Methodenentwicklung Enttauung Scheinwerfer

Scheinwerfer sind die Augen des Autos. Neben dem Design ist vor allem die Ausleuchtung der Straße und der Umgebung wichtig. 

Wenn man als Brillenträger aus der Kälte kommend einen warmen Raum betritt, kann man einen unerwünschten Effekt beobachten: Die Brille beschlägt. Hat man ein Taschentuch bei sich, ist bald wieder freie Sicht gegeben. 

Was muss aber berücksichtigt werden, wenn auch beim Autoscheinwerfer schnell wieder der Durchblick gegeben sein soll? 

Schauen wir uns die Physik dazu an. 

Luft hat die Eigenschaft, bei hohen Temperaturen mehr Wasser aufzunehmen, als bei niedrigen Temperaturen. Ist die Luft sehr trocken, ist dies kein Problem. Bei hoher Luftfeuchtigkeit und sinkenden Temperaturen wird das jetzt überschüssige Wasser an kalten Flächen abgeschieden. Diesen physikalischen Vorgang nennt man Kondensation oder Taubildung. 

Bei bestimmten Witterungsverhältnissen  sind auch Schweinwerfer z.B. beim Losfahren also blind. Kleine Wassertröpfchen haben sich auf der Scheibeninnenseite niedergeschlagen.  

In Ländern mit hoher Luftfeuchtigkeit sehen aber auch beschlagene Scheinwerfer im Tageslicht nicht besonders attraktiv aus. 

Zuallererst ist zu vermeiden, dass Wasser in das Gehäuse eindringt.  

Durch gezielte Belüftung und Wärme durch die Lampen bzw. bei LED´s durch die Elektronik verdampfen diese Wassertröpfchen wieder. Man spricht hier von Enttauung. Dieser Vorgang sollte möglichst schnell passieren. 

Die Feuchtigkeit soll nach außen transportiert werden.  

Merkle & Partner hat hier eine Methode entwickelt, wie dieser Vorgang der Enttauung simuliert werden kann. 

 Physikalische Effekte, die hierbei eine Rolle spielen, sind   

• Luftfeuchtigkeit 
• Temperatur der Wand und der Luft 
• Strahlung 
• Absorption  
• Reflektion 
• Transmission (Wellenlängen-abhängig) 
• Strömung im Scheinwerfer (Erzwungene Konvektion) 
• Freie Konvektion bei stehendem Fahrzeug 

 Verschiedene Disziplinen also, die in einem Simulationsmodell berücksichtigt werden müssen, um das Enttauungsverhalten rechnerisch beschreiben zu können. 

Wie kann aber gezielt der Scheinwerfer durchströmt werden, damit die eingeschlossene Feuchtigkeit entweicht? Dies wird durch entsprechende Entlüftungsbohrungen erreicht. Es strömt allerdings nur Luft, wenn Druckdifferenzen zwischen den Bohrungen vorhanden sind.  

Diese ergeben sich aus der Umströmung des fahrenden Fahrzeugs bzw. des im Fahrzeug eingebauten Scheinwerfers. 

Die Schwierigkeit liegt darin, dass die Fahrzeuggeometrie und Einbaubedingungen den Entwicklern von Scheinwerfern oft gar nicht zur Verfügung stehen. Man behilft sich hier oft mit Versuchsergebnissen aus Vorgängermodellen. Die Druckdifferenz holt man sich durch Schlauchverlängerungen im Motorraum. 

Die Simulation zeigt, wie wirksam die gewählten Entlüftungsbohrungen bezüglich des Enttaungsverhaltens sind, entweder unter Annahme der Drücke, aber auch im eingebauten Zustand am Gesamtfahrzeug, 

Für die Enttauung spielen aber weitere, noch nicht gelöste Effekte eine große Rolle. 

Dies ist Gegenstand aktueller Forschungsuntersuchungen bei Merkle & Partner. 

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