高壓共軌電控柴油機ECU熱性能分析及優(yōu)化研究.pdf

1、柴油機電子控制單元(ECU)作為柴油機控制系統(tǒng)中的關鍵部件，其熱性能關系到整個柴油機系統(tǒng)是否能夠安全可靠的工作。隨著微電子技術的發(fā)展，ECU向著小型化、集成化等趨勢發(fā)展，溫度等熱性能成為影響ECU工作性能的主要因素。本文以某國產(chǎn)電控柴油機ECU為研究對象，研究了影響其溫度場、熱應力等熱性能的關鍵因素，并根據(jù)研究結果對ECU進行了多方面的熱優(yōu)化分析。
　　本文應用Pro/Engineer軟件建立了ECU的三維幾何模型;將模型導入熱分

2、析軟件Icepak中，通過劃分網(wǎng)格、確定材料參數(shù)與邊界條件等步驟，完成了ECU溫度場仿真分析模型;并應用ANSYS Static Structural軟件建立了ECU熱應力仿真分析模型;同時，搭建了ECU熱測試試驗系統(tǒng)，通過試驗驗證了ECU仿真分析模型的精確性。試驗結果表明，模型仿真結果與試驗測量結果的誤差較小，模型精確度較高。
　　基于所建立的熱分析模型，研究了ECU工況、環(huán)境溫度、高原環(huán)境等因素對于ECU溫度場的影響。研究了六

3、種柴油機典型工況下的ECU溫度場;研究了不同工作環(huán)境溫度及海拔高度對ECU溫度場的影響，研究表明，ECU溫度隨環(huán)境溫度的上升呈線性增長趨勢，而海拔高度每上升1000m，ECU溫度均降低5.86-6.16℃。
　　通過仿真計算研究了PCB基材材料屬性、固定約束位置以及環(huán)境溫度對ECU熱應力及熱變形的影響。研究表明，PCB板的最大熱應力及最大熱變形量都與基板材料的熱膨脹系數(shù)呈線性增長關系，且最大熱應力點通常出現(xiàn)在固定約束位置附近;環(huán)境

4、溫度為常溫時，ECU的熱應力及熱變形量處于最小值，常溫以上的升溫膨脹過程和常溫以下的降溫收縮過程都會導致熱應力及熱變形量增大。
　　本文完成了ECU熱性能優(yōu)化分析與樣件試驗。針對工作過程中高溫的ECU元器件的位置提出了三種優(yōu)化改進布局，并通過仿真分析確定了最優(yōu)方案;通過仿真分析，對比了ECU殼體在柴油與空氣兩種冷卻介質下的對流散熱效果;改進了ECU外殼散熱結構，重新設計了散熱肋片布局，優(yōu)化后的ECU殼體溫度降低了3.5-5℃，且降