Světlomet | Foto: Wikipedia

Doporučujeme, Technologie

Zamlžit, odmlžit: aby světlomet viděl na cestu

18 ledna 2018   Galerie

To vjedete v zimě do tunelu a okamžitě se zamlží okna. Konat musíte rychle: ventilátor naplno, aby bylo vůbec vidět ven. Víte ale, že se zamlžováním bojují také světlomety vašeho auta?

O tom, jak výrobci světlometů řeší jejich odmlžování, jak se reflektory testují a co všechno je nutné v takto malém prvku zohlednit, jsme si zajeli povídat do společnosti Hella Autotechnik Nova z Mohelnice za Michalem Matejkou. Ten v této pobočce koncernu Hella vede oddělení simulací a validací. Toto oddělení se věnuje čtyřem druhům analýzy: CFD neboli fluidním analýzám, pevnostním analýzám předních světlometů a zadních svítilen, dále renderovým simulacím a testům kinematiky reflektorů. Specialitou Michala Matejky je ta první skupina, tedy CFD analýzy.

Jak vůbec samotné zamlžování vzniká? „Systém světlometů je už ze svého principu otevřený, nemůže být uzavřený. Čili musíme počítat s tím, že uvnitř se za určitých podmínek bude více či méně objevovat více či méně vlhký vzduch. Ten pak na vnitřním povrchu vytváří tenkou vrstvu kondenzátu, kterou my vnímáme jako ono zamlžení,“ popisuje Matejka mechanismus vzniku orosení.

To se děje při dostatečné koncentraci vodních par ve vzduchu, kdy zpravidla při nízkých teplotách vodní pára kondenzuje a vytváří film. Což je u světlometů z hlediska světelného výstupu samozřejmě nežádoucí ovlivňuje to tok a intenzitu světla, které z reflektoru jde ven, někdy i jeho rozložení.

Teplota + vlhkost + proudění

Je to podobné, jako když v zimě za nízkých teplot sedneme do auta, rozjedeme se a za chvíli se začnou mlžit typicky boční okna. Co v takovou chvíli pomůže? Samozřejmě vyměnit vzduch v kabině auta, vysušit ho klimatizací a také ho ohřát topením. Při totožné koncentraci vodních par je při vyšší teplotě relativní vlhkost nižší tudíž i nižší riziko kondenzace. „Důležité je vždy to rozhraní. Uvnitř auta je teplejší vzduch, venku studený. Ten ochlazuje sklo, na němž pak zevnitř kondenzuje vodní pára,“ doplňuje Matejka.

A úplně stejně to funguje ve světlometu a na zcela stejných principech je postavené jejich odmlžování. Jenže: když se nám zamlží skla v interiéru, zasáhneme. Zapneme ventilátor na větší výkon, proud vzduchu nasměrujeme na zamlžené místo, přitopíme. To si ale světlomet sám neudělá.

„Svým způsobem udělá. Navrhují se totiž tak, abychom dostali na vnitřní stranu krycího skla co nejvíc vzduchu. Konstrukce je taková, aby uvnitř zkrátka probíhalo efektivní proudění. K tomu slouží jednotlivé větrací otvory na zadní straně pouzdra reflektoru ty můžete vidět z motorového prostoru , ale také samotná zástavba světla. Nejde totiž jen o design světlometu, ale také o to, abychom právě tento teplejší vzduch, který vstupuje ze zadní strany pouzdra, dokázali účinně nasměrovat na krycí sklo. Takže podobnou funkci jako puštění ventilátoru na čelní sklo auta má v sobě každý reflektor jaksi standardně zabudovanou,“ vysvětluje Matejka.

Náročné diody

To ovšem platí, pokud auto jede. Když stojí, vzduch kolem něj neproudí o kolik déle pak trvá, než se zamlžený světlomet odmlží? „Záleží na tom, o jaký světlomet se jedná. Pokud dokážete relativně rychle ohřát jeho vnitřní prostor tak, že relativní vlhkost klesne pod sto procent, pak i při minimálním proudění vzduchu je možné ho odmlžit. Mluvím teď o teple od zdrojů světla: halogenových, případně xenonových systémech, kde infračervená složka světla je významně zastoupená, a tudíž hřeje,“ popisuje.

Jak je to ale s plně LED světlomety? „Ty samozřejmě vydávají tepla daleko méně. Z tohoto důvodu je u nich kladen větší důraz na kvalitu odmlžování,“ objasňuje mladý Slovák, proč se moderní LED reflektory výrazně pomaleji odmlžují.

Možná vás napadne, jestli se vnitřní strany krycích skel světlometů natírají speciálními vrstvami bránícími zamlžování. „Dělá se to, ale ve specifických případech. Například u aut určených do vlhkých podmínek jihovýchodní Asie. Tam je tak vysoká vzdušná vlhkost, že teploty zdaleka nemusejí klesat k nule, a stejně se zamlžuje. Pak se přistupuje k aplikaci speciálních filmů na vnitřní stranu krycího skla,“ říká Matejka.

V komoře se fouká i prší

Pojďme se teď podívat na to, jak se odmlžování světlometů testuje ve zkušebně. Zákazníci většinou požadují takové podmínky, které jsou blízké reálnému provozu: tedy že je automobil v pohybu. Když tedy víme, že se auto pohybuje například běžnou městskou rychlostí, pak také známe, jaké množství vzduchu vstupuje do světlometu a jaké množství z něj vychází. Dokážeme tedy spočítat celkové proudění v celém systému i v okolí krycího skla.

Zkoušky probíhají, jak asi tušíte, v klimatické komoře. V Mohelnici na to mají komoru specifickou, dvoudílnou. „Testy v klimakomoře mají celkem krátkou historii. Jak jsem říkal, s halogeny většinou problém nebýval, nebo aspoň ne často. Větší poptávka po kvalitním odmlžování přišla až s LED zdroji. Takže i zkušebny se musely přizpůsobit. Dnes jsme schopni provádět testy za podmínek, které požaduje zákazník, nebo za podmínek, které vyjdou v simulacích. Laboratorní testy tak dávají i zpětnou vazbu simulacím,“ popisuje Matejka.

Jak tedy tato „světlometová“ klimatická komora vypadá? „Jedná se o komory dvě. Přední simuluje podmínky vně automobilu. Za přepážkou je krytá část světlometu a prostředí motorového prostoru. Definice podmínek v obou komorách jsou vždy velice specifické a liší se projekt od projektu. Vždy se snažíme, aby proudění vzduchu, teplota, vlhkost nebo například míra, jakou na světlomet zvenku pršíme, odpovídaly realitě. Což je ovšem často oříšek především v zadní části, která simuluje motorový prostor. Proudění vzduchu je tu totiž hodně komplexní, což zatím neumíme zohlednit ani ve zkušebně, ani v simulacích. Samotná zástavba motorového prostoru a teplotní profily jednotlivých jeho částí jsou velice důležité. Určují totiž, jak vzduch uvnitř proudí a jaké jsou jeho parametry. To samozřejmě ovlivňuje proudění dovnitř reflektoru,“ objasňuje.

Simulace i testy ve zkušebně většinou probíhají ve třech fázích. První je „skladovací“, přípravná: jako by automobil stál zaparkovaný v garáži.

Fáze zamlžení se vyvolá pomocí rozdílu teplot. Například: „venku“ se „vyrobí“ chladné počasí, a pokud má zrovna „pršet“, stoupne relativní vlhkost na sto procent. Motorový prostor se zahřívá a postupně dochází k zamlžení: auto stojí nastartované venku; když „jede“ v dešti a větru, může se zamlžit rychleji.

No a ve třetí fází se pak sleduje, jestli se světlomet za stanovenou dobu sám odmlží. „Zákazník třeba určí, že potřebuje, aby se tak stalo za půl hodiny,“ dodává Matejka.

Nakonec se testuje „na poli“

Povětrnostní podmínky druhé fáze si definuje zákazník na základě svých zkušeností při testování nebo z reálného provozu. „Oblast, do které my můžeme aktivně vstupovat a kterou řešíme se zákazníkem, jsou větrací otvory na zadní straně pouzdra světlometu a jeho vnitřní zástavba. Reflektor se většinou navrhuje s větším počtem otvorů, aby se mohlo při zkouškách různě kombinovat: řekneme například, že otvory číslo jedna a dva jsou otevřené, zbytek zavřený. Provede se zkouška a zjišťuje se, jestli je větrání dostatečné. Pak se udělá zase jiná kombinace otevřených a zavřených otvorů a tak dále. Nakonec se vyberou dvě nebo tři nejlepší varianty, které se následně testují v reálných podmínkách. Pokud ty dopadnou tak, jak předpovídaly simulace, respektive jak ukázaly testy ve zkušebně, ony nepotřebné větrací otvory se pro výrobu zaslepí.

Tyto takzvané field testy probíhají v realitě. Michal Matejka se předloni zúčastnil zkoušek Škody Kodiaq na testovacím polygonu nedaleko Wolfsburgu. „Nejzajímavější a zároveň nejpodstatnější na reálných testech je uvědomit si fakt, nakolik je důležité, jaké panuje v daný den počasí. Rozdíly jsou opravdu markantní. Je ohromný rozdíl, zda je třináct stupňů a svítí sluníčko, nebo je pět stupňů a mrholí,“ vypráví Matejka a dodává, že i v těchto reálných podmínkách probíhají již popisované tři fáze. Nejprve skutečné auto stojí přes noc zaparkované ve skutečné garáži. Pak se vyjede ven, jeho světlomety se zamlží a sleduje se, zda a za jakou dobu se odmlží v porovnání s tím, co ukazovaly simulace a laboratorní testy.

,



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Anti SPAM *

Buďme v kontaktu

Sledujte VVAutomotive na síti LinkedIn a na Facebooku – buďte v kontaktu s profesionály z oboru. Odebírejte aktuální informace a rozšiřte komunitu odborníků.