端方勇

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心， 安徽 合肥 230051）

隨著汽車產(chǎn)業(yè)升級， 要求油耗越來越低， 對空調(diào)舒適性的要求越來越高。 汽車在低溫環(huán)境下工作， 不僅油耗高，還會加劇發(fā)動機的磨損， 同時暖風(fēng)水溫溫升慢， 導(dǎo)致空調(diào)采暖舒適性變差。 為了改善發(fā)動機在低溫下的不佳工作狀態(tài)， 讓發(fā)動機快速升溫， 使得發(fā)動機保持在合適的水溫下工作， 很多車輛使用了主動進氣格柵技術(shù)。 主動進氣格柵可以在汽車高速行駛或者剛啟動時關(guān)閉， 減少流經(jīng)發(fā)動機的空氣， 降低發(fā)動機冷卻強度， 可以讓發(fā)動機快速溫升并維持在正常工作溫度， 有利于提高空調(diào)采暖舒適性以及降低整車油耗。 此外， 主動進氣格柵也可以在一定程度上降低空氣阻力， 有利于降低油耗。

1 主動進氣格柵介紹

進氣格柵是汽車前部造型的重要組成部分， 影響著整車的設(shè)計風(fēng)格， 也是空氣流入汽車發(fā)動機艙的入口。 當(dāng)前，大多數(shù)車輛上的進氣格柵都是固定的結(jié)構(gòu)， 發(fā)動機系統(tǒng)通過節(jié)溫器、 散熱器風(fēng)扇等進行調(diào)節(jié)水溫、 空調(diào)的穩(wěn)定工作。而主動進氣格柵AGS （Active Grille Shutter） 是通過發(fā)動機水溫、 機油溫度、 空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)、 進氣溫度等信息， 依靠控制電機實現(xiàn)進氣格柵的百葉片開啟一定角度或者關(guān)閉的裝置。

當(dāng)進氣格柵的狀態(tài)發(fā)生變化時， 進入發(fā)動機艙的氣流量和氣流的流向均會受到影響， 從而引起整車?yán)鋮s系統(tǒng)的有效迎風(fēng)面積、 內(nèi)部流場等氣動阻力發(fā)生變化， 進而對整車性能產(chǎn)生影響： ①降低整車風(fēng)阻， 達到節(jié)油目的； ②保持發(fā)動機溫度， 提升整車動力性能； ③增強冷起動性能，為快速暖機提供保障； ④有效保護發(fā)動機冷卻系統(tǒng)， 延長冷卻系統(tǒng)部件壽命。

2 主動進氣格柵控制策略

整車EMC獲取發(fā)動機冷卻液溫度、 空調(diào)系統(tǒng)壓力、 車速、 環(huán)境溫度、 冷卻風(fēng)扇狀態(tài)等物理參數(shù)后， 結(jié)合發(fā)動機最佳工作溫度、 空調(diào)高效工作系統(tǒng)壓力等目標(biāo)參數(shù)， 計算出進氣格柵的目標(biāo)開度， 通過PWM信號， 控制電機調(diào)節(jié)進氣格柵的開度。 如圖1、 圖2所示。

圖1 主動進氣格柵控制示意圖

圖2 主動進氣格柵控制策略

3 主動進氣格柵對整車采暖性能影響

一般車型的進氣格柵都是固定式， 無法主動關(guān)閉。 在剛啟動冷車行駛時， 空氣一樣會為溫度并不高的散熱器降溫， 從而使水溫攀升緩慢， 無法迅速使發(fā)動機進入較佳工作溫度。 主動進氣格柵就會自動關(guān)閉， 防止汽車外部的空氣進入發(fā)動機， 使汽車內(nèi)部充滿熱氣， 從而讓發(fā)動機在最短的時間內(nèi)達到最佳的工作溫度。 當(dāng)發(fā)動機溫度達到一定程度的時候， 進氣格柵就會打開， 防止發(fā)動機溫度過高，從而維持最佳的工作溫度。

主動式進氣格柵主要在低溫環(huán)境下有助于車輛啟動初期的快速溫升， 以及高速、 怠速狀態(tài)下的水溫保持。 鑒于以上特點， 設(shè)定了圖3所示的試驗工況進行整車采暖性能對比驗證， 測試結(jié)果如圖4和表1所示。

表1 整車空調(diào)采暖試驗結(jié)果

圖3 整車空調(diào)采暖試驗工況

圖4 整車空調(diào)采暖試驗水溫數(shù)據(jù)

試驗在-25℃的環(huán)境下進行， 當(dāng)車輛充分浸透后開始試驗。 試驗結(jié)果分析如下。

1） 在低溫環(huán)境下汽車啟動后需要快速升溫， 滿足整車采暖需求， 此時主動進氣格柵處于關(guān)閉狀態(tài)， 使得發(fā)動機處于相對封閉空間， 減少了發(fā)動機本體與外界的熱交換，有利于快速升溫， 從試驗結(jié)果看， 匹配主動進氣格柵在2min內(nèi)冷機怠速溫升有3.95℃/min的改善。

2） 當(dāng)車輛起步行駛后， 此時水溫仍然較低， 暖風(fēng)水路處于小循環(huán)狀態(tài)， 主動進氣格柵仍處于關(guān)閉狀態(tài)。 從水溫溫升數(shù)據(jù)來看， 匹配主動進氣格柵在中低速工況初期改善了水溫溫升速率， 有助于提升整車空調(diào)采暖效果， 工況后期隨著水溫升高至節(jié)溫器開啟溫度， 大循環(huán)已能滿足整車?yán)鋮s需求， 主動進氣格柵仍處于關(guān)閉狀態(tài)。

3） 高速工況時， 由于水溫已達到節(jié)溫器半開狀態(tài)， 此時水溫較高， 主動進氣格柵對水溫保持已無貢獻。 之后進入怠速工況， 由于主動進氣格柵關(guān)閉， 有利于發(fā)動機水溫的保持， 使得發(fā)動機水溫下降速率明顯低于固定式進氣格柵， 從數(shù)據(jù)看有0.72℃/min的改善， 提高了整車低溫環(huán)境下的保溫性能。

4 總結(jié)

整車匹配主動進氣格柵對整車造型、 風(fēng)阻、 熱管理系統(tǒng)產(chǎn)生一系列影響， 同時主動進氣格柵又是電控系統(tǒng)， 因此在實際匹配開發(fā)過程中， 會對整車進行風(fēng)阻測試、 油耗測試、 熱管理測試， 對主動進氣格柵進行各工況電控測試，以了解主動進氣格柵匹配整車后是否能滿足整車各使用場景下的實際使用需求， 以及在整車上的性能提升。 本文主要提取了低溫環(huán)境下主動進氣格柵對整車采暖性能影響特征， 設(shè)定了試驗驗證工況， 開展了對比試驗， 從試驗結(jié)果定量分析了主動進氣格柵在各工況下對整車采暖性能的影響， 對主動進氣格柵的開發(fā)具有指導(dǎo)意義。