雾气发生器的研制

国家机动车产品质量监督检验中心（上海） 陈 星

雾气发生器作为模拟汽车风窗玻璃除霜除雾系统的必用设备，应具备模拟产生一人到多人呼吸水气排放的功能。原雾气发生器是依照1994版GB 11555《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》标准和GB 11556《汽车风窗玻璃除雾系统的性能要求及试验方法》开发的，设计时采用0.07 m3/min～0.1 m3/min的雾气排量，该雾气发生量远远不能满足2009版GB 11555中雾气发生量在4.2 m3/min～6.0 m3/min范围的试验要求，而且设备无缺水保护系统、还未具备加热、定时、风扇和断水等指示及控制功能，试验人员在使用过程中很不方便。而该装置性能无容置疑应符合GB 11555更新版要求。该标准主要涉及的技术性能指标如下：

·容器盛水量不少于2.25 L；

·在（-3±1）℃，沸点的热损失应不大于75 W；

·鼓风机在50Pa的静压时，应该有4.2m3/min～6.0m3/min的排量；

·在雾气发生器的顶部必须有6个直径（Ф）为6.3 mm的出气孔、出气筒Ф为100 mm；

·雾气发生器输出的蒸汽量，在（-3±1）℃的条件下为n×（70±5）g/h，其中n为汽车制造厂规定的汽车座位数。

通过调研了解到，众多设备供应商考虑到该专用设备社会需求量少、开发成本高，故不再生产，而且国外也没有找到厂家生产该专用设备。因此，根据目前试验的需要，我们按照GB 11555-2009关于雾气发生器的要求，自行研制了新型SW-1型雾气发生器（图1、图2分别是满足GB 11555-1994、GB 11555-2009的雾气发生器设备外形照片），为我们检测的顺利完成奠定了基础。

图1 1994版雾气发生器

图2 2009版雾气发生器

一、新型SW-1型雾气发生器技术特征

新研制的SW-1型雾气发生器不但具备原设备的所有功能，而且融入了不少创新技术设计。

1.低能耗、便携设计

水箱容积为2.8 L，有效盛水容积大于2.25 L。整体为双层无接缝铝合金材料制成，外观为圆弧形，减少热量损失并加强密封性；设备重量7.3 kg，设计有便携式提手，便于携带。

2.隔热保温技术的应用

为减少雾气发生器在低温下的热量损失量，采用铝合金双层50 mm间隔，隔热材料一次性浇灌进行保温，在试验过程中效果较好。雾气发生器在-18℃低温仓环境温度下将水加热至沸腾，用热电偶传感器测量水箱外壳在5℃以下，热损失量远远小于标准规定的（-3±1）℃范围，沸点热损不大于75 W的要求。

3.独有的锥形雾气导流装置

采用电压输入为12 V（安全电压），功率为15 W的专用离心式静压风扇。风扇安装在Ф为100 mm出气筒上方，出气筒内部设计有倒盖的锥形导流装置，风扇在工作时通过锥形导流装置能将蒸发气体朝下均匀吹到6个Ф为6.3 mm的出气孔，更合理地模拟实验人员在车内呼吸的真实情况（见图3出气装置）。

图3 出气装置

4.大功率特制U形加热管

采用大功率专用特殊形式的U型发热管（见图4）设计，功率为2 kW，采用可调电压模块控制发热管功率大小，保证在220 V电压，短时间将水迅速加热至沸腾，利用离心式静压风扇将雾气顺着锥形导流装置从6个Ф为6.3 mm的出气孔吹出4.2 m3/min～6.0 m3/min的雾气发生量。同时在电压表上显示出相应电压值，使操作员按照计量标定后的各个电压对应相应的雾气发生量即可，便于操作。

图4 U形加热管

5.智能的控制系统人性化操作界面

整个系统设计有四套控制单元，控制系统相互关联。操作方式采用触摸式，突出了方便、直观、可靠的优点。风扇控制系统可独立控制，在试验过程中按照标准中试验要求随时开启。定时、加热、电压表控制系统相互关联，按照试验要求将时间定时，然后将电压调到预订雾气发生量的大小，加热系统开始工作。到设定时间，设备将自动关闭加热系统，此时电压显示为零。有了该设计，便于操作人员在不同时间进行试验操作，完全符合GB 11555-2009标准中实验要求。系统中设计有水位传感器，试验过程中断水后会自动提示及自动关闭主机电源，防止由于缺水后加热器还在工作，损坏加热管。

整个系统控制单元设计了多个继电器进行时间定时控制、可控硅控制电压变化、三相安全接地保护装置和主板电源保护等元件（见图5）。

图5 触摸式操作界面

6.设备检定溯源性

通过设备标定后，利用精密天平称重法，使电压与雾气发生量一一对应，使测量的数据有可溯源性，符合JJG 99-2006《砝码检定规程》要求。表1为雾气发生器的标定结果。

表1 雾气发生器标定结果

二、设备的实践与运用

2009年10月，依据GB 11555-2009，使用新研制的雾气发生器进行汽车风窗玻璃除霜除雾系统的性能试验，通过了工信部专家组的现场评审。

目前该设备已经应用在现场试验中（见图6），在低温仓工作运行正常（见图7）。由于在标定中已经标明不同的人数对应不同电压，试验人员可方便操作及控制，实验效果良好，实验结果准确。

图6 雾气发生器在试验车辆现场工作

图7 雾气发生器应用在低温仓

三、设备故障分析及解决方案

为便于试验人员处理试验中可能遇到的问题，本文针对可能出现的故障进行归纳和分析（详见表2）。

表2 故障分析及解决方案

四、后语

通过设计新型的SW-1型雾气发生器，不仅解决了老产品不能满足新标准要求的问题，还让产品性能上升了一个台阶，设备故障率下降，试验稳定性增强，设备维修费用明显降低，减少了成本，为提高本中心检测技术水平和推动检测业务的发展作出了贡献。