汽车隐形雨刮器技术简介.doc

机动车后视镜隐形雨刮器
一、基本功能
“机动车后视镜隐形雨刮器”中国国家知识产权专利号：2014208061102 。主要功能为：1.机动车外后视镜除霜、除雾功能；2.机动车外后视镜除水功能，能够有效达到小雨、大雨甚至暴雨环境中机动车外后视镜除水功能。3.机动车外后视镜去除微尘颗粒功能。4.机动车外后视镜除雪、除冰功能。
二、基础结构原理
“机动车后视镜隐形雨刮器”除水、除霜、除尘系统，主要包括车载微型气泵（12V/24V）、耐压气体导管、空气加热室（内置电热丝）、二维自动旋转空气喷头（喷孔与旋转轴垂直）、设备开关以及增强功能的传感器等装置。
本发明中的主要依据原理为车载微型气泵依靠机动车电源提供的动力，向系统中提供稳定的压力空气，在压力空气输送管路中设置一个空气加热室，可依据实际情况有选择性地提供压力空气加热功能，通过空气加热室的压力气体最终由耐压气体管道输送到机动车外后视镜上的二维自动旋转空气喷头，压力气体（可加热为压力热空气）从喷头上的喷孔喷出（见图1）。
从二维自动旋转喷头布置的喷孔上喷出高压射流气体，依据喷孔的特殊设计，使得二维自动旋转喷头的旋转体具有偏心力矩作用，依靠射流产生的反向力矩驱动旋转转套自动圆周旋转。
由于二维自动圆周旋转喷头上喷出的射流气体所形成的压力气体层，与机动车外后视镜镜面所在的平面平行，且由于特殊设置，使得外后视镜镜面所在的平面包含在压力气体层中，因而在“机动车后视镜隐形雨刮器”运行过程中，能够在外后视镜镜面形成稳定的透明空气层（约1mm）,保证了机动车外后视镜镜面始终处于清晰状态。
尽管二维自动旋转喷头上的喷孔可以设置很多个，但是由于喷孔越多、孔径越大，在不改变供气气泵功率情况下，从喷孔喷出的射流气体压力反而越低。故为了保证二维自动旋转喷头上喷出的压力射流气体能够有效去除后视镜镜面上的雨水、霜雪、灰尘等，我们建议喷孔设置为1~4个为宜。
从喷孔喷出的射流压力气体具有的脉冲作用、冲击作用、加压作用、磨削作用，对机动车外后视镜镜面上的水珠、霜雾、雪花、灰尘等杂物产生冲蚀、渗透、剪切、压缩、剥离、破碎等效果，更具有明显的疲劳和剪切破坏效应，使得该“机动车后视镜隐形雨刮器”具有极高的去除杂物效率。同时由于二维自动圆周旋转喷头能够利用自身的物理结构反冲作用力原理设计，高速自动旋转，从而在机动车外后视镜镜面侧形成稳定均匀的透明空气层，保证了机动车在大雨环境下外后视镜的极高清晰度。
另外，由于本系统配备有空气加热室，机动车驾驶者可依据实际环境需求，自主选择是否给压力气体加热。从节省能源的角度出发，本系统还配备气泵调速开关，使用者依据实际情况，可直接控制系统中气体的压力，也同时也调节了二维自动旋转喷头的旋转速率。
“机动车后视镜隐形雨刮器”系统在机动车外后视镜上，只有固定在镜片背部的二维自动旋转喷头以及与镜面平行的喷孔部分，构造小巧，对机动车外后视镜外观基本无影响（见图3）。同时由于二维自动旋转喷头固定于镜片上，可以随后视镜角度调节而调节，不影响后视镜的角度调节，并且能够保证喷孔喷出的压力射流气体层始终与后视镜镜面平行，无论机动车外后视镜处于什么角度，该系统均可保证后视镜镜面的高清晰度。
此系统在运行或者停止运行状态下，所有构件的外观运动尺寸都很小，故能相当于隐形存在，有效除雨、除霜、除灰尘的同时，也符合现代社会对美学的高标准要求。
本系统中所有的配件均简单易得，适用性高，性能稳定，安装方便，结构小巧，性价比很高。本系统所涉及到的电路原理也很简单（见图2），电路布线简单稳定，不会对机动车原系统造成任何不良影响。

图1

上图（1）中1车载微型气泵，2气体导管，3空气加热室，4二维自动旋转喷头，5机动车引擎舱，6机动车外后视镜，7常压空气，8压力气体（可加热为压力热空气）

图2

上图（2）中其中：E0为机动车总电源（12V/24V）
R0为雨刮器系统电路保险丝
K1为气泵开关
K压为气泵的压力感应开关
M为车载微型气泵
R’1为气泵电源指示灯电路电阻，L1为气泵电源指示灯
R’2为电热丝电源指示灯电路电阻，L2为电热丝电源指示灯
K2为电热丝开关
K温为电热丝温度感应开关
R为气体加热室中电热丝
备注：气体输送管路中可配备压力传感器；气体输送管路中可配备温度传感器
可选：电动微型气泵M可无级变速的有刷电机；气体加热室中电热丝可为多档加热

图3

上图（3）中4二维自动圆周旋转喷头，6机动车外后视镜

三、目前解决机动车外后视镜雨水问题的方法与设备及其存在的问题。
1.外后视镜镜眉：加装在外后视镜上部的塑料薄片，能够在小雨环境汽车按照一定行驶方向情况下避免后视镜被雨水打湿。但是当汽车静止或者行驶方向与雨飘洒方向交叉时候，或者雨量稍大环境下，汽车外后视镜依然会被雨水覆盖，造成后视镜模糊。不同的车型需要配备不同型号的镜眉，安装上的镜眉容易掉落，汽车外后视镜安装上镜眉会影响后视镜角度调节，同时也会影响到外后视镜美观性和风阻。
2.雨敌：雨敌是一类具有疏水或者亲水化学涂剂的统称，其涂抹在汽车外后视镜上与清洁剂（肥皂水、沐浴露、清洁剂等）涂抹镜片产生的效果相似，即利用化学物质的疏水或者亲水作用，使得落在后视镜上的雨水凝聚成水珠迅速滚落。由于此类化学物质虽然可以使得水滴成大的水珠，但是需要一定的风力吹到水珠才能使得水珠快速从后视镜镜片滚落，而由于机动车外后视镜一般是背风区域，风力很难吹到后视镜镜面，造成水珠难以滚落，因而在下雨环境中依然会使得后视镜模糊。此类外后视镜镜面涂抹剂需要提前涂抹到后视镜镜面，洗车的时候也容易洗掉这层疏水剂（或者亲水剂），并且这些涂料使用期限比较短，几个小时或者几天之后效果就会大打折扣。当外后视镜镜片沾上灰尘等杂质时，涂有雨敌的后视镜镜片在雨中驱水效果也不好，同时该方法在小雨等雨量偏小环境下才有一定的效果，雨量稍大也不起作用。
3.有骨雨刮器：在汽车外后视镜上安装类似于汽车挡风玻璃上一样的有骨微型雨刷（雨刮器），该装置需要在后视镜上安装电力驱动的马达，同时配备一个能够在镜面扫动的雨刷。目前市面上仅有极少量车型配备有此类有骨雨刷，原因是此类型有骨雨刷整体构件较大，安装在后视镜上不仅使得外后视镜很不美观，而且造成外后视镜风阻增大。同时不同的汽车型号外后视镜镜片形状不同，需要配备不同的形状的雨刷。该类型雨刷摆动频率稍微过高就容易损坏雨刷等联动装置，同时该类型雨刷在运行状态中对驾驶者视线造成一定的影响。当驾驶者调动机动车外后视镜镜片角度时候，该类型有骨雨刷不能很好的贴合到镜片，造成除水功能下降。由于该类型有骨雨刷的微型结构比较复杂，较长时间运行过程中，各种配件极易损坏。
4.空气固定出气孔：此装置的原理为机动车引擎舱内的气泵提供压力气体，将压力气体到出到位于机动车外后视镜外壳上的固定排气孔排出。由于需要压力气体吹到整个后视镜镜片，就必须把排气孔做到从左到右边都分布（或者直接一个大的排气孔覆盖到整个后视镜镜片上部），这样要保持整个排气系统出来的气体有一定的压力足以吹掉后视镜上的雨滴，就必须增加气泵的功率（因为气泵功率不变的情况下，排气孔总孔径越大，排出的气体压力越小，从而造成雨水吹不掉的现象），势必此类型除水系统造成耗能巨大。同时该类型后视镜除水系统排气孔并不是随着后视镜镜片角度调节而调节，当驾驶者调动后视镜镜片角度时候，排气孔排出的气体不是总能有效吹到后视镜镜面（有时候只能以一定角度吹到镜面部分区域，有时候完全吹到镜面外部），无法有效驱水。若是多个独立的排气孔设置，会造成没有排气孔的镜面区域水分无法被压力气体吹到，同样使得处于雨中的机动车外后视镜被雨水模糊。
5.后视镜加热：后视镜加热技术设计的原意为去除外后视镜镜片上的雾滴和霜露，并不能够用来消除大雨量环境下的后视镜镜片水分。该装置是依靠内置在后视镜镜片背部的电热丝运行时产生热效应蒸干后视镜镜片上的水雾或者冰晶。由于在雨量稍大情况下，电热丝加热产生的热量不足以快速蒸发落到后视镜镜片上的雨滴，造成雨量稍大环境下后视镜依然视线模糊。同时，该装置耗能较大，小排量的汽车不适宜使用后视镜加热技术（容易造成汽车总电能不足）。该运行过程中会产生一定的高温，这样使得后视镜镜片角度调节马达等部件必须是耐高温材料，制造成本升高。处于功能保护目的，目前汽车制造商在设计后视镜加热功能时候，设定其启动温度必须低于一定的温度（如≤15℃），而在中国大部分地区，下雨环境时外部气温都高于这一设定温度，造成部分车型即使有后视镜电加热功能，也不能在下雨环境下启动该功能。
四、与现存技术比较“机动车后视镜隐形雨刮器”的优点。
1.与后视镜雨眉（遮雨档）比较：不影响外后视镜外观，不影响外后视镜角度的调节，无论机动车静止状态还是行驶中均可以有效去除外后视镜雨水。
2.与后视镜涂抹雨敌比较：物理原理除水无化学物质对人体无害，随时启动不需要做前期工作，操作简单实用。汽车清洗等操作对该装置无任何影响，能够长期使用而不影响功能。即使外后视镜镜面很脏，也不会影响到隐形雨刮器的除水效率。
3.与后视镜有骨雨刷比较：处于外后视镜镜片上只有一个小小的二维自动旋转喷头，整体外观小，不影响后视镜外观的艺术美，不影响后视镜风阻，构件简单，经久耐用，不易损坏。自动旋转运行的喷头喷出的压力气体自动适应所有车型形状的后视镜镜片，对后视镜形状无选择，除水效率高。隐形雨刮器无论静止还是运行过程中，均不会影响到驾驶者视线。
4.与固定出气孔比较：压力足够，排气孔小，排气孔跟随后视镜镜片角度调节而动，无论何时均可将压力气体水平扫射到整个机动车外后视镜镜片。通过高频自动旋转，本设计隐形雨刮器能够在后视镜镜面上形成一层透明空气层，无论什么雨量环境，依然保证了后视镜镜片高的清晰度。
5.与后视镜加热功能比较：不仅能够除霜，而且能够在雨量很大的环境中有效去除后视镜雨水。耗能较小，整体造价低。无环境温度限定，随时可以按照需求启动，可以长时间运行，启动时间短起效快。对后视镜材质无选择，适用于所有形状外后视镜，不受车体型号限制等优点。
总结：“机动车后视镜隐形雨刮器”技术成熟，整体造价低，不影响机动车外后视镜美观，不增加后视镜风阻，无论运行或者静止状态下均不会对驾驶者造成视线影响。随时可依据环境情况选择启动，无温度限制，不仅可以除霜、除雾滴、除水滴、除灰尘，也可以去除大雨环境下机动车外后视镜镜面上的雨水。该装置自适应能力强，对于机动车外后视镜型号无选择，适用所有形状的机动车外后视镜镜片。该装置处于后视镜镜片上的部分小巧，不影响后视镜整体外观，对原有后视镜改动非常小，且不会影响后视镜镜片角度调节，能够跟随镜片角度调节而动，始终保持对后视镜镜片有效驱水。该装置不会对后视镜内部其他微型装置产生冲突，对后视镜材质无选择差异。该装置处于机动车引擎舱内部的构件同样小巧，电路简单，不影响机动车原系统稳定性的同时做到了对空间要求低的性能。
三、主要零部件
1.微型车载气泵
2.电热丝（包括其加热室外壳）
3.二维自动旋转喷头（不锈钢或者铝合金，铝合金最佳）
4.耐压气体导管
5.电源线及控制开关

四、各种零部件需要达到的标准

五、新型机动车后视镜隐形雨刮器与其他外后视镜除水装置比较的优点

六、需要优化的问题或者缺陷

七、实现该技术的路线图
（）