《主动进气格栅对整车性能的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《主动进气格栅对整车性能的影响（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 融 主动进气格栅对整车性能的影响 张斌余 小松潘 乐燕 上海汽车集 团股份有 限公 司 摘要 通过老陛及定量分析法 分析了主动进气格栅的不同开度对整孥性 能的影响 数据分析显示 低温时采用 A G S 可以减少 暖机时间 达到降低油耗的目的 高速时采用 A G S可以减少整车风阻 提高动力性 甚至在空调处于冷却功能时 依然可以控 制 A G S 处于适当的开度 减少风阻 此外 A G S对空调的暖风性能有显著提升效果 研究结果表明 通过优化控制策略A G S可 以达到提高整车经济性 动力性的目的 关 键 词 自动 控 制 技术 主 动 进 气 格 栅 整 车 性 能 Ac t i v e G
2、r i l l e S h u t t e r e ffe c t s f o r v e h i c l e p e r f o r ma n c e Ab s t r a c t T h r o u g h q u a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s me t h o d a n a l y s e d i f f e r e n t o p e n a n g l e o f a c t i v e g r i l l e s h u t t e r e f f e c t s f o r v e
3、 h i c l e p e rf o r ma n c e Da t a a n a l y s i s s h o ws u s e AGS c a n r e d u c e t h e wa r m u p t i me f o r e n g i n e t o r e a c h t h e p u r p o s e o f r e d u c i n g t h e o i l c o n s u mp t i o n u n d e r l o w t e mp e r a t u r e u s e AGS c a n r e d u c e v e h i c l e w
4、i n d r e s i s t a n c e i mp r o v e d y n a mi c e v e n wh e n A C i s i n c o o l i n g f u n c t i o n s t i l l c a n c o n t r o l AGS t o b e i n p r o p e r o p e n a n g l e t o r e d u c e wi n d r e s i s t a n c e Mo r e o v e r AGS h a s s i g n i f i c a n t e f f e c t i mp r o v e
5、me n t f o r A C h e a t i n g p e rf o rm a n c e Th e r e s e a r c h r e s u l t s h o ws t h r o u g h o p t i mi z a t i o n c o n t r o l s t r a t e g y AGS c a n r e a c h t h e p u rp o s e t o i mp r o v e v e hi c l e e c o n o my d y n a mi c Ke y wo r d s a u t o ma t i c c o n t r o l
6、t e c h n i q u e a c t i v e g r i l l e s h u t t e r v e h i c l e p e r f o r ma n c e 0 引言 进气格栅是汽车前部造型的重要组成部分 影响 着整车的设计风格 同时也是空气流人汽车发动机 仓 的人 口 当前 车辆上 的进气格栅都是 固定 的结构 而主动进气格栅 A G S A c t i v e G ri l l e S h u t t e r 是通过发 动 机水 温 机 油温度 空调 系统状 态 进气 温度等信 息 依靠控制电机实现进气格栅的百叶片开启一定角 度或者关闭的装置 2 I 当进气格栅的状
7、态发生变化时 进入发动机仓 的 气流量和气流的流向均会受到影响 从而引起整车冷 却系统的有效迎风面积 内部流场等气动阻力发生变 化 4 5 7 进而对整车性能产生影响 1 对动力系统性能的影响 动力系统的润滑效率与其工作温度息息相关 当 润滑效率和性能较高时 摩擦力小 动力系统的磨损 也小 在提高动力系统寿命同时 也有利于提高发动 机的燃油效率 降低损耗 因此 可减少动力系统进入 最佳工作温度范围的时间 有利于提高燃油经济性 降低油耗 动力系统 的工作温度一般是通过测量发动机冷 却液的温度间接获得的 当动力系统工作温度较低时 主动关闭进气格栅 可减少发动机仓热量损失 提高动 力系统进入最佳工作
8、温度范围的速度 降低油耗 当动 力系统温度较高时 则需要打开进气格栅 使外界更 多的冷空气进入发动机仓 带走多余的热量 汽车冷 却系统的设计一般针对恶劣工况 因此 在普通工况 下 冷却系统具备一定的冗余冷却能力 这就给主动 进气格栅的控制留下了空间 使整车在普通工况下 进气格栅只打开一定的角度 甚至完全关闭 在冗余 的冷却性能的保证下 依然能够保证动力系统的温度 在正常范围内 2 0 1 5 1 K E C H E J IS H U 客 车 技 术 回 博 选取外温为一 2 0 车速分别为4 0 k m h 6 0 k m h 1 1 0 k m h以及 怠速 工况 进 气格 栅完 全 打开
9、和完 全关闭时 对发动机冷却液温度进行对比 对 比数 据 见表 1 表 1发动机冷却液温度对比 工况 进气格栅全开 进气格栅全闭 改善情况 怠速 6 3 3 7 1 2 7 9 4 0 k m h 7 3 9 8 2 9 9 6 0 k m h 8 6 4 8 7 9 1 5 1 1 0 k m h 8 8 1 8 9 8 1 7 当进气格栅关闭时 动力系统的温度得到提高 特别是怠速和低速工况 发动机功率低 发热量少时 的效果更好 而在高速时 冷却系统的冗余设计的效 果则更多地在进气格栅关闭工况下展现出来了 即 高速时 发动机冷却液温度差别不大 在进气格栅完 全关闭工况下 节温器的开度更大 且
10、打开大开度的 时间也较长 这些保证 了发动机冷却液的温度不会 因此过多上升 引起发动机过热 实验数据显示温差 在 3 以内 2 对整车风阻性能的影响 来 自于空气的阻力 是汽车在行驶中需要克服 的阻力之一 汽车的空气阻力由气流撞击的阻力 摩 擦阻力和外型阻力组成 风阻计算公式为 CdV 式 中 空气密度 C 一风阻系统 A 一整车正 面投影面积 一车速 风阻系数 c 值越小 车辆受到的空气阻力也越 小 并且当车辆行驶的速度较高时 风阻系数 c 值对 空气的阻力 的绝对数值的大小影响更为显著 风阻系数可通过试验测试得到 在车辆的外形保 持不变的情况下 车辆的风阻系数是一个固定值 不 随车速变化而
11、变化 但当进气格栅的开度发生变化 时 整车的外形发生变化 因此车辆的风阻系数也随 之改变 进气格栅布置位置 的不同 进气格栅完全关 闭一般 比完全打开时风阻系数 值可减少 0 0 1 2 0 0 1 6 ts l 图 1 是某车型实测的数据 进气格栅全开时 进气格栅开度 1 0 0 时 的风阻系数为0 3 2 3 当进气格 客 车技术 K E C H E J IS H U 2 0 1 5 1 回 栅完全关闭时 风阻系数降低了0 0 1 5 0 3 0 8 风阻系数 的降低与进气格栅的开度并非是线性关系 而是在进气 格栅开度在 6 0 以上时 风阻系数降低很小 当进气格 栅开度小于 6 O 后
12、风阻系数才有明显的降低 臻 U 2 U 4 0 6 0 8 0 1 0 0 进气格栅开度 图 1 进气格栅开度与风 阻系数关 系 以上述测试车辆进气格栅的开度在 2 0 附近 风阻系数减少为 0 O 1 为例 随车速的变化 整车的 风 阻减少收益 以及克 服相应 风阻所需 的功 率减少 收益情 况如 图 2 图 3所 示 风 阻和功率 收益与 车 速的平方呈正比 减小进气格栅的开度 车速越高 收益越大 越有利于油耗的减少 当车辆的行驶速 度为 1 2 0 k m h时 风 阻收益达 到 1 6 5 N 功率 收益 达到 5 5 2 W Z 爱 褂 3 5 3 0 2 5 2 0 l 5 1 O
13、 5 0 0 2 O 4 O 6 O 8 O 1 0 0 1 2 O 1 4 0 车速 k m h 图 2 风阻收益 i O 2 O 4 O 6 O 8 O l o o 1 2 O 1 4 0 l 6 0 车速 k m h 图 3 功率收益 3 对空调性能的影响 汽车空调的功能分为暖风和冷却两种 空调暖风 的热量主要由发动机冷却液提供 因此 暖风性能因 0 0 8 6 4 发动机冷却液温度的提高而受益 表 2中的测试数值 是空调设置为最大制热时的数据 同样 在车辆低速 发动机功率较低 产生热量少时 进气格栅关闭 暖风 效果提升更为明显 这样的改善为发动机标定时采取 产生更少热量的标定策略 以及
14、发动机材料上选用更 好的隔热材料留下了更多的空间 提供了潜在提高燃 油经济性的机会 表 2 头部平均温度 工况 进气格栅全开 进气格栅全闭 改善情况 怠速 2 5 3 1 3 6 3 40 k m h 2 0 5 2 5 8 5 3 6 0 k m h 3 2 1 3 5 2 9 l 1 0 k m h 3 8 6 3 9 7 1 1 汽车空调 的冷却功能是通过驾驶仓与汽车外界 的空气进行热交换 实现驾驶仓内的温度降低的功 能 这一过程有两次热交换 其 中将热量散发到外界 空气中的热交换发生在发动机仓内 进气格栅开启的 角度将影响这一热交换 从而影响空调降温和能耗等 性能 当进气格栅在非完全打
15、开的状态下 进入空调冷 凝器的空气流减少 空调制冷剂的压力将升高 保持 与进气格栅完全打开时相同的出风口温度 空调压缩 机需要消耗更多的能量 同时 冷却风扇也会因此提 高转速而消耗更多的能量 因此当进气格栅开度变化 时 必须对空调能耗和性能的变化进行评估 以减少 不利影响 在低速工况下 进气格栅不完全打开后引起的风 阻收益过少 牺牲空调冷却性能得不偿失 因此对空 调制冷 的影响应先从 8 0 k m h 一 1 1 0 k m h较高稳态车 速开始考察 将进气格栅从完全关闭至完全打开等分为 l 6 个 位置 其中位置 1 6 表示完全打开 位置 1 表示完全关 闭 根据风阻系数与进气格栅开度的
16、关系 当进气格 栅开度低于 中间位置与完全打开之间时 即大于位置 8 时 风阻系数 值无明显变化 因此进气格栅除了 全开位置外 将从中间位置 即在位置 8 处开始测试 环境温度 4 0 c I 湿度 4 0 阳光指数 1 0 0 0 W m2 车 速 8 0 k m h 进气格栅完全打开作为基础数据 再逐步 关小进气格栅 并测试稳定后的制冷剂温度 出风口 温度参数 测试结果 A 见表 3 张 表 3进气格栅对空调冷却系统影响 A 进气格栅开度 冷凝器出口处制冷剂温度 出风口温度 1 6 全开位置 4 8 5 1 4 7 8 49 1 1 4 8 7 5 2 4 l 5 2 6 5 5 9 1 5 4 5 5 9 7 1 5 6 环境温度为 3 0 阳光指数为 7 6 0 w m 其它 试验状况不变 测试结果 B 见表 4 表 4 进气格栅对空调冷却系统影响 B 进气格栅开度 冷凝器出 口处制冷剂温度 出风 口温度 1 6 全开位置 3 6 5 4 8 3 6 5 5 5 7 3 9 7 5 9 6 4 2 6 6 5 5 4 6 6 5 4 5 0 7 7 6 环境温度至 2 O 阳光
