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    作者簡介：龔凌松（1978-），男，貴陽人，碩士，畢業于英國利物浦大學智能工程學院，主要研究方向為傳感器智能控制，現就職于精量電子（深圳）有限公司。

    摘要: 通過描述汽車擋風玻璃起霧的危害引出國際上最先進的基于傳感器技術的汽車智能防霧系統概念，介紹外國領先的“露點和濕度測量”的全自動智能防霧理論，從擋風玻璃起霧原因的探索到具體智能防霧系統理論的分析，并對智能防霧系統對汽車省油所起到貢獻的研究。

    關鍵詞: 防霧；露點；濕度傳感器；節能

    1 擋風玻璃防霧的重要性

    隨著我國經濟這幾年來的迅速發展，一輛汽車對于老百姓來說, 再也不是一件可望而不可求的事情了，據統計，2008年我國汽車的銷售量已經突破870萬輛，但是在我國汽車工業高速發展，給人們帶來方便和歡樂的同時，隱患也隨之而來。2007年我國共發生道路交通事故327209起,造成81649人死亡，380442人受傷，直接財產損失12億元，這樣的道路事故發生率遠遠超過了西方發達國家的平均水平，而在上面的道路事故發生的起因中，有相當一部分事故的發生是因為在冬天，或者下雨天的時候，由于擋風玻璃出現霧氣造成司機視線模糊不清，從而引發了道路事故的發生，因此自動防霧系統不可缺少。

    2 擋風玻璃形成霧的原因分析

    擋風玻璃上面形成霧的最主要原因是擋風玻璃的溫度下降并低于了車廂里面空氣中露點的溫度。此現象的產生一方面可以是因為車廂里面空氣中濕度的增加，從而增加了露點的溫度，也可以是因為擋風玻璃溫度的持續下降而使擋風玻璃起霧的。下面舉例分析一下擋風玻璃起霧的成因:

    （1）在清晨的時候，車廂內有部分濕氣，并且在外部溫度相當低的情況下， 擋風玻璃的溫度低于車廂內的露點溫度，使擋風玻璃起霧。

    （2）在車子發動后，因為車廂內乘客的呼吸、流汗，又或者乘客剛洗浴完，從雨里或者雪里進入車廂等原因增加了車廂里面的相對濕度，從而使車廂內的露點溫度增加，高于擋風玻璃的溫度，使擋風玻璃起霧。

    （3）在周圍氣溫比較高的環境下，天空突然下起大雨，從而使擋風玻璃的溫度低于車廂內的露點溫度，使擋風玻璃起霧。

    （4）在亞熱帶或者高濕的環境下，空氣中的相對濕度相當的高，使車廂里面的露點溫度很高，高于擋風玻璃的溫度，使擋風玻璃起霧。

    3 自動防霧系統

    前面提到了擋風玻璃上面形成霧的最主要原因是擋風玻璃的溫度下降并低于車廂內空氣中露點的溫度，所以測量和計算的兩大參數量就是擋風玻璃的溫度和車廂里露點的溫度。總體說來，自動防霧系統包括了三大部分：包括參數測量輸入、參數計算分析和除霧控制。

    4 參數測量輸入

    為了分析起霧的條件，有三個參數量是需要測量的，一個是檔風玻璃的溫度，還有車廂內同一點的相對濕度和溫度用于計算車廂內露點的溫度，現已有些成熟的傳感器模塊，緊貼在檔風玻璃上面(圖1)，模塊里面就包含了可以測量檔風玻璃的溫度傳感器以及可以測量車廂內同一點的溫度和濕度傳感器，通過這些傳感器，實時監控了引起起霧發生的這三大物理量，從而傳送給空調MCU系統進行分析和計算。 

               

                                圖1 傳感器模塊測量示意圖

    5 參數計算分析

    收集到測量回來的擋風玻璃的溫度、車廂里同一點相對濕度和溫度的數據后,空調中央控制器會對數據進行分析和比較,首先是把車廂里同一點相對濕度和溫度的數據通過一系列公式計算出車廂內露點的溫度，然后通過比較露點的溫度和擋風玻璃的溫度來判定擋風玻璃是否起霧。

               

                      圖2 露點溫度與擋風玻璃溫度關系分析

    從圖2實驗中可以看出，在使用智能自動除霧系統的時, 因為開始階段 (時間1~2分鐘的時候),車廂的擋風玻璃溫度偏低, 而且車廂內由于幾個人的呼吸,使車廂里的相對濕度不斷升高,從而車廂里面的露點溫度也相對升高,當露點溫度慢慢接近擋風玻璃的溫度時。可以看見,擋風玻璃上面逐漸開始有霧的出現,這時候屬于高危起霧區,這時候,如果我們不采取任何措施,擋風玻璃上面的霧會越來越多,完全擋住了開車人士的視野,在道路運行中相當危險。這就需要自動打開除霧系統,當自動打開除霧系統后,從圖2中時間3~5分鐘的時間段里可以看見,檔風玻璃的溫度開始升高,且車廂內的露點溫度逐漸從上升轉向下降,并越來越遠離擋風玻璃的溫度時,車廂擋風玻璃上的霧也就會迅速消失，進入低危起霧區。

    6 除霧系統

    在空調MCU系統判測到需要進行除霧了后,通常有下面幾大方法除去擋風玻璃上出現的霧氣。

    （1）當車廂內的相對濕度很高時,保持良好的通風,使車外干燥的空氣和車廂內潮濕的空氣進行交換,降低車廂內的相對濕度從而降低車廂內的露點溫度。

    （2）直接對車廂擋風玻璃加熱，如圖3所示,使車廂擋風玻璃的溫度升高,并高過車廂內露點的溫度,或者加速擋風玻璃前面空氣的流動,可以適當增加擋風玻璃的溫度和擋風玻璃面前空氣的交換，從而降低檔風玻璃面前的相對濕度。

                  

                               圖3 除霧控制示意圖

    （3）打開車內的HVAC空調系統,空調系統設置成為外循環,壓縮機會打開,使車廂的相對濕度迅速降低,此時車廂內的露點溫度就會降低,低過車廂擋風玻璃的溫度。

    7 自動防霧系統對油耗所起的貢獻

    自去年以來,油價不斷飆升,節約能源已成為世界各國共同面臨的重大挑戰，目前我國平均油耗比發達國家高50％。現在我國的平均油耗是10~15L，而發達國家是5~10L，所以如何提高效率，是當今現代汽車亟待解決的問題。

    在歐洲，當溫度小于12度，車廂內相對濕度大于80%的時候，汽車的空調系統就應該開始除霧，通過統計，每年有上億噸的燃油使用在空調除霧上面。例如，一般汽車空調的發動機功率是8~10kW，汽車的發動機功率是100 kW，時速百公里消耗了10L油，那么空調就大約耗油1L，如果可以有效的利用空調的除霧系統，每有效利用一個小時，就可節省1L油。
所以，一個自動防霧系統能夠更有效率，更充分的發揮汽車HVAC的除霧功能，在真正有必要除霧的條件下進行智能除霧,大大提高了汽車的功能，節約了能源的浪費和消耗。

    8 結論

    通過測量車廂擋風玻璃溫度和車廂內濕度的自動防霧系統，在擋風玻璃起霧前，提前智能的通知汽車空調系統和駕駛者，并控制除霧系統開始自動除霧，使車廂里的乘客避免處于危險的環境中，并當車廂里面在一個不會起霧的環境下自動關閉除霧系統，大大提高了汽車空調系統的使用效率，節約了能源消耗。