某车型主动进气格栅的设计与优化

    朱春州

    摘 要：针对某车型主动进气格栅（AGS）实际生产装配工艺、采购成本及密封性能等方面存在的不足之处，在该车型更新换代及升级产品设计中加以改进，进行优化设计，从而提高产品性能及市场竞争力。从轻量化、提升产品性能、控制零部件生产成本等角度分析及总结，由分体式改为整体式结构，实现优化设计，为设计者今后在该领域提供更好的设计思路及解决方案。

    关键词：AGS；优化设計；轻量化；设计思路；解决方案

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.001

    0 引言

    主动式进气格栅就相当于汽车可打开、可关闭的百叶窗，传统的进气格栅是固定敞开的，当车辆高速行驶时，整车的空气阻力系数会很大[1-2]，而主动式进气格栅会根据传感器的实时监控，在保障发动机合适温度的条件下，进行适时调节开合度，从而降低了空气阻力系数[3]。同时，汽车冷启动时主动式进气格栅关闭，机舱热量就不容易外散，可缩短预热时间，可保留住发动机温度，使得机油的升温加快，保障发动机快速进入工作状态，可大大节省油耗，提高燃油经济性[4]。所以，增加主动式进气格栅是汽车节能降耗的有效手段之一[5]，目前已广泛应用于各品牌汽车。

    1 主动式进气格栅空气阻力的构成

    汽车高速行驶空气阻力有摩擦阻力、诱导阻力、内循环阻力、干扰阻力、形状阻力（图1），主动式进气格栅主要是对占总阻力12%的内循环阻力进行优化改善。

    2 对某车型原主动式进气格栅的结构（分体式）分析及改进优化方案

    2.1 体积及布置空间方面

    现状：由于分体式的主动进气格栅总成是前端模块主体与AGS主体分开（图2），在结构及系统工作时需要的空间大，所以需要的布置空间就大，这样给机舱的布置带来很大的不便。

    改进优化方案：根据这一情况，通过简化及改进结构，把前端模块主体与AGS主体合并成一体，并符合结构及功能的需求。

    2.2 零件数量及重量方面

    现状：分体式的主动进气格栅总成多出一个FEM本体零件总成，整个系统的重量较大。

    改进优化方案：通过优化改进，将AGS/FEM集成一个总成设计（图3），同时使用轻量化，简化及优化结构，使得零件数量得到减少，同时系统总成重量也得到减轻。

    2.3 零件总成开发费用及成本方面

    现状：分体式主动进气格栅总成是传统的结构，AGS本体和FEM本体是独立的，涉及的零件数多一些，所以整体的零件总成开发费用及成本方面会比较高。

    改进优化方案：采用AGS本体和FEM本体集成一体设计思路，减少零件数量，从而降低零件总成开发费用及成本。

    2.4 装配工艺方面

    现状：AGS分体装配工艺（图4）：冷却模块装配→上横梁钣金装配→机罩锁装配→拆防撞梁→导流板装配→线束装配→主动进气格栅装配→防撞梁装配，装配时间288秒。

    改进优化方案：通过集成整体式AGS总成后，装配工艺（图5）：分体式装配中的零件均可模块成前端模块，由供应商组装好之后，在总装线上装配一个前端模块总成即可，装配时间60秒，比分体装配时间少228秒。

    两方案装配工艺对比：

    2.5 系统性能方面

    2.5.1 密封性能

    现状：分体式主动进气格栅总成在AGS/FEM本体与冷却模块四周区域，零件之间的间隙难于消除，所以分体式方案密封性稍差。

    改进优化方案：AGS/FEM本体集成一体后（图6），不存在冷却模块与AGS模块之间的间隙，改善叶片之间的密封，确保系统的密封性能。

    2.5.2 空气阻力系数

    现状：由于分体式主动进气格栅总成存在自身密封性能不足问题，加装该系统后整车的空气阻力系数下降了0.0115。

    改进优化方案：AGS/FEM本体集成一体后，系统的密封性能得到一定改善，通过CFD模拟计算，加装该系统后整车的空气阻力系数下降了0.0117，有一定的改善。

    2.6 改善前后效果情况对比

    改进前后效果对比，如下表3所示。

    3 结论

    分体式主动进气格栅总成是属于比较早运用于汽车发动机舱的传统结构，由于该结构本身存在体积、重量、装配工艺、零件成本和开发费用及性能等方面的局限性及不足，当前很多主机厂AGS系统开发中，AGS/FEM本体集成成为一种趋势，都采用集成方案进行开发，从而实现轻量化、轻便化，降低开发费用及零件成本，提高整车性能的目标。

    参考文献：

    [1]周亚文，鲁锦涛，彭行翠.发动机前置式机舱内气热模型的构建及分析[J].山东工业技术，2017（18）：284.

    [2]严金霞.主动进气格栅对汽车性能的影响[J].山东理工大学学报（自然科学版），2018，32（05）：42-45.

    [3]吴向东，张倩.一种乘用车保险杠格栅设计[J].汽车实用技术，2018（15）：138-140.

    [4]王伟，吕俊成，单新平.微型商用车前舱进气系统优化设计研究[J].装备制造技术，2013（07）：203-205.

    [5]黄柳升，朱海龙，彭有荣.主动进气格栅对整车油耗和排放的影响[J].汽车科技，2018（02）：32-35.