某車型主動(dòng)進(jìn)氣格柵的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

朱春州

摘 要：針對(duì)某車型主動(dòng)進(jìn)氣格柵（AGS）實(shí)際生產(chǎn)裝配工藝、采購(gòu)成本及密封性能等方面存在的不足之處，在該車型更新?lián)Q代及升級(jí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高產(chǎn)品性能及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。從輕量化、提升產(chǎn)品性能、控制零部件生產(chǎn)成本等角度分析及總結(jié)，由分體式改為整體式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)者今后在該領(lǐng)域提供更好的設(shè)計(jì)思路及解決方案。

關(guān)鍵詞：AGS；優(yōu)化設(shè)計(jì)；輕量化；設(shè)計(jì)思路；解決方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.001

0 引言

主動(dòng)式進(jìn)氣格柵就相當(dāng)于汽車可打開(kāi)、可關(guān)閉的百葉窗，傳統(tǒng)的進(jìn)氣格柵是固定敞開(kāi)的，當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，整車的空氣阻力系數(shù)會(huì)很大[1-2]，而主動(dòng)式進(jìn)氣格柵會(huì)根據(jù)傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在保障發(fā)動(dòng)機(jī)合適溫度的條件下，進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)開(kāi)合度，從而降低了空氣阻力系數(shù)[3]。同時(shí)，汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)主動(dòng)式進(jìn)氣格柵關(guān)閉，機(jī)艙熱量就不容易外散，可縮短預(yù)熱時(shí)間，可保留住發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，使得機(jī)油的升溫加快，保障發(fā)動(dòng)機(jī)快速進(jìn)入工作狀態(tài)，可大大節(jié)省油耗，提高燃油經(jīng)濟(jì)性[4]。所以，增加主動(dòng)式進(jìn)氣格柵是汽車節(jié)能降耗的有效手段之一[5]，目前已廣泛應(yīng)用于各品牌汽車。

1 主動(dòng)式進(jìn)氣格柵空氣阻力的構(gòu)成

汽車高速行駛空氣阻力有摩擦阻力、誘導(dǎo)阻力、內(nèi)循環(huán)阻力、干擾阻力、形狀阻力（圖1），主動(dòng)式進(jìn)氣格柵主要是對(duì)占總阻力12%的內(nèi)循環(huán)阻力進(jìn)行優(yōu)化改善。

2 對(duì)某車型原主動(dòng)式進(jìn)氣格柵的結(jié)構(gòu)（分體式）分析及改進(jìn)優(yōu)化方案

2.1 體積及布置空間方面

現(xiàn)狀：由于分體式的主動(dòng)進(jìn)氣格柵總成是前端模塊主體與AGS主體分開(kāi)（圖2），在結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)工作時(shí)需要的空間大，所以需要的布置空間就大，這樣給機(jī)艙的布置帶來(lái)很大的不便。

改進(jìn)優(yōu)化方案：根據(jù)這一情況，通過(guò)簡(jiǎn)化及改進(jìn)結(jié)構(gòu)，把前端模塊主體與AGS主體合并成一體，并符合結(jié)構(gòu)及功能的需求。

2.2 零件數(shù)量及重量方面

現(xiàn)狀：分體式的主動(dòng)進(jìn)氣格柵總成多出一個(gè)FEM本體零件總成，整個(gè)系統(tǒng)的重量較大。

改進(jìn)優(yōu)化方案：通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，將AGS/FEM集成一個(gè)總成設(shè)計(jì)（圖3），同時(shí)使用輕量化，簡(jiǎn)化及優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使得零件數(shù)量得到減少，同時(shí)系統(tǒng)總成重量也得到減輕。

2.3 零件總成開(kāi)發(fā)費(fèi)用及成本方面

現(xiàn)狀：分體式主動(dòng)進(jìn)氣格柵總成是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，AGS本體和FEM本體是獨(dú)立的，涉及的零件數(shù)多一些，所以整體的零件總成開(kāi)發(fā)費(fèi)用及成本方面會(huì)比較高。

改進(jìn)優(yōu)化方案：采用AGS本體和FEM本體集成一體設(shè)計(jì)思路，減少零件數(shù)量，從而降低零件總成開(kāi)發(fā)費(fèi)用及成本。

2.4 裝配工藝方面

現(xiàn)狀：AGS分體裝配工藝（圖4）：冷卻模塊裝配→上橫梁鈑金裝配→機(jī)罩鎖裝配→拆防撞梁→導(dǎo)流板裝配→線束裝配→主動(dòng)進(jìn)氣格柵裝配→防撞梁裝配，裝配時(shí)間288秒。

改進(jìn)優(yōu)化方案：通過(guò)集成整體式AGS總成后，裝配工藝（圖5）：分體式裝配中的零件均可模塊成前端模塊，由供應(yīng)商組裝好之后，在總裝線上裝配一個(gè)前端模塊總成即可，裝配時(shí)間60秒，比分體裝配時(shí)間少228秒。

兩方案裝配工藝對(duì)比：

2.5 系統(tǒng)性能方面

2.5.1 密封性能

現(xiàn)狀：分體式主動(dòng)進(jìn)氣格柵總成在AGS/FEM本體與冷卻模塊四周區(qū)域，零件之間的間隙難于消除，所以分體式方案密封性稍差。

改進(jìn)優(yōu)化方案：AGS/FEM本體集成一體后（圖6），不存在冷卻模塊與AGS模塊之間的間隙，改善葉片之間的密封，確保系統(tǒng)的密封性能。

2.5.2 空氣阻力系數(shù)

現(xiàn)狀：由于分體式主動(dòng)進(jìn)氣格柵總成存在自身密封性能不足問(wèn)題，加裝該系統(tǒng)后整車的空氣阻力系數(shù)下降了0.0115。

改進(jìn)優(yōu)化方案：AGS/FEM本體集成一體后，系統(tǒng)的密封性能得到一定改善，通過(guò)CFD模擬計(jì)算，加裝該系統(tǒng)后整車的空氣阻力系數(shù)下降了0.0117，有一定的改善。

2.6 改善前后效果情況對(duì)比

改進(jìn)前后效果對(duì)比，如下表3所示。

3 結(jié)論

分體式主動(dòng)進(jìn)氣格柵總成是屬于比較早運(yùn)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由于該結(jié)構(gòu)本身存在體積、重量、裝配工藝、零件成本和開(kāi)發(fā)費(fèi)用及性能等方面的局限性及不足，當(dāng)前很多主機(jī)廠AGS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，AGS/FEM本體集成成為一種趨勢(shì)，都采用集成方案進(jìn)行開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)輕量化、輕便化，降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用及零件成本，提高整車性能的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周亞文，魯錦濤，彭行翠.發(fā)動(dòng)機(jī)前置式機(jī)艙內(nèi)氣熱模型的構(gòu)建及分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（18）：284.

[2]嚴(yán)金霞.主動(dòng)進(jìn)氣格柵對(duì)汽車性能的影響[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，32（05）：42-45.

[3]吳向東，張倩.一種乘用車保險(xiǎn)杠格柵設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（15）：138-140.

[4]王偉，呂俊成，單新平.微型商用車前艙進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].裝備制造技術(shù)，2013（07）：203-205.

[5]黃柳升，朱海龍，彭有榮.主動(dòng)進(jìn)氣格柵對(duì)整車油耗和排放的影響[J].汽車科技，2018（02）：32-35.