汽车管线设计分析

朱晓 郭兵

（南京依维柯汽车有限公司）

汽车管线是指车辆上用来输送液/气体的管路和电流的电线的总称。汽车管线按系统可分为：电器线束、空调管路、燃油管路、进气管路、转向管路、制动管路、排气管路及冷却管路。汽车管路线束分布在整车的各个区域，需要针对每个系统确定具体的设计标准；管线布置合理，固定安全可靠，间隙设定合理就能提升整车上零部件的布局美观性与安全可靠性。因此，汽车管线设计的优劣直接关系到整车的总体技术水平。文章阐述了管线设计的工作流程、管线的设计方法及要求。

1 管线设计流程

进行管路线束设计开发时必须遵循一定的规则和流程，一般管线设计流程，如图1所示。

2 管线设计总体要求

管线设计的总体要求：设计布局合理、线束间隙安全适当、固定防护可靠、装拆维修方便及设计平行美观等。

2.1 管线布置要求

管线布置时，应该沿着车身或车架的边、槽、梁等部位走线，以避免管线承受压力[1]，如图2所示；在管线穿过前围板、地板、A/B/C/D柱及行李舱时，需要开管线过孔，孔形可以是圆孔和腰孔，孔径大于管线外径，过孔必须设计保护橡胶套，胶套设计保证密封良好和装配合理；同时过孔还要注意隔音防噪；走线应避开或远离热源；应确保与运动件的安全距离；与发动机等运动部件相连时，要预留一定长度；隔空布线的间距不能大于300 mm，防止拖挂；钢管、软管的结构均须保证合适的装配空间，多根钢管（或软管）并列时，接头的布置应适当错开；变速器操纵拉索和里程表软轴走向不得有急弯，钢丝绳在护套内应能滑动自如；管路形状尽可能简单，有相对运动之处应使用橡胶管吸收振动，并且要考虑到管路自身下垂与其他部件干涉或出现张力。

2.2 管线固定防护要求

管线的固定点一定要合理可靠，固定点的位置要在平面上，不要在弧面上；为了保证线束的方向性，可使用带定位的卡扣，在线束距离排气管等热源较近的部位采用合适的波纹管隔热防护；线束与车身有相对运动或振动易产生噪声的位置，应该增加海绵或固定，固定卡箍直径大小应合适，其棱角不能损坏油管或其他部件；在特殊环境和特殊位置采用特殊的固定防护方式，例如采用波纹管夹、线束压板、PVC绝缘线束护板、线束双管夹、橡胶套及线束支架等固定方式；固定应牢靠合理，尽量减少扎带固定，提升管线设计品质；用卡子固定的软轴、线束及管路可在固定卡子的位置上做标记，每次装配都有确定的位置，而且可以几根并排分装后整体总装；如需将成型管的一头先分装在发动机或其他零部件上，则成型管及与之相配的管口均需有保证安装角度的结构。

对于容易变形的管路线束，固定点的间距一般设定为250 mm，根据具体情况可以调整；在布置空间狭小的情况下，对于没有相对运动，且不会影响各自系统性能的管路可以固定在一起。固定点间的距离一般最大不超过300 mm；在空间较大，无干涉风险时，固定点间的距离最大不超过500 mm，此时应保证软轴、线束和管路不下垂；软轴、线束和管路周围有运动部件时，卡子间距控制在200 mm左右；软轴、线束和管路的长度要考虑所连接部件的运动量。

2.3 管线设计间隙要求

管线设计时，与周围部件要留有适当间隙，保证一定的安全距离。表1示出部分燃油管路设计间隙要求。

表1 汽车燃油管路间隙要求mm

3 系统管线设计要求

3.1 底盘燃油管路设计要求

燃油管接头尽可能不要布置在热源及电器设备上方，如无法避免，则应在管接头下方装备保护装置，避免燃油滴落到热源表面或电器设备上；油管与排气系统的安全距离保持100 mm（有防护）以上，燃油管与排气管尽量分开布置；保证燃油管路顺畅，降低供油阻力；油管长度和路径应能满足发动机振动要求，且不能拖挂；对通气管路和油蒸气管路的走向布置应持续向上以防止发生气阻现象。

3.2 底盘进气管路设计要求

进气管布置时弯管半径要大，数量尽可能少，减小对进气阻力的影响；应考虑振动及软管受热膨胀的影响；管路不应有被吸瘪的风险；管路的长度和路径应能满足发动机振动要求，且不能拖挂；进气管方位要有利于干燥的新鲜空气进入，同时考虑避免杂质及雨水进入，建议高度不低于600 mm；进气管路顺畅，避免气阻和噪声产生，否则应增加谐振箱；空气滤清器与发动机的连接管路应具有一定的伸缩功能，如图3所示。

3.3 底盘制动管路设计要求

轮边制动油管的长度、路径及固定点应合适，在转向轮处于最大转角及车轮处于上下跳动极限时，不应与轮胎干涉，也不能紧绷。空压机软管、真空软管的长度及路径应能满足发动机振动要求。制动油（气）管及真空管的路径布置，应与周围零部件不产生干涉并远离热源，保证管路顺畅，避免过弯管路，降低流通阻力；制动管路布置时，4个车轮必须设有软管连接车轮制动器，如图4所示，并预留车轮极限跳动时的行程；制动器管路中适当位置应设有管接头，保证装配和维修方便，同时应考虑接头设在易于拆装位置；制动管路中应适当增加固定管夹，保证整车行驶时管路不振动；制动管路之间及与其他部件之间不能有相互干涉现象，即使是没有相互运动也不能存在干涉；在制动管路易于碰擦的位置要增加硬护套对制动管路进行防护。

3.4 底盘排气管路设计要求

排气管路应尽可能直，弯道曲率半径应尽可能大，减少功率损失，降低噪声；排气管应远离进气口；在靠近油箱、电器线束及塑料件等部位应增加隔热板，排气管与油箱、油管之间的间隙应大于200 mm，否则增加防热辐射反射板，间隙控制在100 mm以上；保证与其他部件（运动件和塑料件）的安全距离。

3.5 底盘冷却管路设计要求

管路的曲率半径应尽可能大，以减少管道阻力，应避免直角或者锐角管路出现；出气口应布置在冷却系统的最高位置；膨胀箱最低液面必须高于冷却回路最高点至少50 mm；膨胀水管走向不允许向上走，不准高出膨胀箱的MIN线（最低液面线）；出气管的走向应向上到膨胀箱，中途应避免有弯曲或向下的趋势，管路尽可能直且短；中冷器热胀冷缩量较大，在安装时应给予考虑，防止热胀冷缩引起系统元件损坏；中冷器的管路越直越好，尽量减少弯头数。

3.6 电器线束设计要求

电器导线应具有阻燃性能[2]，线束接线端子、接插件应有很好的绝缘保护；线束应有适当的保护软套；线束路径布置及连接应避免安装错误的风险；驾驶室外线束特别是接插件不能固定在易积水的地方；门线束的孔位应低于车身侧的孔位，以免液体沿着线束流进车身内部，如图5所示；保险丝盒的线束要预留合适的余量，以方便保险丝盒的拆卸，同时要考虑方便穿过车架；线束接插件应该注意密封（防尘防水），接插件应尽量避免垂直布置，所有线束的接插件应该布置在手可以触及的位置，或方便拆卸的位置；在同一位置的接插件应用颜色、大小及内部定位等方法区分，防止插错；插接件末端线束应该预留一定的长度，以便于插接件的拔插；线束应有合适的长度，应避免因发动机振动而使线束绷紧，也不能产生无用的垂挂（过长）；线束穿越孔洞时应装设阻燃耐磨绝缘套管等保护措施[2]，如图6所示；线束从驾驶室穿过处应进行密封处理，以防止水及灰尘渗入到驾驶室内；线束应避开燃油管路，防止燃油腐蚀线束。特别要注意避免：

1）制动灯开关线束与踏板及转向管柱之间发生干涉；

2）在调整/移动驾驶员座椅时，线束与座椅之间发生干涉；

3）开关车门时线束发生干涉。

各固定点不应该有破坏线束保护层的风险。支架棱角处应适当地加装保护层，以免割坏线束；线束自身也应该有防止被刺破的能力；避免线束附近区域的棱角或螺栓过长而造成损坏；线束应与排气系统或其他热源装置保持足够的距离；起动机线与起动机端子间应采用自锁螺母固定。电动座椅等线束，应充分考虑线束是否与其他零部件产生摩擦。

3.7 空调管路设计要求

管路走向应合理，与相邻管路尽可能保持平行，避免交叉和急转弯。应尽量缩短制冷管路的长度。安装在不同悬置体上的空调部件之间的制冷连接管必须要有一段软管。软管总成的连接要能保持软管两端呈自然状态，不能使软管扭曲，不能因被连接件的运动而使软管偏离其轴线所在平面。要保证软管弯曲时能有足够的弯曲半径。与压缩机相连的软管安装面的轴线方向应与压缩机振动方向一致。制冷管穿过车身壁面时必须要有密封防护措施。制冷软管应远离热源、旋转、振动及尖角部件。制冷管路上加设压力开关、加注阀及后电磁阀等部件时，应考虑进行维修和装拆作业的方便性。

4 结论

综上，进行管线设计时要考虑管线设计布局、零部件间隙要求、环境要求、固定可靠性、装配可行性、拆卸维修方便性及设计美观等。设计完成后要反复在实车上进行试装验证及改进，使车辆的管线设计达到预定目标。文章总结的汽车管线设计开发流程及要求，在工作实践中得到了验证，能够比较全面地指导管线设计开发工作。