进气格栅常被比作汽车的嘴巴,不过它“吃”的不是饭,而是空气,发动机燃烧、动力总成的散热,都依赖于流经进气格栅的空气。不过一些高端的汽车,格栅的状态不是固定不变,而是可以调整张开的幅度、甚至完全关闭的,就是所谓的“主动式进气格栅”,或者“智能式进气格栅”。
那么问题来了,进气格栅为什么需要开闭的调整,有需要在什么时候做怎样的调整呢?
今天的文章里,某汽车品牌标定工程师无往就会和大家聊聊:
“智能前格栅的控制逻辑是怎样的?
究竟什么是格栅?
就是汽车上的下面图绿色框起来的那部分,上面有很多孔洞,是用来让气流进入到前舱内的。
那智能格栅又是什么鬼呢?
智能格栅的英文「Active Grille Shutter, AGS」,也有人翻译为主动式进气格栅。汽车厂商使用这项技术的原因一般都是用于降低油耗。
一般格栅的孔洞是都是通的状态,气体可以流进机舱内,而智能前格栅的「智能」之处,在于它可以根据工况把格栅打开或者关闭,允许或阻挡气体流进机舱内。
如下图的状态,格栅允许不同程度地开度,比较常见的从全开和全闭状态之间会有16个不同的开度。
AGS可以影响整车的风阻以及热管理,所以它的控制一般都会根据这两方面的需求展开。
下面是一些比较常见的要使用AGS功能的场景以及与不同参数的关系
降低风阻,这是最容易想到的:
在车辆高速行驶时,空气阻力占的比重会随着车速的增大占得越来越大,而空气阻力是与车速成平方关系。
AGS可以通过改变格栅的不同位置,使风阻系数降低,从而空气阻力
减小,从而实现降低油耗。
那么,AGS就要根据车速控制格栅的位置,使车在不同车速下对应的
最小。具体到底能起多大效果,不同的车设计不一样,获得的效果也不一样.
具体到某个车,AGS对最大分别有7个count和12个count左右的优化量(1 count=0.001)。
缩短热机(warm-up)时间,也是比较容易想到的:
一般认为:
在冷启动时,可以将格栅关闭,这样从机舱往外散热量就会的减少,从而这样可以缩短冷机时间,使发动机快速进入到最佳的工作温度,从而降低油耗。
但这样通过减少了热量往外散,从而缩短发动机冷机到热机的时间,所以降低了油耗的说法,也有人认为是值得商榷的。
因为在冷机状态下,发动机的冷却水的水温很低,走的冷却小循环,并没有打开大循环,此时即使格栅打开,从散热器散出的热量可以说是不会太多。
但从另外一个角度来说:
低温下润滑油阻力较大,而润滑油的温度上升要比水温上升慢,关闭格栅有利于使发动机和变速箱的润滑油温加快上升,从而有利于降低油耗,那么这样的话,对于冷起动阶段而言,通过AGS来降油耗可以说是与油温的关系相对多一点。
空调管理和保护:
空调分为暖风和冷风。
对于暖风:
同上一条说到,关闭格栅有利于机舱内的温度上升,热风可以比别人来得更早那么一点。
部分供应商也纷纷表示,使用AGS可以有利于缩短除霜时间,冬天早上开车起步更从容安全。
对于冷风:
空调的作用其实是将车内的热量搬到外面散掉,所以它需求一部分的冷却能力,因此当空调内的压力上升到一定程度时,出于保护空调的原因,需要开启风扇加强对空调系统蒸发器的散热。
由于不同AGS的控制格栅开启的位置不一样,进入到机舱内的冷却空气是不一样的。
因此此时的AGS的开度控制,需要与风扇的控制配合,保证有足够的气流进入,以满足空调的冷却需求。
此时空调压力也可以说是参与控制AGS的一个变量。
动力总成(发动机及变速箱)的冷却及润滑温度控制:
上面说到,发动机和变速箱等需要运行在一个合适的冷却温度及油温范围内,当水温或油温过高时,进行冷却降温,同上面的空调控制一样,由原来的常规的单独的风扇控制,变化为风扇和AGS配合工作来保证有足够的气流进入到机舱内冷却。
因此可以根据不同的水温或油温,控制AGS处于不同位置来满足这种冷却需求。
上面的空调及动力总成的温度控制这部分,说起来原理比较简单。其实实际为了得到这些合适控制参数,达到最优的效果,需要做大量计算和试验,工作量不少。其实在常规车上,单独风扇和空调的控制策略就需要很多实验去验证,加上AGS需要更多的工作量。
说完场景,那么AGS的控制逻辑就是要实现上述场景的控制功能。
由于厂商之间的实力与需求不同,不是每个厂商都会对上面每一个场景都使用AGS,所对应的控制策略也会有所不同。
一般,要想从AGS中获得更多的收益,那么考虑越多的因素进去,那么模型就会更复杂,那么对应所要投入就越大。
上面是大多数可能会用到参与控制AGS的情形及相关参数。不同厂商可以根据不同需求选取一种或多种情形都参与到AGS的控制中。
比如:比较简单的,单单用发动机的水温控制,当水温达到多少度时,AGS对应开多大的角度。
也可以把车速加进来,当车速低于某个值时,单单由水温来控制,当车速大于某个值时,同时参考水温和车速来控制。
要做复杂可以多复杂呢,比如考虑了题目所说的水温、车速、还有油温等这些因素的对AGS和风扇的控制逻辑,其复杂程度大约可以用下面这个输入输出的框架图示意。
可以看出,它并不是一个单一的输入输出关系,而是多输入的多输出的一个比较复杂的控制模型。
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