外飾領(lǐng)域車輛節(jié)能減排對(duì)策

程喻達(dá)文

摘 要：隨著各地國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)依次公布，一時(shí)間，各主機(jī)廠對(duì)汽車節(jié)能減排的需求也水漲船高。本文旨在通過(guò)分享外飾領(lǐng)域節(jié)能減排的實(shí)際設(shè)計(jì)案例，希望能給讀者帶來(lái)啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：外飾;節(jié)能減排設(shè)計(jì);實(shí)際設(shè)計(jì)案例

0 前言

進(jìn)氣格柵是整車前端重要的構(gòu)成部分，一般來(lái)說(shuō)，汽車前端的格柵是固定結(jié)構(gòu)，格柵開(kāi)口也同時(shí)作為發(fā)動(dòng)機(jī)艙的進(jìn)氣口。而主動(dòng)進(jìn)氣格柵（以下簡(jiǎn)稱AGS），是在通過(guò)測(cè)量車輛發(fā)動(dòng)機(jī)水溫，機(jī)油溫度，進(jìn)氣溫度，空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)后，根據(jù)設(shè)定好的控制邏輯，依靠控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)格柵葉片在開(kāi)啟到關(guān)閉狀態(tài)自由切換的一種裝置。通過(guò)兩種狀態(tài)的合理切換，提高車輛的導(dǎo)流，降低整車空氣動(dòng)態(tài)阻力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，提升整車燃油經(jīng)濟(jì)性。

1 AGS的開(kāi)發(fā)大綱

AGS技術(shù)開(kāi)發(fā)大致分為三個(gè)階段進(jìn)行推進(jìn)：

第一階段：節(jié)能減排效果論證，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、執(zhí)行電機(jī)規(guī)范要求、控制策略方法研究;

第二階段：產(chǎn)品立項(xiàng)開(kāi)發(fā)，完成產(chǎn)品與整車搭載試驗(yàn)驗(yàn)證;

第三階段：技術(shù)應(yīng)用推廣。

2 AGS研究路線確定

前期調(diào)研不是本文的主要內(nèi)容，在此跳過(guò)。就一個(gè)具體的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，我們的首要任務(wù)，是分析AGS的布置，通過(guò)對(duì)格柵在機(jī)艙不同位置的選取，給出初步的總布置方案。

通過(guò)對(duì)不同方案進(jìn)行模擬驗(yàn)證，可以得出一個(gè)初步結(jié)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(fēng)阻的實(shí)際效果越好。

3 AGS的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主動(dòng)進(jìn)氣格柵可以分為a：僅具備上主動(dòng)進(jìn)氣格柵，b：上下主動(dòng)進(jìn)氣格柵，顯而易見(jiàn)，零件和開(kāi)發(fā)成本b>a，實(shí)際效果b>a，具體成本待后續(xù)結(jié)論。為了充分的驗(yàn)證，針對(duì)該實(shí)際項(xiàng)目，采用b方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。每個(gè)單獨(dú)的AGS由框架，電機(jī)，驅(qū)動(dòng)連桿，導(dǎo)風(fēng)罩，葉片等分件構(gòu)成。具體的詳細(xì)信息可以參考下面圖表。

4 物理層總線布置及技術(shù)要求

本節(jié)提供了LIN主、從節(jié)點(diǎn)推薦的收發(fā)器及其接口電路。推薦使用的LIN收發(fā)器型號(hào)為TJA1020A。由于選用不同的LIN收發(fā)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(jiàn)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(dòng)力系統(tǒng)的潤(rùn)滑效率與其工作溫度息息相關(guān)，當(dāng)機(jī)械潤(rùn)滑效率高時(shí)，摩擦力小，機(jī)械磨損也比較輕微，在提高動(dòng)力系統(tǒng)壽命的同時(shí)，也有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率，降低損耗。因此，減小動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)入最佳工作溫度范圍的時(shí)間，有利于提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低油耗。動(dòng)力系統(tǒng)的工作溫度一般是通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度間接獲得。當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)工作溫度較低時(shí)，主動(dòng)關(guān)閉AGS，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)艙外的冷空氣氣流帶走熱量，提高動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)入最佳工作范圍的速度，降低油耗。

（2）顯然的，AGS打開(kāi)與關(guān)閉，會(huì)對(duì)整車風(fēng)阻系數(shù)產(chǎn)生影響。一般葉片開(kāi)度越小，整車的風(fēng)阻系數(shù)越小，他們成一個(gè)正比關(guān)系，且車速越高，該效果越明顯。而汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般針對(duì)惡劣工況，因此在普通的常規(guī)形式狀態(tài)下，冷卻系統(tǒng)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(kāi)一定的角度，甚至完全關(guān)閉，在冗余的冷卻性能保證下，依然能夠保證動(dòng)力系統(tǒng)溫度處在正常范圍內(nèi)。在同樣的外界條件下，我們針對(duì)打開(kāi)和完全關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，可以得到下述對(duì)照表。

在上述兩個(gè)基本原則下，主動(dòng)進(jìn)氣格柵的控制邏輯如下：

（1）主動(dòng)進(jìn)氣格柵在車輛冷啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)盡量處于完全關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)氣格柵關(guān)閉時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)的溫度得到提高，特別是怠速和低速工況。發(fā)動(dòng)機(jī)功率低，發(fā)熱量少時(shí)效果更好。

（2）而在高速時(shí)，冷卻系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)則更多的在進(jìn)氣格柵關(guān)閉工況下展現(xiàn)出來(lái)，即高速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度差別不是很大，在進(jìn)氣格柵完全關(guān)閉工況下，節(jié)溫器的開(kāi)度更大，且保持大角度的時(shí)間也較長(zhǎng)，這些保證了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液不會(huì)因此上升過(guò)度，引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

（3）在兩者之間的工況，需要根據(jù)整車標(biāo)定結(jié)果，制定合適的策略，讓發(fā)動(dòng)機(jī)在保持正常工作溫度的情況下盡可能做到關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)的溫度較高時(shí)，則需要打開(kāi)進(jìn)氣格柵，使外界更多的冷空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙，帶走多余的熱量。

6 產(chǎn)品仿真及實(shí)物測(cè)試

經(jīng)過(guò)以上幾個(gè)步驟，我們接下來(lái)需要制作樣件驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路的正確性。同時(shí)對(duì)比測(cè)試實(shí)際數(shù)值和仿真數(shù)值，也更有利于調(diào)整模擬環(huán)境的設(shè)定，為后續(xù)整車油耗評(píng)估搭建更為精準(zhǔn)的平臺(tái)。具體測(cè)試結(jié)論見(jiàn)表4。

說(shuō)明，為了對(duì)比上文結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的方案選擇。第一次滑行試驗(yàn)時(shí)，僅對(duì)上AGS采取控制，下AGS全程打開(kāi)。第二次滑行試驗(yàn)上下AGS一起參與驗(yàn)證。

7 結(jié)論

（1）AGS系統(tǒng)在整車開(kāi)發(fā)中，可以對(duì)整車排放，油耗起到正面作用，相當(dāng)于側(cè)面降低整車重量。

（2）通過(guò)對(duì)比測(cè)試發(fā)現(xiàn)，上下AGS同時(shí)作用的時(shí)候，對(duì)油耗和排放帶來(lái)的好處稍稍大于僅上AGS啟動(dòng)的一半。項(xiàng)目策劃階段，可以根據(jù)車輛的具體需求選擇開(kāi)發(fā)方案。

綜上所述，本文通過(guò)某實(shí)際車型開(kāi)發(fā)，分享了從外飾零件著手降低整車排放和油耗的一個(gè)經(jīng)典設(shè)計(jì)案例。將來(lái)，隨著我國(guó)居民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，國(guó)家法規(guī)要求的加嚴(yán)，可以預(yù)見(jiàn)，可以控制的進(jìn)氣外飾零件是未來(lái)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，將有越來(lái)越廣的應(yīng)用。