乘用車智能進(jìn)氣格柵的影響和應(yīng)用

陳鴻明，武亞嬌，李 華，楊雪松

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201201）

乘用車智能進(jìn)氣格柵的影響和應(yīng)用

陳鴻明，武亞嬌，李 華，楊雪松

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201201）

闡述了智能進(jìn)氣格柵的工作原理和開發(fā)工作流程，及其對氣動阻力性能、整車熱管理性能、發(fā)動機(jī)冷卻性能和其它性能的影響，重點描述了增加智能進(jìn)氣格柵引起的發(fā)動機(jī)艙環(huán)境溫度升高對于零部件使用壽命的影響。針對某款車型設(shè)計了一系列包含不同環(huán)境溫度和進(jìn)氣格柵開口組合形式的測試方案，根據(jù)測試結(jié)果評估智能進(jìn)氣格珊對空氣阻力、發(fā)動機(jī)冷卻和前艙熱性能的影響，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果對開口組合方式和進(jìn)氣格珊的控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化。

智能進(jìn)氣格柵；氣動阻力；整車熱性能；發(fā)動機(jī)冷卻

隨著汽車普及率的不斷提高，消費者對車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)注度越來越高，汽車研發(fā)工程師需要去嘗試不同的方法來降低汽車燃油消耗量以滿足消費者的需求。近些年，智能進(jìn)氣格柵漸漸進(jìn)入工程師的視野并應(yīng)用在整車上，成為一種有效降低燃油消耗量的手段。智能進(jìn)氣格柵最初的應(yīng)用主要是為了加快熱車過程，特別是在一些寒冷地區(qū)的冬天，可以縮短發(fā)動機(jī)熱機(jī)時間，加快除霜除冰過程，減少車主等待時間。如今，智能進(jìn)氣格柵通過控制格柵進(jìn)風(fēng)，有效降低氣動阻力，減少車輛行駛總的阻力，起到了降低燃油消耗的作用。

目前國內(nèi)對于智能進(jìn)氣格珊的研究還處于初級階段，相關(guān)的文獻(xiàn)資料還比較少［1］。大部分乘用車都是通過格柵開口引導(dǎo)冷卻風(fēng)來對發(fā)動機(jī)和發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的零部件進(jìn)行冷卻，前端模塊沒有對進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行主動控制。當(dāng)智能進(jìn)氣格柵關(guān)閉時，前端進(jìn)風(fēng)將被部分或者完全擋住，發(fā)動機(jī)和發(fā)動機(jī)艙零部件的冷卻將會受到很大影響，發(fā)動機(jī)冷卻液有可能由于溫度過高而沸騰，零部件有可能過熱而導(dǎo)致壽命縮短并提前失效甚至直接融化失效等。這些問題都需要在智能進(jìn)氣格柵前期設(shè)計開發(fā)中予以考慮，通過設(shè)計前端開口方式以及智能進(jìn)氣格柵控制邏輯，在保證發(fā)動機(jī)和前艙的零部件在所有工況下都能得到足夠的冷卻風(fēng)量的前提下，提高空氣阻力性能。

1 智能進(jìn)氣格柵對整車性能的影響

智能進(jìn)氣格柵通過控制前端進(jìn)風(fēng)量降低整車空氣阻力，所以它影響的整車性能主要有：整車空氣阻力性能、發(fā)動機(jī)冷卻性能、乘客艙舒適性和整車熱性能等。

三交鎮(zhèn)黃河抗旱應(yīng)急提水工程的實施，能很大限度地減輕旱災(zāi)造成的影響和損失，提高了干旱時期人飲應(yīng)急供水能力，改善城鄉(xiāng)居民生活質(zhì)量，改變現(xiàn)有的被動應(yīng)急抗旱方式，增強(qiáng)抗旱減災(zāi)保障能力，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1.1 氣動阻力的影響

這在西王以前是不可能的事情，一開始西王籃球俱樂部請了一位大學(xué)還沒有畢業(yè)的學(xué)生當(dāng)新聞官，所以跟媒體鬧出了諸多業(yè)余矛盾，比如說在賽季前誓師會的時候，這位新聞官竟然把來自濟(jì)南的一車媒體記者，在寒風(fēng)中晾在鄒平荒野上一個多小時。到后來人們才知道，他是要更換所乘大巴的“山東高速”車貼，怕老板看到還沒換成山東西王不高興呢。

以普通的家用中型轎車為例，假設(shè)油耗為 10 L/ 100 km，0.27 ＜風(fēng)阻系數(shù) Cd＜ 0.37，1 Counts =0.001，對于上下格柵都有智能進(jìn)氣格柵的車型，能降低空氣阻力系數(shù)約 12 Counts。內(nèi)部數(shù)據(jù)以及相關(guān)研究［2］表明，汽車在高速行駛時，12 Counts的氣動阻力減小可帶來大約 0.24 L/100 km 的燃油節(jié)省，而且，隨著車速增加，智能進(jìn)氣格珊所帶來的氣動阻力收益也越來越大，這就意味著更大的燃油節(jié)省量。

1.2 發(fā)動機(jī)冷卻性能的影響

構(gòu)建稅收服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展的指標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)全市高質(zhì)量發(fā)展指標(biāo)體系，結(jié)合省稅務(wù)局績效考核要求，建立稅收服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展的指標(biāo)體系，既呼應(yīng)全市指標(biāo)體系中的財稅指標(biāo)，又深化與高質(zhì)量發(fā)展密切相關(guān)的稅收指標(biāo)；既關(guān)注高質(zhì)量發(fā)展的財稅貢獻(xiàn)指標(biāo)，又體現(xiàn)稅收優(yōu)惠政策的精準(zhǔn)效應(yīng)；既反映稅收治理質(zhì)效，又聚焦納稅人的獲得感與滿意度。

黃石朝楊露露滿臉堆笑道：“讓你見笑了，小女不懂事，還請包涵。人死了，什么都是空的；高木的病要緊，我看這樣吧，擇日不如撞日，明天我就去把梨花的骨灰遷回來?！睏盥堵兑婞S石這么通情達(dá)理，雙腿一軟，要朝他跪了；黃石連忙扶住她道：“高木是我的女婿，應(yīng)該的。”

發(fā)動機(jī)冷卻性能主要表現(xiàn)為發(fā)動機(jī)水溫，變速器油溫以及發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度等，主要是通過散熱器和油冷器完成散熱，而散熱器和油冷器都是通過進(jìn)入前艙的冷卻風(fēng)來進(jìn)行散熱。但智能進(jìn)氣格柵是通過控制前端進(jìn)風(fēng)量來降低風(fēng)阻，當(dāng)智能進(jìn)氣格柵關(guān)閉時，發(fā)動機(jī)的冷卻性能將會受到很大影響。

整車熱性能也可以簡單概括為由于發(fā)動機(jī)和變速器系統(tǒng)散熱而導(dǎo)致的熱性能問題，主要表現(xiàn)為前艙和底盤各零部件的溫度狀態(tài)。當(dāng)智能進(jìn)氣格柵關(guān)閉時，前端進(jìn)風(fēng)量急劇下降導(dǎo)致排氣系統(tǒng)、前端冷卻模塊、發(fā)動機(jī)以及變速器無法得到足夠的冷卻風(fēng)，前艙的環(huán)境溫度和排氣管表面溫度都會迅速升高，導(dǎo)致前艙和底盤各零部件溫度升高并超過其溫度限值，從而引發(fā)一系列的熱性能問題［3］。這些熱性

該系統(tǒng)往往與電網(wǎng)企業(yè)辦公大樓中其他非數(shù)據(jù)中心區(qū)域設(shè)備(如辦公空調(diào))共用，根據(jù)PUE的定義，只需統(tǒng)計系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心關(guān)聯(lián)的部分耗電量，而此部分耗電量難以直接測量，只能通過估算的方法得出，具體如下：

1.3 整車熱性能的影響

從對相關(guān)問題的深度分析過程中，逐步認(rèn)識到為了增強(qiáng)多媒體設(shè)備的使用效能，彌補(bǔ)現(xiàn)階段多媒體管理缺陷，關(guān)鍵是引入高新智慧型管理技術(shù)，提高設(shè)備管理水平和使用效率，助推學(xué)校管理現(xiàn)代化。多媒體技術(shù)水平較高，基于技術(shù)管理工作的考慮，管理人員需要持續(xù)開展技術(shù)創(chuàng)新工作，以現(xiàn)代高效的管理手段，增強(qiáng)管理工作的便捷性，確保多媒體技術(shù)設(shè)備的合理使用。以下提出三種智慧型門禁管理多媒體設(shè)施、設(shè)備的自動化系統(tǒng)，分析研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成、完善系統(tǒng)功能。

高溫環(huán)境下，當(dāng)智能格柵起作用并且將前端開口關(guān)閉，冷卻系統(tǒng)溫度將急劇上升，系統(tǒng)會命令冷卻風(fēng)扇保持高速運轉(zhuǎn)，需要耗費很多能量。如果溫度繼續(xù)上升將出現(xiàn)水溫報警甚至冷卻液沸騰現(xiàn)象。在低溫環(huán)境下，前端格柵開口關(guān)閉將使發(fā)動機(jī)快速暖機(jī)，發(fā)動機(jī)油和變速器油快速升溫，降低傳動系統(tǒng)的損耗，進(jìn)而起到降低油耗的作用。

如果已知在某個環(huán)境溫度 T1的壽命時間為 t1，很容易通過式（9）推出在另一個環(huán)境溫度 T2的壽命時間 t2。比如：某種橡膠材料在 100 ℃（373 K）的環(huán)境溫度下使用壽命為 3 000 h，并且已知該材料的 E=0.965 eV，R=8.617×10-5eV/K，那么從式（9）可以推出該種材料在 110℃環(huán)境溫度下的使用壽命為 1 370 h，這意味著溫度升高 10℃，材料壽命減少一半。由此可見，環(huán)境溫度對于零部件的使用壽命影響非常大，而且對于活化能越大的材料，溫度升高帶來的壽命減少的風(fēng)險就越嚴(yán)重。

每個零部件都必須通過試驗得出其自身的溫度限值，并且零部件溫度限值分為長期限值和短期限值，與其相對應(yīng)，消費者駕駛過程中也有長期和短期工況。長期和短期是指消費者在行駛過程中所能遇到某種工況頻率的高低，比如碰到頻率較高的城市工況和高速工況就屬于長期工況。智能格珊開發(fā)設(shè)計過程中要盡量避免有零部件在長期工況中超出其溫度限值。

消防用水儲存于生產(chǎn)新水水池內(nèi)，同時采取保證消防水不做他用的措施。廠區(qū)內(nèi)大多為丁、戊類單層廠房，根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)，水池出水可滿足消防供水壓力。從消防水池設(shè)消防給水管網(wǎng)至廠區(qū)。

移動學(xué)習(xí)交互系統(tǒng)學(xué)生客戶端使用包括Android智能手機(jī)等基于Android操作系統(tǒng)的移動設(shè)備，通過3G/4G上網(wǎng)或Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器端，進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。教師客戶端使用PC電腦，通過互聯(lián)網(wǎng)連接WWW服務(wù)器，管理課程資源，查看統(tǒng)計數(shù)據(jù)。移動學(xué)習(xí)交互系統(tǒng)服務(wù)平臺主要由資源服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成?？蛻舳撕头?wù)器端采用HTTP協(xié)議通信，利用JSON或HTML格式傳輸數(shù)據(jù)。

1.4 其它性能的影響

除了整車熱性能和發(fā)動機(jī)冷卻性能，受智能進(jìn)氣格柵影響的其它性能主要是空調(diào)性能，同時它也影響冷卻風(fēng)扇、空調(diào)壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)以及發(fā)動機(jī)暖機(jī)時間。當(dāng)智能進(jìn)氣格柵關(guān)閉，空調(diào)制冷劑溫度和發(fā)動機(jī)冷卻水溫就會升高，這將使壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇需要耗費更多的功率來保持乘客艙空調(diào)出風(fēng)溫度和發(fā)動機(jī)冷卻水溫。因此，設(shè)計者需要綜合比較關(guān)閉進(jìn)氣格柵所帶來的空氣阻力效益和為此消耗的其它功率，通過設(shè)計智能進(jìn)氣格柵的控制策略，在獲取最大空氣阻力效益的同時，還要保證額外的功率消耗最小。此外，發(fā)動機(jī)冷啟動時，將智能進(jìn)氣格柵關(guān)閉可以使發(fā)動機(jī)油溫和變速器油溫快速升高，達(dá)到快速暖機(jī)的效果，減少車輛冷啟動時的燃油消耗。本研究主要關(guān)注智能進(jìn)氣格柵對于整車熱性能和發(fā)動機(jī)冷卻性能的影響，對于空調(diào)性能的影響以及如何平衡收益與消耗可參考文獻(xiàn)［3］，在此不詳細(xì)介紹。

2 智能進(jìn)氣格柵在乘用車上的應(yīng)用

相對于傳統(tǒng)車型，帶有智能進(jìn)氣格柵的車型不僅需要考慮格柵開口完全開啟時所有工況設(shè)計，同時也要額外考慮格柵開口關(guān)閉狀態(tài)下的設(shè)計工況。這就需要設(shè)計者在車輛開發(fā)前期根據(jù)空氣動力學(xué)的特性以及發(fā)動機(jī)冷卻性能的狀態(tài)進(jìn)行工況點的設(shè)計，即設(shè)計者期望智能格柵在什么時候關(guān)閉開口，同時需要確認(rèn)格柵開口關(guān)閉后發(fā)動機(jī)冷卻性能以及其它性能是否滿足要求。本文將以某款車型（三廂車，混合動力車型）為例介紹前期設(shè)計、邏輯控制設(shè)計并且對不同前端開口組合方案的試驗進(jìn)行分析。

（3）智能格柵開口狀態(tài)。測試工況的智能格柵進(jìn)風(fēng)口分為三種組合情況：上、下格柵開口都打開；上格柵開口打開、下格柵開口關(guān)閉；上、下格柵開口都關(guān)閉。下格柵的前端投影有效面積較大，所以下格柵開口對于空氣阻力影響較大，在選擇上、下格柵其中一個關(guān)閉時，本研究選擇下格柵關(guān)閉。

（2）車速。由圖 2可知，車速越高，關(guān)閉智能格柵進(jìn)風(fēng)口帶來的收益越高。相反，如果車輛處于低速狀態(tài)則智能格柵所帶來的收益就非常有限。同時，結(jié)合中國的道路限速情況，普通道路限速為 60 km/h，高速公路限速 120 km/h。結(jié)合這兩個因素，測試工況的車速分為 60 km/h、120 km/h 和最高車速。

控制邏輯主要是依據(jù)車速和發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷情況。如圖4所示，影響上、下進(jìn)氣格柵開口狀態(tài)的因素主要包括：環(huán)境溫度、發(fā)動機(jī)冷卻水溫、控制頭和儀表輸入、空調(diào)壓力、車速和變速器熱負(fù)荷。以這些信號為輸入，通過一系列的算法決定進(jìn)氣格柵的開啟狀態(tài)和報警機(jī)制。

2.2 控制邏輯

本文所研究的車型具有上、下前格柵開口，相對應(yīng)的智能進(jìn)氣格柵也分為上格柵進(jìn)口和下格柵進(jìn)口。如圖3所示，上、下智能格柵進(jìn)口都可以獨立控制。因此在設(shè)計控制邏輯的過程中就需要為上、下格柵進(jìn)口分別進(jìn)行邏輯設(shè)定，比如智能進(jìn)氣格柵開啟優(yōu)先等級，各自開啟角度等等。

圖3 某車型智能進(jìn)氣格柵示意圖

前期開發(fā)中首先需要確定的就是前端進(jìn)風(fēng)量的目標(biāo)要求，分為智能進(jìn)氣格柵開口打開和關(guān)閉兩種狀態(tài)。格柵開口打開主要是針對一些惡劣工況，比如高溫、高負(fù)荷工況，這與傳統(tǒng)車型的進(jìn)風(fēng)量目標(biāo)設(shè)定過程相同［7］。格柵開口關(guān)閉狀態(tài)下的設(shè)計工況與傳統(tǒng)車型有所區(qū)別，并不是選擇可能遇到的惡劣工況，而是選擇經(jīng)常遇到并且能夠帶來空氣阻力效益的工況，比如常溫下的高速工況。

2.3 試驗結(jié)果及分析

本文針對一種并聯(lián)調(diào)姿托架(簡稱托架)進(jìn)行標(biāo)定，利用空間矢量鏈法建立托架位姿誤差、主動移動副運動量、名義結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及結(jié)構(gòu)誤差間的關(guān)系表達(dá)式，然后隨機(jī)給定一組符合耦合關(guān)系的結(jié)構(gòu)誤差，求出標(biāo)定前考慮結(jié)構(gòu)誤差的托架位姿誤差，以計算出的位姿誤差為誤差模型輸入，輸出誤差模型辨識出的結(jié)構(gòu)誤差并進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

為驗證智能格珊開口對整車空氣動力阻力的影響，分別進(jìn)行了四次試驗，前端開口的組合方式和測試結(jié)果見表1。

表1 前端開口對風(fēng)阻系數(shù)的影響

從數(shù)據(jù)來看，智能進(jìn)氣格珊可帶來約 9 Counts的風(fēng)阻收益，這就意味著在高速工況下能帶來約0.18 L/100 km 的油耗收益。

對于發(fā)動機(jī)冷卻和整車熱管理性能測試工況的設(shè)計，必須保證測試的工況消費者能經(jīng)常碰到，同時也要確認(rèn)智能格柵能夠處于關(guān)閉狀態(tài)。為此，需要考慮如下幾個因素：

圖4 某車型智能進(jìn)氣格柵控制示意圖

（1）環(huán)境溫度。在高溫環(huán)境下（大于 30 ℃），關(guān)閉智能格柵開口則無法保證發(fā)動機(jī)冷卻和空調(diào)性能滿足要求；而當(dāng)環(huán)境溫度低于 30℃時，就可以開始考慮將智能格柵進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉。因此，所進(jìn)行的測試工況環(huán)境溫度均低于 30 ℃，分別為 30 ℃、20 ℃和 5 ℃。

NW向斷裂及其次級斷裂夾持部位，剖面上呈“Y”型，斷裂構(gòu)造的走向、傾向等產(chǎn)狀產(chǎn)生變化的部位以及構(gòu)造的局部膨大部位，往往是有礦體產(chǎn)出構(gòu)造部位。如607-2礦點產(chǎn)于綠草溝斷裂與其次級斷裂夾持部位(圖10)。

2.1 前期設(shè)計

（4）空調(diào)負(fù)荷。對于一些空調(diào)負(fù)荷較低的工況，智能格柵開口全部關(guān)閉或者部分關(guān)閉也能夠滿足冷凝器對進(jìn)風(fēng)量的需求。因此，測試過程中空調(diào)處于自動模式，目標(biāo)溫度為 22 ℃，循環(huán)模式為內(nèi)循環(huán)。

為節(jié) 省 環(huán)境 模 擬實 驗室時 間， 將 60 km/h、120 km/h 以及最高車速（160 km/h）三個穩(wěn)定車速連在一起進(jìn)行試驗，簡稱為穩(wěn)速工況試驗，NEDC工況則作為單獨的測試工況，簡稱為綜合工況。結(jié)合空調(diào)模式、行駛工況以及智能格柵開口狀態(tài)，將所需進(jìn)行的所有測試工況匯總，見表2，一個環(huán)境溫度對應(yīng)一個空調(diào)模式，所以總共有 3×2×3=18個測試工況。

為保證各測試零部件的起始點溫度盡量一致，每個工況開始前都有 10 min 熱車時間，在熱車期間上、下格柵均處于開啟狀態(tài)。之后開始測試之前定義的穩(wěn)速工況和綜合工況，并記錄數(shù)據(jù)。

氣動阻力和車輛行駛速度關(guān)系如圖2所示，實線和虛線分別代表智能進(jìn)氣格柵開啟和關(guān)閉狀態(tài)下的氣動阻力。由圖2可知，智能進(jìn)氣格柵關(guān)閉與開啟時的氣動阻力差值和車速平方成正比，這也就意味著車速越快，氣動阻力差值越大。

表2 測試工況匯總表

圖5為穩(wěn)速工況的車速示意圖，該車型為混合動力車型，最高車速限定為 160 km/h。然而，160 km/h并未使發(fā)動機(jī)處于最大負(fù)荷，不論智能進(jìn)氣格柵是開啟狀態(tài)還是關(guān)閉狀態(tài)，車速均可以穩(wěn)定在 160 km/h，所以研究車型沒有出現(xiàn)如文獻(xiàn)［3］中所描述的智能格柵開度影響最高車速的情況。圖6為綜合工況車速示意圖，該工況為NEDC工況，是目前我國通用的油耗測試工況，屬于低、中、高車速混合的綜合工況。從試驗數(shù)據(jù)來看，穩(wěn)速工況的溫度均高于綜合工況，并且穩(wěn)速工況的溫度曲線更為穩(wěn)定，便于分析數(shù)據(jù)，因此，溫度曲線只列舉了穩(wěn)速工況的數(shù)據(jù)。

由圖 7 可知，對于 60 km/h 和 120 km/h 兩種工況，智能格柵的三種狀態(tài)對于水溫影響很小，三條線基本重合，主要是由于這兩個工況的發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷小，需要的冷卻風(fēng)量少，智能格柵在三種狀態(tài)下的進(jìn)風(fēng)量均能滿足發(fā)動機(jī)散熱需求。最高車速階段，智能格柵上、下開口都關(guān)閉時，水溫明顯高于另外兩種狀態(tài)，30 ℃環(huán)境溫度下，三條曲線的發(fā)動機(jī)冷卻水溫度差達(dá)到 22 ℃。

圖5 穩(wěn)速工況車速示意圖

圖6 綜合工況車速示意圖

圖7 三種環(huán)境溫度穩(wěn)速工況的發(fā)動機(jī)冷卻水溫圖

圖8 三種環(huán)境溫度穩(wěn)速工況發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度曲線

圖8給出了不同環(huán)境溫度下的發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度曲線，與發(fā)動機(jī)水溫的趨勢基本一致。當(dāng)智能格柵上、下開口都關(guān)閉時發(fā)動機(jī)油溫最高，比智能進(jìn)氣格柵另外兩種狀態(tài)的發(fā)動機(jī)油溫高約 21℃。

通 過 這 些 數(shù) 據(jù) 可 以 看 出， 對 于 60 km/h、120 km/h 等較為常見的穩(wěn)速工況，無論智能格柵開口處于何種狀態(tài)，發(fā)動機(jī)水溫和發(fā)動機(jī)油溫都基本一致。這說明當(dāng)前的前端進(jìn)風(fēng)量能滿足發(fā)動機(jī)冷卻需求，對于消費者經(jīng)常使用的工況都能保持格柵開口關(guān)閉以獲取風(fēng)阻效益，也驗證了的前期設(shè)計的準(zhǔn)確性。綜合工況（NEDC）的車速未超過 120 km/h，上面總結(jié)的規(guī)律適用于綜合工況。實際數(shù)據(jù)表明，綜合工況的三種開口狀態(tài)下發(fā)動機(jī)水溫和油溫差別較小，與推測的結(jié)果基本一致，具體數(shù)據(jù)見表3。

一些學(xué)者提出了最佳適應(yīng)算法和首次適應(yīng)算法的改進(jìn)算法。我們觀察首次適應(yīng)算法和最佳適應(yīng)算法，貨品是隨機(jī)的沒有降序排列，會發(fā)生容量大的排列，裝不進(jìn)去，原因是可能先裝了小的貨品，只能再開啟新的箱子，使空間的沒有充分利用。

表3 溫度測試結(jié)果單位：℃

而對于最高車速即 160 km/h，格柵開口全部關(guān)閉時，發(fā)動機(jī)水溫和油溫相比另外兩種狀態(tài)高約20℃，并且冷卻風(fēng)扇最高轉(zhuǎn)速已被觸發(fā)。因此，對于最高車速工況，無論是從經(jīng)濟(jì)性和安全性角度考慮，都建議不要將上、下格柵進(jìn)風(fēng)口全部關(guān)閉，可將上格柵進(jìn)風(fēng)口打開允許部分進(jìn)風(fēng)以保證發(fā)動機(jī)冷卻性能。

圖9為不同環(huán)境溫度下，智能進(jìn)氣格柵三種開口狀態(tài)下的發(fā)動機(jī)上方某傳感器表面溫度曲線。與格柵開口全部打開的狀態(tài)相比，單獨關(guān)閉下格柵開口的溫度升高 10 ℃，而上、下格柵開口全關(guān)閉狀態(tài)的溫度則高 40 ℃。該傳感器長期溫度限值為100 ℃，從測試結(jié)果來看，單獨關(guān)閉下格柵開口能夠滿足溫度要求，但是上、下格柵開口全關(guān)閉的結(jié)果無法滿足熱性能要求。

圖9 三種環(huán)境溫度穩(wěn)速工況發(fā)動機(jī)上方某傳感器表面溫度曲線

表3為穩(wěn)速工況和綜合工況下，發(fā)動機(jī)冷卻水溫、油溫和部分關(guān)鍵零部件的溫度最大值。由表3可知，智能進(jìn)氣格柵的開口狀態(tài)對前艙零部件的溫度影響很大，呈現(xiàn)出上、下開口關(guān)閉時溫度最高，上開口打開、下開口關(guān)閉次之，上、下開口全開最低的趨勢。對于底盤區(qū)域，特別是車身下底盤零部件的影響較小，但是溫度趨勢與前艙零部件相反。這主要是因為格柵開口關(guān)閉后，底盤零部件周圍風(fēng)速變大，零部件表面對流換熱系數(shù)變大。

3 結(jié)論

本文闡述了智能進(jìn)氣格柵的工作原理以及在整車開發(fā)過程中的基本工作流程，同時也說明了智能進(jìn)氣格柵如何影響氣動阻力性能、發(fā)動機(jī)冷卻性能、整車熱管理性能以及其它性能，并通過試驗數(shù)據(jù)對智能進(jìn)氣格柵的三個開口狀態(tài)進(jìn)行對比，直觀地呈現(xiàn)出其對發(fā)動機(jī)冷卻和整車熱管理性能的影響。

（1）車速越大，智能進(jìn)氣格柵對于整車空氣阻力影響越大，因此在控制邏輯設(shè)計中需要確保智能進(jìn)氣格柵在高車速的工況中處于關(guān)閉狀態(tài)，從而獲得最大的油耗收益。

（2）在開發(fā)前期，不同于傳統(tǒng)車型的設(shè)計，帶有智能進(jìn)氣格柵的車型必須增加一些額外的設(shè)計工況點，這些工況點在保證車輛滿足整車熱性能和發(fā)動機(jī)冷卻性能的同時，還能最大限度地保證進(jìn)氣格柵能處于關(guān)閉狀態(tài)以獲取最小的空氣阻力，達(dá)到降低油耗的目的。

目前軍工科研單位許多科研人員認(rèn)為檔案是檔案管理部門的工作，缺乏對過程資料歸檔的意識。導(dǎo)致項目建設(shè)中對隨機(jī)資料、研制過程資料、測試驗收資料等沒有進(jìn)行及時的預(yù)歸檔工作，造成后期找不到資料，檔案驗收不合格的情況。

（3）智能進(jìn)氣格柵的開口狀態(tài)對于前艙零部件的熱性能以及發(fā)動機(jī)冷卻性能的影響很大，特別是前艙零部件，在開發(fā)過程中必須保證前艙零部件溫度值不超過其溫度限值，特別是長期溫度限值。溫度的升高對于零部件的使用壽命影響很大，如果超出限值將使零部件提前失效導(dǎo)致質(zhì)量問題甚至是安全問題，需要不斷地調(diào)整智能進(jìn)氣格柵標(biāo)定以保證零部件的熱性能。

（4）從試驗數(shù)據(jù)來看，對于具有上、下格柵開口，同時具備上、下智能進(jìn)氣格柵的車型，在非高溫的駕駛情況下，關(guān)閉一個格柵開口和格柵開口全部打開，這兩種狀態(tài)的熱性能和發(fā)動機(jī)冷卻性能差別較小，所以，長時間保持關(guān)閉一個格柵開口是可行的。在控制邏輯的設(shè)計過程中，可以對兩個開口設(shè)定優(yōu)先級別，采用優(yōu)先開啟其中一個格柵開口，如果性能不滿足再打開另外一個格柵開口，而不是兩個格柵開口同時開啟或者同時關(guān)閉。具體優(yōu)先開啟順序必須根據(jù)具體車型的氣動阻力、整車熱性能以及發(fā)動機(jī)冷卻性能等的測試結(jié)果而定。

（References）：

［1］嚴(yán)程健，夏靖武，張志勇，等 . 客車發(fā)動機(jī)艙溫控電子百葉窗系統(tǒng)設(shè)計［J］. 汽車電器，2014（5）：47-48. YAN Chengjian，XIA Jingwu，ZHANG Zhiyong，et a1. Design of Temperature Contro1 E1ectronic Persiennes System for Bus Engine Cabin［J］. Automotive E1ectronics，2014（5）：47-48.(in Chinese)

［2］KUMAR A， FELIX R A，DEVIREDDY R，et a1.Passenger Car Front Air-Dam Design Based on Aerodynamic and Fue1 Economy Simu1ations［C］// SAE Technica1 Paper，2013-26-0063.

［3］EL-SHARKAWY A E，KAMRAD J C， LOUNSBERRY T H，et a1.Eva1uation of Impact of Active Gri11e Shutter on Vehic1e Therma1 Management［C］//SAE Technica1 Paper，2011-01-1172.

［4］EL-SHARKAWY A E， LUIBRAND E A.App1ication of Kinetics of Therma1 Degradation for Time-Temperature Ana1ysis of Automotive Components［C］//SAE Technica1 Paper，2009-01-1178.

［5］KAMAL M R. Thermoset Characterization for Mo1dabi1ity Ana1ysis［J］.Po1ymer Engineering and Science，1974，14（3）： 231-239.

［6］KAMAL M R，SOUROUR S. Kinetics and Therma1 Characterization of Thermoset Cure［J］. Po1ymer Engineering and Science，1973，13（1）：59-64.

［7］DAMODARAN V，MOUDUDUR R.Front-end Coo1ing Airf1ow Performance Prediction Using Vehic1e System Resistance［C］//SAE Technica1 Paper，2003-01-0273.

作者介紹

責(zé)任作者：陳鴻明 (1981-)，男，福建泉州人。碩士，工程師，主要從事整車熱性能分析和試驗工作。

Te1：15000373575

E-mai1：hongming_chen@patac.com.cn

Effects on Vehicle Performance and Applications of Active Grille Shutters

CHEN Hongming，WU Yajiao，LI Hua，YANG Xuesong
（Pan Asia Technical Automotive Center Co., Ltd，Shanghai 201201，China）

This paper introduces the working principles and the development process of active grille shutters, then explains its effects on aero drag, full vehicle thermal management, powertrain cooling performance and other performances, and especially explains the impact of ambient temperature rise on the service life of components due to active grille shutters. A series of tests have been designed and conducted to evaluate the effects of the grille shutter on aero drag, power train cooling as well as under-hood and underbody components temperatures for one vehicle. Finally, the combinations of grille opening and shutter control logic were optimized.

active grill shutter；aerodynamic drag；thermal management；powertrain cooling

U463.85+9

：A

10.3969/j.issn.2095-1469.2017.03.10

武亞嬌 (1984-)，女，山西大同人。碩士，工程師，主要從事整車熱性能分析和試驗方面工作。

2017-01-18 改稿日期：2017-02-10

參考文獻(xiàn)引用格式：

陳鴻明，武亞嬌，李華，等 . 乘用車智能進(jìn)氣格柵的影響和應(yīng)用［J］. 汽車工程學(xué)報，2017，7(3)：226-234.

CHEN Hongming，WU Yajiao，LI Hua，et a1. Effects on Vehic1e Performance and App1ications of Active Gri11e Shutters［J］.Chinese Journa1 of Automotive Engineering，2017，7(3)：226-234.(in Chinese)

Te1：15221968364

E-mai1：Wu_yajiao@patac.com.cn