范書華，許 豐，趙有為

（徐州徐工汽車制造有限公司，江蘇 徐州 221000）

隨著各地對(duì)環(huán)保要求的提高，部分城市已針對(duì)施工場(chǎng)地渣土車輛進(jìn)行規(guī)范化管理并制定相應(yīng)的保潔措施，即施工場(chǎng)地出入口道路硬化并配備涉水池及相應(yīng)的高壓沖洗設(shè)備，確保駛離工地現(xiàn)場(chǎng)的車輛清潔。該措施相應(yīng)地對(duì)車輛線束防水性提出了新的要求，尤其是關(guān)重連接器的防水性能，而ECU模塊作為發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，其密封連接器一旦進(jìn)水，會(huì)嚴(yán)重影響整車功能及行車安全，因此，如何有效、科學(xué)地對(duì)ECU進(jìn)行防護(hù)成為當(dāng)前重中之重。本文提出了一種主要針對(duì)城市渣土車的ECU水洗直噴防護(hù)解決方案。

1 ECU模塊進(jìn)水失效分析

1.1 防水等級(jí)定義

ISO 20653《道路車輛-防護(hù)等級(jí)（IP代碼）-電氣設(shè)備對(duì)外來(lái)物、水和接觸的防護(hù)》對(duì)防護(hù)等級(jí)進(jìn)行了定義。

1.2 防水等級(jí)劃分

ISO 20653標(biāo)準(zhǔn)中提供了一個(gè)關(guān)于車輛各區(qū)域防水等級(jí)的示例。

1.3 失效模式分析

發(fā)動(dòng)機(jī)屬于高溫、高振動(dòng)設(shè)備，溫度變化會(huì)使與密封結(jié)構(gòu)腔體電器件相匹配的線束端連接器內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，高頻次振動(dòng)會(huì)對(duì)連接器相連部位的密封性造成影響。車輛行駛過(guò)水時(shí)，處于涉水線下的部位除承受短時(shí)浸水外，還會(huì)承受濺水的沖擊，并且渣土車發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束部分暴露在駕駛室與縱梁間隙之間，高壓水槍沖洗車輛時(shí)會(huì)對(duì)線束造成高壓水沖擊。所以傳統(tǒng)機(jī)艙線束的水密性要求IPX4K無(wú)法滿足實(shí)際使用工況，ECU連接器此類關(guān)重件防護(hù)應(yīng)滿足更高要求。

2 水洗直噴防護(hù)解決方案

2.1 防護(hù)解決方案

結(jié)合城市渣土車特殊使用工況，從ECU布置形式及裝配便利性考慮，提出以下解決方案，如圖1所示。

圖1 ECU水洗直噴防護(hù)形式及裝配效果

2.2 防護(hù)材料及性能指標(biāo)

防護(hù)材料及性能指標(biāo)見表1。

表1 材料及性能指標(biāo)

3 測(cè)試試驗(yàn)

ECU工作溫度不宜超過(guò)80℃，考慮到增加防水布后對(duì)ECU散熱影響，對(duì)ECU進(jìn)行周邊溫度場(chǎng)及熱平衡測(cè)試。

3.1 測(cè)試條件及測(cè)試工況

溫度：（33±2）℃。

試驗(yàn)工況：平坦道路；額定功率（1800r/min）、最大扭矩（1200r/min）。

3.2 測(cè)試工具

CSM工具、熱電偶（貼片式）。

3.3 測(cè)試方法

1）選擇目標(biāo)測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行熱電偶布控及通道編序，如表2所示。

表2 熱電偶布控及通道編序

2）配置通道信息，搭建溫度測(cè)試模板。

3）檢查車況及測(cè)試準(zhǔn)備情況，開始試驗(yàn)。

3.4 數(shù)據(jù)分析

1）工況1：額定功率，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1800r/min，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)17′40″。

防水布外表面上側(cè)溫度最高，最高溫度為76.1℃；其次為防水布外表面下側(cè)，最高溫度為75.2℃；溫度最低為ECU護(hù)套4（防水布內(nèi)側(cè)），最低溫度為67.5℃。

選擇相近或接近平行的波形通道，進(jìn)行對(duì)比分析，如表3所示。

表3 熱電偶布控及通道編序

2）工況2：最大扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1200r/min，該條件共測(cè)得兩組數(shù)據(jù)，第1組測(cè)量時(shí)長(zhǎng)13′15″，第2組測(cè)量時(shí)長(zhǎng)19′10″。

所測(cè)通道中，防水布外表面上側(cè)溫度最高，最高溫度為79.1℃；溫度最低為ECU護(hù)套4（防水布內(nèi)側(cè)），最低溫度為68.4℃。

選擇相近或接近平行的波形通道，進(jìn)行對(duì)比分析，如表4所示。

表4 熱電偶布控及通道編序

所測(cè)通道中，防水布外表面上側(cè)溫度最高，最高溫度為78.5℃；溫度最低為ECU護(hù)套4（防水布內(nèi)側(cè)），最低溫度為68.4℃。其余測(cè)量點(diǎn)波形變化趨勢(shì)與最大扭矩下第1組測(cè)得波形基本相同。

3.5 測(cè)試結(jié)論

在發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率和最大扭矩工況，車輛持續(xù)行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度基本可達(dá)到最高，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，ECU接插件外包裹防水布后，防水布內(nèi)外側(cè)最高溫度均未超過(guò)80℃。可得結(jié)論：加裝ECU防水布后，不會(huì)影響ECU及其周圍散熱。

4 總結(jié)

整車的防水設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜和重要的工程，而線束的防水性是電器系統(tǒng)可靠性的重要組成部分。在線束設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮周邊環(huán)境和工況因素，選擇最優(yōu)的防水措施。本文結(jié)合城市渣土車特殊使用工況，從ECU布置形式及裝配便利性考慮，提出了ECU水洗直噴防護(hù)措施，并進(jìn)行了充分測(cè)試驗(yàn)證，為今后汽車線束在防水性能方面的提升提供了參考方向。