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前大灯清洁系统资料
照明技术
产品开发
技术信息
目录
1.
绪言
2.
清洁过程的原理
3.
部件
3.1喷嘴和喷嘴座
3.2可伸缩喷嘴系统
3.3阀门
3.4电机驱动泵
3.5蓄水池
3.6管路
4.
控制
5.
清洗和防冻剂
6.
规格
6.1法律规定
6.2公司的质量标准
7.
开发的各个阶段
前大灯清洁系统SRA–S的
设计与规划
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
1.绪言
车辆前大灯的计算使用最先进的方法和设备,以便从驾驶员角度确保良好的道路照明,防止来车的炫目灯光。
这类计算的基础是清晰的大灯面罩玻璃具有理想的状态。
这种理想状态很容易被驾车过程中由轮胎或其他车辆溅到空气里、然后洒落在灯罩上的泥灰所破坏。
如此产生的每一次泥灰层对前大灯发生两种作用:
●因吸收作用而使灯光减弱
●灯光因分散作用而散乱
由于人的眼睛可逐渐适应渐渐变弱的照明状况,司机要到后期才注意到灯光因吸收作用而变得越来越来弱了。
另一方面,灯光的分散对于总体交通安全具有灾难性的作用。
●不均匀变弱的光束范围降低了司机的视野距离。
●大灯的炫目效应增强,干扰迎面而来的交通流。
相对炫目效应
清洁肮脏泥污
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
法律对于无法避免的全透明大灯的炫目作用有所限制。
不论受污的类型如何,这种刺目的强光是与一种恒定的作用相一致的。
来自受污程度极小的面罩玻璃的大灯炫目,其作用最为严重。
高强度大灯更容易因受污而产生炫目作用。
由于炫目作用危及其他司机,法律规定这种强光大灯配备自动限制器和清洁系统。
面罩玻璃后面的光学传感器的作用也有可能因受污而被干扰,此为清洁系统的另一用途。
清洁功能必须能够在驾驶过程中使用。
2.清洁过程的原理
水滴在高速中碰到物体表面时会释放出数量可观的动能,可以将灯罩玻璃上的泥污分解。
随后而来的水滴就可把分解的污泥颗粒驱赶到面罩玻璃的外缘,即非紧要的部位。
要做到这一点,除了纯洁的水以外,不需要任何化学作用或机械器具的帮助。
这种清洁原理在市场上被称为
“SRA-S”(水喷射清洁前大灯原理)
这一方法只有在水滴以与面罩玻璃曲线的正切至少有100的角度喷射才能起作用。
当然900更好,但这在机动车上几乎是不可能做到的。
不到最佳射入角度的这种喷射可以由公司旋转腔喷嘴的喷射方式予以弥补,也就是运用更多的水以更大的水滴喷向离喷嘴较远的面罩玻璃区域。
喷雾锥体外缘较大的水滴对喷雾锥体内部较小的水滴起保护作用,防止其在高速状态下偏离喷射路线。
下面的草图可以说明这些原理。
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
喷水量
水滴所经过的距离也是受限制的。
即使最大的水滴也会在空气中失速――清洁所需的能源也是如此。
这些距离必须低于300mm。
所以每一种清洁系统的中心就是旋转腔喷嘴,它是由公司发明的,并经过了多年的完善。
这些喷嘴经过优化,使之能承受车辆上的电动离心泵所产生的一定的压力。
一个清洁脉冲只能持续大约0.5秒,它可以在驾驶过程中由司机激发。
脉冲自动地受到位于转换继电器上或者中央电脑里的电动定时器的限制。
因此,一个大灯清洁系统并不是一个孤独的单元,而是由车辆上好几个部件组成的。
具体叙述如下。
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
控制(继电器、定时器、按钮)光蓄水池
喷嘴、可伸缩喷嘴、阀门管路
3.部件
3.1喷嘴和喷嘴座
公司开发的旋转腔喷嘴可产生大小不同的水滴子,它是一种射流,内部不带运动成分。
从一个小圆柱体中侧面流出的水流中的分水流,由一个舌状喷射器引入旋转腔。
上述分水流以不同的角度从喷嘴里出来。
主水流和该分水流以非常高的频率相互阻断,使静静的水流变成了水滴。
主水流产生大的水滴,而分水流则构成水圆锥体内部的较小的水滴。
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
喷嘴的喷头设计成特殊的形状,以产生垂直方向和水平方向的“振颤”。
结果就有了标准的喷嘴系列,它们具有规模和形状各异的喷射方式。
三维的喷雾锥体在有待清洁的表面上构成圆形或卵形的喷射模式,各种模式均有其典型的喷射量。
公司负责为每一种清洁任务从标准系列种选择最合适的喷嘴。
每一种型号的喷嘴都有一个2位数字表示其喷射模式。
喷嘴的外表看上去很相像,以便互换(标准部件),为了防止混淆,我们用颜色作标志。
喷嘴用高级别塑料制成圆状,可以压入一个圆柱体喷嘴座,随后就可以使用加压水操作了。
装在座子上以后,喷嘴可以倾斜+150,旋转3600。
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
由于进行上述调整需要很大的力量,需要使用调整工具,所以不可能发生意外的错误调整。
装入座子的喷嘴必须安装在大灯前面,其喷射角度为>10,并要保持<300mm的射程。
喷嘴的位置不一定要低于大灯,平行或者高于前大灯也可。
出于费用考虑,也可使用固定喷嘴,因为此类喷嘴座子可适用于不同的车辆。
如果因为各种原因,例如造型或车辆前端会产生难看的突出,则可以使用可伸缩的喷嘴(参见3.2).
3.2.可伸缩喷嘴系统
现代车辆的表面非常光滑,常使得人们不可能使用固定喷嘴。
为了适应这种情况,公司开发了可伸缩喷嘴系统,可以让喷嘴从其搁置部位移动到一个理想的清洁位置,事后再放回去。
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
可伸缩喷嘴在“圆柱体内的活塞”原理的基础上作直线移动。
活塞是空的,里面装有喷嘴。
由电机驱动的、用于清洁大灯的同一个泵,利用液力逆着反压弹簧将活塞推出圆柱体。
在达到工作位置之前,由一个阀门阻止清洁用水从喷嘴里逸出。
可供应的阀门有各种各样的设计,既有装在喷嘴头里面的压力阀,也有可伸缩驱动装置里的有行程的阀门。
不管是哪种情况,移动时不会消耗水,也就是说,当泵关掉后,阀门会闭合,
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
处于压力下的紧张的回归弹簧,通过活塞将封闭的水压回到蓄水池。
优点如下:
+在移动时不消耗水
+有充足泵压来满足整个清洁过程的需要
行程长度可以从45mm到150mm。
关于所有的安装件、喷嘴头和盖子类型的详情不在本小册子的范围之内。
有专门的资料可以提供这方面的信息。
3.3阀门
由于清洁脉冲非常短暂,因此任何时候管路系统必须充满水。
所以要求喷嘴上游的阀门能够阻止水从位置较高的容器里面流出,并要保证车辆左右两侧的连接管路不会由于车辆驶过有弧度的地方所产生的离心力而导致失水。
在达到很高的压力之前,阀门也不应开闭,这样,只有处于高压下的水才从喷嘴里喷出,而且非处于高压下的水也不会浪费掉。
下面的图表显示喷嘴上游的压力和时间对比。
工作压力
阀门开启
法门关闭
控制时间喷嘴处的加压水
为此,公司设计了流通阻力最小的压力阀。
它们是以薄膜为基础的阀门,能够不产生摩阻力而突然快速开启。
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压力阀中心阀
可以使用一个中心阀代替两个压力阀的T形装置。
这种阀门有一个进口,两个出口,当系统不用时,它们全都被逆向堵住。
这种中心阀的安装位置必须低于车辆上喷嘴头的位置。
左右两侧喷嘴之间的连接管路的长度可以不等,即非对称安装也不会构成问题。
在安装有4个单独喷嘴的车辆上,必须使用带有1个T形装置的2个中心阀来代替4个单独喷嘴。
否则,各个喷嘴的耗水量差别会很大,因为共享一个压力源的多个压力阀决不会同时开启,而且还会互相影响。
在可伸缩喷嘴系统里,阀门既可结合安装在可伸缩驱动器里,也可位于喷嘴头里面作为压力阀。
在可伸缩喷嘴系统里,阀门的设计可防止移动和清洁动作同时进行。
这可以节约水,将泵水的功能全部用于清洁工作(也可参见3.2)。
前大灯清洁系统SRA–S的设计与规划
2个喷嘴,带有单独阀门和T形分配装置
2个喷嘴,带有中心阀门
4个喷嘴,带有2个中心阀门和T形分配装置
2个可伸缩喷嘴系统,带有T形分配装置
3.4电机驱动泵
所需的压力由一个电机驱动的离心泵产生。
同其它类型相比较,离心泵的优点是,当阀门受堵塞时(冰冻、泥污),它们不会使压力聚集到产生破坏力的程度。
无水流时的最大压力水平是被知道的,因此可以按照这一压力来设计所有的管路连接。
离心泵不会自动灌水,也就是说,泵室中必须有水才能开始工作。
因此公司强烈主张把电机驱动泵直接置于蓄水池里。
如果清洁系统已经注满了水,一个集合通风系统可以确保可靠的启动。
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电机驱动泵完全不受系统所处位置的影响,因为它的进水处是轴向的,所以可将它置于任何蓄水池里。
密封采用的是一种特殊垫圈,它必须能够不受防冻剂的腐蚀。
电机驱动泵的能耗大约是180W。
应该使用大截面电线和短的接地方式将电压的损失降到最低。
静止喷嘴和可伸缩喷嘴的电机驱动泵的电压额定值是相同的。
所有的泵都在进水管路里装有一个过滤筛,可以使用公司的可迅速扣装上去的接头。
此泵的特殊变异型号仅表示工作电压和线路连接的变化而已。
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3.5蓄水池
蓄水池通常设计为空心模型,以充分利用车内空间。
最小的蓄水池大小由法律规定。
根据ECE-R45.01,水容量必须足以供50个清洁周期使用。
如果空间不够,厂家也可以申请批准使用一个小型的25个周期的容量(在一些斯堪的那维亚国家里,“25次级别”可能导致市场劣势)。
耗水量以及水池大小的计算是以需要清洁的表面的大小为基础的。
对于“50次级别”而言,仅用于清洁大灯就需要4~4.5升水。
对于“25次级别”,1~2.75升水即可。
如果蓄水池也用于车内另一个清洗系统,计算时应再加上1升。
蓄水池的大小应该能够容得下电机驱动泵而不会引起通风问题。
对于一个标准的Φ35的电机驱动泵,池壁上有一个典型的凹陷,可用一定的弹簧压力将泵的后端封入其中。
Φ20的钻孔适用于能封住水泵的进水口、并且不受防冻剂腐蚀的公司垫圈。
蓄水池必须能够随时注水,且其水位可以从外面观察得到。
建议使用惯常的液位传感器。
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3.6管路
所有SRA-S部件都位于车内不同的地方,在液力上必须互相连接。
由于清洁脉冲较短,液力管路必须越结实越好。
在大部分情况下不可能使用硬管路,而是使用以织物强化过的厚壁软管。
在其产品规划里,公司使用橡胶+织物软管,是机械加工的,不需要使用软管夹子。
为了尽可能降低连接套筒处的压力损失,连接电机驱动泵和分配器的软管的内径应该是10mm。
只有第二层次的软管才能用Φ8,因为仅有50%的水流经那儿。
公司为软管材料的弹性、化学和温度方面的耐受能力制定了公司质量标准公司-N67063,并必须按此标准来检验“管路系统”这一部件。
因为管路系统毕竟是整个清洁系统所需的一个功能要素!
所有的管路连接都有迅速闭合接头,可以简化装配和拆卸(维修)。
这不仅能大大降低装配成本,也可以方便今后的车辆回收。
公司还发布了关于SRA-S管路连接的专用资料。
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4.控制
法律所强调的是,车辆行驶期间的大灯清洗动作必须在10秒种以内完成。
清洁按钮应该能够让司机很容易接触到。
在实际中,使用现有的挡风玻璃刮水开关证明是很实用的。
这样,每当挡风玻璃清洗器启动后,大灯也自动被清洗。
为了节约水,只有行车信号灯开着时,这一联结才有效。
静态喷嘴的清洁脉冲持续时间大约为0.5秒钟,可伸缩喷嘴的清洁脉冲持续时间大约0.8秒钟,其中包括伸缩时间。
这一控制间隔视操纵台网络以及蓄水池大小而定,并受一个中央控制单元或者中央电脑的规定。
因此,需要较大起动电流的继电器是控制在一定时间限度内的,不论开关作用的时间有多长。
正确的控制间隔是根据预开发阶段的车辆最后版本而决定的。
公司可以提供各种不同时间间隔的控制器。
继电器的接触点必须能够切换很高的电感启动电流的负荷,它们无论如何不可以因为直接连接到位于电压源的+30处而互相融合在一起,使得点火钥匙断路功能在紧急状态下不起作用!
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经验表明,在实际使用中,并不一定需要具备各种脉冲和停顿的清洗方式。
对于正常的泥污而言,单次清洗脉冲就足够了,尤其在夜间使用与挡风玻璃刮水系统自动结合的功能时,更为如此。
用开关进行转换的组件――常被说成是一种降低水耗的方式――也有其缺点。
特别是它是否符合法规(ECE-R45)仍有待澄清,因为当司机想要清洁大灯时却不一定总是能办到。
这一点应该由制造商在车辆认可过程中向主管部门澄清。
5.清洗和防冻剂
在清洗用水中添加酒精被证明是有效的防冻保护办法。
在许多类型的酒精中,甲醇倒是非常合适,不过它有毒!
我们不建议使用异丙醇,因为它在低温时粘度大,不利于水滴的形成。
乙醇(甲醇化酒精)是个很好的折中办法,而且随时可以得到。
。
各类酒精基本上对清洗的效果具有负面影响,因为它们能降低水表面的张力,从而影响水滴的形成。
正因为如此,如非必须,不要过多使用防冻剂。
公司建议添加20%的乙醇,因为气温低于-8.50C时,道路一般很干燥,不会有潮湿粘糊的粒子扬起。
乙醇的百分比
凝冻点
总量的11%
总量的20%
总量的25%
-3oC
-8.5oC
-11.5oC
在清洗用水中完全不必使用清洁剂。
另一方面,在结合挡风玻璃刮水系统的方式中,常常使用这种清洁剂,因此它们也进入SRA-S系统。
前大灯清洁系统SRA-S的设计与规划
只要浓度合理地控制在最小限度,SRA-S系统的清洗动作是受到支持的,然而,某些润湿剂具有明显的泡沫作用,而且旋转腔喷嘴也会强化泡沫化作用。
公司明确反对使用湿润剂,因为泡沫会粘在大灯上并持续一些时间,完全破坏所需的光线分配。
水和管路系统中使用的所有材料,对水里50%含量水平的酒精以及所有现有的清洁剂,都具有耐受作用。
6.规格
6.1法律规定
-欧洲ECE-R45大灯清洁系统
现在没有一个国家要求车辆配备此装置。
如果车辆上装有SRA,则根据定型试验它必须符合R45的规定。
主大灯的RT处某些测量点上泥污的去除率应大于70%。
该系统应在时速130公里、温度范围为-10oC至+35oC之间时能够使用。
蓄水池容量必须能满足50个标准清洁周期的用水。
车辆生产商也可以为“25次级别”,即能满足25个标准清洁周期的小型蓄水池,申请测试。
不论怎样,如果它也被用于其它类型的车辆清洁系统,则蓄水池的容量应该增加1升。
-欧洲ECE-R48照明设备的安装
根据6.2.9,具有高输出光源的大灯,即氙气前大灯中的气体放电灯,必须按照R45装有大灯清洁系统。
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-欧洲ECE-R26/R61(乘用车/卡车)圆角半径
如果喷嘴座有凸出的外缘,则各种最小圆角半径必须符合要求。
根据其安装的位置,喷嘴可被视为保险杠(>R5)的一部分,或者视为车身的一部分(>R2.5)。
公司为可伸缩喷嘴系统的情况作了明确规定,即只对其静止状态作评估。
它们处于延伸状态的时间极短暂,仅为1秒钟,伸缩套筒与车门和挡泥板归为同一类型,车门和挡泥板(短暂)打开时可以允许具有不那么圆滑的边缘。
-美国SAE-XJ2111大灯清洁系统
它仍然处于草案状态,对于SRA-S而言,它作为预备性规定已经有效多年。
其内容实际上和欧洲R45的内容相同。
使用公司喷水原理的清洁系统被允许在美国使用,不受限制也不必测试,因为它们并不影响任何需要认可批准的部件,换言之,大灯没有受到影响。
当然,闪光灯/装置是不可以被遮住的。
-世界其它地方ISO3267大灯清洁系统
对于不愿意发布其自己的规章制度的国家,关于大灯清洁系统的一个标准已经被写了出来作为预备性措施。
这一标准所含的内容实际上和欧洲的规定ECE-R45相同。
6.2公司的质量标准
-公司—N67080SRA-S功能性规范
这一标准开列了针对整个SRA-S的规范,车辆制造商和零部件配套商均须遵循这一标准。
如果客户不提出自己的规范,这一标准就可被作为详细的规范使用。
个别的供货条件适用于个别的零部件。
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-公司—N67030喷嘴和喷嘴座
-公司—N67050可伸缩喷嘴系统
-公司—N67046阀门和中心阀
-公司—N67081电机驱动泵
-公司—N67063软管组
7.开发的各个阶段
大灯清洁系统不可能“现货现卖”。
标准部件可根据车辆特征适配。
根据我们长期积累的经验,以下步骤被证明是有效的。
●客户提供:
-待清洁的大灯的设计数据,至少是大灯面罩玻璃的外部形状
-近光和远光的光线孔径简图,以及近光和远光的排列布置
-穿过大灯、保险杠和车身中间的垂直截面图
-大灯周围有可能安装清洁系统的空间的相关数据
-计划中蓄水池的尺寸,以及是否打算同其它车辆清洗系统一起使用的有关信息
●公司在对类似的大灯的做过实验室清洗试验后,提供喷嘴今后所在位置的草图。
并注明水耗应符合ECE-R45,以及蓄水池的尺寸。
●由客户决定需要静止的喷嘴还是需要可伸缩喷嘴。
●公司针对附件、水路(管路连接)和喷嘴头(可伸缩套筒)的覆盖方式提出建议。
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●由客户同它本公司的专业部门确定
-按照与可见零部件外形之间的关系所制作的造型式样,但应虑及ECE-R26/R61中规定的“外部半径”
-定购组件总成、固定工具、定购敷设管路和其它接合部分。
●公司制作完整图纸,并在客户提出要求后制作模型,用于造型或总成研究
●由客户提供具有正常照明功能的原车前大灯,以便用来准备SRA-S定型试验和确定喷嘴的设置。
●客户提出要求后,公司根据ECE-R45的规定申请进行定型试验,并为喷嘴的设置提供目标点位。
如需要技术信息,请联系:
公司KGaAHueck&Co.
RixbeckerStr.75,59552Lippstadt
Abteilung:
ES-43
Tel:
+49(0)2941/38–5997
Fax:
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