汽车风窗洗涤器的设计

陆何俊　杨家亮

【摘  要】本文从系统概述、法规要求、设计要求及布置安装等方面介绍汽车风窗洗涤器的设计基础知识，为汽车风窗洗涤器的设计提供依据，同时针对汽车风窗洗涤器的功能、性能、法规及布置提出要求，使汽车风窗洗涤器的设计更合理规范。

【关键词】风窗洗涤器；法规要求；设计要求；布置安装

中图分类号：U463.835    文献标志码：A    文章编号：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  汽车风窗洗涤器系统概述

汽车风窗洗涤器是用于洗涤汽车风窗玻璃的装置，通常由开关或者模块控制洗涤电机实现功能。将存储在汽车风窗洗涤器本体内的洗涤液准确地喷射到风窗玻璃上的目标位置，再由雨刮器将玻璃上的污垢、灰尘清除干净。

1.1  组成部分

汽车风窗洗涤器总成是把洗涤液喷射到汽车风窗玻璃上的一种装置，由风窗洗涤器本体、洗涤电机、洗涤管路、管路连接接头、洗涤管路固定卡扣以及液位传感器（高端产品使用）构成。汽车风窗洗涤器组成示意如图1所示。

1.2  单元原理

目前汽车风窗洗涤器总成控制原理主要有两种方式。

1）通过开关直接控制洗涤电机实现洗涤功能，开关控制原理如图2所示。

2）通过模块控制洗涤电机实现洗涤功能，模块控制原理如图3所示。

2  汽车风窗洗涤器法规要求

2.1  性能法规要求

汽车风窗洗涤器性能必须满足企业标准的要求。比如满足以下几种性能法规要求：Q/CC 04.059风窗玻璃电动洗涤器总成技术要求、Q/CC 04.149三元乙丙橡胶、Q/CC 04.133ABS材料技术要求、Q/CC 01.026商标标记、Q/CC 01.017汽车零部件标记要求、Q/CC 01.048禁用和限用物质细则。

2.2  法规要求

汽车风窗洗涤器必须满足相对应的国家标准、行业标准、欧洲标准和美国标准。

1）必须满足国标GB 15085《汽车风窗玻璃刮水器、洗涤器的性能要求及试驗方法》的相关要求：每1辆机动车辆必须装备1个洗涤系统；洗涤器应能承受喷嘴被堵时的负载，经过堵转试验后，洗涤仍具有工作能力；在雨刮器高速工作10个循环内，洗涤器有足够的能力将A区60%以上的可视面积清洗干净；洗涤器的容量不得小于1L。

2）必须满足的行业标准包含：QC/T 548《汽车用洗涤电动机技术条件》和QC/T 246《汽车风窗玻璃电动洗涤器技术条件》。

3）欧洲标准78/318/EEC《关于各成员国汽车刮水洗涤系统的法律》的要求与国标GB 15085类似，此处不再赘述。

4）美国标准FMVSS104《挡风玻璃刮水与洗涤系统》要求：车辆必须有1个洗涤系统；洗涤器能够承受喷嘴被堵时的负载，经过堵转试验后，洗涤仍具有工作能力；洗涤器应能储备足够把风挡玻璃清洗干净的液体，在雨刮器工作时，10个高速循环内应能把A区75%的范围清洗干净；洗涤器在经历8000次操作后仍具有工作能力。

3  汽车风窗洗涤器设计要求

3.1  汽车风窗洗涤器本体设计

1）汽车风窗洗涤器本体容量要求：国标和欧标中规定汽车风窗洗涤器的容量不小于1L，FMVSS104中规定其应能储备足够把风挡玻璃清洗干净的液体，在雨刮器工作时，10个高速循环内应能把A区75%的范围清洗干净。

2）汽车风窗洗涤器本体成型方式：汽车风窗洗涤器常用到的加工方式为注塑成型和吹塑成型，目前以吹塑成型为主。

3）汽车风窗洗涤器本体材料要求：汽车风窗洗涤器本体是注塑再焊接成型后的，一般采用PP材料，因为PP材料有良好的热稳定性、抗冲击强度、抗弯曲性能好、可焊接性能强；对于吹塑成型，一般采用PE材料，因为PE的材料比重小，且韧性较好。

3.2  加注管设计

3.2.1  加注管与汽车风窗洗涤器本体连接方式

加注管和汽车风窗洗涤器本体的连接方式一般有分体式和一体式两种：①分体式，加注管和汽车风窗洗涤器本体分开，采用密封垫以过盈配合的方式装配在一起，受空间位置限制，多数车型采用此种方式。分体式连接方式见图4。②一体式，加注管和汽车风窗洗涤器本体一体式设计，一般采用吹塑成型的加工方式。

3.2.2  加注管结构要求

为了便于洗涤液加注，加注管不能有多于一次的折弯，折弯角度尽量不大于30°，同时加注管口径要大于生产车间加注管路的管径。

3.2.3  加注管材料要求

加注管通常采用PP或PE材料，加注管盖采用PP或ABS材料。

3.3  喷嘴设计

喷嘴主要是将洗涤液喷到风窗玻璃外表面且可以实现方向可调的一种装置。其性能要求如下。

1）密封性：喷出口以外各处不能漏液。

2）喷射形式：雾状喷射或者柱状喷射。

3）出水形式：单出水孔或者双出水孔。

3.4  洗涤管路设计

洗涤管路设计的尺寸一般与接头外径大小Φ7mm、内径大小Φ4mm的管路对接。其材料选型主要有PVC和EPDM，其特点分别如下。

1）PVC：白色透明管，价格较为便宜，对温度的敏感程度较高，多用于低端车型。

2）EPDM：黑色橡胶管，价格较贵，温度敏感程度较低，用于中高端车型。

3.5  洗涤电机设计

洗涤电机是汽车风窗洗涤器系统的核心组成部分，由永磁直流电机和离心式叶片泵构成1个小总成，安装在汽车风窗洗涤器本体上。重卡只有前风窗洗涤功能，故只布置1个洗涤电机。

3.5.1  洗涤电机性能要求

1）国标要求洗涤电机排出压力应≥88kPa，在此条件下10s的排量應大于100mL。

2）喷射性：洗涤器工作时，软管不应发生漏泄和脱落现象，并应把洗涤液喷射到目标位置上。

3）洗涤电机强度：洗涤电机应能承受喷嘴被堵塞所引起的系统负载的增加，通过系统强度试验以后，仍能满足排出压力和排量规定的要求。

3.5.2  洗涤电机与汽车风窗洗涤器本体的密封配合要求

洗涤电机与汽车风窗洗涤器本体间固定要增加密封圈，密封圈与汽车风窗洗涤器本体及洗涤电机均过盈配合，以防止漏水。一般洗涤电机和密封圈的过盈量为0.5mm，密封圈和汽车风窗洗涤器本体的过盈量为1mm。

3.5.3  洗涤电机与洗涤管路的配合要求

一般要求洗涤电机管路接头处外径大小为Φ7mm，与内径Φ4mm的EPDM管路对接。

3.5.4  洗涤电机防水性能要求

洗涤电机及插接件应具备良好的防水性能，达到IP54等级。工程车由于装运砂石、泥土等，建议在加注口处增加过滤网防护。

3.6  液位传感器设计

汽车风窗洗涤器大多采用浮子式液位传感器，主要工作原理是浮子随液位上升或下降时，浮子内部产生的磁场将带动杆内部的磁铁去吸引磁簧开关的闭合，产生开关动作。洗涤器壶体内水位高于报警水位时开关断开，低于报警水位时开关闭合，仪表洗涤器液位指示符号在低液位时常亮。液位传感器结构示意见图5。

4  汽车风窗洗涤器布置安装

4.1  汽车风窗洗涤器本体布置与安装

1）布置要求：汽车风窗洗涤器本体以加注方便及安装维修方便为布置原则，并要注意洗涤电机插接件不能进水（如前轮附近位置较低的位置）。重型卡车一般布置在地板下或者前围处，一般与周边件保持5mm以上距离。

2）安装方式：为了安装的可靠性，要求固定点分布合理，整个汽车风窗洗涤器本体受力均匀，一般用螺栓和螺母3点式固定。同时，安装点的选择要考虑为安装和拆卸工具预留操作空间。

4.2  加注管布置安装

1）布置要求：布置在方便清洗液加注的位置，一般与周边件保持5mm以上间隙。

2）安装方式：一般加注管一端与汽车风窗洗涤器本体通过橡胶密封垫以过盈配合的方式连接，橡胶与孔的过盈量一般为0.3mm左右为宜，另外一端用螺栓和螺母单点固定。

4.3  喷嘴布置要求

1）对车身钣金开孔及要求：与钣金孔要过盈配合，不能松动、易脱落。

2）对接管路的要求：一般与接头外径大小为Φ7mm、内径Φ4mm的EPDM管路对接。

3）重型卡车前喷嘴（图6）：一般布置在雨刮主刮臂总成上。

4.4  洗涤管路布置要求

布置洗涤管路时，为了确保管路不脱落，每300mm左右需要布置1个固定点，用洗涤管路固定卡扣固定。

4.5  洗涤电机布置要求

根据汽车风窗洗涤器本体结构及布置位置而定，保证洗涤电机抽水口位于汽车风窗洗涤器本体的底部，以抽取全部洗涤液。其位置应能保证不与前舱内其它零部件干涉，间隙保证10mm以上，对接后，管路应尽可能在汽车风窗洗涤器本体上固定，以防止脱落。

5  总结

本文首先对汽车风窗洗涤器的组成部分、单元原理及功能进行了系统概述，其次从法规要求、设计要求及布置安装3个方面详述了设计汽车风窗洗涤器需要满足的条件。不仅为汽车风窗洗涤器提供了设计基础知识和依据，也可以作为设计开发汽车风窗洗涤器的重要参考资料，使设计过程更加合理规范。

参考文献：

[1] 葛丹. 汽车风窗洗涤器系统喷水故障的原因探讨[J]. 汽车电器，2022（3）：87-89.

[2] 李畅. 汽车风窗玻璃洗涤器常见故障诊断[J]. 汽车与配件，2001（3）：32.

[3] 孙跃宁. 汽车风窗玻璃电动洗涤器[J]. 汽车与配件，1994（6）：19.

（编辑  凌  波）