主动进气格栅属性及结构响应的探讨

主动进气格栅属性及结构响应的探讨

张宁1 吴辛丹2杨少华3 朱成飞4  华建波5

浙江吉利汽车工程技术开发有限公司  浙江  嘉兴  314000

摘要：随着汽车技术的不断发展，主动进气格栅（Active Grille Shutter）作为一种创新的结构设计，受到了广泛关注。它是一种通过格栅叶片的打开、关闭来控制进气量及风阻来降低汽车行驶风阻、提高燃油经济性的装置，对于新能源汽车则是延长续航里程。然而，主动进气格栅的结构在实际工作中会受到多种因素的影响，如气流、温度和振动等，因此对其结构响应的研究具有重要意义。

关键词：主动进气格栅；属性；结构；响应

一、空气动力学性能

主动进气格栅是一种可以根据车速、机舱温度等条件受发动机控制器ECM调节进气量的装置，它通过改变格栅叶片的开度，控制空气进入发动机舱的流量和速度。所以结构的响应性对于空气动力学性能至关重要。首先，当车辆在高速行驶时，减少进气量可以降低风阻，减少空气对车辆的阻力。通过减小格栅开度，空气流动更加顺畅，降低了汽车正面的风压，从而提高了燃油效率。此外，较小的进气量还可以减少发动机的热负荷，提高发动机的效率。其次，在低速行驶或需要更大进气量时，主动进气格栅可以增大开度，增加空气流量，以满足发动机的冷却和燃烧需求。这样可以提高发动机的性能，并确保在各种工况下都能获得最佳的动力输出。除了开度的调节，主动进气格栅的外观、结构设计也对空气动力学性能产生影响。格栅的造型、尺寸和布置都会影响空气在车辆前端的流动。通过优化这些参数，可以改善空气的导流效果，减少乱流和湍流的产生，进一步降低风阻。此外，主动进气格栅还可以与其他空气动力学组件协同工作，如扰流板、扩散器和底盘整流罩等。它们共同作用，形成一个完整的空气动力学系统，提高车辆的整体性能。为了评估主动进气格栅结构的效果，工程师们通常采用计算流体力学（CFD）模拟和风洞试验等方法。这些工具可以帮助分析空气在车辆周围的流动情况，预测风阻、气流分布和压力分布等关键参数。通过不断优化格栅的结构和控制策略，可以实现更好的空气动力学性能[1]。

二、温度分布

主动进气格栅结构响应与温度分布密切相关。合理的设计和控制可以优化温度分布，提高发动机的热管理效率，改善汽车的空气动力学性能。深入研究和理解这一关系对于推动汽车技术的发展具有重要意义。温度分布是研究主动进气格栅结构响应的一个关键因素。在发动机工作过程中，会产生大量的热量，而合理的温度分布对于发动机的正常运行至关重要。通过对主动进气格栅结构的优化，可以影响空气流动，进而改变发动机舱内的温度分布。当主动进气格栅关闭时，减少了空气进入发动机舱的通道，降低了空气流量，使得发动机的散热效果受到一定影响。这可能导致发动机周围的温度升高，特别是在高负荷工况下。然而，通过合理的设计和控制，主动进气格栅可以在需要时打开，增加空气流量，提供更好的散热条件，降低发动机温度。此外，主动进气格栅的结构响应也会受到温度分布的影响。高温环境可能会对格栅的材料和机械结构产生热应力和变形，影响其正常工作和耐久性。因此，在设计和选择材料时，需要考虑温度对格栅结构的影响，确保其在各种工作条件下的可靠性和稳定性。与此同时，温度分布还会影响汽车的空气动力学性能。不均匀的温度分布可能导致气流的紊乱，增加风阻和噪音。通过优化主动进气格栅的结构和控制策略，可以改善温度分布，减少气流阻力，提高汽车的行驶稳定性和燃油效率。为了准确研究主动进气格栅结构响应与温度分布的关系，现代工程技术中采用了数值模拟和实验测试等方法。数值模拟可以通过计算机仿真来预测温度分布和空气流动情况，为设计和优化提供参考。实验测试则可以直接测量实际工况下的温度和结构响应，验证模拟结果的准确性[2]。如图（1）所示

三、噪声和振动

主动进气格栅结构响应与噪声和振动密切相关。降低噪声和振动水平对于提高车辆的舒适性和性能至关重要。通过优化格栅的结构设计、材料选择和采用先进的测试技术，汽车工程师们能够有效地解决这些问题，提升汽车的品质和市场竞争力。首先，当空气流经主动进气格栅时，气流会与格栅结构发生相互作用。这种相互作用可能导致格栅产生振动，并引发噪声。噪声的大小和频率取决于格栅的结构设计、材料以及空气流量等因素。为了降低噪声水平，汽车工程师们通常会采用优化格栅结构、使用吸音材料或增加隔音措施等方法。其次，主动进气格栅的结构响应也可能影响发动机的进气效率。如果格栅在振动过程中发生变形或堵塞，可能会限制空气的进入，从而降低发动机的性能。因此，在设计和开发主动进气格栅时，需要充分考虑其结构的稳定性和可靠性。为了更好地研究和解决主动进气格栅结构响应带来的噪声和振动问题，现代汽车工程中采用了各种先进的测试和模拟技术。例如，计算流体力学（CFD）模拟可以帮助工程师分析气流在格栅中的分布和行为，预测噪声和振动的产生。同时，实验测试如声学模态分析和振动测试也可以提供实际的结构响应数据，以便进行优化和改进。如图（2）所示

总结

综上所述，主动进气格栅结构及属性响应分析是一个综合性的研究课题。通过对空气动力学性能、温度分布、热力学分析、噪声和振动以及结构强度等方面的分析，可以优化格栅的设计，提高汽车的性能和可靠性。这对于汽车工程领域的发展具有重要意义，也将为消费者带来更加舒适和高效的驾驶体验。

参考文献

[1]张林帆,方存光.主动进气格栅结构响应研究[J].专用汽车,2022(9):28-29.

[2]李赞,范曾雁,朱玲玲.基于风阻性能的主动进气格栅结构优化方法[J].上海汽车,2022(11):37-40.