阻斷汽車發(fā)動機線束穿缸電線虹吸效應(yīng)的方法設(shè)計和工藝研究

【摘" 要】汽車發(fā)動機線束位于汽車上頻繁受到雨水、濕氣或其它液體影響的濕區(qū)，在實際工況下，由于電線內(nèi)部虹吸效應(yīng)的存在，液態(tài)分子會通過電線內(nèi)部縫隙滲入，導(dǎo)致潤滑油進入電控模塊發(fā)生燒蝕，機油倒流腐蝕發(fā)動機電子控制單元ECU等現(xiàn)象，存在嚴重的品質(zhì)隱患。為避免發(fā)動機線束中穿缸電線虹吸效應(yīng)的發(fā)生，文章設(shè)計研究一種防虹吸工藝，將發(fā)動機線束穿缸的若干根電線打斷，采用一種中間隔斷、兩端鏤空的銅接頭，通過冷壓接分別連接打斷的電線，并在此部位進行PA注塑成形，注塑內(nèi)圈保證穿缸各電線冷壓接處密封絕緣，注塑外圈形成恰好能與缸體配合的O形圈，再施以卡簧固定在缸體上，實現(xiàn)發(fā)動機線束穿缸部位有效密封。通過此工藝方法，阻斷穿缸電線內(nèi)部的虹吸效應(yīng)，有效解決因此帶來的一系列不良后果，提升產(chǎn)品品質(zhì)保證能力，降低售后市場維修及索賠的概率，提升發(fā)動機品牌乃至車輛品牌的競爭力。

【關(guān)鍵詞】發(fā)動機線束；虹吸效應(yīng)；鏤空接頭；注塑成形

中圖分類號：U463.62" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）02-0072-03

Design and Process Research on the Method of Blocking the Siphon Effect of Car Engine Wire Harness Passing Through Cylinder Wires

LV Jiao1，WANG Haibo2

（1. Hubei Automotive Industry College；2. Hubei Zhengaopkc Automotive Wiring Co.，Ltd.，Shiyan 442000，China）

【Abstract】The car engine wiring harness is located in a wet area of the car that is frequently affected by rainwater，moisture，or other liquids. In actual working conditions，due to the presence of the siphon effect inside the wire，liquid molecules will seep into the gaps inside the wire，causing lubricating oil to enter the electronic control module and cause erosion. Oil backflow corrodes the engine electronic control unit ECU，posing serious quality hazards. To avoid the occurrence of siphon effect on wires passing through the cylinder in the engine wiring harness，this article designs an anti siphon process. Several wires passing through the cylinder in the engine wiring harness are broken，and a copper joint with a middle partition and hollow ends is used to connect the broken wires through cold pressing. PA injection molding is carried out in this area，and the inner ring of the injection molding ensures that the cold pressing joints of the wires passing through the cylinder are sealed and insulated. The outer ring of the injection molding forms an O-ring that can fit perfectly with the cylinder body，apply a snap ring to fix it on the cylinder block，achieving effective sealing of the engine wiring harness through the cylinder. Through this process method，the siphon effect inside the cylinder wire is blocked，effectively solving a series of adverse consequences caused by it，improving product quality assurance ability，reducing the probability of after-sales market maintenance and claims，and enhancing the competitiveness of engine brands and even vehicle brands.

【Key words】engine wiring harness；siphon effect；hollow joint；injection molding

1" 引言

汽車發(fā)動機為汽車提供原動力，它影響著汽車的動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和環(huán)保性等各項重要指標。汽車線束遍布整車，是實現(xiàn)車載電源及各個電氣設(shè)備電路物理連接的部件。如果把發(fā)動機比作汽車的心臟，那么線束就是汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及血管，重要程度可見一斑。發(fā)動機線束是將發(fā)動機內(nèi)部的各種傳感器、執(zhí)行器和電氣部件連接起來的一組電線和連接器總成，它通過發(fā)動機電子控制單元ECU收集和處理各類傳感器的數(shù)據(jù)，調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)以實現(xiàn)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，起著傳輸電力和信號、保護電線免受損壞和外部環(huán)境干擾的作用，因此，發(fā)動機線束的品質(zhì)尤為重要。汽車發(fā)動機線束設(shè)計與制造，除了滿足發(fā)動機總成的基本性能要求外，防水性能也是評價發(fā)動機線束品質(zhì)的重要指標之一。

汽車內(nèi)部頻繁受到雨水、濕氣或其它液體影響的區(qū)域稱為濕區(qū)。濕區(qū)需要做好耐高溫、耐腐蝕、防水等防護工作，處于濕區(qū)的電氣部件和線束同樣需要有良好的密封防護工作，否則會發(fā)生短路、腐蝕生銹、阻抗增大、接觸不良等故障。液體進入電氣部件和線束的原因主要有兩點：①連接器防水功能失效，液體由于重力、壓力或噴射等原因通過連接器縫隙滲入；②出現(xiàn)虹吸效應(yīng)，液態(tài)分子通過電線內(nèi)部縫隙滲入。發(fā)動機線束處于缸蓋內(nèi)部的分支，由于電線導(dǎo)體之間的縫隙、電線導(dǎo)體與外部絕緣皮之間的縫隙形成了空氣通道，當電線端部與缸體內(nèi)液體接觸時，會產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，導(dǎo)致潤滑油進入電控模塊，造成電控模塊燒蝕；水蒸氣甚至是液態(tài)水進入電氣部件內(nèi)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象；發(fā)動機腔內(nèi)的機油倒流，腐蝕污染發(fā)動機電子控制單元ECU。本文主要研究如何避免發(fā)動機線束穿缸電線因虹吸效應(yīng)發(fā)生液體滲入。

2" 課題來源

本課題來源于F公司某款國VI發(fā)動機車型在整車售后市場中，由于發(fā)動機電子控制單元ECU滲油問題引起高額索賠而提出的技術(shù)改進項目。

由售后服務(wù)反饋得知，該問題點嚴重影響車輛使用性能?？蛻糗囕v故障后，進入售后服務(wù)及索賠程序，引發(fā)數(shù)額巨大的售后索賠，對公司品牌及口碑都造成嚴重不良影響。故成立專項小組，以阻斷汽車發(fā)動機線束穿缸電線虹吸效應(yīng)為課題。通過對F公司該款國VI發(fā)動機車型在整車售后市場中滲油現(xiàn)象的深入了解、認真分析，將汽車電氣及虹吸原理等相關(guān)理論知識與實踐相結(jié)合，研究出一種阻斷汽車發(fā)動機線束穿缸電線虹吸效應(yīng)的方法和工藝，有效解決因穿缸電線虹吸現(xiàn)象導(dǎo)致機油回流至發(fā)動機電子控制單元ECU內(nèi)，造成控制器燒蝕及車輛功能故障的問題。

3" 技術(shù)背景

3.1" 發(fā)動機線束的結(jié)構(gòu)特點

圖1為該款國VI發(fā)動機線束部分生產(chǎn)圖，圖中左側(cè)標記處為發(fā)動機線束缸體內(nèi)部分，連接發(fā)動機噴油器，右側(cè)標記處為發(fā)動機線束缸體外部分，連接發(fā)動機電子控制單元ECU。發(fā)動機電子控制單元ECU通過線束向發(fā)動機噴油器發(fā)出噴油信號，噴油器打開，開始噴油。連接噴油器處采用一種帶螺母的環(huán)形接頭，長期浸潤在潤滑油中。

3.2" 虹吸效應(yīng)產(chǎn)生原因

該款發(fā)動機線束中，噴油器接線部分安裝在發(fā)動機缸體內(nèi)，由于電線導(dǎo)體之間的縫隙、電線導(dǎo)體與外部絕緣皮之間的縫隙，形成了空氣通道，如圖2所示。電線端部與缸體內(nèi)潤滑油接觸產(chǎn)生的虹吸效應(yīng)，使?jié)櫥屯ㄟ^該縫隙滲透到發(fā)動機電子控制單元ECU中，從而污染ECU電氣接口，造成ECU電氣接口電性能下降，pin位間短路和接頭腐蝕現(xiàn)象，影響發(fā)動機正常工作。

4" 技術(shù)方案及工藝方法

4.1" 技術(shù)方案

首先將進入缸體內(nèi)的電線從穿過缸體的位置截斷，采用一種與電線線徑相適配的中間隔斷兩端鏤空的銅接頭，通過模具冷壓接的方式，將截斷的電線物理連接起來，實現(xiàn)電路導(dǎo)通的同時，利用銅接頭中間隔斷部分阻斷虹吸效應(yīng)。然后在穿缸部位進行PA注塑成型，注塑內(nèi)圈保證穿缸各電線冷壓接處密封絕緣，注塑外圈形成恰好能與缸體配合的O形圈，再施以卡簧固定在缸體上，實現(xiàn)發(fā)動機線束穿缸部位有效絕緣密封。技術(shù)方案示意如圖3所示。

4.2" 工藝方法

4.2.1" 工藝流程

該款發(fā)動機線束工藝流程如圖4所示，其中本工藝方法主要應(yīng)用于流程圖中的鏤空接頭壓接和注塑成型步驟。

4.2.2" 工藝方法實施過程

首先使用與穿缸電線線徑相適配的中間隔斷兩端鏤空的銅接頭，如圖5所示，剝?nèi)ソ財嗵庪娋€的絕緣皮，將電線銅絲部分分別伸入銅接頭兩端中空內(nèi)腔，使用模具冷壓接，如圖6所示，直至6缸共12根穿缸電線分別壓接完畢。然后將壓接完畢的穿缸電線按照一定規(guī)則排列整齊，各壓接點互相不接觸，放入注塑成型模具中，注入PA膠料注塑成型，如圖7所示。

5" 過程控制方法及試驗驗證

5.1" 銅接頭與電線物理連接

截斷的電線采用銅接頭冷壓接實現(xiàn)物理連接，其過程控制要點如下。

1）壓接點拉力測試：使用數(shù)字式拉力檢測機測量銅接頭壓接點的拉脫力，如圖8所示，滿足對應(yīng)電線線徑接頭拉力標準：電線0.5mm²，拉力70N；電線0.75mm²，拉力80N；電線1.0mm²，拉力110N；電線1.5mm²，拉力150N。

2）壓接電線回路導(dǎo)通性測試：使用線束導(dǎo)通測試臺檢測對應(yīng)電線是否導(dǎo)通，且不存在短路及斷路等現(xiàn)象。

5.2" 穿缸部位注塑成型

穿缸部位使用PA膠料注塑成型，其過程控制要點如下。

1）線束注塑部位導(dǎo)線氣密性：對注塑首末件進行氣密性檢測，測試氣壓設(shè)定為50kPa，30s內(nèi)沒有氣泡溢出視為合格，如圖9所示。

2）線束注塑部位防水性測試：對注塑件進行IPX9K防水試驗，從任意4個方向直接瞄準注塑件噴水，試驗后檢查應(yīng)無水滲入現(xiàn)象，如圖10所示。

通過實施以上技術(shù)方案，有效地控制了進缸體電線的虹吸效應(yīng)，達成了項目預(yù)期目標，相關(guān)售后索賠大幅度減少，滿足了客戶相關(guān)要求。

6" 結(jié)束語

通過運用兩端鏤空的銅接頭壓接穿缸電線，利用銅接頭中間隔斷阻斷電線內(nèi)部空氣通道，阻斷發(fā)動機線束穿缸部分虹吸效應(yīng)。此研究與設(shè)計方案驗證實施后，一定程度上解決了因為虹吸效應(yīng)導(dǎo)致的進水、腐蝕等問題，對后續(xù)可能在車架線束、后處理線束等容易積水的部位、線體破損的部位進行預(yù)防，在項目開發(fā)階段通過潛在失效模式分析進行識別及對策，可以有效降低因虹吸效應(yīng)導(dǎo)致的問題發(fā)生率，進而系統(tǒng)性地防止因虹吸效應(yīng)導(dǎo)致的此類問題再發(fā)生，提升整車的可靠性，建立客戶更好的口碑。

（編輯" 楊凱麟）

收稿日期：2023-10-19

作者簡介

呂姣，女，碩士，主要從事先進生產(chǎn)制造技術(shù)的研究工作；王海波，男，工程師，主要從事汽車電線束新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及工藝工裝設(shè)計工作。