汽车空气动力学附件应用技术（二）—汽车主动进气格栅系统

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了主动进气格栅（AGS）作为新兴节油技术的特点和应用。AGS通过测量车辆状态信息，控制进气格栅的开度，调节冷却风量，降低内循环阻力，提升燃油经济性。研究表明，AGS在不同条件下能够降低风阻、减少油耗、提高动力性，并改善冷启动性能和冷却系统性能。AGS的关键影响因素包括环境温度、冷却液温度、车速等，其开度控制策略需综合考虑风阻、冷却效果和零部件温度等因素。AGS的工作过程包括自检、确定工作模式、激活控制和全开模式等步骤。通过试验验证和对比分析，可获得AGS控制算法，提升车辆综合性能。

进气格栅是汽车前部造型的重要组成部分，影响整车的设计风格，同时也是空气流入汽车发动机舱的入口。当前，多数车辆上的进气格栅都是固定的结构，而主动进气格栅( AGS) 是通过测量发动机水温、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。

图1 AGS系统构成

图2 AGS系统示意图

主动进气格栅（Active Grille System，以下简称AGS）是近年来一项新兴的节油技术，它具备成本相对较低，节油效果明显的特点，目前已在欧洲及北美汽车市场普及应用。它通过在行驶过程中合理控制前进气格栅的开度，达到调节进入发动机舱冷却风量的目的，降低行驶过程中的内循环阻力，提升整车燃油经济性。同时主动进气格栅系统能够改善发动机暖机过程中的排放，提升整车驾驶性能，在中高端车型中应用较多，部分紧凑型车型也有应用。如凯迪拉克ATS车型，其独特的主动式进气格栅在车速超过60公里/小时，并且系统侦测到发动机的进气量足够时，可以自动关闭部分格栅。此举可以在车辆高速行驶时减少气流涌入发动机舱，降低空气阻力并且抑制紊流产生。福特福克斯主动进气格栅系统，风阻系数降低约7.8%，从而降低二氧化碳排放，提升燃油经济性（数据来自网络）。

图3 AGS工作原理

研究表明，低温时采用AGS 可以减少暖机时间达到降低油耗的目的；高速时，采用AGS 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AGS 处于适当的开度减少风阻。主动格栅对整车性能具有重要意义，主要体现在以下几个方面：

图4 AGS开度控制示意图

（1）AGS对整车气动性能影响（车速120kph，环境温度20°C）。研究结果表明，风阻系数和冷却性能与格栅开度是非线性关系，当格栅开度小于60% ，风阻系数和冷却性能有明显的降低。在格栅开度60% 以上时（车型不同该数值会有差异），风阻系数和冷却性能降低变化很小。 

 图5 格栅开度与整车气动性能的关系 

（2）AGS关键影响因素，包括但不限于：

（3）AGS开度控制策略。AGS开度与风阻、冷却液出口温度以及机舱内关键零部件温度等均有直接影响，典型的AGS开度策略如下表所示。

表 1 格栅叶片角度控制方案

AGS工作过程如下：

        i. 发动机启动，AGS强制自检，保证其功能正常，并停留在上次的最后状态下；

        ii. 随后，根据发动机冷却液温度和环境温度，AGS确定合适的工作模式，如发动机冷却液和环境温度均较低时，AGS格栅处于“全闭”模式，以实现尽快热机；

        iii. 当发动机到达目标温度后，AGS切换为“激活”模式，实现不同工况下对AGS开度的控制；

        iv.最后，在强加速、A/C开启等模式下，AGS切换为“全开”模式，以保证最大的冷却需求。

通过对不同格栅叶片角度下样车的风阻系数、冷却性能等进行对比分析及试验验证，可获得主动格栅控制算法，从而提升车辆的综合性能。