甘國翠，馬 奎，彭承榮

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

汽車線束作為汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，起到電源分配和信號傳遞的作用，對汽車的安全駕駛至關(guān)重要。線束虹吸進水是汽車線束不易察覺的一種故障模式，因此在線束設(shè)計過程中對易產(chǎn)生虹吸的細節(jié)進行處理，提升插件防水性能和導(dǎo)線密封性能尤為重要。

1 虹吸進水失效案例分析

1.1 案例描述

汽車間歇性無法掛倒擋問題嚴重影響汽車的正常使用。某車型艙內(nèi)主線與底盤線對接防水接插件進水，導(dǎo)致12V電源線串電至5V換擋信號線，是造成該車型間歇性無法掛擋的主要原因。艙內(nèi)對接插件有明顯水珠，端子腐蝕產(chǎn)生銅綠，如圖1紅框所示。

圖1 艙內(nèi)對接插件進水示意

1.2 插件進水原因分析

技術(shù)人員通過魚骨圖（圖2）分析，檢查了線束零件來料情況，排除了線束運輸及裝配過程進水的可能性。同時排查故障車艙內(nèi)進水情況，未發(fā)現(xiàn)艙內(nèi)地毯飾板等處有水漬及進水的痕跡。最終通過理論分析及實驗驗證鎖定了艙內(nèi)防水插件進水的途徑：虹吸進水。

圖2 艙內(nèi)進水分析魚骨圖

解剖主線與底盤線束對接插件后發(fā)現(xiàn)，線束導(dǎo)線之間干燥潔凈，無進水痕跡。繼續(xù)把接插件后面這段導(dǎo)線剝皮，發(fā)現(xiàn)銅絲發(fā)黑，有進水的跡象。解剖完底盤線束所有導(dǎo)線，沿著導(dǎo)線銅絲發(fā)黑路徑追蹤，發(fā)現(xiàn)并不是接插件內(nèi)所有導(dǎo)線都有進水的痕跡，而是只有部分導(dǎo)線進水，銅絲發(fā)黑。這些導(dǎo)線分別對應(yīng)艙外左右后組合燈的轉(zhuǎn)向、制動及位置信號線。于是懷疑左右后組合燈防水接插件因密封不合格進水，水通過導(dǎo)線多股線芯之間的間隙，在左右后組合燈同防水接插件的高度差和艙內(nèi)防水接插件內(nèi)觸點發(fā)熱冷卻后的溫度變化引起的壓差作用下（虹吸現(xiàn)象的機理）滲透到導(dǎo)線內(nèi)部，繼而滲透到主線與底盤線束對接處的接插件，如圖3所示。

圖3 主線與底盤對接插件虹吸進水路徑

為證實這種猜測，主線與底盤線束接插件吹干后，將其與左右后組合燈相關(guān)線路挑出，放到一個新增加的防水接插件上單獨密封，同時原車接插件用盲堵密封相應(yīng)的后組合燈孔位。整車淋雨10min后，開暖氣30min，放置一晚后，發(fā)現(xiàn)原車主線與底盤對接插件無水，新增的防水接插件后組合燈導(dǎo)線進水，遇測水試劑變紅（橙色試劑遇水變紅）。這說明艙外組合燈接插件進水后，水在高度差和內(nèi)外壓差的作用下虹吸進入到防水接插件內(nèi)，導(dǎo)致其積水。為了證實艙內(nèi)選用防水接插件會加速虹吸現(xiàn)象，將進水的相關(guān)回路分別調(diào)出到防水接插件和非防水接插件上，在相同條件下和相同時間內(nèi)觀察其進水量，發(fā)現(xiàn)防水接插件內(nèi)進水量顯著，非防水接插件內(nèi)幾乎無進水現(xiàn)象。

2 防虹吸現(xiàn)象的設(shè)計與選型

汽車線束作為汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對用電器功能的實現(xiàn)起到舉足輕重的作用。如上述案例中艙外接插件密封不到位及艙內(nèi)接插件選型不合理，導(dǎo)致虹吸進水后直接影響電器性能，成為汽車安全駕駛中的不可控因素，因此對線束中易產(chǎn)生虹吸的細節(jié)進行處理尤為重要。下文從線束布置、防水接插件的選用及防水要求、合點布置要求及密封處理3個方面講述如何在線束設(shè)計前期對易產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象的細節(jié)進行處理，防止進水后虹吸。

2.1 線束布置

線束設(shè)計時，線束的三維布置應(yīng)考慮其走向布置對防水性能的影響，在走向上切斷虹吸進水的路徑。首先搭鐵點、接插件位置盡可能布置在干區(qū)或非水流區(qū)域。其次整車搭鐵是防水較薄弱的環(huán)節(jié)，水容易從其滲入電器系統(tǒng)，需使防水電器接插件安裝點高于搭鐵點，且線束搭鐵安裝方向朝下，這樣就能利用安裝位置的優(yōu)勢，有效防止搭鐵進水后在大氣壓差及液壓差的作用下虹吸進水，水流入防水接插件內(nèi)影響電器性能[1]。同時濕區(qū)接插件的安裝朝向也需向下或水平布置，避免接插件朝上導(dǎo)致尾部蓄水。其次在濕區(qū)導(dǎo)線合點及搭鐵點等位置使用熱縮管時，線束布置方式也有一定的要求，均建議采用垂直布置方式，以防止熱縮管內(nèi)積水，影響其電氣性能[2]。

線束在干濕區(qū)之間的鈑金過孔時一般會采用橡膠件密封。此處線束的布置方式及走向需防止進水，從根源上切斷虹吸進水路徑也尤為重要。一是根據(jù)水往低處走的原理，干區(qū)的線束需高于濕區(qū)的線束，以防濕區(qū)的水進入干區(qū)后虹吸。對于車門橡膠件之類的雙頭橡膠件，則需要靜態(tài)側(cè)的墊圈孔高于動態(tài)側(cè)的墊圈孔，且對中心點高度偏移量也有一定的要求，防止水進入干區(qū)，從而在根源上防止虹吸進水。二是為了防止出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，干區(qū)的線束靠近橡膠件的區(qū)域有一段采用稀繞或者不使用包裹物，并選用不吸水的包裹物，比如PVC[2]。

2.2 防水接插件的選用及防水要求

整車可分為濕區(qū)和干區(qū)兩部分，一般駕駛艙、行李艙為干區(qū)，而被水淋到的前艙及后保等為濕區(qū)。由于密封的影響，防水型接插件工作時會在接觸點產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，一般認為防水接插件的工作溫度等于環(huán)境溫度與接點溫升之和[3]。因此線束回路上不能將防水型接插件放置在艙內(nèi)干區(qū)，非防水型接插件放在濕區(qū)或水流路徑上。防止線束進水后在大氣壓差及液壓差的作用下發(fā)生虹吸進水，水流進入到艙內(nèi)接插件內(nèi)影響電氣性能甚至影響整車安全行駛。如艙內(nèi)接插件不可避免存在漏水風險，可采用非防水接插件加防水膠套的方式來達到防水目的，如圖4所示。

圖4 非防水接插件+防水膠套的防水方式

汽車濕區(qū)接插件在選型時一般需選用防護等級為IPX7及以上的防水型接插件。線徑的選擇應(yīng)在接插件允許范圍內(nèi)。同時防水接插件需配備密封墊、防水栓及盲栓，密封墊可以保證線束接插件與用電器接插件之間的密封；防水栓用于端子壓接時將其壓在導(dǎo)線絕緣皮外，防止水從接插件孔位滲入；盲堵則是對接插件的空余孔位進行密封防水。

2.3 合點布置要求及密封處理

合點應(yīng)盡可能布置在干區(qū)或者非水流路徑上。由于電器模塊工作前后存在溫差，溫度升高后下降導(dǎo)致內(nèi)部壓力減小，布置在濕區(qū)非水流路徑上的合點若密封不到位，水從此處滲入線束中，在壓差作用下順著多股銅導(dǎo)線間的間隙滲入艙外低洼處防水型密封接插件內(nèi)，引起電器模塊故障。應(yīng)對此虹吸現(xiàn)象，除濕區(qū)使用防水接插件外，對合點進行密封也尤為重要，最常用的方式是使用雙臂熱縮管進行密封。

雙臂熱縮管，外層采用優(yōu)質(zhì)、柔軟的交聯(lián)聚烯烴材料，內(nèi)層則為熱熔膠復(fù)合加工而成。外層材料具有絕緣、防腐和耐磨等優(yōu)點，內(nèi)層具有低熔點、防水、密封和高粘接性等優(yōu)點。其耐壓等級600V，防火等級VW-1，收縮比例有2 ∶1、3 ∶1、4 ∶1，收縮溫度70～125℃，工作溫度-45℃±125℃[4]。熱縮管在工作時，高分子材料隨著溫度由低到高經(jīng)歷玻璃態(tài)到高彈態(tài)，玻璃態(tài)時性能接近塑料，而高彈態(tài)時性能接近橡膠。生產(chǎn)時，將熱縮管加熱到高彈態(tài)，并對其施加一定的載荷使其擴張后快速冷卻，使其進入到玻璃態(tài)穩(wěn)固。應(yīng)用時再次加熱，熱縮管恢復(fù)為高彈態(tài)，在沒有外加載荷時，迅速回縮，冷卻后進入到玻璃態(tài)固定，從而起到絕緣密封的作用[5]。

對于雙臂熱縮管密封過的合點，必須保證兩端有溢出的膠且合點處應(yīng)位于熱縮管中間位置進行烘烤密封以確保其防水性能，不允許在烘烤熱縮管的過程中出現(xiàn)線皮被烤化、熱縮管被刺破露銅絲的現(xiàn)象，如圖5所示。

圖5 合點雙臂熱縮管合格及不合格示意圖

3 結(jié)論

本文結(jié)合某車型虹吸進水案例，提出從線束布置、防水接插件的選用及防水要求和合點布置要求及密封處理3個方面對線束防虹吸的細節(jié)進行處理。為今后汽車線束防虹吸設(shè)計及接插件進水故障排查提供了參考方向。