ECU接插件防水方式及進水原因分析

【摘 要】電控單元ECU作為電控柴油車的重要零部件，具有多種失效模式，其中最常見的失效模式是ECU接插件進水導致針腳或者PCB板腐蝕，進而導致ECU損壞。文章主要介紹商用車ECU接插件常見的兩種防水方式，然后分析接插件進水原因，并總結(jié)出ECU接插件線束在制作過程中的防水注意事項，期望能為ECU接插件線束的設計及制作提供參考。

【關鍵詞】ECU;防水;線束;接插件;腐蝕

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：B 文章編號：1003-8639（ 2024 ）11-0097-02

Analysis of Waterproofing Methods and Water Inlet Causes of ECU Connectors

【Abstract】ECU as an important component of electronically controlled diesel vehicles，has a variety of failure modes，among which the most common failure mode is that the water in the ECU connector causes the corrosion of pins or PCB board，which leads to the damage of the ECU. This paper mainly introduces two common waterproof methods of commercial vehicle ECU connector，then analyzes the reasons for water inlet of connector，and summarizes the waterproof precautions of ECU connector harness in the production process，hoping to provide a reference for the design and production of ECU connector harness.

【Key words】ECU;waterproof;wiring harness;connector;corrosion

商用車發(fā)動機采用電控單元ECU控制技術已然成為主流趨勢。目前有的ECU安裝在發(fā)動機上，有的安裝在車架上。部分車型應用環(huán)境愈發(fā)惡劣，例如城市渣土車每天需經(jīng)歷數(shù)十次高壓水槍的洗滌，一些礦卡長期在陰雨潮濕且泥濘的路況下工作，插秧拖拉機主要在水田中進行作業(yè)。而ECU長期暴露在外，倘若接插件防水能力不足，ECU便極易進水，進而導致針腳或PCB板被腐蝕，最終致使ECU失效。在實際工程中，因接插件進水而導致ECU失效的案例數(shù)不勝數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，某整車廠生產(chǎn)的某型號農(nóng)用水田拖拉機，因ECU接插件進水而導致的ECU失效比例已超過70%。因此，分析研究并提升ECU接插件的防水能力，對于ECU、發(fā)動機以及整車的可靠性而言，具有重大意義。

1 ECU接插件密封原理

1.1 接插件密封整體情況

ECU接插件密封的主要目的是防水，即防止水分通過接插件進入ECU腔內(nèi)。接插件密封包括四周的密封和中間線束連接處的密封，如圖1所示。接插件的密封差異主要表現(xiàn)在中間密封材質(zhì)方面。當前市場上主流的密封方式有硅橡膠墊密封和凝膠密封兩種。

硅橡膠墊密封和凝膠密封的接插件四周均有橡膠密封圈，當接插件插入ECU腔后，該密封圈能夠和ECU腔內(nèi)壁緊密貼合，以保證接插件四周的防水效果，如圖2所示。圖2a為某機型的ECU腔，圖2b為該機型的接插件，其中四周纏繞密封圈，圖2c為接插件插入ECU腔后的裝配示意圖。

1.2 硅橡膠墊密封原理

硅橡膠墊密封的ECU接插件中間部分密封材料是硅橡膠墊，上邊加工大小不等的孔（不同的孔匹配不同線徑的導線），導線與硅橡膠墊上孔之間依靠過盈配合達到防水效果，如圖3所示。硅橡膠在-60～200℃溫度下可以一直保持穩(wěn)定的化學性質(zhì)，具備良好的彈性，廣泛應用于電子元器件密封、高溫電線套管、顯示屏密封等場合。

1.3 凝膠密封原理

凝膠密封的ECU接插件中間部分材料是合成膠，該合成膠在-60～200℃溫度下化學性質(zhì)穩(wěn)定，具備一定的流體特性和粘性，當導線插入時，膠本身可以與導線緊密貼合，以達到防水效果，如圖4所示。目前博世ECU接插件廣泛采用凝膠密封方式。

2 ECU接插件進水原因

針對市場反饋某機型ECU接插件（硅橡膠墊密封）進水導致批量ECU針腳腐蝕問題，如圖5所示。利用控制變量法進行線束防水對比試驗，發(fā)現(xiàn)ECU接插件進水原因主要有兩點：硅橡膠墊處線束拉緊力過大;線束鉚接點密封不嚴。

2.1 硅橡膠墊處線束拉緊力過大

當硅橡膠墊處線束拉緊力過大時，硅橡膠墊上孔的形狀會發(fā)生變化，導致孔和導線之間產(chǎn)生縫隙，水會從縫隙進入ECU腔內(nèi)部，如圖6所示。

在試驗室內(nèi)分析故障線束時，發(fā)現(xiàn)接插件處線束向一側(cè)嚴重彎曲，且被膠布緊緊地纏繞了十余圈，線束明顯處于拉緊狀態(tài)。取6根該機型的新線束做防水測試，其中前3根線束不做任何處理（第1組，線束處于拉緊狀態(tài)），如圖7a所示;后3根將線束上膠布拆掉（第2組，線束處于不受拉緊力的自然狀態(tài)），如圖7b所示。將該6根線束在同樣條件下做防水測試：接插件插在ECU上，放入水深1m的水箱中，浸泡30min后觀察接插件進水情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)第1組的3根線束所有接插件嚴重進水，如圖7c所示;第2組的3根線束中，各接插件只有一個針腳輕微進水，如圖7d所示。

2.2 鉚接點密封不嚴

鉚接點即2根導線的連接處，當鉚接點密封不嚴時，水會通過鉚接點進入導線里邊并順著導線蔓延，稱為虹吸效應，久而久之會腐蝕導線和ECU針腳。在試驗室內(nèi)拆解線束后發(fā)現(xiàn)，該機型使用的線束中存在鉚接點（距離導線端子約10cm），且鉚接點一端存在裸露的銅線，如圖8a所示。進一步分析發(fā)現(xiàn)鉚接點所在的導線位置與7d中進水針腳位置一致。將2.1章節(jié)中第2組3根線束的鉚接點均打膠密封處理，如圖8b所示，同樣條件下做防水測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3根線束的接插件均未進水。顯然，7d中該針腳進水原因為鉚接點密封不嚴所致。

3 線束制作注意事項

3.1 避免接插件處線束過度拉緊

若使用硅橡膠墊密封的ECU接插件，則需要避免接插件處的線束過度拉緊。實際生產(chǎn)中可以采用專用工裝導向的方法：把接插件放在工裝上，將線束按照工裝的導向放好，然后再用膠布固定線束，以避免接插件處線束過度拉緊，如圖9所示，線束從接插件出來后，沒有被過度拉緊。

3.2 合理處理鉚接點

經(jīng)過反復的試驗，得到線束鉚接點處理方式主要包括如下4個步驟，如圖10所示。按照該步驟制作的鉚接點，完全滿足IP6K9K防水要求。

1）用銅片壓緊并連接2根裸露線束，如圖10a所示。

2）用絨布膠布纏繞鉚接位置3～4圈，不能有芯線或端子本體外露，防止扎破熱縮管，如圖10b所示。

3）將內(nèi)部帶膠的熱縮管套在鉚接點處，且保證鉚接點距離熱縮管末端大于10mm，如圖10c所示。

4）烘烤熱縮管5～8s，溫度380～420℃，烘烤過程中360°旋轉(zhuǎn)熱縮管，保證熱縮管兩端均勻出膠，如圖10d所示。

4 結(jié)束語

本文首先對市場上ECU接插件的兩種常見密封方式進行了介紹，并闡述了其密封原理。接著重點分析了采用硅橡膠墊密封的接插件進水的原因。最后針對問題產(chǎn)生的原因，介紹了線束制作工藝過程中的注意事項，可為線束制作工藝提供參考和指導。

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