關于發(fā)動機管理系統(tǒng)線束設計淺析

2024-07-19 13:11:57· 來源：線束中國

【摘要】隨著科技智能時代的到來，電子電氣系統(tǒng)越來越復雜，整車廠都將電子電氣架構作為核心技術，汽車電子系統(tǒng)的核心是控制單元，負責整個控制系統(tǒng)的管理和控制；汽車線束是控制單元的樞紐載體，連接著控制器的運行，與其他控制單元相比，發(fā)動機管理系統(tǒng)線束要更能保證整車在各種惡劣環(huán)境和行駛條件下有更高的可靠性。

1 引言

發(fā)動機電子控制單元（簡稱ECU）在整車控制單元中起著最突出的作用，發(fā)動機控制管理系統(tǒng)的關鍵部件用于檢測并控制發(fā)動機系統(tǒng)的正常工作，計算駕駛員所要求的扭矩并且同時保證最優(yōu)的燃油經(jīng)濟性，并達到國家尾氣排放標準。發(fā)動機管理系統(tǒng)中配置了ECU工作所必需的傳感器和執(zhí)行器，通過線束將相關零部件聯(lián)系在一起。

發(fā)動機線束的設計、材料選取、線徑和安裝布置決定了發(fā)動機控制管理系統(tǒng)運行的正確性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)的正常運行取決于正確信號的傳遞，車輛的安全運行也同線束的各項性能息息相關，因此線束的設計也是車輛開發(fā)中的一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)行業(yè)和各個企業(yè)標準的不同，各個整車廠對線束的設計不盡相同，為了保證發(fā)動機控制系統(tǒng)的性能得到穩(wěn)定的最大程度的發(fā)揮，發(fā)動機控制單元對線束線的選取、線徑的大小、線阻、安裝等內容做了一些建議，以此來滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。

2 材料選用建議

2.1 導線選用

目前主要汽車制造國家如美國、德國、法國和日本都制定了汽車線的本國標準或行業(yè)標準。美國：SAEJ1128、1678；德國： DIN72551；日本： JASOD611、JASOD608；法國： NFR13414、13415；國際標準： ISO6722。常用的導線種類有日標（AVSS等）、國標（QVR）、德標（FLRY）、美標等幾大系列。AVSS （AVS）導線的特點是薄皮絕緣，柔韌性較好； QVR的特點是絕緣皮厚，比較柔軟，延展性好；德標導線絕緣皮更薄，柔韌性好；美標導線絕緣皮一般為熱塑性或熱固性彈性體，還有經(jīng)過輻照工藝加工的。

OEM可根據(jù)線束布置位置的溫度、環(huán)境（潮濕、耐磨等）條件和電流承載能力以及線束制作過程中的孔位大小、二次返修、便于操作等情況進行決定采用哪種類型的導線，一般推薦使用在壓接條件允許情況下線徑盡量粗且耐高溫的導線，并且線的絕緣應在400V電壓以上。

線束的兩個線頭連接處的壓接應符合國家或者行業(yè)標，可以參考QC/T 29106—2014，對壓接處的處理應考慮到絕緣、耐高溫和耐磨的要求，防止壓接處的線頭刺破膠帶導致短路。需熱縮部位位于熱縮管中央，熱縮后無絕緣層融化、熱縮不徹底或刺破現(xiàn)象，雙層熱縮管熱縮時，兩側必須有膠狀物流出，且無縫隙，導線無烤焦、銅絲扎出、銅絲漏出現(xiàn)象。

圖1為熱縮管作業(yè)示意圖。熱縮管作業(yè)注意事項：①圓形片式端子，熱縮管不能超過外圓的切邊；②方形片式端子，熱縮管不能超過方形外邊；③其他端子，熱縮管不能影響端子插值。圖2為熱縮管在端子頭部放置示意圖。

2.2 導線規(guī)格

EMS在提供的線束圖上對線徑有推薦的值?？紤]到國內線束的材質和品質， OEM在設計線束時應選用推薦的線徑或者使用大于推薦線徑的導線規(guī)格，以保證線束性能滿足系統(tǒng)要求。ECU引腳定義示意如圖3所示。

2.3 線束線阻

當導線上存在較大線阻時會在導線上產(chǎn)生較大的線上壓降從而影響信號的準確性，對導線的電阻（ECU母端接插件端到傳感器、執(zhí)行器母端接插件端的電阻）提出如下要求。

1）點火驅動信號、點火搭鐵、電子搭鐵、功率搭鐵<50mΩ。

2）其它信號<100mΩ。

2.4 雙絞線/屏蔽線

對發(fā)動機控制管理系統(tǒng)中的微弱信號和敏感信號要求使用雙絞線和屏蔽線，微弱和敏感信號包括爆震信號、曲軸傳感器信號、凸輪軸傳感器信號、CAN、LIN、車速信號。

1）雙絞線的絞距應該在20~100mm之間，同一束線束中布置的不同雙絞線的絞距應該不同。

2）屏蔽線常用的有單層屏蔽和雙層屏蔽兩種，對單層屏蔽要求單端搭鐵、對雙層屏蔽要求外層兩端搭鐵，內層單端同電勢搭鐵。屏蔽線中的屏蔽層在零部件接插件端應該保留到接插件處，屏蔽線中屏蔽搭鐵應與ECU的搭鐵線在同一電勢平面上，但是不建議接到ECU的搭鐵點上。

2.5 接插件

EMS在提供零部件清單的同時會提供推薦使用與之對配的母端接插件型號，建議使用EMS推薦的對配接插件。

接插件應與與發(fā)動機管理系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器經(jīng)過防水、振動、耐溫等測試，可以保證連接的強度和可靠性，滿足系統(tǒng)的要求。不同的零部件因安裝位置的不同，即使同一類型零部件的防水要求都不一樣，因此采用非推薦型號接插件時，請進行相應的測試，以保證接插件性能滿足要求。

塑件/端子點檢表詳見表1。

2.6 接插件針腳處理

ECU接插件針腳為鍍錫處理，因此要求選擇的對配接插件同樣采用鍍錫處理接插件中大插針和小插針在壓接的要求上是不同的， OEM可以根據(jù)自己的規(guī)范和行業(yè)標準對線束制作廠提出要求，避免因壓接品質導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

接線頭壓接可參考下面的方式，壓接需要一次完成。端子接線壓接如圖4所示。

圖4中， a的長度為0.1～0.5mm， b的長度為0.1～0.5mm，c的長度為<0.5mm， d的長度為<0.02mm。

在接插件內部，一般母端插件小端子腳位安裝孔內自帶防水膠墊，可以在安裝后直接插入過盈配合起到防水效果，但在大端子腳位安裝孔內無防水膠墊，因此在進行大端子壓線時要先將防水堵套在導線的絕緣處進行壓接。接插件中未使用的針孔應做防水密封處理，防止水通過針孔流入到ECU針腳處，腐蝕針腳導致接觸不良和短路。封堵可以使用對配接插件廠商提供的盲堵或者插針，也可以使用注塑的方式。

3 線束布置建議

1）線束中的任何導線都不允許裸露在空氣中，對導線的保護措施應該做到接插件末端尺寸預留小于10mm。

2） ECU外殼必須與車身保持良好電氣接觸， ECU搭鐵點不能與電池負極壓接在一起且線束搭鐵點應避免選擇在容易受到腐蝕和灰塵積累的地方，搭鐵點處應避免電鍍處理，但是應做好防銹蝕處理。

3）線束布置點應遠離熱源，并且線束不要搭在發(fā)動機殼體上。

4）線束的安裝位置應與運動件保持一定的安全距離，且避免被其它部件擠壓。

5）線束的安裝應避免出現(xiàn)回折和較大彎角的情況。

6） ECU接插件出線端距離第一個線束固定點的距離應該在15cm左右，以后每20cm固定一次。

7）敏感信號（發(fā)動機轉速傳感器信號、相位傳感器信號、加速踏板、節(jié)氣門位置、CAN等）線束的走向設計和固定位置的選擇應距離點火線圈、發(fā)電機、起動機、空調壓縮機、雨刷電機等大功率干擾源15cm以上。

8）對配接插件盡量采用端口向上的布置方式，這樣積水可以順著線束流走。

9）線束的長度應盡量短尤其是點火信號、噴油信號、電子節(jié)氣門體驅動信號等大負載信號，一般小于3m。

10）盡量避免在線束中使用接插件轉接線束。

11）線束兩個固定點間的線束不應緊繃，應保持一定的松弛度，避免因預拉力導致線束斷裂或者接插件接觸不良。如果線束中相鄰的兩個固定點分別固定在發(fā)動機和車身上，則兩個固定點間留取的線束長度應更大一些。

12）線束壓接帶有分支的電源線壓接點的選擇應盡量靠近供電電源端。

13） ECU搭鐵線分支的壓接點應盡量靠近ECU母端接插件。

14）信號分支的壓接點盡量靠近ECU母端接插件。

4 線束失效案例

4.1 某車型HPT變速器急加速換擋聳車故障

TCU_outputshaftspeed曲線鋸齒振蕩嚴重，急加速工況下點火線圈能夠對TCU_outputshaftspeed信號產(chǎn)生嚴重的電磁干擾并影響TCU換擋判斷。圖5、圖6所示分別為故障車輛輸出軸轉速與正常車輛輸出軸轉速。將變速器信號線束隨意捆扎，無防屏蔽需求改為雙絞線形式，輸入軸轉速和輸出軸轉速信號無振蕩，試車無頓挫現(xiàn)象。