黃鵬

刮水器耐久試驗(yàn)臺(tái)架改進(jìn)設(shè)計(jì)

黃鵬

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

刮水器系統(tǒng)作為汽車行車安全的重要部件之一，標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)及各主車廠、供應(yīng)商均有嚴(yán)格的耐久試驗(yàn)要求。目前國內(nèi)外雖不少相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)方法大都以噴灑純凈水為主，其試驗(yàn)結(jié)果與售后反饋的刮水器實(shí)際使用壽命大相徑庭。所述耐久試驗(yàn)臺(tái)架，以PLC控制系統(tǒng)為核心，包含凈水系統(tǒng)和泥水系統(tǒng)，可模擬刮水器系統(tǒng)的各種實(shí)用工況，更加真實(shí)驗(yàn)證刮水器在日常使用中的耐久性能。

刮水器系統(tǒng)；耐久試驗(yàn)；PLC控制系統(tǒng)；凈水系統(tǒng)；泥水系統(tǒng)

眾所周知，刮水器系統(tǒng)是汽車行車安全中不可忽視的零部件之一，因而針對(duì)刮水器系統(tǒng)的驗(yàn)證性試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)與實(shí)際的用戶使用情況相契合。然而根據(jù)某公司售后反映情況，在出售后3～5個(gè)月的汽車中，有80%以上汽車的刮水器刮凈度達(dá)不到使用要求，與耐久試驗(yàn)的結(jié)果更是相差甚遠(yuǎn)，究其原因便是傳統(tǒng)的凈水刮刷試驗(yàn)方法單一、試驗(yàn)環(huán)境優(yōu)越，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)與用戶的使用情況。本文設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)架的目的正是以汽車用戶為向?qū)?，站在用戶使用的立?chǎng)，對(duì)汽車上的刮水器系統(tǒng)進(jìn)行切合實(shí)際的多工況耐久驗(yàn)證。

1 臺(tái)架構(gòu)成

本臺(tái)架的構(gòu)成有：框架系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)、泥水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)以及傳感器等電器元件（見圖1）。

圖1 刮水器耐久試驗(yàn)臺(tái)架布置

2 工作原理

2.1 框架系統(tǒng)

使用鋁型材或其它輕便材料，搭建而成的試驗(yàn)臺(tái)整體框架，為水氣管路以及噴頭提供支撐。

2.2 凈水系統(tǒng)

凈水系統(tǒng)包括回收水池、凈水儲(chǔ)存箱、過濾器、水泵、電磁水閥、溢流閥、液位開關(guān)等。凈水儲(chǔ)存箱的潔凈水來源有兩處：一是PLC系統(tǒng)通過水泵1收集并過濾回收水池內(nèi)的二次試驗(yàn)水；二是水源自動(dòng)補(bǔ)水。當(dāng)儲(chǔ)水箱內(nèi)液面達(dá)指定位置，會(huì)觸發(fā)液位開關(guān)，發(fā)送信號(hào)至PLC系統(tǒng)繼而切斷水泵1和電磁閥1電源，停止注水。

2.3 泥水系統(tǒng)

泥水系統(tǒng)主要由壓力攪拌容器（帶壓力表）、電磁氣閥、調(diào)壓閥等組成。試驗(yàn)前，參考JIS標(biāo)準(zhǔn)，使用粘土、石英砂作為泥漿成分倒入攪拌容器內(nèi)，打開球閥，注入定比量的凈水即可。試驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥至合適氣壓大小，PLC系統(tǒng)控制電磁閥2打開為壓力攪拌器注入壓縮空氣，此時(shí)將激活攪拌器對(duì)容器內(nèi)混合液進(jìn)行攪拌，設(shè)定時(shí)間后，泥水混合均勻，PLC系統(tǒng)激活電磁閥3，泥水在容器內(nèi)壓力作用下進(jìn)入噴淋系統(tǒng)。

2.4 噴淋系統(tǒng)

噴淋系統(tǒng)由噴灑頭和電磁閥構(gòu)成。每個(gè)噴灑頭噴灑范圍均可覆蓋單個(gè)刮水器刮片的工作區(qū)域，且在一定范圍內(nèi)噴灑角度可調(diào)，凈水噴頭（2個(gè)）可調(diào)節(jié)噴嘴口徑大小，改變噴出水滴形狀（從霧狀到水線狀）。泥水噴頭（2個(gè)）選用噴嘴口徑合適大小錐形噴頭，確保不會(huì)堵塞。電磁閥包括電磁閥3和三位五通電磁閥；電磁閥3制泥水輸送的通斷，五通閥可控制凈水輸出量，達(dá)到模擬不同降雨量的效果。五通閥構(gòu)造如下圖2所示。

圖2 三位五通電磁閥結(jié)構(gòu)

當(dāng)電磁閥不通電時(shí)，閥芯處于中間位置，水泵2和溢流閥輸出的凈水經(jīng)進(jìn)水口，由出水口一同傳送至噴頭。此時(shí)噴頭的水流量相當(dāng)于水泵2最大泵水量，如此大噴量用于模擬大雨天氣；當(dāng)電磁閥A線圈通電，閥芯位置移動(dòng)至下圖a位置，此時(shí)僅水泵2輸出凈水有部分（約1/2流量）輸送至噴頭；當(dāng)電磁閥B線圈通電，閥芯位置移動(dòng)至下圖b位置，此時(shí)僅溢流閥后有部分凈水（約1/2流量）輸送至噴頭。試驗(yàn)前，通過調(diào)節(jié)溢流閥開度可控制電磁閥輸出水量。以溢流閥3/4開度為例，此時(shí)A線圈通電時(shí)，出水口輸出水量少，模擬小雨天氣；B線圈通電，水量輸出多，模擬中雨天氣。見圖3.

圖3 三位五通電磁閥工作原理

2.5 PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)是本臺(tái)架的核心，包括PLC控制模塊及相關(guān)傳感器等。

2.5.1 PLC輸入模塊的信號(hào)接收與處理

（1）接近傳感器放置于刮水器系統(tǒng)前，對(duì)準(zhǔn)刮水器工作區(qū)域，每當(dāng)刮臂通過一次，傳感器通斷一次，并將信號(hào)傳遞至PLC，實(shí)現(xiàn)記錄試驗(yàn)次數(shù)的功能。

（2）壓力攪拌容器自帶壓力表，通過拓展A/D模塊轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入PLC輸入模塊，在PLC系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定最低氣壓閥值，當(dāng)容器內(nèi)泥漿水耗盡時(shí)，桶內(nèi)壓力驟降低于氣壓閥值，啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。PLC輸入模塊電路圖如下圖4所示。

圖4 PLC輸入端線路布置

2.5.2 PLC編程設(shè)計(jì)與控制輸出

PLC編程系統(tǒng)內(nèi)置有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，通過系統(tǒng)編程、結(jié)合輸入信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電路和負(fù)載電路的精確控制（見圖5），即PLC系統(tǒng)通過接觸器KM1和KM2控制試件刮水器在高低速檔間切換；通過繼電器KA1、KA2、KA3控制各電磁閥的通斷；通過KA4和KA5控制五通閥的運(yùn)行狀態(tài)，用以控制噴頭水量；通過KM3和KM4控制水泵的工作。

圖5 PLC輸出端接線布局

PLC的控制輸出以及和各工作電磁閥的配合，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換、功能多樣試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，通過對(duì)噴淋裝置的控制，模擬還原刮水器在用戶使用過程中所面臨的各種環(huán)境條件，如圖6所示。

圖6 刮水器試驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

3 結(jié)束語

該耐久性刮水器試驗(yàn)臺(tái)架，通過PLC系統(tǒng)，控制刮水器系統(tǒng)在凈水和泥水的工作環(huán)境中自由切換，可最大程度模擬行車在不同環(huán)境條件下刮水器的工作狀態(tài)，真實(shí)反應(yīng)了用戶室外用車時(shí)刮水器系統(tǒng)可靠耐久性，為刮水器廠商和主機(jī)廠提供了用戶使用刮水器系統(tǒng)的壽命狀態(tài)數(shù)據(jù)。綜上，對(duì)于目前售后反饋的問題，該刮水器試驗(yàn)臺(tái)架可針對(duì)性的反映出刮水器在用戶使用過程中存在的問題狀態(tài)并為之提供明顯的改進(jìn)方向，最終達(dá)到消除售后抱怨和負(fù)面影響的目的。

[1]高鵬宇，高飛.重卡雨刮器淋雨試驗(yàn)臺(tái)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2015（8）：81-82.

[2]王丹，陳積先，倪新宇．模擬雨天行車的新型汽車刮水器耐久試驗(yàn)臺(tái)[J]．汽車電器，2011（12）：49-50.

[3]龔運(yùn)新，楊進(jìn)民，等.歐姆龍PLC實(shí)用技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)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

黃鵬（1990－），男，湖南人，本科，工程師，汽車電器件試驗(yàn)研究方向。