汽車電喇叭的失效問題分析

方麗琴，劉 行，杜雨恒，陳倍彬

（一汽轎車股份有限公司奔騰開發院，吉林 長春 130012）

1 電喇叭功能及工作原理

電喇叭在整車上的主要功能是發出警示音警示車輛和行人，保證交通安全。電喇叭的音量大小采用聲壓級進行衡量，單位dB。整車聲壓級要求在GB15742—2001《汽車電喇叭的性能要求及試驗方法》中進行了明確的定義，要求在93～112dB之間。

汽車電喇叭分為機械喇叭和電子喇叭兩種，機械喇叭具有結構簡單、低成本的優點，在中低端車型中應用十分廣泛。本文只對機械喇叭進行分析。機械喇叭內部示意圖見圖1。機械喇叭工作原理如下：接通喇叭開關后，電源通過繼電器接通喇叭線路。線圈通電產生磁場，在電磁力的作用下，銜鐵帶動膜片向擋鐵運動。當運動到一定行程后，銜鐵會壓開上下觸點，斷開電路。電磁力消失，銜鐵在膜片的彈力作用下復位。而后觸點重新接通，再次產生電磁力，拉動銜鐵向擋鐵運動。重復上述過程，膜片不斷往復振動，推動揚聲筒內空氣振動發聲。

圖1 機械喇叭內部示意圖

2 電喇叭的售后故障問題

以市場車型A為例，機械蝸牛喇叭售后出現喇叭不響、喇叭間歇性失效現象，售后故障率高達50.6‰。對故障件進行拆解分析，部分電喇叭內部上下臂的觸點表面有氧化，萬用表測試局部電阻偏大。部分觸點不導通或者線圈燒蝕，這類統稱為觸點燒蝕問題 （圖2），約占總數47.5%。部分電喇叭聲道內有水漬并有泥沙附著，泥沙附著位置見圖3。進水故障件約占總數45.46%。

圖2 觸點燒蝕故障件

3 售后故障問題分析

3.1 觸點燒蝕問題

目前機械喇叭觸點一般采用高純度鎢材料制作。由于喇叭工作電流較大（5～6A），銜鐵、擋鐵及線圈組成的電感在喇叭工作過程中會存儲較大能量，每次觸點斷開瞬間，存儲在此電感中的能量無處釋放，從而擊穿觸點間空氣，在上下觸點之間產生電弧放電現象。上下觸點之間產生電弧放電導致的不利影響，主要體現在以下幾點：①觸點間的放電會導致喇叭線路中產生電壓波動，導致喇叭瞬態傳導值超標，可能對車輛上其他用電器產生EMC干擾。②觸點間的放電電弧電壓超過100V，極高溫度能達到上千度，會破壞觸點材料結構、加速觸點氧化 （觸點燒蝕），并加重上下觸點的磨損 （氧化鎢沒有純塢強度高）。電弧形成的鎢氧化層電阻率大，極易導致觸點不導通。③觸點間的放電產生的電火花在喇叭內部飛濺，會破壞產品內部材料鍍層。同時放電產生的高溫及有害物質也會加速產品內部材料的腐蝕，影響產品性能。觸點燒蝕問題原理圖見圖4。

圖3 進水故障件

圖4 觸點燒蝕問題原理圖

觸點燒蝕問題的原因明確之后，解決措施主要從降低能量釋放和能量吸收入手。機械喇叭的電流越大，工作時產生的熱量越多。通過降低喇叭工作電流，減少喇叭工作產生的熱量。通過改進喇叭內部結構，減少彈片觸點厚度，增加線圈圈數，可以減小工作電流。電流越小，產生的電磁力也減小，喇叭的整車聲壓級也會跟隨減小。為了滿足法規要求，電流得控制在一個合理的范圍，電壓13V時控制在4～5A最佳。喇叭內部采用并聯電容方式可以吸收產生的能量。在觸點斷開瞬間，線圈L和電容C形成內部LC振蕩電路，存儲并消耗掉線圈中存儲的電能 （圖5）。此時，需要通過觸點間電弧放電釋放的能量大幅減少，觸點間的電弧明顯減少，觸點燒蝕現象減輕，同時可以降低瞬態傳導電壓幅值。

3.2 進水問題

汽車電喇叭的進水問題主要和電喇叭自身結構及整車布置位置有關，如圖6所示，由于車型A的機械喇叭無防水罩，喇叭聲道口垂直于地面，且喇叭的布置位置在一個開放空間，汽車在行駛過程中，水和泥沙會隨著車輪旋轉進入到喇叭聲道內。改進電喇叭自身結構方面，增加防水罩可有效減小進水的可能，防水罩的形狀為雙層錯開的類似于百葉窗的形式。增加防水罩及防水罩形式見圖7。

圖5 并聯電容的電路原理圖

圖6 進水問題示意圖

關于電喇叭在整車的布置位置，為了兼顧預防進水和滿足法規要求，有以下3點建議：①電喇叭的安裝高度應高于地面350～500mm；②電喇叭揚聲筒盡量朝前；③喇叭盡量布置在封閉空間。

4 總結

觸點燒蝕和進水問題是電喇叭的主要失效形式。本文通過分析問題發生的原因，提出了相對應的措施，提高了電喇叭的壽命，為主機廠的汽車電喇叭設計提供了一定的參考價值。