汽车灯具进水起雾分析

李馨贵

（中国电器科学研究院有限公司，广州 510300）

引言

随着汽车工业的发展，汽车款式在不断地更新换代，伴随着汽车造型日新月异的变化，在满足了人们的日常驾驶需求外，人们对汽车的安全操控性能和外形美观设计的也提出了更高的要求。汽车灯具作为汽车重要零件之一，既起到了美观作用，同时也确保了汽车夜间行驶的安全性。汽车灯具主要是车辆在夜间或能见度较差的环境中行驶时用来照明道路、增强视野，为驾驶者提供前方路段内足够的景象信息，以便驾驶者对车辆做出相应的操作。

据统计，机动车辆的总行驶里程的25 %是在晚上和自然光线不足的情况下行驶，而在此期间引起人身伤害的行车事故约占33 %，且50 %的死亡事故发生在夜间，可见，车灯对行车安全起到至关重 要的作用。

灯内进水和灯内起雾是引发车灯质量的主要因素，这不仅影响车灯产品的外观和寿命，还影响产品功用和电路安全，进而影响行车安全，更严重地是影响产品质量和厂家声誉。对进水起雾进行研究分析并加以改善是改良产品的重要措施。

虽然车灯进水起雾都关系产品质量，但二者应进行区分对待。灯具进水是不允许出现的，是产品缺陷问题；灯具起雾是一种物理现象，如果雾气能在规定的时间内自动消除是允许的，而严重的起雾也会在灯具内形成凝结露珠。

1 进水起雾机理及设计预防

1.1 引发机理

汽车灯具进水（见图1），是指汽车经雨淋或洗车后，由于灯具密封不良使得水流进灯内形成积水的现象。引起这一现象主要是密封不良，主要包括灯具自身的密封、接插件接口密封配合、灯具与车身配合间隙等。

灯具起雾（见图2）所具备的条件为车灯内的空气中含有足够的水蒸气、较大的温差和存在凝结核心。最主要的情形是：车灯处于湿度较高、温度也较高的环境中，车灯内空气湿度较大。当环境温度降低时，如果车灯内的水蒸气不能充分流动扩散到环境中去，仍维持高的浓度，当车灯内某些区域温度低于当地的水蒸气临界温度时，就会出现结雾现象。车灯内水蒸气来，源为流入车灯的周围环境中空气所含的水蒸气；车灯点亮后产生大量热量，光照能照射、空气能流到的区域温度很高，而车灯内光照无法照射区域，且空气流动差的区域温度将很低，则造成了灯内温度分布不均匀，形成了较大的温差；在灯腔内部的空气中，凝结核心相对少的多，而在灯腔内表面上，表面的凹凸起伏不但可以吸附水蒸气，而且提供了凝结核心。从物理研究的角度考虑，车灯内的温度场、流动场、水蒸气浓度场、材料的表面形状及灯具内表面处理工艺等方面是影响结雾的主要因素。

图1 进水现象

图2 起雾现象

1.2 设计预防

进水起雾的预防首要是灯具的设计，这其中包密封结构设计、密封配合设计、密封材料选取，产品加工工艺等。进水预防，主要是要考虑密封性问题；而灯具内部结构布局是否合理，是否能避免产生温度死角，对预防起雾相当重要。

2 汽车灯具的使用环境及其故障分析

2.1 灯具的使用环境及条件

灯具的使用环境及条件是灯具失效的重要影响条件，灯具可靠性形成各环节的改善都必须以对其使用过程及条件的充分认识为前提。

汽车是在行驶中完成其使用功能的，汽车行驶的地域从北到南，使用的温度环境可以是-20～+30 ℃，也可以是40 ℃以上的高温，太阳下直射的温度更可以达到70℃以上（QC/T 413-2002）；汽车行驶的路面可以是优良的高速公路，也可以是崎岖不平的工地：汽车可以行驶在阳光下，也必然要行驶在风雨中；汽车还要面临灰尘、潮湿、高压洗车等等考验，这些复杂的工况作为汽车外部灯具都要能够接受考验。设计产品时要对产品的工作环境加以充分理解和认识，并贯彻于产品设计中。分别研究不同安装部位灯具的工作环境，见表1。

表1 不同安装位置灯具的工作环境

由此可见汽车灯具的工作环境相对比较复杂，工况比较恶劣，要求其可靠性能较高，所以在开发汽车灯具时要对灯具的工作环境做充分的认识。

2.2 汽车灯具使用故障分析

解决灯具进水起雾的问题，需充分分析故障原因，针对可能造成问题的各环节加以完善，借鉴以往汽车灯具的故障模式，分析灯具损坏的现象。

从表2可以看出粘接、零件破损、后盖密封不良、橡胶塑料件老化等是引起密封不良问题的主要原因。

3 汽车灯具零部件分析及其检测

3.1 汽车灯具密封部件分析

从表2可以看出，在保证零部件性能及可靠性要求的前提下选择具有成本优势的材料是确定材料的原则。

正确识别产品及产品的功能，可以在产品开发中回避不该发生的问题，表3中的后盖，最主要的功能是防尘防水，密封面当然很重要。

3.2 汽车灯具防水检测

防水检测测试中整车检测周期长，成本高，因此在进行整车检测的同时进行零部件产品检验就很有必要，零部件检测能快速地找出原因并协助整改，从而得到验证解决，见图3。

防水检测中重要的测试，就是密封性检测。密封性检测通常是采用气密性检验，有正压和负压试验二种。分析灯具产品中，一致认为负压更具有可操作性且对灯具没有损害。检测设备的易用性和可靠性是需要考虑的首要问题，试验装置主要由真空泵、控制气阀、气压表、尼龙软管等制作而成。对车灯内腔填充压缩气体，可通过流量泄漏仪测量其泄漏量。

表2 汽车组合前照灯的故障分析表

表3 汽车灯具设计中密封项目零件分析表

图3 汽车灯具进水起雾验证流程图

相关的检测标准和方法，国内标准和国际标准都有相应的规定，如按标准GB/T 10485要求，对于封闭式车灯，将试样在正常工作状态下置于周围约23±5 ℃的环境中或置于相同的温度高温试验箱内，在试验电压下13.2 V（12 V系统）或28.0 V（24 V系统）点灯30 min，再把试样快速的完全浸没在23±5 ℃水中5 min，试验后目视检查试样透光部件应无裂纹、不起泡。而对于各汽车企业而言，也有相应的企业标准对车灯产品的检测要求。

4 总结

随着社会进步和人们生活消费水平的提高，越来越多的家庭拥有了汽车，人们也更加关注汽车产品质量，生产企业也更加重视汽车产品的可靠性问题。可靠性揭示了产品质量的本质，是产品质量的永恒主题。

就可靠性技术水平而言，与其他先进工业国家相比较我国还是相对较低，提高汽车产品的可靠性是改善我国汽车质量的关键。早在20世纪90年代原机械电子工业部就提出“以科技为先导，以质量为主线”的发展模式；近些年，提出“以可靠性为中心的全面 管理”的理念，在有关部门的重视和配合下，已经成立了中国汽车工业学会汽车可靠性专业委员会，争取尽快提高国产汽车的可靠性水平。为推动我国汽车可靠性技术的发展，需在产品设计、生产、管理、销售服务的各个环节作出努力，因此从事产品开发、研究、企业管理、生产组织、业务采购、市场预测、销售服务的技术人员，需熟悉和掌握提高可靠性的方法和手段，这也必将为我国的汽车产业提供可靠的质量保证。

[1]中华人民共和国机械工业部．汽车整车产品质量检验评定方法[M]．北京：机械工业出版社,1997.

[2]刘裕源,霍树君．汽车可靠性试验[J]．汽车技术, 1999,10.

[3]朱维涛,陈祥熙．汽车灯具设计原理与方法[J]．光学仪器, 2002,24(6):35-41.

[4]金光. 汽车组合前照灯的可靠性研究[D]. 武汉:华中科技大学, 2005.