刮水器耐久试验台架改进设计

黄鹏

刮水器耐久试验台架改进设计

黄鹏

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

刮水器系统作为汽车行车安全的重要部件之一，标准法规及各主车厂、供应商均有严格的耐久试验要求。目前国内外虽不少相关试验标准，试验方法大都以喷洒纯净水为主，其试验结果与售后反馈的刮水器实际使用寿命大相径庭。所述耐久试验台架，以PLC控制系统为核心，包含净水系统和泥水系统，可模拟刮水器系统的各种实用工况，更加真实验证刮水器在日常使用中的耐久性能。

刮水器系统；耐久试验；PLC控制系统；净水系统；泥水系统

众所周知，刮水器系统是汽车行车安全中不可忽视的零部件之一，因而针对刮水器系统的验证性试验应当与实际的用户使用情况相契合。然而根据某公司售后反映情况，在出售后3～5个月的汽车中，有80%以上汽车的刮水器刮净度达不到使用要求，与耐久试验的结果更是相差甚远，究其原因便是传统的净水刮刷试验方法单一、试验环境优越，导致试验结果优与用户的使用情况。本文设计试验台架的目的正是以汽车用户为向导，站在用户使用的立场，对汽车上的刮水器系统进行切合实际的多工况耐久验证。

1 台架构成

本台架的构成有：框架系统、净水系统、泥水系统、喷淋系统、PLC控制系统以及传感器等电器元件（见图1）。

图1 刮水器耐久试验台架布置

2 工作原理

2.1 框架系统

使用铝型材或其它轻便材料，搭建而成的试验台整体框架，为水气管路以及喷头提供支撑。

2.2 净水系统

净水系统包括回收水池、净水储存箱、过滤器、水泵、电磁水阀、溢流阀、液位开关等。净水储存箱的洁净水来源有两处：一是PLC系统通过水泵1收集并过滤回收水池内的二次试验水；二是水源自动补水。当储水箱内液面达指定位置，会触发液位开关，发送信号至PLC系统继而切断水泵1和电磁阀1电源，停止注水。

2.3 泥水系统

泥水系统主要由压力搅拌容器（带压力表）、电磁气阀、调压阀等组成。试验前，参考JIS标准，使用粘土、石英砂作为泥浆成分倒入搅拌容器内，打开球阀，注入定比量的净水即可。试验时，调节调压阀至合适气压大小，PLC系统控制电磁阀2打开为压力搅拌器注入压缩空气，此时将激活搅拌器对容器内混合液进行搅拌，设定时间后，泥水混合均匀，PLC系统激活电磁阀3，泥水在容器内压力作用下进入喷淋系统。

2.4 喷淋系统

喷淋系统由喷洒头和电磁阀构成。每个喷洒头喷洒范围均可覆盖单个刮水器刮片的工作区域，且在一定范围内喷洒角度可调，净水喷头（2个）可调节喷嘴口径大小，改变喷出水滴形状（从雾状到水线状）。泥水喷头（2个）选用喷嘴口径合适大小锥形喷头，确保不会堵塞。电磁阀包括电磁阀3和三位五通电磁阀；电磁阀3制泥水输送的通断，五通阀可控制净水输出量，达到模拟不同降雨量的效果。五通阀构造如下图2所示。

图2 三位五通电磁阀结构

当电磁阀不通电时，阀芯处于中间位置，水泵2和溢流阀输出的净水经进水口，由出水口一同传送至喷头。此时喷头的水流量相当于水泵2最大泵水量，如此大喷量用于模拟大雨天气；当电磁阀A线圈通电，阀芯位置移动至下图a位置，此时仅水泵2输出净水有部分（约1/2流量）输送至喷头；当电磁阀B线圈通电，阀芯位置移动至下图b位置，此时仅溢流阀后有部分净水（约1/2流量）输送至喷头。试验前，通过调节溢流阀开度可控制电磁阀输出水量。以溢流阀3/4开度为例，此时A线圈通电时，出水口输出水量少，模拟小雨天气；B线圈通电，水量输出多，模拟中雨天气。见图3.

图3 三位五通电磁阀工作原理

2.5 PLC控制系统

PLC控制系统是本台架的核心，包括PLC控制模块及相关传感器等。

2.5.1 PLC输入模块的信号接收与处理

（1）接近传感器放置于刮水器系统前，对准刮水器工作区域，每当刮臂通过一次，传感器通断一次，并将信号传递至PLC，实现记录试验次数的功能。

（2）压力搅拌容器自带压力表，通过拓展A/D模块转变为电信号输入PLC输入模块，在PLC系统内设定最低气压阀值，当容器内泥浆水耗尽时，桶内压力骤降低于气压阀值，启动报警系统。PLC输入模块电路图如下图4所示。

图4 PLC输入端线路布置

2.5.2 PLC编程设计与控制输出

PLC编程系统内置有定时器、计数器等，通过系统编程、结合输入信号，可实现对输出电路和负载电路的精确控制（见图5），即PLC系统通过接触器KM1和KM2控制试件刮水器在高低速档间切换；通过继电器KA1、KA2、KA3控制各电磁阀的通断；通过KA4和KA5控制五通阀的运行状态，用以控制喷头水量；通过KM3和KM4控制水泵的工作。

图5 PLC输出端接线布局

PLC的控制输出以及和各工作电磁阀的配合，可实现自动切换、功能多样试验模式，通过对喷淋装置的控制，模拟还原刮水器在用户使用过程中所面临的各种环境条件，如图6所示。

图6 刮水器试验模式

3 结束语

该耐久性刮水器试验台架，通过PLC系统，控制刮水器系统在净水和泥水的工作环境中自由切换，可最大程度模拟行车在不同环境条件下刮水器的工作状态，真实反应了用户室外用车时刮水器系统可靠耐久性，为刮水器厂商和主机厂提供了用户使用刮水器系统的寿命状态数据。综上，对于目前售后反馈的问题，该刮水器试验台架可针对性的反映出刮水器在用户使用过程中存在的问题状态并为之提供明显的改进方向，最终达到消除售后抱怨和负面影响的目的。

[1]高鹏宇，高飞.重卡雨刮器淋雨试验台[J].汽车实用技术，2015（8）：81-82.

[2]王丹，陈积先，倪新宇．模拟雨天行车的新型汽车刮水器耐久试验台[J]．汽车电器，2011（12）：49-50.

[3]龚运新，杨进民，等.欧姆龙PLC实用技术[M].北京：清华大学出版社，2015.

Design of Wiper Durability Test Bench Used in Analog Reality

HUANG Peng
（SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Wiper systems as one of the most important parts of safety standards and regulations and the main automakers and suppliers have strict endurance test requirements.There are a number of relevant test standards at home and abroad，but the test method is given priority to with spraying water mostly，test result of which and after-sales feedback wiper actual service life in different ways.Described in this article endurance test bench，PLC control system as the core，containing water purification system and mud system，can simulate the wiper system meet a variety of conditions in the process of daily traffic，more real validation wiper endurance performance.

wiper system；endurance test；PLC control system；water purification system；the mud system

U463.85

A

1672-545X（2017）07-0156-03

2017-04-04

黄鹏（1990－），男，湖南人，本科，工程师，汽车电器件试验研究方向。