摘要：汽車的除霜除霧性能檢測歷來都是作為汽車主動安全性標準之一強制執(zhí)行的。我國的國標與 ISO 標準及 EEC 標準比較接近，在一些關鍵指標如性能要求、可視區(qū)域確定上與 EEC 標準保持一致，但國標對試驗設備、試驗程序的說明不夠詳細，而且參考的 EEC 標準是 1977 年制定的，目前國外最新的標準或規(guī)范在試驗條件及性能要求更加嚴格，實踐證明某些通過國標測試的車輛已無法滿足一些發(fā)達國家和地區(qū)的對除霜除霧系統(tǒng)性能的更高要求，有必要對國標重新進行修訂，使其與國外同類標準保持同步，促進國內汽車產業(yè)技術水平提高。

0 前言

汽車除霜除霧系統(tǒng)性能好壞的評價標準一般是指：除霜除霧系統(tǒng)能否在規(guī)定時間內將關鍵可視區(qū)域內的擋風玻璃恢復透明。汽車除霜除霧系統(tǒng)的性能對車輛的安全行駛有重要影響，國際國內相關的政府部門、標準化組織、行業(yè)協(xié)會包括汽車制造商對此都十分重視。國際標準化組織（ISO）、歐洲經濟共同體（EEC）、美國汽車工程師協(xié)會（SAE）、美國聯(lián)邦汽車安全標準（FMVSS）、以及各大汽車制造商（如 GM、FORD 等）都對除霜除霧性能做出了嚴格規(guī)定，我國的國標（GB）也頒布了相應的汽車風窗玻璃除霜除霧系統(tǒng)的性能要求及實驗方法。汽車的除霜除霧性能歷來都是作為汽車的主動安全性標準強制執(zhí)行，這意味著如果車輛無法通過某一國家或地區(qū)的除霜除霧系統(tǒng)性能檢測，那么該車輛將無法在當?shù)厣鲜?。而各個國家和地區(qū)由于自身國情的差別，往往在標準的制定上也是有區(qū)別的，因此各國的汽車除霜除霧標準不盡相同。目前國內某些企業(yè)就碰到了按國標進行除霜除霧系統(tǒng)性能檢測試驗能通過的車輛，到北美或歐洲就無法通過當?shù)?/span>的除霜除霧性能檢測，導致車輛無法進行入當?shù)厥?/span>場銷售。這就迫切需要對目前國際上主要使用的一些除霜除霧標準進行分析，并與我國的國標進行對比，找出差別同時進行改進。

1 國內汽車除霜除霧系統(tǒng)相關標準

我國于 1984 開始制定了 JB3599-84《汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)試驗方法》、JB3600-84《汽車風窗玻璃除霧系統(tǒng)試驗方法》，在 1985 年制定了 JB3985-85《汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)性能要求》、JB3986-85《汽車風窗玻璃除霧系統(tǒng)性能要求》，在 1989 年又參考ISO 標準制定了 GB11555-89《汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)性能要求及試驗方法》（等同于 ISO3468-1989）、GB11556-89《汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)性能要求及試驗方法》（等同于 ISO3470-1989 ）。1994 年 ，GB11555-89 及 GB11556-89 也被替代，我國目前執(zhí)行的除霜除霧標準是由長春汽車研究所起草的：GB11555-94《汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)性能要求及試驗方法》、GB11556-94《汽車風窗玻璃除霧系統(tǒng)性能要求及試驗方法》。

由于目前針對汽車除霜除霧系統(tǒng)執(zhí)行的標準是GB11555-94、GB11556-94，因此本文主要對這兩份現(xiàn)行標準進行分析。兩份現(xiàn)行標準主要對術語定義、除霜除霧性能要求、可視區(qū)域確定、試驗條件、試驗設備及試驗程序進行了規(guī)定，在其中除霜除霧性能要求、可視區(qū)域確定、試驗條件及程序尤為重要。如果說 GB11555-89 及 GB11556-89 主要參考了 ISO標準，通過對 GB11555-94 及 GB11556-94 的詳細分析，則可以認為現(xiàn)行標準主要參考了歐洲經濟共同體標準（78/317/EEC），比較國標及 EEC 標準可發(fā)現(xiàn)兩者在除霜除霧性能要求及可視區(qū)域（A 區(qū)、B區(qū)、A’區(qū)）確定方法上完全一致，但國標刪減了許多重要內容。通過以上說明，可以發(fā)現(xiàn)我國的現(xiàn)行除霜除霧標準是吸取了 ISO 標準及歐洲 EEC 標準的經驗后制定的，其中 ISO 標準為 1976 年制定后又于1989 年修訂的版本，EEC 標準制定于 1977 年，年代都較早。在實驗條件、實驗設備及試驗程序上，國標的說明也相對簡單，本文將在下文的對比分析中詳細介紹國標與國外除霜除霧標準的區(qū)別，以及這種區(qū)別在試驗實際操作時帶來的影響。

2 國外對汽車除霜除霧系統(tǒng)的相關標準

國外對汽車安全性十分重視，許多國際組織及行業(yè)協(xié)會或政府機構都為汽車除霜除霧系統(tǒng)制定了相應的標準，主要有：國際標準化組織 ISO 于 1976年制定 1989 年修訂的：ISO 3468《乘用車擋風玻璃除霜系統(tǒng)試驗方法》、ISO 3470《乘用車擋風玻璃除霧系統(tǒng)試驗方法》；美國汽車工程師協(xié)會 SAE 于1964 年制定制定 2003 年修訂的 SAE J902《乘用車擋風玻璃除霜系統(tǒng)》，并未檢索到關于除霧系統(tǒng)的SAE 標準；美國聯(lián)邦汽車安全標準 FMVSS 制定的FMVSS 103《擋風玻璃除霜及除霧系統(tǒng)》；歐洲經濟共同體 EEC 于 1977 年制定 78/317/EEC《機動車輛玻璃表面除霜和除霧系統(tǒng)》。

除此以外各大汽車生產商也提出了各自的企業(yè)內部汽車除霜除霧系統(tǒng)標準，其中最具代表性的是通用汽車的全球規(guī)范：GMW 3049 《乘用車除霜系統(tǒng)最大性能認可試驗》、GMW 3043 《乘用車除霧系統(tǒng)最大性能認可試驗》。

3 國內外除霜除霧標準對比分析

由于我國汽車工業(yè)最早引進的德國技術，所以國標也與 EEC 標準比較類似，與 SAE、GM 等美國標準有較大區(qū)別，本文將對這些標準進行綜合分析，并比較其中的差別。

3.1 除霜除霧性能要求

國標對除霜除霧的性能要求與EEC標準完全一致，如除霜性能要求（除霧性能要求與除霜類似）為：試驗開始后 20min 時，至少應將 A 區(qū)的 80％面積的霜除凈；試驗開始后 25min 時，至少應將 A′區(qū)的 80%面積的霜除凈；試驗開始后 40min 時，至少應將 B 區(qū)的 95％面積的霜除凈；其中 A 區(qū)為關鍵可視區(qū)域。而 SAE 標準對除霜性能的要求為：30min內，將擋風玻璃 C 區(qū) 100％的面積恢復透明，將 A區(qū) 80％的面積恢復透明，其中 C 區(qū)為關鍵可視區(qū)域。

上述兩種性能要求由于規(guī)定的時間以及可視區(qū)域的確定方法有差別，所以不具備可比性。從理論上來說關鍵可視區(qū)域是否透明對保持駕駛員視野清晰尤為重要，因此適當放寬時間要求，但關鍵可視區(qū)域需 100％恢復透明的性能要求顯得更為合理。在實際操作中，判斷關鍵可視區(qū)域是否 100％恢復透明也確實比判斷是否有 80％的面積恢復透明更為方便。

3.2 試驗設備

在國標、ISO 標準及 EEC 標準中，對控制環(huán)境溫度的設備的描述為低溫室（cold chamber），而在SAE 標準中對如何測定底盤功率進行了詳細的描述，這表明其所需的設備至少包含底盤測功儀。在GMW3049 中，規(guī)定則更為詳細明確，要求使用環(huán)模風洞（Climatic wind tunnel），并具有可調車速（最小 50km/h）、可調風速（最小 50km/h）、可調環(huán)境溫度（最低溫度-30℃）的功能及底盤測功儀。

低溫室只有在溫度控制方面能達到環(huán)模風洞的水平，在風速、車速、太陽輻射、濕度等方面都是不具備精確控制的功能。國標中對風速的要求即“低溫室空氣流速應低于 2.2m／s”；對車速沒有要求（可能由于一般的低溫室沒有轉轂及底盤測功儀），由于發(fā)動機工作狀態(tài)決定了除霜除霧系統(tǒng)所能獲得的熱量從而對除霜除霧性能產生影響，所以國標中有一項規(guī)定“變速器空檔時的發(fā)動機轉速應接近但不超過最大功率相應轉速的 50％”。目前國內很多企業(yè)的實驗室是根據(jù)國標配置的，除霜除霧試驗的環(huán)境控制設備比較簡單，采用的是一個和冷庫類似的低溫室，然后在其中安裝一個風機以達到國標對冷空氣循環(huán)的要求。

而在根據(jù)國外標準進行的汽車除霜除霧系統(tǒng)性能試驗中，除了控制溫度以外，對試驗的每一個階段都有明確的風速和車速的要求（參見表 1）。車速的控制主要還是為了確定發(fā)動機的工作狀態(tài)，通過規(guī)定檔位設置再規(guī)定該檔位下的車速，而車速通過油門調節(jié)器控制，如此能保證精確控制發(fā)動機的狀態(tài)，形成了對車速控制的標準，這顯然比國標中由操作人員主觀控制發(fā)動接轉速更為科學。另外，國外試驗時還會規(guī)定太陽輻射及相對濕度，因此環(huán)模風洞是必不可少的。

3.3 關鍵可視區(qū)域確定

4.1 可見，各個標準在關鍵可視區(qū)域的確定方法上也是有很大差別的，目前最主要方法有兩種，一種是 EEC 標準中提出的 V 點確定法（即國標采用的方法）；另一種是 SAE 提出的眼橢球法。

EEC 標準中用于確定關鍵可視區(qū)域的 V 點即表征駕駛員眼睛位置的點，通常用兩個不同的點 V1、V2 點來表示 V 點的不同位置，這些位置通過座椅靠背角度、R 點（座椅基準點）等參數(shù)確定。關鍵可視區(qū)域 A 區(qū)的具體確定方法見圖 1，通過 V 點向前延伸的四個平面于擋風玻璃外表面相交的封閉區(qū)域即可視區(qū)域，四個平面分別為：

①通過 V1 和 V2 點且在 X 軸的左側與 X 軸成 13°角的鉛垂平面；

②通過 V1 點，與 X 軸成 3°仰角且與 Y 軸平行的平面。

③通過 V2 點，與 X 軸成 1°俯角且與 Y 軸平行的平面。

④通過 V1 和 V2 點，向 X 軸的右側與 X 軸成 20°角的鉛垂平面。

EEC標準中B區(qū)的確定方法與A區(qū)類似，只是角度發(fā)生改變，而A’區(qū)是是以車輛縱向中心平面為基準面，與A區(qū)域相對稱的區(qū)域。

在 SAE 標準中，首先需參考 SAE J941 的相關規(guī)定得到眼橢球（參見圖 2），其次根據(jù)與車輛參考平面所成的不同角度在眼橢球上作左、右、上、下四個切平面與前擋風玻璃相交，具體角度見表 2。

通過以上分析，可見 EEC 標準和 SAE 標準分別采用的兩種方法對關鍵可視區(qū)域進行確定都是非?？茖W的，而且兩種方法的本質都是采用四個視角平面與玻璃外表面相交來構成封閉的可視區(qū)域。國標采用也是 EEC 標準的方法，EEC 標準中確定可視區(qū)域首先需確定座椅靠背角度、R 點、V 點、H 點等參數(shù)，整個過程非常復雜，雖然 GB11555-94、GB11556-94 描述的方法與 78/317/EEC 相比簡單很多，但使用時需結合 GB11562-94《汽車駕駛員前方視野要求及測量》和 GB11563-1995《汽車 H 點確定程序》來確定 V1、V2 點及 H 點。

在實際操作中，測試人員指出如果按照國標規(guī)定的一系列操作程序在實車上確定關鍵可視區(qū)域將非常復雜，而且需要采用一些專用工具（如 GB11563規(guī)定的三維 H 點裝置），基本不具備可操作性；目前測試人員采用的方法是在整車數(shù)模中確定擋風玻璃關鍵可視區(qū)域（數(shù)模中一般已經有 H 點、V 點等參考點），然后以 1:1 的比例打印在紙上，再把紙貼在玻璃表面即可畫出相應的可視區(qū)域，隨著三維制圖軟件技術以及我國汽車工業(yè)的發(fā)展，新開發(fā)的車型都有整車數(shù)模，這使采用這種方案具備了可行性。

在國外的標準中，還有一種非常簡便的確定關鍵可視區(qū)域的方法，即 GMW3043 中的方法。對于擋風玻璃設計參數(shù)（如擋風玻璃面積、傾角）在一般范圍內的車型，可采用如下方法確定關鍵可視區(qū)域。首先將擋風玻璃在長度方向四等分，在高度方向上三等分，按圖 3 所示確定關鍵可視區(qū)域尺寸，再將圖 3 確定的區(qū)域按圖 4 所示平移，確定關鍵可視區(qū)域的位置。

對于擋風玻璃傾斜角度過大、面積過大或采用該方法無法確定關鍵可視區(qū)域的車型，可采用上述的 V 點確定法或眼橢球法。

目前在可視區(qū)域確定方面：V 點確定法和眼橢球法比較科學，適用于所有的車型，但比較復雜；而 GMW3043 中的方法比較簡便，但對于設計比較特別的車型不能適用。在實際操作中，在整車數(shù)模中確定可視區(qū)域的方法是最為可行的，但這是工程師們通過實踐摸索出來的，還缺少一個統(tǒng)一的操作規(guī)范或標準。

3.4 試驗條件

3.4.1 結霜溫度

各個標準對結霜溫度的規(guī)定也是有很大區(qū)別的，ISO 3468 及 78/317/EEC 規(guī)定，整個試驗過程中保持環(huán)境溫度為-8±2℃或-18±3℃；SAE J902 則規(guī)定結霜溫度為-18℃；GMW 3409 對試驗過程中控制溫度的規(guī)定非常詳細，其中規(guī)定結霜溫度與測試溫度一致為-6℃，但結霜完成后需將霜層保持 30～40 分鐘，這段時間內，環(huán)模溫度需上升至-4℃；而國標的規(guī)定為-18℃?？梢妼Y霜溫度的規(guī)定各種標準的差別是非常大的。

而結霜溫度的不同將對霜層的性質產生很大影響，主要是霜層的平均固體含有率（含冰率）于結霜溫度成正比例關系[10]，結霜溫度越高，霜層含冰率也越高，含冰率高意味著霜層更加致密。

3.4.2 噴水量

各個標準對噴水量的規(guī)定主要分為兩種：國標、ISO 標準、EEC 標準及 SAE 標準的規(guī)定都約為0.044g/cm2；GMW 規(guī)范中的噴水量則為為 0.18g/cm2，約為其他標準的 4 倍。噴水量加大的直接效果就是霜層厚度增加，而在 4.4.1 中已經說明 GMW3409 的結霜溫度更高將導致霜層含冰率提高，更加致密。因此，如果采用 GMW 3409 規(guī)范進行試驗，在擋風玻璃上產生的霜層將比其他標準更厚更致密，顯然這樣的霜層更難清除，對汽車除霜系統(tǒng)的性能要求也更高，而在所用標準中 GMW 3409 是2001 年制定的最新規(guī)范，更具有現(xiàn)實的參考價值。

3.4.3 試驗車輛工況

由于汽車除霜除霧時的熱量都是由發(fā)動機冷卻水提供，而發(fā)動機的散熱量由發(fā)動機運行工況決定，因此各個標準對試驗車輛的運行工況都進行了規(guī)定。

國標及 EEC 標準中都規(guī)定“變速器空檔時的發(fā)動機轉速應接近但不超過最大功率相應轉速的 50％”；ISO 標準也規(guī)定空擋時發(fā)動機轉速不能超過最大功率相應轉速的 50％；同時也說明如果需要采用底盤測功儀的話，車速應控制在 40km/h；SAE 標準的規(guī)定為發(fā)動機空擋時轉速不超過 1500rpm＋50rpm，或者在廠商推薦檔位下控制車速為 40km/h，同時SAE標準對底盤測功儀如何模擬道路載荷進行了詳細說明，可見試驗車輛工況確定的重要性。GMW 規(guī)范對試驗車輛工況的規(guī)定更為詳細，除霜測試階段規(guī)定車速為 50km/h，同時通過表格對不同車輛的檔位設置進行了嚴格要求。

4 結論

通過對國內外汽車除霜除霧系統(tǒng)標準的對比分析發(fā)現(xiàn)，各種標準存在較大差異，其中 GMW 規(guī)范2001 年制定是最新的版本具有較高參考價值，同時作為汽車制造商制定的規(guī)范具有典型性，而從結霜溫度及噴水量來看 GMW 規(guī)范的要求也是最為嚴格的。我國的國標與 ISO 標準及 EEC 標準比較接近，在一些關鍵項目如性能要求、可視區(qū)域確定上與EEC 標準保持一致，同時也發(fā)現(xiàn)國標對試驗設備、試驗程序的說明不夠詳細，而且參考的 EEC 標準是1977 年制定的，而目前消費者及政府部門對汽車除霜除霧系統(tǒng)越來越重視，要求也在不斷提高，有必要對國標重新進行修訂。