ECU 整車端接插件端子燒蝕問題分析

楊英振， 趙光亮， 史家濤， 劉 棟

（1.內(nèi)燃機可靠性國家重點實驗室， 山東 濰坊 261061；2.濰柴動力股份有限公司， 山東 濰坊 261061)

環(huán)境污染成為排放法規(guī)越來越嚴格的推手，中國在面對日益嚴重的環(huán)境污染問題時，也緊跟國際形勢，升級排放法規(guī)。柴油機SCR（Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原) 后處理技術(shù)成功應(yīng)用到了國V、國VI后處理排放技術(shù)路線上，在柴油機后處理應(yīng)用中用于降低尾氣氮氧化物的含量。隨著SCR技術(shù)的應(yīng)用，其后處理系統(tǒng)的整車集成及匹配應(yīng)用也遇到越來越多的問題。

本文結(jié)合具體故障案例，逐層分析，研究故障的原因并提出解決方案。

1 故障描述

某型柴油機所匹配的國內(nèi)工程機械廠家反饋一輛自卸車運行一段時間后出現(xiàn)儀表信號丟失、無法加油的現(xiàn)象，經(jīng)維修檢測發(fā)現(xiàn)，柴油機ECU整車端接插件端子出現(xiàn)燒蝕現(xiàn)象。隨后核查確認，市場上多臺工程機械車輛存在類似故障現(xiàn)象，造成ECU損壞，對于造成該故障的具體原因不明確，需要研究并確認故障原因以消除品質(zhì)隱患。

被燒蝕的整車端接插件端子外貌圖如圖1所示。

圖1 被燒蝕的整車端接插件端子外貌圖

2 原因分析

2.1 接插件故障現(xiàn)象及初步原因分析

對損壞的ECU整車端接插件進行初步分析，燒蝕位置均集中在ECU整車端接插件電源線處，如圖2所示，且發(fā)現(xiàn)整車端接插件存在大量的白色結(jié)晶物，如圖3所示。

圖2 被燒蝕的ECU接插件外貌圖

圖3 ECU整車端接插件外貌圖

由于工程機械車輛存在SCR裝置，白色結(jié)晶物類似于尿素顆粒，故障排查的方向側(cè)重于SCR后處理裝置。發(fā)現(xiàn)尿素吸液管快插接頭附近滲漏，存在白色結(jié)晶物，拆開吸液管線束接插件，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部也存在白色結(jié)晶物，如圖4所示。

圖4 SCR裝置處的白色結(jié)晶物

頭腦風(fēng)暴分析，可能是尿素壓力管漏液，尿素溶液進入加熱電阻絲供電銅線后進入接插件，后沿著底盤線束到達ECU接插件針腳，導(dǎo)致ECU接插件供電電源處周圍針腳短路，接插件燒蝕。拆解從尿素壓力管到ECU中間的連接線束進行更深一步的分析。線束被侵蝕示意如圖5所示。

圖5 線束被侵蝕示意圖

2.2 白色結(jié)晶物分析

對上述白色結(jié)晶物進行紅外光譜分析，結(jié)論分析為Urea（尿素)，驗證上述的猜想。白色結(jié)晶物成分分析如圖6所示。

圖6 白色結(jié)晶物成分分析

3 虹吸效應(yīng)

ECU整車端接插件燒蝕故障排查過程中，發(fā)現(xiàn)尿素吸液管加熱線束中導(dǎo)線呈螺旋狀變黑，如圖7所示。尿素管路線束防護能力弱，發(fā)生尿素管液滲漏，進一步通過線束虹吸至整車端接插件，整車端接插件部分針腳短路，發(fā)生燒蝕。

圖7 線束螺旋狀變黑

虹吸效應(yīng)是指液體通過管道從液位高的一端經(jīng)過高出液面的管道自動（靜壓差） 流向液位低的另一端，所用管道叫虹吸管，如圖8所示。A容器水位較高，B容器水位較低，拿一根充滿水的皮管，同時分別放入A、B容器內(nèi)并浸沒水中，保持皮管中是充滿水的狀態(tài)，當(dāng)松開兩端時就會看到容器A中的水在沒有外加條件的情況下自動向容器B中流，直至兩容器液位平齊。虹吸現(xiàn)象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的，即利用水柱壓力差，使水上升后再流到低處。

圖8 虹吸原理示意圖

本文論述的由虹吸效應(yīng)導(dǎo)致接插件燒蝕現(xiàn)象主要有兩點，一是液態(tài)因為重力、壓力或噴射等原因滲入，二是虹吸效應(yīng)使得液態(tài)分子通過導(dǎo)線內(nèi)部縫隙（導(dǎo)線之間的縫隙、導(dǎo)線與絕緣層之間的縫隙） 進入。

4 方案改進

通過以上分析，制定切實有效的改進措施，切斷虹吸源頭和虹吸路徑。通過加強SCR后處理部分線束防護，完善線束防護設(shè)計及匹配安裝規(guī)范，防止尿素溶液滲漏，切斷源頭。改進SCR后處理部分線束材質(zhì)，采用防虹吸線束切斷防護路徑。防虹吸線束如圖9所示。

圖9 防虹吸線束

試驗結(jié)果表明，采取以上措施后，可以保證柴油機ECU接插件無燒蝕問題，無類似故障，符合設(shè)計要求。

5 結(jié)論

隨著國家排放法規(guī)的升級以及普及，各種新型汽車零部件及后處理措施出現(xiàn)爆發(fā)式增長，隨之帶來各種挑戰(zhàn)性和多領(lǐng)域性復(fù)雜問題。鑒于汽車領(lǐng)域后處理匹配環(huán)境，其問題分析模式、分析過程及解決方法為此類故障排查提供一定參考，具有推廣借鑒的意義。