一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统的制作方法

本实用新型属于商用车驾驶室整车动态空气动力学及雨水管理测试技术领域，特别涉及了一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统。

背景技术：

商用车在雨天行车,良好的可视性对于行车安全至关重要。影响可视性因素主要体现在：后视镜镜片可视性、雨刮刮扫性能、以及泥水飞溅情况。随着商用车被动安全体系的完善：gb15084规定了商用车主外视镜与广角外视镜的视野要求；gb15085规定了商用车雨刮刮扫性能的要求；gb11567规定了商用车防飞溅系统的性能要求。雨天行车对导致前风挡玻璃及后视镜大量雨水附着，甚至泥水飞溅，对刮水器的刮净度产生不利影响，可视性能降低，形成安全隐患。因此，在雨天及雨后的行车工况下，考核车辆视野性能对于行车安全至关重要。

产品开发过程中，虽然有诸多法规标准来保证行车安全，但产品开发过程中，行业内产品的性能参差不齐，因此，验证与评价产品的整车淋雨及泥水飞溅工况下的动态可视性能非常重要。然而，上述验证与评价工作受到自然天气及场地的严重制约，雨量、风向以及风速等影响参数均不固定，基本是“靠天检验”的状态，无法保持试验的一致性和可对比性。而且雨天行车，道路湿滑，轮胎附着力降低，亦增大了试验工作的难度和安全风险。所以，通过设计并制造雨水及泥水飞溅模拟装置，进行等效工况的模拟来实现整车动态淋雨性能及防泥水飞溅的验证与评价非常有意义。

目前，商用车驾驶室空气动力学特性的测试主要是在风洞实验室进行分析，但风洞实验室配置喷淋设备价格昂贵，操作要求复杂，应用难度高；且试验时，车辆静止，依靠风洞吹水滴打在驾驶室上，无法有效模拟出车辆在雨天行驶时的状态，更不能模拟出泥水飞溅的工况；另外，对场地要求也较高，试验周期也较长。此外，车辆的淋雨测试主要是在淋雨检测间内进行，受检测间空间等客观条件的限制，淋雨检测主要是针对车辆密封性进行测试，无法测试车辆在行车淋雨状态下的视野状态。

结合行业内相关性较高的专利设计：

专利文献1：cn107202670a公开了一种整车密封性淋雨测试系统，包括可翻转平台、喷淋系统。该系统无法模拟车辆行车淋雨时的状态，无法满足雨天视野测试需求，同时该系统受硬件条件限制只适用于乘用车不适用于重型商用车。

专利文献2：cn205909975u公开了一种淋雨测试装置，包括测试台和设置在测试台上的喷淋结构以及排水结构。该系统将喷淋结构设计成两根相交的半圆环形水管，类似于浑天仪的结构，以此使喷出的水雾更均匀。该系统只适用于车辆密封性的测试，无法满足车辆进行动态淋雨测试的需求。

专利文献3：cn104880280a涉及一种重型汽车淋雨试验系统及工艺，该试验系统包括淋雨区域、颠簸带区域、吹风区区域。此系统可进行重型商用车淋雨测试但成本较高，同时仍无法满足动态测试。

技术实现要素：

为满足商用车驾驶室整车雨水管理及泥水防飞溅性能测试的需求，本实用新型提供了一种适用于商用车驾驶室整车的动态雨水管理测试系统，实现了动态淋雨模拟功能及轮仓淋水模拟泥水飞溅功能，主要应用于商用车雨天及雨后行车工况下，驾驶室直接视野可视性能、视镜等间接视野可视性能、雨刮刮扫可视性能以及防泥水飞溅结构性能等方面的测试验证。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统，设置在待进行驾驶室动态淋雨和泥水飞溅性能模拟试验的重型商用车上，包括储水装置、管路组件、控制组件、雨水喷淋组件、轮仓淋水组件和车辆提供组件，其特征在于：

储水装置包括储水罐、注水泵和注水管，管路组件包括主管路、雨水喷淋分管路和轮仓喷淋分管路，控制组件包括电控调压阀、调压阀控制器、压力表、泄压安全阀和流量计；雨水喷淋组件包括一条雨水喷淋喷管、多个雨水喷淋喷头和雨水喷淋支架；轮仓淋水组件包括多条轮仓喷淋喷管、多个轮仓喷淋喷头和轮仓喷淋支架；车辆提供组件包括车载气管端、维修平台；

储水罐固定设置在位于重型商用车中后部的维修平台上，储水罐顶部的注水口通过注水管与注水泵的出水口连接，注水泵的进水口与外部的水源连接；主管路的一端与储水罐侧面的出水口连接，储水罐的进水口处和出水口处均设置有一个安全阀，主管路的另一端通过三通水阀与雨水喷淋分管路和轮仓喷淋分管路连接，雨水喷淋分管路与雨水喷淋喷管连接，轮仓喷淋分管路与轮仓喷淋喷管连接，雨水喷淋喷管通过雨水喷淋支架横置固定在重型商用车驾驶室挡风玻璃的前上方，雨水喷淋喷头间隔均匀地布置在雨水喷淋喷管上；轮仓淋水喷管通过轮仓喷淋支架沿重心商用车的轮仓呈弧形状固定在轮仓上方护板上，轮仓喷淋喷头间隔均匀地布置在喷管之上；重型商务车上的车载气源的出气口与车载气管端连通，车载气管端通过气管与储水罐的进气口连接，车载气管端与储水罐的进气口之间的气管上依次设置有电控调压阀和压力表，调压阀控制器安装在驾驶室仪表板控制面板之上，电控调压阀的调压阀控制器与电控调压阀通过线束相连，泄压安全阀安装在储水罐侧面并与储水罐内部连通，流量计安装在主管路上。

进一步的技术方案包括：

储水罐为水平设置的圆柱形罐，储水罐的内壁上间隔均匀设置有多个加强筋，以满足储水罐承受车载起源提供的压强。

储水装置还包括储水罐支架，储水罐支架包括两个间隔设置的u型板，两个u型板之间通过连接筋板固定连接，储水罐的两端通过储水罐支架的两个u型板固定设置在维修平台上。

雨水喷淋支架包括两个对称并间隔设置的三角形板，雨水喷淋喷管通过两个三角形版横置固定在重型商用车驾驶室挡风玻璃的前上方。

轮仓喷淋支架为一个弧形板状，轮仓喷淋喷管间隔均匀地规定在轮仓喷淋支架上，轮仓喷淋支架固定在轮仓上方护板上。

雨水喷淋喷头和轮仓喷淋喷头均为可调节展开角度的喷头。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本实用新型提供的一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统，实现了动态淋雨及泥水飞溅的模拟，结束了“靠天检验”的现状，填补相关试验技术的空白；本系统可实现多个测试验证项目集成并行，例如：防泥水飞溅性能检验、雨刮挂扫性能检验、后视镜局部区域扰流性能的检验以及雨天行驶车辆视野评价等等；本系统提高了模拟试验的安全性，雨天行车道路湿滑，轮胎附着系数低，而本系统可在晴天干燥路面上开展试验工作。本系统可广泛适用于商用车相关试验，与车辆匹配契合度高，制造成本低，通用性好，易于操作，可实现多功能测试并行等，而且，试验可重复性好，保证了试验的一致性及可对比性。填补了商用车驾驶室整车动态淋雨模拟及行车泥水飞溅模拟测试等方面的空白。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1本实用新型所述一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统的结构原理示意图；

图中：101.储水罐，102.储水罐支架，103.注水管，201.主管路，202雨水喷淋分管路，203.轮仓喷淋分管路，301.电控调压阀，302.调压阀控制器，303.压力表，304.泄压安全阀，305.流量计，401.雨水喷淋喷灌，402.雨水喷淋喷头，403.雨水喷淋支架，501.轮仓喷淋喷灌，502.轮仓喷淋喷头，503.轮仓喷淋支架，601.车载气管端，602.维修平台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本实用新型提供了一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统，设置在待进行驾驶室动态淋雨和泥水飞溅性能模拟试验的重型商用车上，如图1所示，包括储水装置、管路组件、控制组件、雨水喷淋组件、轮仓淋水组件和车辆提供组件；

储水装置包括储水罐101、102.储水罐支架，注水管103，管路组件包括主管路201、雨水喷淋分管路202和轮仓喷淋分管路203，控制组件包括电控调压阀301、调压阀控制器302、压力表303、泄压安全阀304和流量计305；雨水喷淋组件包括一条雨水喷淋喷管401、多个雨水喷淋喷头402和雨水喷淋支架403；轮仓淋水组件包括多条轮仓喷淋喷管501、多个轮仓喷淋喷头502和轮仓喷淋支架503；车辆提供组件包括车载气管端601、维修平台602；

储水罐101固定设置在位于重型商用车中后部的维修平台602上，储水罐101顶部的注水口通过注水管103与取水源连接；主管路201的一端与储水罐101侧面的出水口连接，主管路201的另一端通过三通水阀与雨水喷淋分管路202和轮仓喷淋分管路203连接，雨水喷淋分管路202与雨水喷淋喷管401连接，轮仓喷淋分管路203与轮仓喷淋喷管501连接，雨水喷淋喷管401通过雨水喷淋支架403横置固定在重型商用车驾驶室挡风玻璃的前上方，雨水喷淋喷头402间隔均匀地布置在雨水喷淋喷管401上；轮仓淋水喷管501通过轮仓喷淋支架503沿重心商用车的轮仓呈弧形状固定在轮仓上方护板上，轮仓喷淋喷头502间隔均匀地布置在喷管501之上；重型商务车上的车载气源的出气口与车载气管端601连通，车载气管端601通过气管与储水罐101的进气口连接，车载气管端601与储水罐101的进气口之间的气管上依次设置有电控调压阀301和压力表303，电控调压阀301的调压阀控制器302安装在驾驶室仪表板控制面板之上，调压阀控制器302与电控调压阀301通过线束相连，泄压安全阀304安装在储水罐101侧面并与储水罐101内部连通，流量计305安装在主管路201上。

储水罐101的内壁上间隔均匀设置有多个加强筋，以满足储水罐101承受车载起源提供的压强。

储水装置还包括储水罐支架102，储水罐支架102包括两个间隔设置的u型板，两个u型板之间通过连接筋板固定连接，储水罐101的两端通过储水罐支架102的两个u型板固定设置在维修平台602上。

雨水喷淋支架403包括两个对称并间隔设置的三角形板，雨水喷淋喷管401通过两个三角形版横置固定在重型商用车驾驶室挡风玻璃的前上方；

轮仓喷淋支架503为一个弧形板状，轮仓喷淋喷管501间隔均匀地规定在轮仓喷淋支架503上，轮仓喷淋支架503固定在轮仓上方护板上。

雨水喷淋喷头402和轮仓喷淋喷头502均为可调节展开角度的喷头。

本实用新型所述的一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统的工作过程简述如下：

1.测试系统的设备整车安装

首先，将储水装置、管路组件、控制组件、雨水喷淋组件、轮仓淋水组件及车辆提供组件中的各个部件按上述的结构和装配调节关系进行连接装配；然后，根据测试需求安装摄录辅助设备；最后，检查所有部件的装配情况，保证各部件之间的连接及安装无误。完成本系统与待测试的重型商用车的匹配安装之后，将待测试的重心商用车开至试验测试场地或道路，先按照测试规定车速完成一个试验循环，以检查设备安装牢靠，保证测试安全。

2.试验测试

首先，完成储水罐101的注水工作：在水源处通过注水泵103和注水管104为储水罐101注水。

然后，按照测试要求调整主管路201的供水：当测试类型为动态淋雨模拟试验时，需通过调节三通水阀的阀门将出水主管路202与雨水喷淋分管路202相连通；当测试类型为泥水飞溅模拟试验时需调节三通水阀的阀门将主管路202与轮仓喷淋分管路203相连通，泥水飞溅模拟试验需同时向储水罐101中加入无毒、无害且易清洗的水性颜料，使得当水飞溅到驾驶室侧面时能够存留痕迹，以达到模拟泥水飞溅的效果。

最后，打开储水罐101侧面出水口的安全阀，启动待测试的重型商用车加速至试验测试规定车速，根据测试对小雨、中雨及大雨的雨量要求，在驾驶室内控制调压阀控制器302的ⅰ、ⅱ、ⅲ档位实现雨量模拟，行车试验监控。

测试结束时，关闭重型商用车驾驶室内的调压阀控制器302，系统停止喷水，车辆停稳后，关闭储水罐101侧面出水口的安全阀。保存相关测试视频并对测试关注点进行评价拍照，如：驾驶室前挡风玻璃正面及左右侧面、车辆轮仓、脚踏、车门及其把手、后视镜及风挡玻璃等部分的淋雨及飞溅情况。

下面补充说明说明一下本实用新型提供的一种商用车驾驶室整车动态淋雨及泥水飞溅模拟系统的设计原理

利用车载气源产生的气压为喷淋提供驱动力；根据试验用水量计算设计一款可以稳固随车的储水罐101作为雨水源；设计一套喷淋装置执行水滴喷洒，以模拟动态淋雨工况；设计一套出水量可调控制装置，调节出水量，模拟不同雨量；在车轮仓内设计安装一套喷淋装置以实现泥水飞溅的模拟；测试过程中，在储水罐101内加入水性颜料，模拟雨水和泥水飞溅到车身上的痕迹。综上，本实用新型主要设计及理论计算分析主要涉及如下几个方面：1)储水罐装置结构；2)动力源；3)水量控制；4)雨水喷淋；5)轮仓喷淋；6)颜料特性设定等。

首先明确相关技术指标，本实用新型需要实现大雨、中雨、小雨的模拟；根据实际项目需要确定试验测试的最小持续时间tmin；确定喷嘴出水应均匀且呈60°圆锥体形状，喷嘴的孔直径型号统一，所有喷嘴(雨水喷淋喷头的喷嘴和轮仓喷淋喷头的喷嘴)的尺寸及内部结构应相同。

储水装置结构设计：由于储水罐101需要承受车载气源的压强，需要对储水罐101内部进行加强处理，储水罐101的内壁设计有间隔均匀布置的加强筋，提高储水罐101的整体结构强度，同时，为使之受力均匀避免应力集中，将储水罐101设计为圆柱体。设计了刚度强度均满足要求的由两个u型板和连接筋板组成的储水罐支架102，通过储水罐102的两个u型板将储水罐101固定在车架的维修平台602之上。

参考标准qc/t476-2007对喷水流量进行计算。首先，对面雨量等级进行划分，确定小雨、中雨、大雨的面雨量值(平均淋雨强度)分别为小雨的面雨量值f1、中雨的面雨量值f2及大雨的面雨量值f3；然后结合实际项目需要并测试计算确定喷淋面积s，喷淋面积s为待测试的重型商用车的两个轮仓喷淋面积之和s1与重型商用车驾驶室前挡风玻璃的面积s2之间的最大值，即s＝max{s1，s2}；计算系统的总喷水流量q：小雨、中雨及大雨的单位时间喷水流量分别为：q1＝f1*s，q2＝f2*s；q3＝f3*s，则储水罐的最小容积可由vmin＝q3*tmin确定。

动力源设计：本发明的动力源由车载气源提供，由于本系统的淋水喷头口径全部统一，因此要所不同施加压力来实现小中大雨量的控制，为实现该功能，需精确计算出三个档次的供气压强，计算原理如下：

参考水头形式的伯努利方程式推广形式：

水在管中做定常流动，故v1＝v2,hl＝hf+hm称为水头损失，p2为喷嘴处压强，因与大气接通其值为标准大气压p0，即p2＝p0。则由上式可得：

δp＝ρg(hf+hm+δz)

其中：

δp：储水罐101内气压值与主管路201出水的气压值的的压强差；

hf：管路中水流的沿程损失，由达西公式进行计算：λ为沿程阻力系数，通过布拉修斯公式计算，雷诺系数ν为流体运动粘度，l为管路长度；d为圆管内径；v为管路中的液体流速，利用流体力学中圆管紊流的相关原理：(q为总喷水流量，d为圆管内径)；g为重力加速度。

hm：管道中的局部损失，可工程经验按沿程损失的15％进行估算：hm＝0.15×hf。

δz：为储水罐101与喷嘴的高度差；

ρ：流体密度；

由上式即可确定储水罐101内的气压值与主管路201出水端气压值的压强差δp的值；

进而最终确定储水罐101内的施加压强p的值由下式计算：

p＝δp+p0

将小雨、中雨和大雨的总喷水流量q1、q2、q3分别带入上述公式进行计算，即可获得控制模拟小雨、中雨及大雨的施加压强为：p1、p2和p3。

出水流量控制及监控的设计：设置调压阀控制器302和压力表303，按照上述三个档位的压强p1、p2和p3，对应设置调压阀控制器302的低、中、高三个调节档位i档、ii档、iii档，分别对应小雨、中雨和大雨；并在管路内的流量计305监控流量进行复验计算校核；设计安全泄压阀304提供保护，设置安全系数k，当提供气压值超过安全泄压阀304的阈值k*p3时，安全泄压阀304打开，自动泄压保护，防止压强过大损坏测试设备。

雨水喷淋模拟装置设计：通过雨水喷淋支架403固定在重型商用车驾驶室挡风玻璃的前上方，考虑到雨水喷淋的均匀性，将雨水喷淋喷管401横置。根据每个雨水喷淋喷头402的喷淋面积大小及车宽，计算出雨水喷淋喷管401上等距布置的雨水喷淋喷头402个数，保证喷出的水珠均匀的全覆盖整个驾驶室前挡风玻璃。将喷头设计为角度可调式，以满足各种试验测试需求。

轮仓喷淋装置设计：结合轮仓上护板的形状，采用软管设计成条状圆弧形的轮仓喷淋喷管501，通过轮仓喷淋支架503布置固定在轮仓上方护板上，根据轮仓宽度可布置多个多条弧形的轮仓喷淋喷管501，并根据弧形的轮仓喷淋喷管501的长度均匀布置多个轮仓喷淋喷头502对轮仓进行喷淋，在车辆运动中模拟泥水飞溅。

泥水模拟设计：可将无毒、无害且易清洗的水性颜料加入储水罐101中，飞溅到驾驶室侧面时能够存留痕迹，以模拟泥水飞溅效果。