進氣格柵常被比作汽車的嘴巴,不過它“吃”的不是飯,而是空氣,發(fā)動機燃燒、動力總成的散熱,都依賴于流經(jīng)進氣格柵的空氣。不過一些高端的汽車,格柵的狀態(tài)不是固定不變,而是可以調(diào)整張開的幅度、甚至完全關(guān)閉的,就是所謂的“主動式進氣格柵”,或者“智能式進氣格柵”。
那么問題來了,進氣格柵為什么需要開閉的調(diào)整,有需要在什么時候做怎樣的調(diào)整呢?
今天的文章里,某汽車品牌標定工程師無往就會和大家聊聊:
“智能前格柵的控制邏輯是怎樣的?
究竟什么是格柵?
就是汽車上的下面圖綠色框起來的那部分,上面有很多孔洞,是用來讓氣流進入到前艙內(nèi)的。
那智能格柵又是什么鬼呢?
智能格柵的英文「Active Grille Shutter, AGS」,也有人翻譯為主動式進氣格柵。汽車廠商使用這項技術(shù)的原因一般都是用于降低油耗。
一般格柵的孔洞是都是通的狀態(tài),氣體可以流進機艙內(nèi),而智能前格柵的「智能」之處,在于它可以根據(jù)工況把格柵打開或者關(guān)閉,允許或阻擋氣體流進機艙內(nèi)。
如下圖的狀態(tài),格柵允許不同程度地開度,比較常見的從全開和全閉狀態(tài)之間會有16個不同的開度。
AGS可以影響整車的風(fēng)阻以及熱管理,所以它的控制一般都會根據(jù)這兩方面的需求展開。
下面是一些比較常見的要使用AGS功能的場景以及與不同參數(shù)的關(guān)系
降低風(fēng)阻,這是最容易想到的:
在車輛高速行駛時,空氣阻力占的比重會隨著車速的增大占得越來越大,而空氣阻力是與車速成平方關(guān)系。
AGS可以通過改變格柵的不同位置,使風(fēng)阻系數(shù)降低,從而空氣阻力
減小,從而實現(xiàn)降低油耗。
那么,AGS就要根據(jù)車速控制格柵的位置,使車在不同車速下對應(yīng)的
最小。具體到底能起多大效果,不同的車設(shè)計不一樣,獲得的效果也不一樣.
具體到某個車,AGS對最大分別有7個count和12個count左右的優(yōu)化量(1 count=0.001)。
縮短熱機(warm-up)時間,也是比較容易想到的:
一般認為:
在冷啟動時,可以將格柵關(guān)閉,這樣從機艙往外散熱量就會的減少,從而這樣可以縮短冷機時間,使發(fā)動機快速進入到最佳的工作溫度,從而降低油耗。
但這樣通過減少了熱量往外散,從而縮短發(fā)動機冷機到熱機的時間,所以降低了油耗的說法,也有人認為是值得商榷的。
因為在冷機狀態(tài)下,發(fā)動機的冷卻水的水溫很低,走的冷卻小循環(huán),并沒有打開大循環(huán),此時即使格柵打開,從散熱器散出的熱量可以說是不會太多。
但從另外一個角度來說:
低溫下潤滑油阻力較大,而潤滑油的溫度上升要比水溫上升慢,關(guān)閉格柵有利于使發(fā)動機和變速箱的潤滑油溫加快上升,從而有利于降低油耗,那么這樣的話,對于冷起動階段而言,通過AGS來降油耗可以說是與油溫的關(guān)系相對多一點。
空調(diào)管理和保護:
空調(diào)分為暖風(fēng)和冷風(fēng)。
對于暖風(fēng):
同上一條說到,關(guān)閉格柵有利于機艙內(nèi)的溫度上升,熱風(fēng)可以比別人來得更早那么一點。
部分供應(yīng)商也紛紛表示,使用AGS可以有利于縮短除霜時間,冬天早上開車起步更從容安全。
對于冷風(fēng):
空調(diào)的作用其實是將車內(nèi)的熱量搬到外面散掉,所以它需求一部分的冷卻能力,因此當空調(diào)內(nèi)的壓力上升到一定程度時,出于保護空調(diào)的原因,需要開啟風(fēng)扇加強對空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)器的散熱。
由于不同AGS的控制格柵開啟的位置不一樣,進入到機艙內(nèi)的冷卻空氣是不一樣的。
因此此時的AGS的開度控制,需要與風(fēng)扇的控制配合,保證有足夠的氣流進入,以滿足空調(diào)的冷卻需求。
此時空調(diào)壓力也可以說是參與控制AGS的一個變量。
動力總成(發(fā)動機及變速箱)的冷卻及潤滑溫度控制:
上面說到,發(fā)動機和變速箱等需要運行在一個合適的冷卻溫度及油溫范圍內(nèi),當水溫或油溫過高時,進行冷卻降溫,同上面的空調(diào)控制一樣,由原來的常規(guī)的單獨的風(fēng)扇控制,變化為風(fēng)扇和AGS配合工作來保證有足夠的氣流進入到機艙內(nèi)冷卻。
因此可以根據(jù)不同的水溫或油溫,控制AGS處于不同位置來滿足這種冷卻需求。
上面的空調(diào)及動力總成的溫度控制這部分,說起來原理比較簡單。其實實際為了得到這些合適控制參數(shù),達到最優(yōu)的效果,需要做大量計算和試驗,工作量不少。其實在常規(guī)車上,單獨風(fēng)扇和空調(diào)的控制策略就需要很多實驗去驗證,加上AGS需要更多的工作量。
說完場景,那么AGS的控制邏輯就是要實現(xiàn)上述場景的控制功能。
由于廠商之間的實力與需求不同,不是每個廠商都會對上面每一個場景都使用AGS,所對應(yīng)的控制策略也會有所不同。
一般,要想從AGS中獲得更多的收益,那么考慮越多的因素進去,那么模型就會更復(fù)雜,那么對應(yīng)所要投入就越大。
上面是大多數(shù)可能會用到參與控制AGS的情形及相關(guān)參數(shù)。不同廠商可以根據(jù)不同需求選取一種或多種情形都參與到AGS的控制中。
比如:比較簡單的,單單用發(fā)動機的水溫控制,當水溫達到多少度時,AGS對應(yīng)開多大的角度。
也可以把車速加進來,當車速低于某個值時,單單由水溫來控制,當車速大于某個值時,同時參考水溫和車速來控制。
要做復(fù)雜可以多復(fù)雜呢,比如考慮了題目所說的水溫、車速、還有油溫等這些因素的對AGS和風(fēng)扇的控制邏輯,其復(fù)雜程度大約可以用下面這個輸入輸出的框架圖示意。
可以看出,它并不是一個單一的輸入輸出關(guān)系,而是多輸入的多輸出的一個比較復(fù)雜的控制模型。
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