射到汽車風(fēng)窗玻璃上的一種裝置，由風(fēng)窗洗滌器本體、洗滌電機(jī)、洗滌管路、管路連接接頭、洗滌管路固定卡扣以及液位傳感器（高端產(chǎn)品使用）構(gòu)成。汽車風(fēng)窗洗滌器組成示意如圖1所示。

1.2? 單元原理

目前汽車風(fēng)窗洗滌器總成控制原理主要有兩種方式。

1）通過開關(guān)直接控制洗滌電機(jī)實(shí)現(xiàn)洗滌功能，開關(guān)控制原理如圖2所示。

2）通過模塊控制洗滌電機(jī)實(shí)現(xiàn)洗滌功能，模塊控制原理如圖3所示。

2? 汽車風(fēng)窗洗滌器法規(guī)要求

2.1? 性能法規(guī)要求

汽車風(fēng)窗洗滌器性能必須滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。比如滿足以下幾種性能法規(guī)要求：Q/CC 04.059風(fēng)窗玻璃電動(dòng)洗滌器總成技術(shù)要求、Q/CC 04.149三元乙丙橡膠、Q/CC 04.133ABS材料技術(shù)要求、Q/CC 01.026商標(biāo)標(biāo)記、Q/CC 01.017汽車零部件標(biāo)記要求、Q/CC 01.048禁用和限用物質(zhì)細(xì)則。

2.2? 法規(guī)要求

汽車風(fēng)窗洗滌器必須滿足相對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。

1）必須滿足國(guó)標(biāo)GB 15085《汽車風(fēng)窗玻璃刮水器、洗滌器的性能要求及試驗(yàn)方法》的相關(guān)要求：每1輛機(jī)動(dòng)車輛必須裝備1個(gè)洗滌系統(tǒng)；洗滌器應(yīng)能承受噴嘴被堵時(shí)的負(fù)載，經(jīng)過堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)后，洗滌仍具有工作能力；在雨刮器高速工作10個(gè)循環(huán)內(nèi)，洗滌器有足夠的能力將A區(qū)60%以上的可視面積清洗干凈；洗滌器的容量不得小于1L。

2）必須滿足的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包含：QC/T 548《汽車用洗滌電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》和QC/T 246《汽車風(fēng)窗玻璃電動(dòng)洗滌器技術(shù)條件》。

3）歐洲標(biāo)準(zhǔn)78/318/EEC《關(guān)于各成員國(guó)汽車刮水洗滌系統(tǒng)的法律》的要求與國(guó)標(biāo)GB 15085類似，此處不再贅述。

4）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)FMVSS104《擋風(fēng)玻璃刮水與洗滌系統(tǒng)》要求：車輛必須有1個(gè)洗滌系統(tǒng)；洗滌器能夠承受噴嘴被堵時(shí)的負(fù)載，經(jīng)過堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)后，洗滌仍具有工作能力；洗滌器應(yīng)能儲(chǔ)備足夠把風(fēng)擋玻璃清洗干凈的液體，在雨刮器工作時(shí)，10個(gè)高速循環(huán)內(nèi)應(yīng)能把A區(qū)75%的范圍清洗干凈；洗滌器在經(jīng)歷8000次操作后仍具有工作能力。

3? 汽車風(fēng)窗洗滌器設(shè)計(jì)要求

3.1? 汽車風(fēng)窗洗滌器本體設(shè)計(jì)

1）汽車風(fēng)窗洗滌器本體容量要求：國(guó)標(biāo)和歐標(biāo)中規(guī)定汽車風(fēng)窗洗滌器的容量不小于1L，F(xiàn)MVSS104中規(guī)定其應(yīng)能儲(chǔ)備足夠把風(fēng)擋玻璃清洗干凈的液體，在雨刮器工作時(shí)，10個(gè)高速循環(huán)內(nèi)應(yīng)能把A區(qū)75%的范圍清洗干凈。

2）汽車風(fēng)窗洗滌器本體成型方式：汽車風(fēng)窗洗滌器常用到的加工方式為注塑成型和吹塑成型，目前以吹塑成型為主。

3）汽車風(fēng)窗洗滌器本體材料要求：汽車風(fēng)窗洗滌器本體是注塑再焊接成型后的，一般采用PP材料，因?yàn)镻P材料有良好的熱穩(wěn)定性、抗沖擊強(qiáng)度、抗彎曲性能好、可焊接性能強(qiáng)；對(duì)于吹塑成型，一般采用PE材料，因?yàn)镻E的材料比重小，且韌性較好。

3.2? 加注管設(shè)計(jì)

3.2.1? 加注管與汽車風(fēng)窗洗滌器本體連接方式

加注管和汽車風(fēng)窗洗滌器本體的連接方式一般有分體式和一體式兩種：①分體式，加注管和汽車風(fēng)窗洗滌器本體分開，采用密封墊以過盈配合的方式裝配在一起，受空間位置限制，多數(shù)車型采用此種方式。分體式連接方式見圖4。②一體式，加注管和汽車風(fēng)窗洗滌器本體一體式設(shè)計(jì)，一般采用吹塑成型的加工方式。

3.2.2? 加注管結(jié)構(gòu)要求

為了便于洗滌液加注，加注管不能有多于一次的折彎，折彎角度盡量不大于30°，同時(shí)加注管口徑要大于生產(chǎn)車間加注管路的管徑。

3.2.3? 加注管材料要求

加注管通常采用PP或PE材料，加注管蓋采用PP或ABS材料。

3.3? 噴嘴設(shè)計(jì)

噴嘴主要是將洗滌液噴到風(fēng)窗玻璃外表面且可以實(shí)現(xiàn)方向可調(diào)的一種裝置。其性能要求如下。

1）密封性：噴出口以外各處不能漏液。

2）噴射形式：霧狀噴射或者柱狀噴射。

3）出水形式：?jiǎn)纬鏊谆蛘唠p出水孔。

3.4? 洗滌管路設(shè)計(jì)

洗滌管路設(shè)計(jì)的尺寸一般與接頭外徑大小Φ7mm、內(nèi)徑大小Φ4mm的管路對(duì)接。其材料選型主要有PVC和EPDM，其特點(diǎn)分別如下。

1）PVC：白色透明管，價(jià)格較為便宜，對(duì)溫度的敏感程度較高，多用于低端車型。

2）EPDM：黑色橡膠管，價(jià)格較貴，溫度敏感程度較低，用于中高端車型。

3.5? 洗滌電機(jī)設(shè)計(jì)

洗滌電機(jī)是汽車風(fēng)窗洗滌器系統(tǒng)的核心組成部分，由永磁直流電機(jī)和離心式葉片泵構(gòu)成1個(gè)小總成，安裝在汽車風(fēng)窗洗滌器本體上。重卡只有前風(fēng)窗洗滌功能，故只布置1個(gè)洗滌電機(jī)。

3.5.1? 洗滌電機(jī)性能要求

1）國(guó)標(biāo)要求洗滌電機(jī)排出壓力應(yīng)≥88kPa，在此條件下10s的排量應(yīng)大于100mL。

2）噴射性：洗滌器工作時(shí)，軟管不應(yīng)發(fā)生漏泄和脫落現(xiàn)象，并應(yīng)把洗滌液噴射到目標(biāo)位置上。

3）洗滌電機(jī)強(qiáng)度：洗滌電機(jī)應(yīng)能承受噴嘴被堵塞所引起的系統(tǒng)負(fù)載的增加，通過系統(tǒng)強(qiáng)度試驗(yàn)以后，仍能滿足排出壓力和排量規(guī)定的要求。

3.5.2? 洗滌電機(jī)與汽車風(fēng)窗洗滌器本體的密封配合要求

洗滌電機(jī)與汽車風(fēng)窗洗滌器本體間固定要增加密封圈，密封圈與汽車風(fēng)窗洗滌器本體及洗滌電機(jī)均過盈配合，以防止漏水。一般洗滌電機(jī)和密封圈的過盈量為0.5mm，密封圈和汽車風(fēng)窗洗滌器本體的過盈量為1mm。

3.5.3? 洗滌電機(jī)與洗滌管路的配合要求

一般要求洗滌電機(jī)管路接頭處外徑大小為Φ7mm，與內(nèi)徑Φ4mm的EPDM管路對(duì)接。

3.5.4? 洗滌電機(jī)防水性能要求

洗滌電機(jī)及插接件應(yīng)具備良好的防水性能，達(dá)到IP54等級(jí)。工程車由于裝運(yùn)砂石、泥土等，建議在加注口處增加過濾網(wǎng)防護(hù)。

3.6? 液位傳感器設(shè)計(jì)

汽車風(fēng)窗洗滌器大多采用浮子式液位傳感器，主要工作原理是浮子隨液位上升或下降時(shí)，浮子內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)將帶動(dòng)桿內(nèi)部的磁鐵去吸引磁簧開關(guān)的閉合，產(chǎn)生開關(guān)動(dòng)作。洗滌器壺體內(nèi)水位高于報(bào)警水位時(shí)開關(guān)斷開，低于報(bào)警水位時(shí)開關(guān)閉合，儀表洗滌器液位指示符號(hào)在低液位時(shí)常亮。液位傳感器結(jié)構(gòu)示意見圖5。

4? 汽車風(fēng)窗洗滌器布置安裝

4.1? 汽車風(fēng)窗洗滌器本體布置與安裝

1）布置要求：汽車風(fēng)窗洗滌器本體以加注方便及安裝維修方便為布置原則，并要注意洗滌電機(jī)插接件不能進(jìn)水（如前輪附近位置較低的位置）。重型卡車一般布置在地板下或者前圍處，一般與周邊件保持5mm以上距離。

2）安裝方式：為了安裝的可靠性，要求固定點(diǎn)分布合理，整個(gè)汽車風(fēng)窗洗滌器本體受力均勻，一般用螺栓和螺母3點(diǎn)式固定。同時(shí)，安裝點(diǎn)的選擇要考慮為安裝和拆卸工具預(yù)留操作空間。

4.2? 加注管布置安裝

1）布置要求：布置在方便清洗液加注的位置，一般與周邊件保持5mm以上間隙。

2）安裝方式：一般加注管一端與汽車風(fēng)窗洗滌器本體通過橡膠密封墊以過盈配合的方式連接，橡膠與孔的過盈量一般為0.3mm左右為宜，另外一端用螺栓和螺母單點(diǎn)固定。

4.3? 噴嘴布置要求

1）對(duì)車身鈑金開孔及要求：與鈑金孔要過盈配合，不能松動(dòng)、易脫落。

2）對(duì)接管路的要求：一般與接頭外徑大小為Φ7mm、內(nèi)徑Φ4mm的EPDM管路對(duì)接。

3）重型卡車前噴嘴（圖6）：一般布置在雨刮主刮臂總成上。

4.4? 洗滌管路布置要求

布置洗滌管路時(shí)，為了確保管路不脫落，每300mm左右需要布置1個(gè)固定點(diǎn)，用洗滌管路固定卡扣固定。

4.5? 洗滌電機(jī)布置要求

根據(jù)汽車風(fēng)窗洗滌器本體結(jié)構(gòu)及布置位置而定，保證洗滌電機(jī)抽水口位于汽車風(fēng)窗洗滌器本體的底部，以抽取全部洗滌液。其位置應(yīng)能保證不與前艙內(nèi)其它零部件干涉，間隙保證10mm以上，對(duì)接后，管路應(yīng)盡可能在汽車風(fēng)窗洗滌器本體上固定，以防止脫落。

5? 總結(jié)

本文首先對(duì)汽車風(fēng)窗洗滌器的組成部分、單元原理及功能進(jìn)行了系統(tǒng)概述，其次從法規(guī)要求、設(shè)計(jì)要求及布置安裝3個(gè)方面詳述了設(shè)計(jì)汽車風(fēng)窗洗滌器需要滿足的條件。不僅為汽車風(fēng)窗洗滌器提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)和依據(jù)，也可以作為設(shè)計(jì)開發(fā)汽車風(fēng)窗洗滌器的重要參考資料，使設(shè)計(jì)過程更加合理規(guī)范。

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（編輯? 凌? 波）