一種城市渣土車ECU水洗直噴防護解決方案

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）

隨著各地對環保要求的提高，部分城市已針對施工場地渣土車輛進行規范化管理并制定相應的保潔措施，即施工場地出入口道路硬化并配備涉水池及相應的高壓沖洗設備，確保駛離工地現場的車輛清潔。該措施相應地對車輛線束防水性提出了新的要求，尤其是關重連接器的防水性能，而ECU模塊作為發動機控制單元，其密封連接器一旦進水，會嚴重影響整車功能及行車安全，因此，如何有效、科學地對ECU進行防護成為當前重中之重。本文提出了一種主要針對城市渣土車的ECU水洗直噴防護解決方案。

1 ECU模塊進水失效分析

1.1 防水等級定義

ISO 20653《道路車輛-防護等級（IP代碼）-電氣設備對外來物、水和接觸的防護》對防護等級進行了定義。

1.2 防水等級劃分

ISO 20653標準中提供了一個關于車輛各區域防水等級的示例。

1.3 失效模式分析

發動機屬于高溫、高振動設備，溫度變化會使與密封結構腔體電器件相匹配的線束端連接器內外產生氣壓差，高頻次振動會對連接器相連部位的密封性造成影響。車輛行駛過水時，處于涉水線下的部位除承受短時浸水外，還會承受濺水的沖擊，并且渣土車發動機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會對線束造成高壓水沖擊。所以傳統機艙線束的水密性要求IPX4K無法滿足實際使用工況，ECU連接器此類關重件防護應滿足更高要求。

2 水洗直噴防護解決方案

2.1 防護解決方案

結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水洗直噴防護形式及裝配效果

2.2 防護材料及性能指標

防護材料及性能指標見表1。

表1 材料及性能指標

3 測試試驗

ECU工作溫度不宜超過80℃，考慮到增加防水布后對ECU散熱影響，對ECU進行周邊溫度場及熱平衡測試。

3.1 測試條件及測試工況

溫度：（33±2）℃。

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

3.2 測試工具

CSM工具、熱電偶（貼片式）。

3.3 測試方法

1）選擇目標測試點，進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，搭建溫度測試模板。

3）檢查車況及測試準備情況，開始試驗。

3.4 數據分析

1）工況1：額定功率，發動機轉速1800r/min，測量時長17′40″。

防水布外表面上側溫度最高，最高溫度為76.1℃；其次為防水布外表面下側，最高溫度為75.2℃；溫度最低為ECU護套4（防水布內側），最低溫度為67.5℃。

選擇相近或接近平行的波形通道，進行對比分析，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，發動機轉速1200r/min，該條件共測得兩組數據，第1組測量時長13′15″，第2組測量時長19′10″。

所測通道中，防水布外表面上側溫度最高，最高溫度為79.1℃；溫度最低為ECU護套4（防水布內側），最低溫度為68.4℃。

選擇相近或接近平行的波形通道，進行對比分析，如表4所示。

表4 熱電偶布控及通道編序

所測通道中，防水布外表面上側溫度最高，最高溫度為78.5℃；溫度最低為ECU護套4（防水布內側），最低溫度為68.4℃。其余測量點波形變化趨勢與最大扭矩下第1組測得波形基本相同。

3.5 測試結論

在發動機額定功率和最大扭矩工況，車輛持續行駛，發動機艙溫度基本可達到最高，通過試驗數據分析，ECU接插件外包裹防水布后，防水布內外側最高溫度均未超過80℃。可得結論：加裝ECU防水布后，不會影響ECU及其周圍散熱。

4 總結

整車的防水設計是一項非常復雜和重要的工程，而線束的防水性是電器系統可靠性的重要組成部分。在線束設計時要綜合考慮周邊環境和工況因素，選擇最優的防水措施。本文結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水洗直噴防護措施，并進行了充分測試驗證，為今后汽車線束在防水性能方面的提升提供了參考方向。