ECU接插件防水方式及进水原因分析

【摘 要】电控单元ECU作为电控柴油车的重要零部件，具有多种失效模式，其中最常见的失效模式是ECU接插件进水导致针脚或者PCB板腐蚀，进而导致ECU损坏。文章主要介绍商用车ECU接插件常见的两种防水方式，然后分析接插件进水原因，并总结出ECU接插件线束在制作过程中的防水注意事项，期望能为ECU接插件线束的设计及制作提供参考。

【关键词】ECU;防水;线束;接插件;腐蚀

中图分类号：U463.6 文献标识码：B 文章编号：1003-8639（ 2024 ）11-0097-02

Analysis of Waterproofing Methods and Water Inlet Causes of ECU Connectors

【Abstract】ECU as an important component of electronically controlled diesel vehicles，has a variety of failure modes，among which the most common failure mode is that the water in the ECU connector causes the corrosion of pins or PCB board，which leads to the damage of the ECU. This paper mainly introduces two common waterproof methods of commercial vehicle ECU connector，then analyzes the reasons for water inlet of connector，and summarizes the waterproof precautions of ECU connector harness in the production process，hoping to provide a reference for the design and production of ECU connector harness.

【Key words】ECU;waterproof;wiring harness;connector;corrosion

商用车发动机采用电控单元ECU控制技术已然成为主流趋势。目前有的ECU安装在发动机上，有的安装在车架上。部分车型应用环境愈发恶劣，例如城市渣土车每天需经历数十次高压水枪的洗涤，一些矿卡长期在阴雨潮湿且泥泞的路况下工作，插秧拖拉机主要在水田中进行作业。而ECU长期暴露在外，倘若接插件防水能力不足，ECU便极易进水，进而导致针脚或PCB板被腐蚀，最终致使ECU失效。在实际工程中，因接插件进水而导致ECU失效的案例数不胜数。据不完全统计，某整车厂生产的某型号农用水田拖拉机，因ECU接插件进水而导致的ECU失效比例已超过70%。因此，分析研究并提升ECU接插件的防水能力，对于ECU、发动机以及整车的可靠性而言，具有重大意义。

1 ECU接插件密封原理

1.1 接插件密封整体情况

ECU接插件密封的主要目的是防水，即防止水分通过接插件进入ECU腔内。接插件密封包括四周的密封和中间线束连接处的密封，如图1所示。接插件的密封差异主要表现在中间密封材质方面。当前市场上主流的密封方式有硅橡胶垫密封和凝胶密封两种。

硅橡胶垫密封和凝胶密封的接插件四周均有橡胶密封圈，当接插件插入ECU腔后，该密封圈能够和ECU腔内壁紧密贴合，以保证接插件四周的防水效果，如图2所示。图2a为某机型的ECU腔，图2b为该机型的接插件，其中四周缠绕密封圈，图2c为接插件插入ECU腔后的装配示意图。

1.2 硅橡胶垫密封原理

硅橡胶垫密封的ECU接插件中间部分密封材料是硅橡胶垫，上边加工大小不等的孔（不同的孔匹配不同线径的导线），导线与硅橡胶垫上孔之间依靠过盈配合达到防水效果，如图3所示。硅橡胶在-60～200℃温度下可以一直保持稳定的化学性质，具备良好的弹性，广泛应用于电子元器件密封、高温电线套管、显示屏密封等场合。

1.3 凝胶密封原理

凝胶密封的ECU接插件中间部分材料是合成胶，该合成胶在-60～200℃温度下化学性质稳定，具备一定的流体特性和粘性，当导线插入时，胶本身可以与导线紧密贴合，以达到防水效果，如图4所示。目前博世ECU接插件广泛采用凝胶密封方式。

2 ECU接插件进水原因

针对市场反馈某机型ECU接插件（硅橡胶垫密封）进水导致批量ECU针脚腐蚀问题，如图5所示。利用控制变量法进行线束防水对比试验，发现ECU接插件进水原因主要有两点：硅橡胶垫处线束拉紧力过大;线束铆接点密封不严。

2.1 硅橡胶垫处线束拉紧力过大

当硅橡胶垫处线束拉紧力过大时，硅橡胶垫上孔的形状会发生变化，导致孔和导线之间产生缝隙，水会从缝隙进入ECU腔内部，如图6所示。

在试验室内分析故障线束时，发现接插件处线束向一侧严重弯曲，且被胶布紧紧地缠绕了十余圈，线束明显处于拉紧状态。取6根该机型的新线束做防水测试，其中前3根线束不做任何处理（第1组，线束处于拉紧状态），如图7a所示;后3根将线束上胶布拆掉（第2组，线束处于不受拉紧力的自然状态），如图7b所示。将该6根线束在同样条件下做防水测试：接插件插在ECU上，放入水深1m的水箱中，浸泡30min后观察接插件进水情况。结果发现第1组的3根线束所有接插件严重进水，如图7c所示;第2组的3根线束中，各接插件只有一个针脚轻微进水，如图7d所示。

2.2 铆接点密封不严

铆接点即2根导线的连接处，当铆接点密封不严时，水会通过铆接点进入导线里边并顺着导线蔓延，称为虹吸效应，久而久之会腐蚀导线和ECU针脚。在试验室内拆解线束后发现，该机型使用的线束中存在铆接点（距离导线端子约10cm），且铆接点一端存在裸露的铜线，如图8a所示。进一步分析发现铆接点所在的导线位置与7d中进水针脚位置一致。将2.1章节中第2组3根线束的铆接点均打胶密封处理，如图8b所示，同样条件下做防水测试，结果发现3根线束的接插件均未进水。显然，7d中该针脚进水原因为铆接点密封不严所致。

3 线束制作注意事项

3.1 避免接插件处线束过度拉紧

若使用硅橡胶垫密封的ECU接插件，则需要避免接插件处的线束过度拉紧。实际生产中可以采用专用工装导向的方法：把接插件放在工装上，将线束按照工装的导向放好，然后再用胶布固定线束，以避免接插件处线束过度拉紧，如图9所示，线束从接插件出来后，没有被过度拉紧。

3.2 合理处理铆接点

经过反复的试验，得到线束铆接点处理方式主要包括如下4个步骤，如图10所示。按照该步骤制作的铆接点，完全满足IP6K9K防水要求。

1）用铜片压紧并连接2根裸露线束，如图10a所示。

2）用绒布胶布缠绕铆接位置3～4圈，不能有芯线或端子本体外露，防止扎破热缩管，如图10b所示。

3）将内部带胶的热缩管套在铆接点处，且保证铆接点距离热缩管末端大于10mm，如图10c所示。

4）烘烤热缩管5～8s，温度380～420℃，烘烤过程中360°旋转热缩管，保证热缩管两端均匀出胶，如图10d所示。

4 结束语

本文首先对市场上ECU接插件的两种常见密封方式进行了介绍，并阐述了其密封原理。接着重点分析了采用硅橡胶垫密封的接插件进水的原因。最后针对问题产生的原因，介绍了线束制作工艺过程中的注意事项，可为线束制作工艺提供参考和指导。

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