机理分析汽车线控排挡散热数值模拟和结构优化.pdf

学兔兔 汔车线控排 挡散热数值模拟和 结 构优化 口 韩 轩 口 张中权 口 姜宁进 上海科世达一华阳汽车电器有限公司 上海 201814 摘 要：设计了一种新型线控排挡 针对线控排挡限位电磁阀的发热问题，利用6SigmaET软件建立了线控排档散热 的计算流体动力学(CFD)模型，模拟了车内环境温度为85℃时线控排挡的温度场。针对原始设计的散热不足，提出在线控 排挡外壳开孔、在电磁阀和PCB之间放置隔热导流板的优化方案，仿真结果表明，优化方案有效地降低了电磁阀和PCB 的温度。时实物进行了测试，仿真结果和实测结果基本吻合，表明利用CFD方法较真实地反映了线控排挡温度分布情况。 关键词：线控排挡 电磁阀 热分析 计算流体动力学 中图分类号：TH122：U467．1*3 文献标识码：A 文章编号：1000～4998(2015)02—0027—05 随着汽车电子工业和网络技术的不断发展 ，线控 针对原始设计 的不足提出了优化方案 ．并对优化方案 技术 (X—By—Wire)正 在取 代传统的机械装置 ，在汽 车 进行 了仿真和实测。 中的应用越来越多 ]。电子式线控排挡也在这种发展 1 新型汽车线控排挡设计 潮流中应运而生 ，正在逐渐取代传统 的机械式换挡机 构E2]。相 比传统的机械式换挡机构 ，电子式线控排挡采 笔者采用手一自一体化方案设计线控排挡 ．既让驾 用更加安全可靠 、方便快捷 的电子控制模式 ，换挡机制 驶者体验手动挡汽车动力强 、提速快 的开车乐趣 。也让 更加灵活 ，具有最佳的换挡规律 ，换挡精度好 ]。在线 驾驶者感受 自动挡汽车操作的简便快捷 [12]。 控排挡设计 中。为 了避免驾驶员换挡误操作对变速器 1．1 新型线控排挡挡位设计 造成损伤 ，在利用 电子信号传输控制模块控制变速箱 目前传统的线控排挡多采用直线型排布设计 ．挡 运行模式 的基础上 ．一般还会采用电磁 阀对换 挡手 位设计也较简单 ，如图 1所示。其 中左侧为手动挡位设 柄的操作方式进行卡位限制。电磁阀是利用通 电电磁 计 ，M／S挡为手 自切换挡 、M一挡为减挡 、M+挡为加 挡 ； 铁线圈的电磁效应控制 阀芯移动 ]．它是线控排挡机 右侧 为 自动挡位设计 ，D挡为前进挡 、N挡为空挡 、R 械结构 中的关键部件。电磁阀通 电时，阀芯伸出 ，与换 挡为倒车挡 。停车挡 P挡为单独操作按钮 。标示 0的位 挡手柄结构配合 ，达到对换挡手柄卡位的 目的。 置为停车时手柄停留位置。 当电磁 阀通 电工作时．其内部的电磁铁线圈产生 该新型挡位也采用直线型排布设计 ．挡位设计有 焦耳热 ，使电磁 阀温度升高 ，但升温不宜过高 ，否则 别于传统设计 。如图 2所示 ．其 中每个标示 的含义和传 阀芯就会动作不灵敏甚至不动作 。在电磁阀温度升高 统设计的标示含义一致 。该排挡设计的 自动挡换挡更 的过程中 ．会 向邻近的 PCB放热 ，PCB的基材对温度 加灵活 ，某些位置的挡位状态会根据手柄操作情况变 有一定要求 ，并且上面布置了许多电子元器件 ，如果温 度过高，电子元器件的可靠性会降低甚至失效。 据 以往统计显示 ，电子产品的失效中约 55％是 由 于产 品过热引起 的 ，器件环境温度每 升高 10 oC．其失 效率会增加一个数量级E10-11]。产 品散热性 能的好 坏直 接关系到 电子设备 的运行可靠性。因此 ．有必要对最苛 刻环境状态下线控排挡 的温度场分 布情况进行研究 ， 进而优化产品散热设计 ，提高其可靠性 ．避免 由于温度 过高而引起产品失效破坏 。 本文设计 了一种基于电磁阀限位的新型汽车线控 排挡结构 ，基于 6SigmaET软件建立 了线控排挡散热的