車輛工程專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)

1、一 并 J孝交通與汽車工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱：車輛工程專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)課程代碼：103510429題 目：汽車風(fēng)窗除霧系統(tǒng)檢測(cè)方式的改進(jìn)設(shè)計(jì)年級(jí)/專業(yè)/班：2013級(jí)/車輛工程/汽電1班 TOC o 1-5 h z 學(xué)生姓名：XXX學(xué) 號(hào)：3120130202XXX開始時(shí)間：2016年12月12日完成時(shí)間：2016年12月19日課程設(shè)計(jì)成績(jī):技術(shù)資料收集（20）資料分析與創(chuàng)新（40）方案初步 設(shè)計(jì)（30）論文格式（10）總分 （100）指導(dǎo)教師簽名：年 月 日目 錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 摘要2 H

2、YPERLINK l bookmark8 o Current Document 1概述3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2分析與創(chuàng)新4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 技術(shù)資料分析4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 一種汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)及汽車結(jié)構(gòu)組成4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 一種汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)及汽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析6 HYPERLINK l bookmark30 o Cu

3、rrent Document 創(chuàng)新點(diǎn)分析7 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3方案初步設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)功能的基本組成硬件7功能流程圖8 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 該系統(tǒng)的使用方法及使用范圍9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 結(jié)論10附件11摘要隨著汽

4、車的普及，汽車成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?，汽車具?足夠的安全性成為了使用汽車的首要條件；在夏季和冬季，汽車前風(fēng)窗極易起霧， 影響駕駛?cè)藛T的視線容易引發(fā)交通事。本改進(jìn)設(shè)計(jì)為汽車風(fēng)窗除霧系統(tǒng)，主要在已 有專利技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)原有系統(tǒng)的的信號(hào)采集部分進(jìn)行改進(jìn)。其改進(jìn)關(guān)鍵點(diǎn)在于利 用光電傳感器采集的數(shù)據(jù)直接判斷車窗是否有霧水，而不同所改進(jìn)專利中的利用溫 差和濕度差來(lái)間接判斷車窗有霧水與否。關(guān)鍵詞：汽車風(fēng)窗除霧1概述相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展情況隨著汽車的普及，汽車成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?，極大方便了人們 的出行。在夏季和冬季，汽車前風(fēng)窗極易起霧，影響駕駛?cè)藛T的視線，從而引發(fā)交通事故。

5、但在汽車風(fēng)窗除霧的相關(guān)技術(shù)方面，主要有一下幾種除霧方式：1.打開空調(diào)開關(guān)2.玻璃防 霧使用專用的玻璃防霧劑；3.自動(dòng)除霧系統(tǒng)。在方式1、2中，需要人為操作除去霧氣， 這容易使駕駛員分神，從引發(fā)交通事故，方式3則不需要人為操作，由系統(tǒng)自行判定并除 霧，并且還有預(yù)防風(fēng)窗起霧的作用。玻璃防霧劑汽車玻璃防霧劑，主要用于汽車車內(nèi)和車外的防霧工作，減少玻璃、塑料表面因?yàn)闈?氣而引起的冷凝現(xiàn)象，減少交通事故的發(fā)生。防霧劑采用新一代分散防滴材料以及納米有 機(jī)活性劑，經(jīng)防霧劑處理過的玻璃表面有一層超親水納米膜，使霧汽與之接觸后成低冰點(diǎn) 混合物，從而防止結(jié)霧。在汽車內(nèi)側(cè)玻璃上或其他玻璃上，均勻噴灑防霧劑并擦拭透明

6、， 并保證足夠厚的防霧膜。打開空調(diào)開關(guān)除霧打開空調(diào)開關(guān)，將出風(fēng)口選擇旋鈕到吹前風(fēng)窗玻璃的位置，關(guān)閉或減小三個(gè)以上出風(fēng) 口，將風(fēng)量調(diào)整旋鈕轉(zhuǎn)到合適的位置。熱風(fēng)除霧：熱風(fēng)可以使玻璃溫度升高，靠近玻璃的 空氣溫度也會(huì)升高，這樣空氣中水蒸氣的飽和度會(huì)升高，很難形成結(jié)霧的條件。但是剛開 始使用熱風(fēng)除霧時(shí)，由于空氣的溫度上升，但是玻璃的溫度沒有上升，所以更容易使霧氣 凝結(jié)，從而導(dǎo)致霧氣更大。但是幾分鐘之后玻璃溫度升高，霧氣被吹干凈，就很難凝結(jié)。 使用熱風(fēng)除霧時(shí)，將進(jìn)風(fēng)模式調(diào)整為外循環(huán)，冷暖模式在開始時(shí)選擇最大制熱模式，風(fēng)機(jī) 檔位開始時(shí)可以選擇最高檔，出風(fēng)模式調(diào)整到除霜。熱風(fēng)除霧一般在環(huán)境溫度低于0時(shí) 使用

7、。已有技術(shù)資料收集與本題目相關(guān)的資料包括以下內(nèi)容：.專利號(hào)為201510024023.0的一種汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)及汽車置中提到了汽 車風(fēng)窗自動(dòng)除霧系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法，該系統(tǒng)的信號(hào)采集是基于分別安裝在汽車內(nèi)外的兩 個(gè)溫度傳感器所采集的數(shù)據(jù)差來(lái)判斷風(fēng)窗是否起霧，該技術(shù)資料的全文詳見附件1.1。.專利號(hào)為201520424977.6的蒸發(fā)式汽車玻璃內(nèi)表面自動(dòng)除霧系統(tǒng)中提到了利 用車內(nèi)外溫度傳感器模塊，其用于測(cè)量汽車內(nèi)外的溫度。車內(nèi)外濕度傳感器模塊，其用于 測(cè)量汽車內(nèi)外的濕度。玻璃內(nèi)外濕度傳感器模塊，其用于測(cè)量汽車車窗玻璃的內(nèi)外濕度。 能夠在汽車玻璃表面產(chǎn)生霧氣前自動(dòng)進(jìn)行預(yù)防或進(jìn)行快速除霧，該技術(shù)資

8、料的全文詳見附 件 1.2。.期刊名稱為汽車前風(fēng)窗玻璃除霜除霧數(shù)值模擬分析和研究中提到了利用CFD 方法對(duì)汽車內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，定量分析了車內(nèi)氣流的速度、溫度、濕度、以及車窗玻 的溫度和空氣的傳熱量等參數(shù)，進(jìn)而對(duì)汽車前風(fēng)窗玻璃除霜除霧進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，對(duì)其除霜 除霧效率和效果進(jìn)行分析，為汽車除霜除霧工程應(yīng)用提供參考，該技術(shù)資料的全文詳見附 件 1.3。2分析與創(chuàng)新技術(shù)資料分析一種汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)及汽車結(jié)構(gòu)組成本發(fā)明提供了一種汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)及汽車，該汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)包括： 車載空調(diào)。設(shè)置于車內(nèi)的第一溫度傳感器，用于采集所述車內(nèi)的溫度。設(shè)置于車內(nèi)的濕度 傳感器，用于采集車內(nèi)的濕度。設(shè)置

9、于擋風(fēng)玻璃處的第二溫度傳感器，用于采集擋風(fēng)玻璃 的溫度。分別與車載空調(diào)、第一溫度傳感器、濕度傳感器和第二溫度傳感器連接的車載空 調(diào)控制單元，其中，車載空調(diào)控制單元通過采集到的車內(nèi)的溫度和濕度計(jì)算車內(nèi)空氣的 露點(diǎn)溫度，并將計(jì)算得到的露點(diǎn)溫度與擋風(fēng)玻璃的溫度比較，若擋風(fēng)玻璃的溫度減去露 點(diǎn)溫度的溫度差值小于一預(yù)設(shè)值，則車載空調(diào)控制單元控制車載空調(diào)對(duì)擋風(fēng)玻璃進(jìn)行預(yù)定 時(shí)長(zhǎng)的除霧。本發(fā)明實(shí)施例提高了車輛的行駛安全。圖2-1表示本發(fā)明實(shí)施例中汽車空 調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)的組成框圖。圖2-2表示本發(fā)明實(shí)施例中汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)的控制 流程圖。結(jié)合上述兩圖介紹系統(tǒng)工作時(shí)主要有以下幾個(gè)工作步驟：步驟1 ：判定空調(diào)

10、是 否進(jìn)入自動(dòng)控制模式工作。步驟2:當(dāng)以自動(dòng)控制模式工作時(shí)，開啟第一溫度傳感器、 第二溫度傳感器和車內(nèi)濕度傳感器檢測(cè)車內(nèi)溫濕度環(huán)境，車載空調(diào)自動(dòng)工作。步驟3： 計(jì)算車內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。步驟4 ：對(duì)車內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度和擋風(fēng)玻璃溫度進(jìn)行比對(duì)， 判斷檔風(fēng)玻璃溫度減去露點(diǎn)溫度是否小于設(shè)定值T,T設(shè)定在2,由此判斷檔風(fēng)玻璃是否存在起霧的風(fēng)險(xiǎn)。步驟5 :如存在起霧風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，車載空調(diào)控制單元控制車載空調(diào)對(duì)檔風(fēng) 玻璃進(jìn)行自動(dòng)除霧，如不存在起霧風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，車載空調(diào)自動(dòng)工作不進(jìn)行自動(dòng)除霧。步驟6 ： 對(duì)檔風(fēng)玻璃進(jìn)行5min的自動(dòng)除霧后，重新進(jìn)行步驟S2,進(jìn)而判定檔風(fēng)玻 璃是否存在起 霧風(fēng)險(xiǎn)。圖2-1.汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系

11、統(tǒng)的組成框圖運(yùn)轉(zhuǎn)升殆第一溫度傳感器.溫度傳感器. 第 二溫度傳感篇及刪計(jì)算華為空氣露點(diǎn)溫度擋風(fēng)斑璃是、,空調(diào)處于其它模有起霎風(fēng)號(hào)kf 式直動(dòng)工作開啟電動(dòng)膾客畀開始計(jì)時(shí)/在進(jìn)行預(yù)定附長(zhǎng)的自幼除軍后，帆 / $右揖松涮率小傳國(guó)后的論救圖2-2.汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)的控制流程圖一種汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)及汽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析本實(shí)用性汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)為了達(dá)到上述目的，發(fā)明提供了一種汽車空調(diào)自動(dòng)除 霧系統(tǒng)，包括車載空調(diào)，所述系統(tǒng)還包括：1.設(shè)置于車內(nèi)的第一溫度傳感器，用于采集所 述車內(nèi)的溫度；設(shè)置于所述車內(nèi)的濕度傳感器，用于采集所述車內(nèi)的濕度；2.設(shè)置于 擋風(fēng)玻璃處的第二溫度傳感器，用于采集所述擋風(fēng)玻璃的

12、溫度；3.分別與所述車載空調(diào)、 所述第一溫度傳感器、所述濕度傳感器和所述第二溫度傳感器連接的車載空調(diào)控制單元， 其中，所述車載空調(diào)控制單元通過采集到的所述車內(nèi)的溫度和濕度計(jì)算所述車內(nèi)空氣的 露點(diǎn)溫度，并將計(jì)算得到的所述露點(diǎn)溫度與所述擋風(fēng)玻璃的溫度比較，若所述擋風(fēng)玻璃 的溫度減去所述露點(diǎn)溫度的溫度差值小于一預(yù)設(shè)值，則所述車載空調(diào)控制單元控制所述 車載空調(diào)對(duì)所述擋風(fēng)玻璃進(jìn)行預(yù)定時(shí)長(zhǎng)的除霧。4.進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)值為1.5-2.5之 間的任意數(shù)值。5.進(jìn)一步的，所述預(yù)定時(shí)長(zhǎng)為2-8min之間的任意時(shí)長(zhǎng)。6.此外，本發(fā)明 還提供了一種汽車，包括上述的汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：汽車空調(diào)

13、自動(dòng)除霧系統(tǒng)綜合檢測(cè)車內(nèi)空氣溫度、濕度和擋風(fēng) 玻璃的的溫度等多個(gè)參數(shù)，根據(jù)多個(gè)參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果，判斷車輛檔風(fēng)玻璃的起霧風(fēng)險(xiǎn)，并 在判斷擋風(fēng)玻璃有起霧風(fēng)險(xiǎn)的情況下對(duì)擋風(fēng)玻璃進(jìn)行自動(dòng)除霧，提高車輛的行駛安全。本實(shí)用新型的缺點(diǎn)在于:汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)綜合檢測(cè)的多個(gè)參數(shù)都是間接的通過 車內(nèi)外的溫度差和濕度差來(lái)得出風(fēng)窗是否起霧的結(jié)論，之后進(jìn)行除霧。缺乏直接檢測(cè)車窗 上是否有霧氣來(lái)進(jìn)行除霧。蒸發(fā)式汽車玻璃內(nèi)表面自動(dòng)除霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成蒸發(fā)式汽車玻璃內(nèi)表面自動(dòng)除霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成（圖2-3）包括：.傳感器模塊：車內(nèi)外溫度傳感器模塊、車內(nèi)外濕度傳感器模塊、玻璃內(nèi)外濕度傳 感器模塊.電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)換閥門、多個(gè)出氣口、

14、多個(gè)風(fēng)道閥、鼓風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、暖水 風(fēng)箱.控制器：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制器-圖2-3.蒸發(fā)式汽車玻璃內(nèi)表面自動(dòng)除霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成蒸發(fā)式汽車玻璃內(nèi)表面自動(dòng)除霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析蒸發(fā)式汽車玻璃內(nèi)表面自動(dòng)除霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析如下：車內(nèi)外溫度傳感器模塊，其用于測(cè)量汽車內(nèi)外的溫度；車內(nèi)外濕度傳感器模塊，其 用于測(cè)量汽車內(nèi)外的濕度；玻璃內(nèi)外濕度傳感器模塊，其用于測(cè)量汽車車窗玻璃的內(nèi)外濕 度；轉(zhuǎn)換閥門，其設(shè)置在導(dǎo)氣管路的多個(gè)導(dǎo)氣口共同連通處，用以切換汽車內(nèi)循環(huán)和外循 環(huán)；多個(gè)出氣口，其設(shè)置汽車車窗附近；以及多個(gè)風(fēng)道閥，其分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述各個(gè)出 氣口的管路內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)管路的開啟和關(guān)閉；控制器，其接收所述傳感器模塊的信號(hào)，控

15、制所述轉(zhuǎn)換閥門的切換和所述風(fēng)道閥的開關(guān)。導(dǎo)氣管路中還包括：蒸發(fā)器，其用于管路 中除濕；暖水風(fēng)箱，其設(shè)置在所述蒸發(fā)器之后，用于對(duì)管路中的空氣加熱。所述多個(gè)出氣 口分別設(shè)置在汽車的前窗、側(cè)窗和后窗附近。多個(gè)風(fēng)道閥能夠一個(gè)或者多個(gè)同時(shí)開啟。控 制器可調(diào)節(jié)所述鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)力。汽車前風(fēng)窗玻璃除霜除霧數(shù)值模擬分析和研究結(jié)構(gòu)組成實(shí)驗(yàn)采用CFD訪法預(yù)測(cè)除霜除霧的效果。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車除霜除霧數(shù)值模擬方面的 文獻(xiàn)較少，國(guó)外對(duì)除霜性能的研究主要集中在除霜方面。其主要參考文獻(xiàn)主要獲取了以下 相關(guān)研究和分析結(jié)論：通過使用CFD件STAR-CD數(shù)值模擬了簡(jiǎn)化模型的風(fēng)窗玻璃上冰 冰層的融化，然后與冷凍室試驗(yàn)做了定性的比較研

16、究氣流對(duì)擋風(fēng)玻璃處于不同接觸角 時(shí)，風(fēng)窗玻璃的除霜效果。對(duì)汽車除霜性能數(shù)值模擬在仿真準(zhǔn)確性方面做了相關(guān)研究， 通過模擬接近真實(shí)的模型得出擋風(fēng)玻璃的融霜液態(tài)分布圖，然后與試驗(yàn)實(shí)際效果圖做比 較，得出結(jié)果基本吻合。通過分析氣流噴射到一個(gè)斜面上時(shí)的接觸角度以及雷諾數(shù)， 得出傾斜表面的流體熱參數(shù)，分析傾斜表面溫度、速度等參數(shù)。文中利用CFD芍欠件數(shù)值模擬了汽車室內(nèi)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)，分析和研究了在既定的 除霜出風(fēng)口位置、送風(fēng)方向、以及空氣溫度和濕度的情況下，風(fēng)窗玻璃上的除霜除霧效果。 CFD訪法在汽車除霜除霧上的應(yīng)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車除霜裝置性能的控制，同時(shí)為汽 車空調(diào)的研究提供了新的思路。本實(shí)用新型

17、的優(yōu)點(diǎn)在于：該自動(dòng)除霧系統(tǒng)通過檢測(cè)車內(nèi)外溫度差、濕度差根據(jù)檢測(cè)結(jié) 果判斷車輛檔風(fēng)玻璃是否起霧，并且可以在霧水形成之前預(yù)防霧水產(chǎn)生。本實(shí)用新型的缺點(diǎn)在于:除霧系統(tǒng)檢測(cè)的參數(shù)都是間接的通過車內(nèi)外的溫度差和濕度 差缺乏直接檢測(cè)車窗上是否有霧氣來(lái)進(jìn)行除霧，容易出現(xiàn)誤判的情況。汽車前風(fēng)窗玻璃除霜除霧數(shù)值模擬分析和研究結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析對(duì)汽車前風(fēng)窗玻璃除霜除霧數(shù)值模擬分析和研究結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析有如下4點(diǎn)：（1）利用STAR-CD峭欠件以及根據(jù)除霜除霧數(shù)學(xué)模型編寫的用戶子程序ufilc文件，成 功模擬出車內(nèi)流場(chǎng)以及除霜除霧過程中的物理現(xiàn)象。并計(jì)算了前風(fēng)窗玻璃除霜除霧的瞬態(tài) 過程。（2）網(wǎng)格質(zhì)量，湍流模型的選擇，會(huì)對(duì)計(jì)

18、算的速度和精確度產(chǎn)生影響，文中采用局部劃 分網(wǎng)格和簡(jiǎn)化物理模型的方法來(lái)提高網(wǎng)格質(zhì)量。同時(shí)采用了比較適合內(nèi)流場(chǎng)的RNG k-E 湍流模型。（3）邊界條件和參數(shù)的設(shè)置對(duì)計(jì)算結(jié)果會(huì)有比較大的影響，例如：除霜出風(fēng)口的風(fēng)速、溫 度、濕度，以及車外溫度、車內(nèi)溫度和濕度、冰層的厚度、霧滴的直徑等等，因此必須具 體情況具體分析。（4）工程實(shí)際應(yīng)用中，為使除霜除霧性能優(yōu)化的仿真盡可能真實(shí)，應(yīng)該把從空調(diào)出風(fēng)口 到除霜出風(fēng)口整個(gè)過程，乃至車內(nèi)結(jié)構(gòu)、內(nèi)飾等都包括在內(nèi)，甚至應(yīng)考慮有乘員的情況對(duì) 除霜除霧的影響。本模擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)在于：通過計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的模擬即可得到近似的結(jié)果，可以極大的 節(jié)省真正實(shí)驗(yàn)的成本，并且對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)

19、能起到預(yù)實(shí)驗(yàn)的作用，避免后期實(shí)際實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)重大 錯(cuò)誤。本模擬實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)在于：計(jì)算機(jī)模擬只是近似的得到預(yù)期結(jié)果，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果 還是有較大差異，僅可作為實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)參考。2.2創(chuàng)新點(diǎn)分析根據(jù)以上所分析的三篇參考文獻(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮，可以采取更好的方案對(duì)汽車 風(fēng)窗除霧系統(tǒng)檢測(cè)方式進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，其改進(jìn)措施主要是對(duì)汽車空調(diào)自動(dòng)除霧系統(tǒng)的檢測(cè) 風(fēng)窗是否起霧進(jìn)行更為直接的判斷，在參考文獻(xiàn)中，控制器做出風(fēng)窗是否起霧的判斷依據(jù) 是取決于汽車內(nèi)外的溫度差和濕度差，只是間接判斷了可能風(fēng)床上有霧水的產(chǎn)生，并不是 直接檢測(cè)風(fēng)窗上的霧水而的出有霧水的產(chǎn)生。因此，在參考文獻(xiàn)所提供的傳感器、控制器 和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)之上再添加一路光電傳感器，用于直接檢測(cè)風(fēng)窗上產(chǎn)生的霧水，這樣控 制器就可根據(jù)三者（溫差、濕度差和光電傳感器傳輸過來(lái)的信號(hào)）進(jìn)行綜合判斷風(fēng)窗是否 起霧。3方案初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)功能的基本組成硬件光電傳感器的的發(fā)射端發(fā)射出紅外線，由接收端接收紅外信號(hào)，若風(fēng)窗上有霧水，則 紅外接收端接收