外飾領域車輛節能減排對策

程喻達文

摘 要：隨著各地國六排放標準依次公布，一時間，各主機廠對汽車節能減排的需求也水漲船高。本文旨在通過分享外飾領域節能減排的實際設計案例，希望能給讀者帶來啟發。

關鍵詞：外飾;節能減排設計;實際設計案例

0 前言

進氣格柵是整車前端重要的構成部分，一般來說，汽車前端的格柵是固定結構，格柵開口也同時作為發動機艙的進氣口。而主動進氣格柵（以下簡稱AGS），是在通過測量車輛發動機水溫，機油溫度，進氣溫度，空調系統狀態后，根據設定好的控制邏輯，依靠控制電機實現格柵葉片在開啟到關閉狀態自由切換的一種裝置。通過兩種狀態的合理切換，提高車輛的導流，降低整車空氣動態阻力，提高發動機熱效率，提升整車燃油經濟性。

1 AGS的開發大綱

AGS技術開發大致分為三個階段進行推進：

第一階段：節能減排效果論證，產品結構、執行電機規范要求、控制策略方法研究;

第二階段：產品立項開發，完成產品與整車搭載試驗驗證;

第三階段：技術應用推廣。

2 AGS研究路線確定

前期調研不是本文的主要內容，在此跳過。就一個具體的項目來說，我們的首要任務，是分析AGS的布置，通過對格柵在機艙不同位置的選取，給出初步的總布置方案。

通過對不同方案進行模擬驗證，可以得出一個初步結論。在造型，總布置允許的情況下，AGS葉片與前格柵X向距離越近，降低風阻的實際效果越好。

3 AGS的結構設計

主動進氣格柵可以分為a：僅具備上主動進氣格柵，b：上下主動進氣格柵，顯而易見，零件和開發成本b>a，實際效果b>a，具體成本待后續結論。為了充分的驗證，針對該實際項目，采用b方案進行設計。每個單獨的AGS由框架，電機，驅動連桿，導風罩，葉片等分件構成。具體的詳細信息可以參考下面圖表。

4 物理層總線布置及技術要求

本節提供了LIN主、從節點推薦的收發器及其接口電路。推薦使用的LIN收發器型號為TJA1020A。由于選用不同的LIN收發器和微控制器，LIN的接口電路可能與此原理圖有所差別，但可以作為參考。

ECU的EMC與ESD元件見表1。

為了保證良好的EMC和ESD性能，我們可以增加一些抗干擾的要求。

5 AGS的控制原理

（1）動力系統的潤滑效率與其工作溫度息息相關，當機械潤滑效率高時，摩擦力小，機械磨損也比較輕微，在提高動力系統壽命的同時，也有利于提高發動機的燃油效率，降低損耗。因此，減小動力系統進入最佳工作溫度范圍的時間，有利于提高燃油經濟性，降低油耗。動力系統的工作溫度一般是通過測量發動機冷卻液的溫度間接獲得。當動力系統工作溫度較低時，主動關閉AGS，有利于發動機艙外的冷空氣氣流帶走熱量，提高動力系統進入最佳工作范圍的速度，降低油耗。

（2）顯然的，AGS打開與關閉，會對整車風阻系數產生影響。一般葉片開度越小，整車的風阻系數越小，他們成一個正比關系，且車速越高，該效果越明顯。而汽車冷卻系統的設計一般針對惡劣工況，因此在普通的常規形式狀態下，冷卻系統是具備了一;定的冗余冷卻能力，這就給AGS控制留下了空間，使整車在普通工況下，AGS只打開一定的角度，甚至完全關閉，在冗余的冷卻性能保證下，依然能夠保證動力系統溫度處在正常范圍內。在同樣的外界條件下，我們針對打開和完全關閉狀態進行實車驗證，可以得到下述對照表。

在上述兩個基本原則下，主動進氣格柵的控制邏輯如下：

（1）主動進氣格柵在車輛冷啟動時，應盡量處于完全關閉狀態，當進氣格柵關閉時，動力系統的溫度得到提高，特別是怠速和低速工況。發動機功率低，發熱量少時效果更好。

（2）而在高速時，冷卻系統的冗余設計則更多的在進氣格柵關閉工況下展現出來，即高速時，發動機冷卻液溫度差別不是很大，在進氣格柵完全關閉工況下，節溫器的開度更大，且保持大角度的時間也較長，這些保證了發動機冷卻液不會因此上升過度，引起發動機過熱。

（3）在兩者之間的工況，需要根據整車標定結果，制定合適的策略，讓發動機在保持正常工作溫度的情況下盡可能做到關閉狀態。當動力系統的溫度較高時，則需要打開進氣格柵，使外界更多的冷空氣進入發動機艙，帶走多余的熱量。

6 產品仿真及實物測試

經過以上幾個步驟，我們接下來需要制作樣件驗證設計思路的正確性。同時對比測試實際數值和仿真數值，也更有利于調整模擬環境的設定，為后續整車油耗評估搭建更為精準的平臺。具體測試結論見表4。

說明，為了對比上文結構設計時的方案選擇。第一次滑行試驗時，僅對上AGS采取控制，下AGS全程打開。第二次滑行試驗上下AGS一起參與驗證。

7 結論

（1）AGS系統在整車開發中，可以對整車排放，油耗起到正面作用，相當于側面降低整車重量。

（2）通過對比測試發現，上下AGS同時作用的時候，對油耗和排放帶來的好處稍稍大于僅上AGS啟動的一半。項目策劃階段，可以根據車輛的具體需求選擇開發方案。

綜上所述，本文通過某實際車型開發，分享了從外飾零件著手降低整車排放和油耗的一個經典設計案例。將來，隨著我國居民環境保護意識的提高，國家法規要求的加嚴，可以預見，可以控制的進氣外飾零件是未來的設計趨勢，將有越來越廣的應用。