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)

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

本文結合具體故障案例，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工程機械廠家反饋一輛自卸車運行一段時間后出現儀表信號丟失、無法加油的現象，經維修檢測發現，柴油機ECU整車端接插件端子出現燒蝕現象。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，且發現整車端接插件存在大量的白色結晶物，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，白色結晶物類似于尿素顆粒，故障排查的方向側重于SCR后處理裝置。發現尿素吸液管快插接頭附近滲漏，存在白色結晶物，拆開吸液管線束接插件，發現內部也存在白色結晶物，如圖4所示。

圖4 SCR裝置處的白色結晶物

頭腦風暴分析，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 白色結晶物分析

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

圖6 白色結晶物成分分析

3 虹吸效應

ECU整車端接插件燒蝕故障排查過程中，發現尿素吸液管加熱線束中導線呈螺旋狀變黑，如圖7所示。尿素管路線束防護能力弱，發生尿素管液滲漏，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，發生燒蝕。

圖7 線束螺旋狀變黑

虹吸效應是指液體通過管道從液位高的一端經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容器內并浸沒水中，保持皮管中是充滿水的狀態，當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。虹吸現象是液態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導致接插件燒蝕現象主要有兩點，一是液態因為重力、壓力或噴射等原因滲入，二是虹吸效應使得液態分子通過導線內部縫隙（導線之間的縫隙、導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，完善線束防護設計及匹配安裝規范，防止尿素溶液滲漏，切斷源頭。改進SCR后處理部分線束材質，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，符合設計要求。

5 結論

隨著國家排放法規的升級以及普及，各種新型汽車零部件及后處理措施出現爆發式增長，隨之帶來各種挑戰性和多領域性復雜問題。鑒于汽車領域后處理匹配環境，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。