汽車的防水性能作為影響汽車舒適性和可靠性的重要因素， 其設(shè)計的好壞， 直接影響著消費者的直觀感受。日常生活中， 車輛接觸到水沖擊的情況很多， 比如雨雪天行車、駛過過水路面、洗車等，尤其是當(dāng)前的城市內(nèi)澇對于汽車的防水性能帶來了更加嚴(yán)峻的考驗。汽車線束作為連接汽車電器的神經(jīng)系統(tǒng)， 承載著電流和信號的傳輸任務(wù)， 所以電線束防水一旦失效， 輕者造成電器功能失效， 嚴(yán)重的會引起短路造成燒車等災(zāi)難。所以線束的防水性能設(shè)計在汽車整車電氣系統(tǒng)設(shè)計中顯得尤為重要。

1 電線束水密性要求

整車防水性也就是整車水密性， 包括淋雨、涉水、高壓清洗等工況下對整車、制動系統(tǒng)及部分電器性能的綜合評價。

在分析汽車電氣設(shè)備的防水性能要求時， 我們通常參照ISO-20653 《道路車輛-防護等級（IP代碼） -電氣設(shè)備對外來物、水和接觸的防護》中的防水等級和分區(qū)， 見表1。但此表格對于安裝位置的劃分比較寬泛， 所以其對應(yīng)的防水等級對于線束并不完全適用， 比如車外部燈具， 雖然燈是直接受到噴水和濺水的沖擊， 但是線束一般是處于燈后部， 不會受到水的直接沖擊， 所以直接使用該表中的防護等級就會造成設(shè)計冗余過高。另外，有些處于濕區(qū)的電氣設(shè)備的安裝區(qū)域， 在本表格中是未涉及或未詳細(xì)描述的， 比如處于側(cè)門內(nèi)的設(shè)備， 雨天時側(cè)窗上水會沿玻璃泥槽密封條處滲入到內(nèi)部， 對設(shè)備造成滴濺水， 導(dǎo)致功能降級或失效。

在我國的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中， 也對電氣設(shè)備的防水性進行分區(qū)。例如， QC ／ T 413—1999 《汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件》中3.6.3條款“產(chǎn)品防水性能” 中規(guī)定：①對于裝在發(fā)動機罩下或外露的產(chǎn)品宜采用的防護等級為IPX4， 進行防濺水試驗。②對于安裝在駕駛室和乘員室及行李艙內(nèi)的產(chǎn)品宜采用的防護等級為IPX3， 進行防淋水試驗。很明顯， 機艙內(nèi)部和外露產(chǎn)品的防護等級的設(shè)定是低于國際標(biāo)準(zhǔn)的， 而室內(nèi)的防護等級的設(shè)定是高于國際標(biāo)準(zhǔn)的， 標(biāo)準(zhǔn)要求出現(xiàn)了不統(tǒng)一問題。

對于汽車線束的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 一般只對插接器和接點做出了防水要求。在QC ／ T29106—2004 《汽車低壓電線束技術(shù)條件》中規(guī)定接點的防水試驗方法和要求， 對接點采用浸水測量絕緣電阻的方式測試防水性能。對于插接器的防水性能， 在QC／T 417.1—2001 《車用電線束插接器》第1部分《定義，試驗方法和一般性能要求》“4.9防水性能” 條款中提供了3種測試方法：浸水試驗；防濺水試驗；高壓水噴射。而具體的適用位置是不做明確要求的， 且試驗方法需要由制造者和汽車制造商協(xié)商選擇， 這就使在設(shè)計時對于線束插接器的防水要求不易把握。在美國通用汽車公司的GMW 3191 《插接器測試和驗證規(guī)范》中對于插接器的密封等級做了相關(guān)規(guī)定，按照安裝位置劃分為3個水密等級， 分別進行相應(yīng)測試（表2）， 這種方法相對比較科學(xué)， 但是劃分的區(qū)域也是比較寬泛的。

線束的防水等級要求與安裝環(huán)境有密切關(guān)系。而汽車線束在整車上的布置可以說是無處不在， 所處的環(huán)境和工況也并不是通過簡單寬泛的區(qū)域劃分就能區(qū)分出來， 所以有必要對線束分區(qū)進行細(xì)化。

2 電線束防水區(qū)域劃分和等級設(shè)定

在做防水區(qū)域劃分之前， 我們需要引入“涉水線” 的概念。涉水線指汽車以10 km ／ h車速行駛時所能通過的最深水域的水平面?？梢哉f汽車的涉水能力取決于涉水線的高度， 所以在做電氣系統(tǒng)的設(shè)計時， 要參考整車的涉水深度， 使關(guān)鍵電器如點火系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等處于涉水線以上的整車安裝狀態(tài)， 同時有針對性地對涉水線下電氣系統(tǒng)采取防浪涌、防噴濺的防水措施。根據(jù)車輛的涉水深度和電器的分布區(qū)域， 把整車線束的布置區(qū)域劃分為11個典型安裝部位， 見圖1。

1） 區(qū)域①：駕駛室及乘員艙。位于此區(qū)域的線束一般布置在儀表板及控制臺內(nèi)部、座椅內(nèi)、地板上、4門防水膜內(nèi)側(cè)、頂棚內(nèi)等區(qū)域， 是典型的干區(qū)。此區(qū)域一般不會直接接觸到水， 所以不做IPX4以上的防水要求。但是考慮到人為因素， 如用濕布擦拭內(nèi)飾時水的滲入、水杯傾倒灑水、雨雪天氣鞋帶入水等因素， 需要對特殊部位進行防潮氣、防滴濺的防水處理。例如布置在門檻部位的車身線束的插接器不能垂直安裝， 線束內(nèi)部的中間接點使用雙層熱縮管進行防護。

2） 區(qū)域②、③：4門等開閉件部位。4門是比較特殊的部位。在防水膜的外側(cè)， 一方面由于密封不嚴(yán)， 側(cè)窗上的水會沿著玻璃泥槽進入到車門內(nèi)飾內(nèi)部；另一方面在車輛涉水時， 水會通過門下方的排水孔進入車門內(nèi)腔， 所以該區(qū)域?qū)儆跐駞^(qū)。以涉水線劃分， 即處于涉水線以上的線束部件要滿足防濺水要求， 涉水線以下的線束部件除需滿足防濺水要求外， 還要滿足防浸水的要求。而在防水膜內(nèi)側(cè)則屬于干區(qū)， 但是此區(qū)域在特殊情況時也會受到水的影響， 如用濕布擦拭門內(nèi)飾、雨天開門等情況， 此種情況一般持續(xù)時間較短， 且水濺部位多為整車小開關(guān)區(qū)域并不與線束直接接觸， 除有特殊需求外， 一般不做防水處理， 見圖2。

3） 區(qū)域④：后背門或者行李廂蓋。此區(qū)域分為兩部分：尾門門腔內(nèi)部一般會有刮水電動機、除霜、背門鎖等電器設(shè)備；外部有牌照燈、攝像頭、后尾燈等電器設(shè)備。位于內(nèi)部的線束一般不做水密性要求， 而外部的線束則會受到水沖擊影響， 尤其在洗車時會間接受到高速水流的沖擊， 所以需要滿足防增強濺水的要求。

4） 區(qū)域⑤、⑥：后保險杠部位。后保險杠位于涉水線以上部分通常會安裝尾燈， 以下部分有倒車?yán)走_、霧燈、倒車燈等電器。線束的安裝環(huán)境與后背門外部的環(huán)境類似， 同樣需要滿足防增強濺水要求， 涉水線下的還應(yīng)同時滿足防短時浸水IPX7的要求。

5） 區(qū)域⑦：頂棚區(qū)域。車頂外很少有電器設(shè)備， 天線的線束一般不會外露， 所以對于線束來說不必做防水要求。但是對于特殊或改裝車輛， 如警燈、警笛、加裝的高位探照燈等線束會有外露， 這就需要線束滿足防增強濺水IPX4或以上的要求。

6） 區(qū)域⑧：發(fā)動機上。位于發(fā)動機上的線束工作環(huán)境非常惡劣， 發(fā)動機屬于高溫和高振動設(shè)備， 溫度變化會使有密封結(jié)構(gòu)的腔體電器件如氧傳感器的線束插件內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差， 振動會對插接器對接部位的密封性造成影響。處于涉水線下的部位除承受短時浸水外， 還會在車輛行駛過水時承受濺水的沖擊。并且發(fā)動機線束部分暴露在進氣格柵下， 高壓水槍洗車時會對線束造成高壓水沖擊。所以發(fā)動機上線束的水密性要求應(yīng)相對提高， 至少應(yīng)滿足防增強濺水和防浸水的要求。

7） 區(qū)域⑨：前艙內(nèi)發(fā)動機周邊。發(fā)動機周邊的環(huán)境溫度和振動情況相對于發(fā)動機好一些。位于散熱器后線束會直接受到水的沖擊， 在線束布置時應(yīng)避開直接沖擊區(qū)域， 使插接器位于設(shè)備下方的遮擋區(qū)， 并采用低位布線， 形成倒水彎（圖3）， 且禁止在線束的回水彎折處設(shè)置接點（圖4）。另外， 前艙內(nèi)線束的非防水部件和關(guān)鍵設(shè)備如熔斷絲盒、電噴ECU、ABS-ECU等必須布置在涉水線以上的相對發(fā)動機高位。涉水線以上部件需要滿足防濺水要求， 以下部件應(yīng)滿足防增強濺水和防浸水要求。

8） 區(qū)域⑩：前保險杠。在雨天和涉水時前保險杠區(qū)域直接面對水的強烈沖擊， 所以位于此區(qū)域的用電設(shè)備的水密性要特別重視， 例如電喇叭必須位于涉水線以上， 以防止進水喇叭失真。位于前格柵后、散熱器前的線束應(yīng)能承受強烈噴水的沖擊。位于涉水線以下的設(shè)備， 如前雷達、前霧燈等還需滿足防浸水要求。燈具線束位于燈具后方， 雖然不會受到水的直接沖擊， 但是燈具屬于高低溫交叉變化的部件。直接安裝到燈上的插接器內(nèi)部也會在燈冷卻時形成負(fù)壓， 所以一定要選擇高水密性的插接器， 或者采取更好的防水措施，如在防水堵上增加加強筋以提高防水耐壓等級。

9） 區(qū)域⑾：底盤和4輪簧下區(qū)域。底盤和4輪部位的環(huán)境非常嚴(yán)酷， 是接觸水沖擊最頻繁、沖擊強度最大的區(qū)域。由于車輪高速旋轉(zhuǎn)， 周圍的線束會受到強烈的水沖擊， 線束應(yīng)滿足防高壓水噴射的要求。而且該區(qū)域的線束均處于涉水線以下， 所以必須同時滿足防短時浸水要求。

3 總結(jié)

整車的防水設(shè)計是一項非常復(fù)雜和重要的工程。線束的水密性是電氣系統(tǒng)可靠性的重要組成部分。線束是汽車的關(guān)鍵部件， 基本功能是承載電流和信號。而防水性能不好直接影響著基本功能的實現(xiàn)。對于線束來說， 其布置和安裝位置不像其他零部件在整車上的位置是比較規(guī)矩的。線束的布置和走向、插接器選型、工藝設(shè)計、外防護選型等都會對線束的水密性產(chǎn)生影響。所以線束的水密性設(shè)計是相當(dāng)復(fù)雜的， 在線束設(shè)計時要綜合考慮周邊環(huán)境和工況因素， 選擇最優(yōu)的防水措施。