商用車線束五防研究

范書華， 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系統， 承載著電流和信號的傳輸任務， 電線束一旦失效， 將嚴重影響整車功能及行車安全。 商用車線束系統常見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一步細分為進水、 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解決方案。

1 防水

QC/T 29106 《汽車電線束技術條件》 對整車干區及濕區進行了定義。 干區是指安裝在駕駛室、 乘員室、 行李廂內等部位的電線束不需做特殊防水防護處理的區域， 濕區是指除干區以外電線束需做特殊防水防護處理的區域。 防水主要針對濕區和干濕區過渡區域的線束， 主要包括底盤線束、 保險杠線束、 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， 且應選用防護等級符合IPX7要求及以上的防水型插接器。

線徑規格應在插接器允許范圍內選擇。 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區應可見電線絕緣層及密封塞端部。 導線穿套密封或壓接時， 應避免密封塞被刺破。 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 并線點防水

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

通信線使用的屏蔽雙絞線并線點須采用并線端子壓接，屏蔽雙絞線膠皮剝開長度不超過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， 接線后的熱縮管無線一端至少預留1cm。 熱縮應合理安排兩端線徑， 兩端線徑截面積多線一端的外徑小于少線側的3倍外徑， 確保熱縮管熱縮品質。

1.3 防虹吸

導致虹吸現象產生的原因主要為車輛用電器工作時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部相對外界產生負壓， 此時水汽會沿著線束經插接器少量進入用電器內部。

針對虹吸導致故障現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入用電器內部， 防虹吸電纜線可解決水汽通過電纜線進入連接器導致銅絲腐蝕、產品短路的問題。

圖2 注塑一體式插接器及防虹吸電纜線

改進后的關重插接器可滿足試驗標準： 1m深浸沒試驗（IPX7）、 多角度高壓高溫水噴射實驗 （IPX9K）。

1.4 高壓水槍水洗直噴防護

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

1） 尾夾防護： 濕區和干濕區過渡區域的線束插接器尾部全部增加塑料或橡膠尾夾防護， 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密封件造成損傷。

2） 防護罩防護： 主要針對關重插接器的防護， 即影響行車安全或精密電子部件插接器的防護， 如發動機ECU等，如圖3所示。

圖3 某型號發動機ECU防護形式

1.5 預留插接器防水處理

采用插接器對插或堵蓋形式對預留插接器進行防水處理， 加裝堵蓋插接器防水等級需達到IPX7要求及以上。

2 防磨

線束磨損主要由干涉導致， 與線束布置、 固定方式及防護選擇有關， 具體可分為靜態干涉磨損及動態干涉磨損。

2.1 靜態干涉磨損解決方案

靜態干涉磨損多發于儀表臺管梁、 保險杠、 車架或鈑金過孔等處。

2.1.1 儀表臺管梁線束儀表臺管梁線束上各種開關、 用電器較多且布置相對緊湊， 受空間限制，多采用塑料線槽或護線盒進行線束有效固定及防護，如圖4所示， 材質一般選用尼龍 （PA66） 及玻纖復合材料。

圖4 塑料線槽

2.1.2 保險杠線束

保險杠多鈑金及韌邊， 多選用邊緣卡扣固定扎帶、 楔形或杉樹型按扣扎帶、 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 車架或鈑金過孔

過孔處增加橡膠套防護， 若過孔線束分支外徑不小于25mm， 應根據實際情況考慮增加導向支架及使用軟線束防護材料調節線束柔軟度， 避免線束對橡膠套造成過度擠壓。軟防護材料可參考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 動態干涉磨損解決方案

存在相對運動關系部件之間的線束固定不合理或預留安全距離不足往往會導致線束動態干涉磨損， 常見故障發生部位包括門線束、 座椅線束、 底盤至駕駛室線束、 發動機線束、 變速器線束、 后置蓄電池框線束等處。

常使用的防護材料波紋管自身也會對線纜造成一定程度的磨損。

線束設計時， 既要考慮合理固定， 同時也要考慮與連接處預留足夠的長度， 并且防止線束過多的冗余積聚。

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動路徑，動態展示線束的空間變形、彎扭狀態以及應力應變分布，有效規避動態干涉所帶來的線束磨損、 失效風險， 如圖7所示。

圖7 線束柔性仿真

2.2.2 波紋管選型

應盡可能選用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壁的接觸面積， 從而對電線PVC表皮起到更好的保護作用。

圖8 普通型波紋管與UFW超平型波紋管波形對比

3 防受力

因受力導致的線束失效主要發生于線束折彎處及相對運動件之間的線束， 表現形式多為線束斷裂、 插接器松動脫落、 端子退針等。 解決方案如下。

1） 折彎處要求。 對于折彎處線徑d小于等于35mm的線束， 線束內圓角半徑r應大于d； 當線徑d大于35mm時， 線束內圓角半徑r應大于1.2d。

2） 相對運動件之間線束的固定及校核。 運動件本體插接器 （如發動機ECU） 在距插接器尾部100～150mm處需增加固定點， 以減少插接器內的端子承受振動和線束質量，在主線束的分支處增加固定點。 相對運動件之間的線束設計受力校核可參照2.2.1。

3） 線束柔軟度及防護要求。 線束軟硬度會影響其自身受力， 相對運動件之間線束外防護應盡可能選擇軟材料，更好地緩沖相對運動產生的應力。

蓄電池線束可選用特軟聚氯乙烯絕緣低壓電纜， 導體材質采用裸銅軟導體。 外防護可采用自卷式浪紋套管。

4 防虛接

導致虛接的原因很多， 具體可分為插接器品質、 插接器松動、 端子輕微退針、 端子銹蝕氧化、 固定方式不合理、裝配或調試不當等。 解決方案如下。

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

2） 插接器松動、 端子退針。 主要受3個方面影響， 一是與插接器品質有關； 二是與插接器受力有關； 三是與插接器自身鎖緊方式存在缺陷有關， 如輪速傳感器插接器，可通過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比

3） 端子銹蝕氧化。 端子銹蝕氧化主要由護套進水導致， 具體解決方案可參考1.1～1.5。

4） 裝配。 車間流水線裝配時應避免線束拖拽導致插接器或端子損壞； 插接器裝配完回拉檢驗合格后做標識。

5） 調試。 目前商用車常見插接器端子多為片式連接，調試工具如挑針、 萬用表等使用不當， 一方面會導致護套或端子損壞， 另一方面會導致母端端子間隙變大。 調試人員應使用專用端子退針治具及尖細探針型萬用表。

5 防熱源

商用車熱源主要包括發動機、 排氣管、 消音器、 打氣泵管等。 常用熱防護措施包括： 針對溫度≥200℃的熱源部位， 在其與線束之間設置隔熱板 （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

線束的防護設計是一項重要且復雜的工程， 往往需要考慮各種因素影響。 本文就商用車常見五大失效模式具體分析并提出相應解決方案， 對于提升線束防護性能具有一定的借鑒意義。