卡车（N类汽车）与M1类汽车除霜除雾系统布置和试验要求的差异化研究

牙勇侯，吴方钰，王熙泉

摘  要：本文主要论述汽车总布置设计中，参照标准法规对M1类汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验要求，根据N类汽（卡车）和M1类汽车人机系统的差异化，推导出N类汽车风窗玻璃除霜除雾区域的实际需求，以及N类汽车除霜除雾系统布置的关键要素，建立N类汽车除霜布置系统的理论体系，为N类汽车总布置设计中除霜系统布置提供理论依据。

关键词：N类汽车；M1类汽车；除霜除雾；法规要求；除霜性能；总布置设计

中图分类号：U462     文献标志码：A     文章编号：1005-2550（2023）03-0052-06

Differentiated study on the layout and test requirements of defrost and mist defogging systems for trucks （N-class vehicles） and M1 vehicles

YA Yong-hou， WU Fang-yu， WANG Xi-quan

（Dongfeng Yanfeng Automotive Trim System Co.， Ltd.， Wuhan 430056， China）

Abstract：This paper mainly discusses the performance and test requirements of M1 automobile windshield defrosting and demisting system in the design of automobile general layout， and derives the actual needs of the defrosting and defogging area of class N automobile windshield and defogging area according to the differentiation of class N automobile （truck） and M1 class automobile man-machine system， as well as the key elements of the layout of class N automobile defrost and demist system， establishes the theoretical system of class N automobile defrost layout system， and provides a theoretical basis for the layout of the defrost system in the general layout design of class N automobile.

Key Words： N class cars; M1 class cars; defrost and mist removal; regulatory requirements; defrost performance; General layout design

汽車安全法规要求中，GB 11555-2009作为M1类汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验要求的法规标准，对M1类小型载客汽车的除霜除雾性能作了相应的规范和实验要求；但是目前对于M1类汽车以外的车辆包括N类汽车（卡车）及其它载货类汽车，并未有相关的法规标准进行规范。当前各商用车主机厂仅在参照GB 11555-2009标准做了引用和借鉴，也采用相同的实验方法。但由于N类汽车等载货类汽车的车高与M1类汽车差异较大，人体坐姿差异也较大，针对汽车总布置过程中的前方视野要求也与M1类小型载客汽车有着较大的差异，无法参照小型载客汽车的布置标准和要求进行除霜布置。因此，需要建立一套基于N类汽车人机系统的汽车除霜布置体系，为N类汽车总布置设计中除霜系统的设计提供理论依据。

问题的提出：基于不同人体坐姿和车高的汽车总布置，N类汽车是否能参照M1类汽车相同的布置标准和要求，在总布置过程中如何设计，实验要求是否完全一样。

1）如何确定N类汽车（卡车）的除霜区域？

2）如何合理布置N类汽车（卡车）除霜系统？

1    GB11555-2009法规对M1类汽车除霜除雾区域除霜除雾要求

每辆汽车应装备除霜系统，能够确保在寒冷天气条件下恢复风窗玻璃的能见度， 在试验开始后20min、25min、40min应分别符合A区域有80%已完成除霜、A′区域有80%已完成除霜、B区域有95%已完成除霜的要求；

2    GB11555-2009法规对M1类汽车除霜除雾区域的定义- A、B和A′区域的确定

可A区域定义如图3所示，B区定义如图4所示， A′区域是以汽车纵向中心平面为基准面，与A区域相对称的区域。

3    轿车（M1类汽车）和N类汽车人体坐姿和车高差异对比分析

轿车车身较低，在总布置设计时座椅H点的离地高度一般在600mm左右的范围；而N类汽车驾驶室较高，在总布置设计时座椅H点的离地高度可以达到2000mm左右。为了满足驾驶员行车过程中的下视野需求，N类汽车的人体坐姿的布置相对于轿车存在较大的差异。从图5对比可以看出，轿车的人体躯干与铅直方向的夹角约为25°，视野方向主要是平视前方；而N类汽车的人体躯干与铅直方向的夹角约为15°，视野方向主要是俯视下前方。因此，N类汽车的下视野需求与轿车的下视野差异巨大，对前方视野区域的需求与轿车也明显不同。如图5所示。

4    GB11555-2009法规除霜区域定义对于N类汽车布置的不适用性论述

如图6所示，N类汽车的设计下视野远远超出的法规规定的除霜区域B区下俯角5°的要求，实际的N类汽车设计下视野往往大于20°。按照GB11555-2009法规定义的除霜区域，无法满足N类汽车前方下视野安全需求。而当前国标并没有针对M1类汽车以外的车辆（如N类汽车）专门设定相关的除霜除雾法规标准。

当前各商用车主机厂仅在参照GB 11555-2009标准做了引用和借鉴，也采用相同的实验标准和方法，显然无法满足视野安全需求。需要建立一套基于N类汽车人机系统的汽车除霜布置体系，为N类汽车总布置设计中除霜系统的设计提供理论依据。

5    基于不同车高的不同座椅H点离地高度對前方视野需求差异化分析

根据国标《 GB 15084机动车辆 间接视野装置 性能和安装要求》，车辆前方2m处的视野可由补盲镜视野如下图所示，一般车辆直接下视野要求至少看到车辆前方2mm外的高度1m的物体。

不同车高的不同座椅H点离地高度不同，会对前方下视野需求产生较大的影响，如图8所示。车高越高，座椅H点高度越高，在保证相同的下视野盲区需求的条件下，前下视野角度越大；反之，车高越低，前下视野角度越小。设计下视野角度：（A124-1-L）= arctan（b/a）=arctan（（H+H2-H1）/（M+X1）） 。

其中各布置参数值如表1所示：

根据不同的车高等级，可以推导出不同设计H点离地高度与下视野的关系如下表2所示：

6    基于前方视野需求对不同座椅H点离地高度的N类汽车前方除霜区域的推导分析

根据不同车高的不同下视野需求，可以推导相应的实际除霜下俯角需求，如图9所示。下视野的需求即与除霜区域的需求相当，因此可以推导，车高越高，座椅H点高度越高，在保证相同的下视野盲区需求的条件下，前除霜下俯角需求越大；反之，车高越低，前除霜下俯角需求越小。

针对于不同车高的车辆不同座椅H点离地高度对前方除霜区域下俯角需求可参照表3进行对照。

无论是在总布置设计中的除霜除雾系统布置，还是在是实验阶段的实验要求，N类汽车的除霜区域都建议按照以上的范围，在法规要求的基础上进行扩展，以满足前方视野安全需求。

7    GB11555-2009法规对于轿车和N类汽车除霜除雾区域差异化分析

按照GB11555-2009法规定义的除霜区域无法满足N类汽车前方视野的需求。N类汽车总布置设计布置除霜区域时，不能照搬轿车布置的经验，需要对布置要求做相应的调整，目前尚缺乏理论体系和经验。

如果直接扩大幅大N类汽车的除霜区域，是否对空调的风量和性能提出更高的要求，从而导致成本增加。因此，从理论上分析扩大N类汽车风窗玻璃除霜区域要求对除霜面积的影响分析可以消除以上疑虑。

由于轿车的前风窗玻璃倾角较斜度，与Z轴夹角达到60°左右，而N类汽车前风窗玻璃倾角较立，与Z轴倾角为15°左右，GB11555-2009法规定义的N类汽车除霜面积仅为轿车除霜面积的一半左右，如图10所示。在同样空调风量和性能的条件下，扩大N类汽车除霜区域从而满足N类汽车下视野具备理论可能性。

8    轿车前除霜布置吹风目标点和吹风角度的常规设定

在轿车除霜布置时通常可参考表4的参数进行除霜吹风目标点和除霜吹风角度的设定，如图11所示；如果直接扩大幅大N类汽车的除霜区域，是否对空调的风量和性能提出更高的要求，从而导致成本增加。因此，从理论上分析扩大N类汽车风窗玻璃除霜区域要求对除霜面积的影响分析可以消除以上疑虑。

9    N类汽车前除霜布置吹风目标点与M1类汽车的差异对比

在N类汽车总布置设计布置除霜区域时，不能照搬轿车除霜布置的经验，需要对布置要求做相应的调整，通过N类汽车和轿车实际的除霜面积对比，在同等空调性能的前提的条件下，把N类汽车的除霜目标冲击点下移，从而把整体的除霜区域下移，在与轿车同等除霜面积范围下，实际上相当于扩大了N类汽车的除霜下俯角，从而满足下视野安全需求。如图12所示：

结    论

结合上述推导结论，参照《GB11562_汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》（本标准仅适用于M1类汽车），建议对N类汽车的视野要求进行修正，从而对《GB11555-2009_汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法 》 关于N类汽车除霜除雾区域进行修正。

由于N类汽车正前方视野和上视野，侧视野要求于M1类汽车的差别比较小可以忽略，因此A区、A′可参照M1类汽车要求；仅对B区域下视野进行修正：针对于N类汽车，其中法规4.2.2通过V2点与X轴夹角关系，可参照表5中推导关系进行调整。

在标准法规修订前，N类汽车的前方视野和风窗玻璃除霜和除雾系统规范，可以参照本论文的推导结论进行布置和设计。

实验要求方面，由于除霜除雾法规的试验要求，由于扩大视野角度后N1类汽车的除霜面积并不会扩大，对空调的性能并没有额外的要求，因此对于试验性能要求，可以参考M1类汽车的试验要求进行。

本论文针对国家安全法规标准GB1155-2009仅适用于M1类小型载客汽车的背景下，针对当前N类汽车在除霜除雾要求不完善、实验标准不明确、以及汽车总布置设计时布置理论依据缺失的问题，对N类汽车布置和轿车布置的差异化进行对比分析，建立的一套适用于N类汽车除霜要求和布置的理论体系，为今后的N类汽车设计和实验要求提供参照。

1.《GB11562_汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》 -修订N类汽车前方视野标准；

2.《GB11555-2009_汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法 》-修订N类除霜除雾区域标准。

参考文献：

[1]《GB 11555-2009汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》.

[2]《GB 11562—2009汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》.

[3]《SAE J941-2002 汽车驾驶员眼睛位》.

[4]《SAE J1050-2009 描述和测量驾驶员的视野》.

[5]《SAE J4002-2010 H点测定仪（HPM-II）H点测定的规范和程序-检查车辆座椅》.

[6]《GB 15084-201机动车辆间接视野装置性能和安装要求》.

牙勇侯

毕业于江苏大学，本科学历，现就职于东风延锋汽车座舱系统有限公司，任产品设计专家工程师。主要研究方向：汽车座舱系统设计，曾发表实用新型专利2个，曾获得“东风日产杯”首届青年自主创新科技奖银奖。

专家推荐语

王熙泉

东风延锋汽车座舱系统有限公司

技术中心总监   高级工程师

汽车前风窗除霜性能涉及汽车视野安全，目前对于M1类汽车有相关的法规标准规范小型汽车的除霜布置和性能要求，但对于M1类汽车以外的车辆包括N类汽车（卡车）及其它载货类汽车，并未有相关的法规标准进行规范。本论文作者结合N类汽车与M1类汽车的车高、人体坐姿，前方视野要求的差异化进行深入分析，从汽车总布置的角度推导，建立一套基于N类汽车人机系统的汽车除霜布置体系，为N类汽车总布置设计中除霜系统的设计和试验要求提供理论依据，同时为汽车除霜安全法规的修订提供理论依据，具有较强的实践意义。