整車線束管路品質問題研究及應用

盧 超，王 宇，梁 品

（1.上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000；2.泛亞汽車技術中心有限公司，上海 201201）

汽車主要由動力系統、傳動系統、行駛系統、轉向系統、制動系統、電氣系統等組成。整車管路是指各個功能系統中的線束、軟管、硬管、拉索等管線狀零件。管路零件作用是在各功能件之間傳遞電信號、力、油液以及氣體等介質，保證各系統實現相應功能，使整車能夠安全平穩地行駛。整車管路就好比人體的血管和神經網絡系統。

線束系統是整車管路系統的重要組成部分，由于線束為非成型管束，數模虛擬布置有時難以反映實車安裝狀態，線束是整車管路品質問題比較集中的零件。

汽車在行駛時，除了發動機振動外，還會受到各種復雜極限路況的影響，由于各系統內部及相互之間連接的管路特性不一，其運動幅度也不一致。如果線束等管路設計布置不合理，零件制造和裝配存在品質問題，隨著整車的運動，管路之間會產生動態干涉風險，甚至磨損，引起重大安全問題。以線束為例，如果與周圍銳邊零件存在動態干涉，則易被磨損，引發短路著火、功能失靈等問題，造成安全事故。通過對2004年國內外近900例整車召回信息分析發現，管路問題引發的售后召回案例多達135起，占比16.2%，通用、本田、豐田以及寶馬等汽車巨頭在內的大部分廠商都未能幸免［1］。由此可見，研究如何控制整車管路品質問題對汽車廠商具有重要戰略價值和意義［2］。

1 整車線束管路系統的基本組成

根據零件功能特性，整車管路系統主要分為三大部分，如圖1所示。

圖1 整車管路系統

1）線束系統 線束系統主要負責整車電能及電子信號的傳遞功能。如圖2所示，按照功能區域不同，線束系統分為：①前照燈線束總成；②發動機線束總成；③車身主線束總成；④儀表線束總成；⑤門線束總成；⑥前后倒車雷達線束總成等。

2）拉索系統 主要包括前蓋鎖拉索，換擋拉索，離合器拉索，油門拉索，駐車制動拉索和加油小門拉索等。

3）其他軟硬管系統 主要包括空調系統管路，暖通管路，冷卻系統管路，自動變速器油冷管路，中冷器進出管，洗滌系統管路，進排氣管路，燃油管，制動油管，制動真空管，離合器油管等。

圖2 整車線束布置

2 整車線束管路品質問題產生原因分析

經過長期對整車管路品質問題的研究分析，引發整車管路品質問題的原因主要有三方面：設計方面，整車線束的布置設計存在不合理性；零件品質方面，外協供應商提供的線束零件尺寸等不滿足設計要求；整車裝配集成方面，線束等管線零件裝配不到位。

2.1 整車線束布置設計存在不合理性

如果整車線束在前期布置設計上存在不合理性，容易造成線束與其他零件干涉，引發潛在管路品質風險，誘發售后整車管路品質問題。整車線束設計上常見以下兩種不合理情況：①線束分支長度設計不合理，過長或者過短，造成線束與周邊零件干涉，引發線束或其他管路磨損。②線束外包裹物波紋管選取不合理，直徑過粗，造成線束與周圍零件干涉，引發線束或其他管路磨損。

如圖3a所示，售后某車型發動機線束EPS分支與變速器殼體干涉，造成線束磨損，引發助力轉向功能故障。如圖3所示，A、B為EPS線束分支上的2個卡釘，卡釘A將線束一端固定在EPS上，卡釘B將線束另一端固定在發動機上。分析引發線束磨損的原因：①線束A-B段設計定義過長，且固定點A為偏置卡釘，不具有防轉功能，EPS線束分支在極限情況下與變速器殼體干涉；②發動機與EPS存在相對運動，線束屬于跨運動區域布置，由于線束與變速器殼體之間動態磨擦，造成線束破損，最終引發車輛電動助力轉向功能故障。設計優化改善：將線束A-B段長度縮短15 mm，保證極限運動時線束與變速器殼體不干涉，同時線束外包裹增加耐磨波紋管保護。

圖4為發動機線束噴油軌分支與燃油管干涉。此處布置空間狹小，線束外保護波紋管直徑較粗，造成與燃油管干涉。由于發動機工作時存在振動，燃油管存在潛在磨破風險。經分析，此處線束直徑遠小于波紋管內徑，而線束波紋管直徑太粗，造成與燃油管干涉。分析評估，此段線束改用外徑更小（Ф23.8 mm）的波紋管更合適，既可滿足線束保護需求，又可保證線束與燃油管足夠的安全距離。

圖3 售后車輛管線品質問題引發電子助力轉向功能故障案例

圖4 發動機線束噴油軌分支與燃油管干涉

2.2 線束等外協零件制造品質問題

供應商外協線束等管線零件制造品質差，同樣也會引發整車管路品質問題。目前線束的生產制作工藝主要通過手工完成，由于手工操作存在很大差異，因此，線束制作品質很難保證一致性。線束制作品質主要指供應商提供的線束尺寸等不滿足設計要求，常見表現為：①線束長度超出設計公差范圍；②線束分支出線角度與數模設計不符；③線束上固定用卡釘方向與數模設計不符；④線束外包裹物不良，造成導線外露。

一般來說，對于線束的生產制作，除了供應商的內控標準外，整車生產企業會制定更加嚴格的技術規范要求。表1列舉了部分線束分支長度公差定義，供參考。線束分支角度規定：分支自然狀態可旋轉的角度與數模角度之間最大不超過22°。

表1 線束分支長度公差要求

2.3 整車線束等零件裝配不到位

整車管線零件裝配不到位、錯裝、漏裝等，同樣會引發整車管路品質問題。常見的裝配問題有：①線束卡釘位置安裝錯誤，引起干涉等問題；②固定線束走向的支架沒有裝配到位，造成線束與周圍零件干涉；③裝配時未按規定手勢整理線束走向，引起線束干涉。

3 整車線束管路品質問題的預防和控制

如何預防和控制整車線束管路品質，防止品質問題溢出，對于汽車整車廠具有重要的價值和意義。基于前述分析，本文從兩個方面探討整車線束管路品質問題的預防和控制策略。

3.1 強化整車管路品質評審

整車管路品質評審，必須貫穿于整車開發的全生命周期，從前期設計開發，樣車試制，一直持續到整車量產階段。按照整車設計開發流程，整車管路品質評審可以分為前期虛擬設計評審和實車管路評估2個階段。管路品質評審遵循以下BP（Best Practice，最佳實踐）原則。

1）靜/動態間隙要求：①無相對運動管線零件，間隙要求大于10 mm；②完全相對運動管線零件要求靜態間隙大于25 mm，運動后最小間隙大于10 mm。

2）熱間隙要求：①熱敏零件與熱源系統之間間隙要求大于40 mm；②隔熱罩最好加在熱源上，而不是加在熱敏感零件。

3）管線風險評判依據：①是否有相對運動、靜態或動態間隙；②長的管路（軟管和硬管）兩個固定點之間距離是否合理；③是否是振動件；④是否與銳邊間隙；⑤是否與熱源間隙；⑥管線的張緊力狀況如何；⑦管線周圍環境因素是否特別惡劣。

前期虛擬設計評審階段。本階段主要通過UG和CAE軟件對整車進行模擬仿真，分析各種工況下整車管線系統的間隙、運動、應力、疲勞、耐久等動靜態特性，進行虛擬評審，找到最佳設計狀態。同平臺車型，前期設計開發的LL（Lessons Learned，經驗教訓）經驗可以相互借鑒。

實車管路品質評審階段。從樣車試制開始，正式進入實車管路品質評審階段。實車管路品質評估分為2個層級：第1層級是對工廠試制車輛進行的初級實車管路評估，主要檢測實車管路狀態是否達到預期設計BP要求，針對無法達到預期設計要求的，通過改善設計，消除潛在品質風險；第2層級是對耐久路試車輛開展DRBTR（Design and Review Based on Test Results，根據測試結果進行設計和評審）整車評審，針對耐久路試暴露的管路品質問題分析評估，優化改進，消除潛在風險。

根據整車開發計劃，管路品質評審團隊在關鍵時間節點對整車開展管路品質評審，評估潛在的工程設計問題，發現由于零件品質原因和制造原因引起的管路問題，評估零件和制造偏差對管路品質的影響，確保整車所有管線滿足設計、功能、制造和售后的要求。

3.2 強化對供應商線束零件品質和整車裝配品質的監督管控

加強對供應商線束零件品質的監督和管控。針對外協供應商生產提供的線束總成件，設立供應商品質管理工程師進行專項跟蹤和管控，對線束進行100%檢測，嚴格把控零件品質，杜絕零件品質誘發整車管線品質問題的風險。

針對線束在整車上的裝配，制定合理的裝配工藝，加強對操作人員的作業指導和培訓，提高員工操作熟練程度，避免錯裝、漏裝，保證線束在整車上的正確合理布置，消除裝配引起的潛在管路品質風險。