商用車線束五防研究

范書(shū)華， 許 豐， 錢寶存

（徐州徐工汽車制造有限公司， 江蘇 徐州 221000）

汽車線束作為連接整車電器的神經(jīng)系統(tǒng)， 承載著電流和信號(hào)的傳輸任務(wù)， 電線束一旦失效， 將嚴(yán)重影響整車功能及行車安全。 商用車線束系統(tǒng)常見(jiàn)失效模式主要包括短路、 斷路、 接觸不良等， 若究其原因可將失效模式進(jìn)一步細(xì)分為進(jìn)水、 磨損、 受力、 虛接、 燙壞等。 本文主要就五大失效模式具體分析并提出相應(yīng)解決方案。

1 防水

QC/T 29106 《汽車電線束技術(shù)條件》 對(duì)整車干區(qū)及濕區(qū)進(jìn)行了定義。 干區(qū)是指安裝在駕駛室、 乘員室、 行李廂內(nèi)等部位的電線束不需做特殊防水防護(hù)處理的區(qū)域， 濕區(qū)是指除干區(qū)以外電線束需做特殊防水防護(hù)處理的區(qū)域。 防水主要針對(duì)濕區(qū)和干濕區(qū)過(guò)渡區(qū)域的線束， 主要包括底盤線束、 保險(xiǎn)杠線束、 前圍線束等， 具體如下。

1.1 插接器防水

相連插接器需相互匹配， 且應(yīng)選用防護(hù)等級(jí)符合IPX7要求及以上的防水型插接器。

線徑規(guī)格應(yīng)在插接器允許范圍內(nèi)選擇。 密封塞須與插接器及線徑相匹配， 帶密封塞的絕緣壓接， 如圖1所示， 在連接B區(qū)應(yīng)可見(jiàn)電線絕緣層及密封塞端部。 導(dǎo)線穿套密封或壓接時(shí)， 應(yīng)避免密封塞被刺破。 插接器空余孔位增加盲堵， 盲堵須與插接器相匹配。

圖1 帶密封塞絕緣壓接

1.2 并線點(diǎn)防水

導(dǎo)線并線點(diǎn)要分散不可集中， 并點(diǎn)使用超聲波焊接機(jī)焊接或并線端子壓接， 接點(diǎn)處應(yīng)光滑， 避免有毛刺突出。接點(diǎn)外用透明加厚雙壁帶膠熱縮管 （便于檢驗(yàn)） 防護(hù)， 要求烘烤出膠狀物質(zhì)， 使膠狀物質(zhì)填滿間隙， 起到防水作用。

通信線使用的屏蔽雙絞線并線點(diǎn)須采用并線端子壓接，屏蔽雙絞線膠皮剝開(kāi)長(zhǎng)度不超過(guò)150mm， 屏蔽層須用熱縮管整段熱縮后可靠搭鐵， 不允許有銅絲裸露。

熱縮管兩端包裹線皮部位至少為1cm， 若采用單邊接線， 接線后的熱縮管無(wú)線一端至少預(yù)留1cm。 熱縮應(yīng)合理安排兩端線徑， 兩端線徑截面積多線一端的外徑小于少線側(cè)的3倍外徑， 確保熱縮管熱縮品質(zhì)。

1.3 防虹吸

導(dǎo)致虹吸現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要為車輛用電器工作時(shí)本身或周邊存在溫升 （如尿素泵、 氮氧傳感器、 前照燈等），車輛停止工作后， 溫度變化使用電器內(nèi)部相對(duì)外界產(chǎn)生負(fù)壓， 此時(shí)水汽會(huì)沿著線束經(jīng)插接器少量進(jìn)入用電器內(nèi)部。

針對(duì)虹吸導(dǎo)致故障現(xiàn)象可采用低壓注塑包膠工藝將插接器尾部改為注塑一體式， 并配合防虹吸電纜線 （鍍錫銅線芯且涂有特定的防水油膏）， 如圖2所示。 注塑一體式插接器主要防止水汽從插接器根部進(jìn)入用電器內(nèi)部， 防虹吸電纜線可解決水汽通過(guò)電纜線進(jìn)入連接器導(dǎo)致銅絲腐蝕、產(chǎn)品短路的問(wèn)題。

圖2 注塑一體式插接器及防虹吸電纜線

改進(jìn)后的關(guān)重插接器可滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)： 1m深浸沒(méi)試驗(yàn)（IPX7）、 多角度高壓高溫水噴射實(shí)驗(yàn) （IPX9K）。

1.4 高壓水槍水洗直噴防護(hù)

城市環(huán)保對(duì)城市渣土車清潔度提出了更高的要求， 施工場(chǎng)地出入車輛反復(fù)高壓水槍沖洗使線束插接器水密性受到較大不利影響， 水洗直噴防護(hù)主要應(yīng)用于此類工況解決方案， 具體如下。

1） 尾夾防護(hù)： 濕區(qū)和干濕區(qū)過(guò)渡區(qū)域的線束插接器尾部全部增加塑料或橡膠尾夾防護(hù)， 尾夾可一定程度上避免高壓、 高速水流直接沖擊插接器根部對(duì)密封件造成損傷。

2） 防護(hù)罩防護(hù)： 主要針對(duì)關(guān)重插接器的防護(hù)， 即影響行車安全或精密電子部件插接器的防護(hù)， 如發(fā)動(dòng)機(jī)ECU等，如圖3所示。

圖3 某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU防護(hù)形式

1.5 預(yù)留插接器防水處理

采用插接器對(duì)插或堵蓋形式對(duì)預(yù)留插接器進(jìn)行防水處理， 加裝堵蓋插接器防水等級(jí)需達(dá)到IPX7要求及以上。

2 防磨

線束磨損主要由干涉導(dǎo)致， 與線束布置、 固定方式及防護(hù)選擇有關(guān)， 具體可分為靜態(tài)干涉磨損及動(dòng)態(tài)干涉磨損。

2.1 靜態(tài)干涉磨損解決方案

靜態(tài)干涉磨損多發(fā)于儀表臺(tái)管梁、 保險(xiǎn)杠、 車架或鈑金過(guò)孔等處。

2.1.1 儀表臺(tái)管梁線束儀表臺(tái)管梁線束上各種開(kāi)關(guān)、 用電器較多且布置相對(duì)緊湊， 受空間限制，多采用塑料線槽或護(hù)線盒進(jìn)行線束有效固定及防護(hù)，如圖4所示， 材質(zhì)一般選用尼龍 （PA66） 及玻纖復(fù)合材料。

圖4 塑料線槽

2.1.2 保險(xiǎn)杠線束

保險(xiǎn)杠多鈑金及韌邊， 多選用邊緣卡扣固定扎帶、 楔形或杉樹(shù)型按扣扎帶、 螺栓固定扎帶固定， 如圖5所示。

圖5 扎帶固定示意圖

2.1.3 車架或鈑金過(guò)孔

過(guò)孔處增加橡膠套防護(hù)， 若過(guò)孔線束分支外徑不小于25mm， 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮增加導(dǎo)向支架及使用軟線束防護(hù)材料調(diào)節(jié)線束柔軟度， 避免線束對(duì)橡膠套造成過(guò)度擠壓。軟防護(hù)材料可參考PVC袖套搭配自卷式紡織套管組合使用，如圖6所示。

圖6 PVC袖套及自卷式紡織套管

2.2 動(dòng)態(tài)干涉磨損解決方案

存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系部件之間的線束固定不合理或預(yù)留安全距離不足往往會(huì)導(dǎo)致線束動(dòng)態(tài)干涉磨損， 常見(jiàn)故障發(fā)生部位包括門線束、 座椅線束、 底盤至駕駛室線束、 發(fā)動(dòng)機(jī)線束、 變速器線束、 后置蓄電池框線束等處。

常使用的防護(hù)材料波紋管自身也會(huì)對(duì)線纜造成一定程度的磨損。

線束設(shè)計(jì)時(shí)， 既要考慮合理固定， 同時(shí)也要考慮與連接處預(yù)留足夠的長(zhǎng)度， 并且防止線束過(guò)多的冗余積聚。

2.2.1 線束柔性仿真可仿真外力及重力作用條件下線束的撓性運(yùn)動(dòng)路徑，動(dòng)態(tài)展示線束的空間變形、彎扭狀態(tài)以及應(yīng)力應(yīng)變分布，有效規(guī)避動(dòng)態(tài)干涉所帶來(lái)的線束磨損、 失效風(fēng)險(xiǎn)， 如圖7所示。

圖7 線束柔性仿真

2.2.2 波紋管選型

應(yīng)盡可能選用UFW超平型波紋管， 如圖8所示。 其波谷寬度是其它波型的3～5倍， 可有效增加電線與波紋管內(nèi)壁的接觸面積， 從而對(duì)電線PVC表皮起到更好的保護(hù)作用。

圖8 普通型波紋管與UFW超平型波紋管波形對(duì)比

3 防受力

因受力導(dǎo)致的線束失效主要發(fā)生于線束折彎處及相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的線束， 表現(xiàn)形式多為線束斷裂、 插接器松動(dòng)脫落、 端子退針等。 解決方案如下。

1） 折彎處要求。 對(duì)于折彎處線徑d小于等于35mm的線束， 線束內(nèi)圓角半徑r應(yīng)大于d； 當(dāng)線徑d大于35mm時(shí)， 線束內(nèi)圓角半徑r應(yīng)大于1.2d。

2） 相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間線束的固定及校核。 運(yùn)動(dòng)件本體插接器 （如發(fā)動(dòng)機(jī)ECU） 在距插接器尾部100～150mm處需增加固定點(diǎn)， 以減少插接器內(nèi)的端子承受振動(dòng)和線束質(zhì)量，在主線束的分支處增加固定點(diǎn)。 相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的線束設(shè)計(jì)受力校核可參照2.2.1。

3） 線束柔軟度及防護(hù)要求。 線束軟硬度會(huì)影響其自身受力， 相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間線束外防護(hù)應(yīng)盡可能選擇軟材料，更好地緩沖相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力。

蓄電池線束可選用特軟聚氯乙烯絕緣低壓電纜， 導(dǎo)體材質(zhì)采用裸銅軟導(dǎo)體。 外防護(hù)可采用自卷式浪紋套管。

4 防虛接

導(dǎo)致虛接的原因很多， 具體可分為插接器品質(zhì)、 插接器松動(dòng)、 端子輕微退針、 端子銹蝕氧化、 固定方式不合理、裝配或調(diào)試不當(dāng)?shù)取?解決方案如下。

1） 插接器品質(zhì)。 插接器品質(zhì)主要包括匹配度及端子壓接品質(zhì)， QC/T29106 《汽車電線束技術(shù)條件》 對(duì)端子壓接提出明確的要求。

2） 插接器松動(dòng)、 端子退針。 主要受3個(gè)方面影響， 一是與插接器品質(zhì)有關(guān)； 二是與插接器受力有關(guān)； 三是與插接器自身鎖緊方式存在缺陷有關(guān)， 如輪速傳感器插接器，可通過(guò)增加插接器連接卡解決， 如圖9所示。

圖9 輪速傳感器插接器連接卡裝配前后對(duì)比

3） 端子銹蝕氧化。 端子銹蝕氧化主要由護(hù)套進(jìn)水導(dǎo)致， 具體解決方案可參考1.1～1.5。

4） 裝配。 車間流水線裝配時(shí)應(yīng)避免線束拖拽導(dǎo)致插接器或端子損壞； 插接器裝配完回拉檢驗(yàn)合格后做標(biāo)識(shí)。

5） 調(diào)試。 目前商用車常見(jiàn)插接器端子多為片式連接，調(diào)試工具如挑針、 萬(wàn)用表等使用不當(dāng)， 一方面會(huì)導(dǎo)致護(hù)套或端子損壞， 另一方面會(huì)導(dǎo)致母端端子間隙變大。 調(diào)試人員應(yīng)使用專用端子退針治具及尖細(xì)探針型萬(wàn)用表。

5 防熱源

商用車熱源主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、 排氣管、 消音器、 打氣泵管等。 常用熱防護(hù)措施包括： 針對(duì)溫度≥200℃的熱源部位， 在其與線束之間設(shè)置隔熱板 （鍍鋁鋼板）， 并保證線束距離隔熱板≥50mm； 在熱源部件上包裹隔熱材料， 如排氣管外壁包裹玄武巖或氣凝膠隔熱層； 在線束外部包裹隔熱材料， 如鋁箔袖套、 鋁箔膠帶等， 并保證50mm以上的間距。

6 總結(jié)

線束的防護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要且復(fù)雜的工程， 往往需要考慮各種因素影響。 本文就商用車常見(jiàn)五大失效模式具體分析并提出相應(yīng)解決方案， 對(duì)于提升線束防護(hù)性能具有一定的借鑒意義。