主动进气格栅(AGS)对汽车风阻特性的影响分析
主动格栅工作原理
车辆主动格栅是一种智能化的车身外观设计，它能够根据车速、空气阻力、发动机温度等多种因素来控制车辆的散热和空气流通，以提高车辆的性能和燃油效率。
主动格栅主要由下部进气口、活动中央扇形格栅、电机和控制电路组成。
当车速较慢或者停车时，中央扇形格栅会自动关闭，阻挡气流的进入，起到减少风阻和提高散热效果的作用。
当车速较快时，中央扇形格栅会自动张开，使空气自由流通，提供足够的氧气，以提高引擎的工作效率和燃烧效率。
车辆主动格栅的工作原理主要是通过车辆上的传感器，不断收集车速、水温、发动机负荷、空气湿度和温度等信息，将这些信息输入到控制电路中，电路控制电机驱动活动扇形格栅的转动角度，从而实现车辆自动控制进气口的大小。
总之，主动格栅是一种高效节能的智能化设计，通过智能控制车辆的进气口的大小，以实现对车辆散热和空气流通的自动化管理，提高了车辆的性能和燃油效率。
汽车进气格栅角度与冷却风扇转速的匹配研究
配的风扇转速在常规工况下，存在过度冷却的问题。 同时，格栅与风扇工作相互独立，导致冷却效率大大 降低且无法精确控制冷却系统进风量。
目前，国内外关于进气模块的匹配研究越来越 深入。王文玺等［１］建立了整车散热需求模型和主动 进气格栅（ＡＧＳ）多开度控制模型，进而实现其多开 度控制。Ｌｅｆｆｅｒｔ等［２］将空 气 动 力 学 风 洞 试 验、ＦＴＰ 和 ＭＶＥＧ测功机测试结果作为输入，用 ＭＡＴＬＡＢ构 建整车模型来计算燃油经济性，并研究了各种发动
［摘要］ 汽车冷却 系 统 前 端 进 气 量 直 接 影 响 发 动 机 舱 的 散 热 性 能 和 气 动 阻 力。 针 对 某 安 装 主 动 进 气 格 栅 （ＡＧＳ）的乘用车在高速与低速行驶工况下，发动机存在过度冷却与过热等问题，采用计算流体力学（ＣＦＤ）方法，分 析了不同工况下，格栅进气角度与风扇转速对前发动机舱流场的影响；建立了格栅角度与风扇转速优化匹配的准则 与方案，并通过匹配实例仿真和实车实验，对匹配方案的实际效果进行验证，结果表明，该进气模块匹配方案能满足 极限工况下的散热需求，百公里油耗降低 ０１６６Ｌ。
国家重点基础研究发展计划项目（２０１３ＣＢ６３２５０５）资助。 原稿收到日期为 ２０１８年 ４月 １１日，修改稿收到日期为 ２０１８年 ８月 ６日。 通信作者：刘传波，副教授，博士，Ｅｍａｉｌ：ｌｃｈｂ７２＠ｗｈｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。
２０１９（Ｖｏｌ．４１）Ｎｏ．４
刘传波，等：汽车进气格栅角度与冷却风扇转速的匹配研究
· ３８９·
机冷却风扇功率与格栅开口面积下，轿车燃油经济 性的变化。Ｂｏｕｉｌｌｙ［３］研究发现格栅稳定性是格栅控 制一大挑战，避免因过多位置之间连续偏转而导致 格栅部件寿命缩短，由此提出基于格栅 ５控制位的 控制策 略。 Ｓｈｉｇａｒｋａｎｔｈｉ等［４］运 用 中 心 组 合 设 计 算 法，在仿真 试 验 的 基 础 上，匹 配 不 同 车 速 和 风 扇 转 速，进而完成满足冷却流量需求所对应的格栅角度 设计。
基于电机仿真模型AGS HIL测试方法研究
基于电机仿真模型AGS HIL测试方法研究ZHANG Zhong-jun;PENG Yang;CUI Shuo;GAO Shuai【摘要】汽车主动闭合式进气格栅(AGS)与百叶窗相似,车辆根据实际行驶自动调节进气格栅的开闭程度,从而调节发动机舱的散热及进气.本文介绍基于电机仿真模型的AGS HIL测试平台(HIL),对一款传统燃油汽车的主动闭合式进气格栅控制器的测试方法,搭建MATLAB/Simulink进气格栅的仿真模型,测试环境是基于dSPACE 软硬件在环系统搭建,测试在不同的工作条件下,主动闭合式进气格栅的控制器通过发出相应的指令来调节格珊电机角度.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】4页(P55-58)【关键词】主动闭合式进气格栅;电机仿真模型;硬件在环;dSPACE【作者】ZHANG Zhong-jun;PENG Yang;CUI Shuo;GAO Shuai【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】U463.6随着生活品质的日益提高，对汽车的舒适性、经济性有越来越高的要求，进气格珊不仅影响汽车的美观性,并且进气格栅外形和闭合状态的设计直接影响车辆行驶进气性及散热性。
主动进气格栅造价成本低并且可以降低行车过程中的油耗,从而越来越多的汽车制造商加入这一项技术［1］。
主动进气格栅接收发动机的转速、发动机冷却液温度、外部进气温度、空调开闭状态、行驶车速等信号,调节格栅电机的不同角度,达到降低风阻、降低油耗的效果。
国内外众多车型中已经有了主动进气格栅的应用［2］。
硬件在环测试具有可靠性、便利性，有效地对AGS控制策略的功能进行校验，避免损失，提高测试开发进度，节省了开发成本，具有较高的经济效益。
1 AGSHIL基本原理介绍1.1 AGS系统介绍图1为某车型AGS电气原理示意图。
图1 汽车AGS电气原理图主动进气格栅控制器由微控制器、模拟量采集接口、数字驱动输出接口、高速CAN总线接口、私有LIN总线接口及供电模块等组成。
某SUV前保格栅开口对发动机冷却系统的影响研究
口下发动机冷却性能进行了研究。随着格栅有效开口比的减小，冷却系统冷却性能越差，在考虑工程设计目标的限制因
素情况下，格栅有效开口比为 21.3% 和 24.7% 均满足最恶劣工况下的冷却系统性能要求，但格栅开度 21.3% 更为合适。
匹配程度较高，对比结果如下图 6 所示。
图7
不同格栅开口对比图
通过封堵前保格栅有效开孔，依托三维仿真
分析手段，得到不同格栅开口下的散热器有效进
风量和进风温度，再由经原格栅试验数据标定后
的一维系统模型计算，得到发动机进出水温及冷
却系统流量数据（这里仅以低速爬坡工况作为研
究对象），最后在环境舱内进行 4 次不同格栅开口
车速/（km/h）
试验结果
110
40
140
40
仿真结果
110
140
修正结果
40
坡度
%
结果与仿真分析结果，具体统计结果如表 2 所示。
原格栅开口下仿真试验结果统计
散热器进风温 发动机出水温
度/℃
度/℃
发动机进水
温度/℃
9
54.86433
95.8810ຫໍສະໝຸດ 88.3970055.78667
95.5200
87.5460
第2期
器芯体回到发动机本体，第三是通过散热器放热
2
1
3
后回到发动机本体。本次研究的 SUV 搭载奇瑞汽
车股份有限公司生产的 SQRE4G15C 自然吸气发
动机和芜湖万里扬变速器有限公司生产的
QR525MHJ 型手动挡变速器，其中发动机的主要
格栅对汽车前端进气影响的仿真分析
关键 词 ：格栅 ； 质 量流 量 ； 进 气效率 ；空 气 阻力因数
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ６ １ ． １ ； Ｔ Ｂ １ ｌ ５ ． １
文献标 志码 ： Ｂ
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ０ ｆ ｇ ｒ ｉ ｌ ｌ ｅ ｏ ｎ
ｔ ｈ ｅ ａ ｅ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｄ ｒ ａ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ ｆ ｕｌ ｌ ｙ ｏ ｐ ｅ ｎ ｅ ｄ ｇ ｒ ｉ ｌ ｌ ｅ ｓ ｉ ｔ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｂ ｙ ４． ７％ ｗｈ ｅ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｉ ｌ ｌ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ． ｗｈｉ ｃ ｈ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｅ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｄ ｒ ａ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ．
ａＵｔ 』 ０ｍ ０ｔ Ｊ ｌ ● Ｖｅ Ｉ ｎ ｒ ｏｎｔ ・ － ｅｎｄ １ ａｌ ● ｒ Ｉ ｎ ｌ ０Ｗ
Ｗ ＡＮＧ Ｄｏ ｎ ｇ ，Ｆ ＡＮ Ｄｅ ｎ ｇ ｙ ｕ ｎ， ＹＩ Ｊ ｉ ｙ ｕ ｎ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ， Ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ８ ０ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
某车型主动进气格栅的设计与优化
某车型主动进气格栅的设计与优化汽车的进气格栅是车辆外观和性能中非常重要的一个部分。
它不仅影响着汽车的外观设计，还直接关系到车辆的动力性能和燃油效率。
车型主动进气格栅的设计与优化成为了汽车工程师们的一个重要课题。
在本文中，我们将探讨某车型主动进气格栅的设计与优化，并分析其在汽车性能和燃油效率方面的影响。
在汽车的进气系统中，进气格栅的作用是将外部空气引入到发动机中，从而参与燃烧过程，提供动力。
而主动进气格栅是相对于传统的静态进气格栅而言的一种创新设计。
它能够根据车辆的速度、温度和其他条件自动调节格栅开度，以获得最佳的气流进入引擎舱，从而提高发动机的效率和性能。
主动进气格栅的设计需要考虑到气流动力学。
在设计中，工程师们需要考虑气流在不同速度下的进入角度和压力分布，以确保气流能够顺利进入引擎舱，并且提供足够的空气量。
格栅的设计也需要考虑到车辆在高速行驶时的空气动力学效应，以减小空气阻力，提高燃油效率。
主动进气格栅的优化需要考虑到温度和湿度等气候条件的影响。
在不同的气候条件下，空气的密度和含氧量会有所不同，因此格栅需要能够根据这些条件调整开度，以保证发动机始终能够获得最佳的空气供应。
在实际应用中，主动进气格栅的设计与优化需要通过流体动力学模拟和实际道路测试相结合。
通过流体动力学模拟，工程师们可以模拟车辆在不同速度和气候条件下的气流情况，并根据模拟结果对格栅的设计进行优化。
通过实际道路测试，工程师们可以验证格栅在实际行驶中的性能，并进一步调整格栅的参数，以确保其能够在不同的行驶情况下都能够发挥最佳的效果。
通过对某车型主动进气格栅的设计与优化，可以显著提高汽车的性能和燃油效率。
在提高发动机功率的还可以降低汽车的燃油消耗，从而减少尾气排放，达到节能减排的效果。
主动进气格栅的设计与优化在汽车工程中具有重要的意义，也是未来汽车发展的一个重要方向。
内置式主动进气格栅工作原理
内置式主动进气格栅工作原理宝子们！今天咱们来唠唠汽车上一个超有趣的小部件——内置式主动进气格栅。
你知道汽车前面那块有好多小格子的地方不？对啦，那就是进气格栅。
一般的进气格栅就傻愣愣地在那，可这内置式主动进气格栅就不一样啦，它可机灵着呢！这进气格栅啊，它最主要的工作就是控制空气进出发动机舱。
平常的时候，当你启动汽车，发动机就像个嗷嗷待哺的小怪兽，需要大口大口地吸气，这时候，进气格栅就会根据发动机的需求来调整自己的状态。
如果发动机需要大量冷空气来降温或者进行燃烧啥的，进气格栅就会大大方方地把通道打开，就像热情好客的主人敞开大门欢迎客人一样。
那些冷空气就会欢快地涌进发动机舱，让发动机能舒舒服服地工作。
但是呢，在一些特殊的情况下，比如说汽车刚启动的时候，发动机还没完全热起来呢，就像人刚睡醒还迷迷糊糊的。
这时候如果冷空气一股脑儿地进去，那发动机可就着凉啦。
这时候啊，内置式主动进气格栅就会像个贴心的小棉袄一样，把自己的口子关小一点，不让太多冷空气进去，让发动机能慢慢暖和起来。
等发动机达到合适的温度，它又会很懂事地把通道调整到合适的大小。
还有哦，当你在高速上飞奔的时候，空气就像一群调皮的小精灵，一个劲儿地往车上撞。
如果进气格栅一直大开着，这些空气精灵可就会制造不少麻烦呢，会增加汽车的风阻。
这时候，内置式主动进气格栅就会悄悄地把自己的口子关小一点，就像给汽车穿上了一件更合身的衣服，让汽车在风中跑得更顺滑，这样还能省油呢。
你想啊，就像你跑步的时候，如果衣服松松垮垮的，风一吹就鼓鼓囊囊的，肯定跑起来更费劲，汽车也是这个道理呀。
而且哦，这内置式主动进气格栅还很聪明地能根据车速、发动机温度、空调的需求等等好多因素来调整自己。
比如说你开着空调，它就会考虑到空调系统也需要空气来循环，就会合理安排进气的量。
它就像是汽车的小管家一样，把一切都安排得井井有条。
你可别小看这进气格栅的小调整哦。
它虽然只是汽车上一个小小的部件，但却能给我们带来不少好处呢。
某车型主动进气格栅的设计与优化
某车型主动进气格栅的设计与优化一辆车的外观设计一直是车主和汽车制造商们关注的焦点之一。
而主动进气格栅作为车辆前脸设计的关键部分，更是设计师们精心打磨的重点之一。
主动进气格栅不仅在外观上具有辨识度，更重要的是它在车辆运行中扮演着重要的角色。
设计与优化主动进气格栅显得尤为重要。
设计主动进气格栅需要考虑的因素有很多，包括气流效率、散热效果、视觉效果等。
根据车型的不同和品牌的定位，主动进气格栅的设计也会有所差异。
在设计和优化主动进气格栅时，需要综合考虑各个方面的因素，达到最佳的效果。
要考虑到主动进气格栅的气流效率。
主动进气格栅的设计不仅要符合审美要求，还要确保空气能够顺畅地进入车辆引擎舱内，以满足发动机的燃烧需求。
在设计主动进气格栅时，需要通过空气动力学的分析，确定最优的进气口设计，保证能够使足够的空气流入到发动机内部。
还需要考虑盖板的设计，以确保在高速行驶时不会产生负面的空气阻力。
要考虑主动进气格栅的散热效果。
随着汽车发动机性能的不断提升，散热效果成为了设计主动进气格栅时需要优化的关键因素之一。
通过合理的设计，可以让进气格栅与散热系统相结合，达到最佳的散热效果。
在提升散热效果的还需要考虑到车辆的空气动力学性能，避免因为散热系统设计不当导致空气阻力增加，影响车辆的性能和燃油经济性。
视觉效果也是设计主动进气格栅时需要优化的方面之一。
主动进气格栅的设计直接关系到车辆前脸的美感和品牌形象。
一个独特而富有辨识度的主动进气格栅设计，可以有效提升车辆的整体外观形象，提升品牌形象和吸引消费者的购买欲望。
在设计主动进气格栅时，需要根据车型的特点和品牌的形象进行精心打磨，确保其在外观设计上能够达到最佳的效果。
在主动进气格栅的设计与优化过程中，设计师们需要运用多种工具和技术手段。
通过计算流体力学（CFD）模拟分析，可以确定最优的空气流动路径和进气口设计；通过3D建模和可视化设计软件，可以精细打磨主动进气格栅的外观形象，确保能够达到理想的视觉效果；通过热力学仿真模拟，可以评估主动进气格栅与散热系统的协同效果，确保能够达到最佳的散热效果。
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0 前言 车辆空气动力学特性直接影响车辆的动力性、燃油经济性、操纵
稳定性、乘坐舒适性和行驶安全性。车辆的气动阻力与车速的平方成正比，且气
动阻力所消耗的功率和燃油又与车速的立方成正比。因此，通过空气动力学研究
降低气动阻力、提高发动机燃烧效率，不仅能提高车辆的空气动力学特性，还可
以改善车辆的燃油经济性。
车辆行驶的气动阻力由压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干涉阻力和内
流阻力五部分组成。以前主要通过改进车身局部造型改善近车体气流流动状况降
低压差阻力。但随着研究的深入，对汽车局部细节的改型已日趋成熟，大幅度的
降低压差阻力变得相当困难。研究表明，内流阻力约占汽车总气动阻力的10%～
18%，主要是由于气流通过车辆的冷却系统引起的。因此，改善发动机舱内部流
场结构作为减阻的方案是合理可行的。
智能格栅是汽车进气格栅装置的一种，安装在散热器前方的格栅口位置。
相对普通的进气格栅，智能格栅具有可以旋转90°的电动叶片，可以根据发动
机水温的高低及时调整进气格栅的进气角度，具有降低汽车风阻系数、缩短发动
机升温时间、降低油耗、提高汽车动力性能等特点。如在拥堵路况下低速行驶时，
进气格栅会主动开启；当车辆在高速道路保持稳定速度行驶时，进气格栅会自动
关闭以获得更好的空气动力表现，提高燃油经济性。
本文利用star ccm+对某车辆智能格栅不同开启角度（全关0°、20°、
40°、60°、80°、全开90°）的气动阻力系数变化进行仿真分析，研究智能
格栅对车辆整车风阻系数及机舱内流动的影口向。
1 数值计算分析
1.1 几何模型的建立
本文基于某车辆建立了加装智能格栅的分析模型。模型在建立过程中基
本保证了与实车的一致性，包括雨刮器、后视镜、发动机舱、底盘、轮胎等复杂
的结构。
发动机舱内部结构十分复杂，存在着许多的油、水、电管道和电缆，为
反映发动机舱内真实的流动特性，本文分析保留了发动机舱内部结构的真实形状，
并建立计算所用的CAD模型。建模主要考虑了冷却系统、发动机体、电器系统、
发动机底护板以及发动机舱内表面模型等，对于一些对流动影响不大的管道、电
线等，只做了适当的简化处理，仍然保留了所有对发动机舱内部流动分析有影响
的几何特征。发动机舱内部模型及智能格栅模型如图1所示。
图1 发动机舱内部模型及智能格栅模型示意图
1.2 计算域的确定及网格划分
为了使计算结果更接近于汽车行驶的真实环境，对计算域的基本要求就
是：计算域的边界不能对流场形成干涉，也就是说使车辆受到影响的流场完全包
括在计算域内。本文仿真采用的计算域为包围车辆模型的长方体，长约为11倍
车长，其中车辆车头距计算域入口为3倍车长；宽约为11倍车宽；计算域高约
为6倍车高，如图2所示。
图2 计算域示意图
采用切割体网格(Trimmed Mesh)对整个计算流体域进行网格划分，对发
动机舱区域使用密度盒进行加密。整车发动机舱纵对称面体网格如图3所示。
图3 纵对称面网格示意图
1.3 边界条件的设置
由于数值模拟是在有限区域内进行，因此在区域的边界上需要设置与实
际情况相符合的边界条件。本文仿真模拟计算域边界条件的设置如表1所示。对
于冷凝器和散热器采用多孔介质模型进行模拟，模型中的关键系数粘性阻力系数
和惯性阻力系数通过试验进行获取。
表1 计算域边界条件设置
2 仿真结果分析
对车辆100km/h速度行驶时，智能格栅不同开启角度（全关0°、20°、
40°、60°、80°、全开90°）下的工况进行仿真分析。
2.1 压力分析
图4和图5分别为智能格栅不同开启角度（全关0°、20°、40°、60°、
80°、全开90°）时冷凝器入口压力云图及发动机舱压力系数云图。从图中可
以看出，随着智能格栅的开启，冷凝器入口压力增加，特别是位于下格栅后方的
冷凝器下端，压力增加明显，整车发动机舱内压力也随之增大，整车阻力增加。
智能格栅开启角度0°～40°变化时，冷凝器入口压力及机舱内部压力增大明显，
智能格栅开启角度>40°后，冷凝器入口压力及机舱内部压力增大趋势渐缓。
图4 冷凝器入口压力云图
图5 发动机舱压力系数云图
2.2 流场分析
表2为冷却模块入口气流流量统计。图6为智能格栅开启角度0°、40°、
90°时，z=0.1m截面速度矢量图。结合图6和表2可以看出，智能格栅全关时，
几乎没有气流流入冷却模块内，但是有部分气流通过冷却模块周围的缝隙处流入
机舱；随着智能格栅开启，进入冷却模块的气流量增加，流速增大，特别是智能
格栅开启角度0°～40°变化时。而随着智能格栅开启角度的进一步加大，流入
冷却模块的气流量增大不明显。
表2 冷却模块入口流量
图6 截面z=0.1m速度矢量图
2.3 风阻系数
图7为智能格栅不同开启角度（全关0°、20°、40°、60°、80°、
全开90°）整车风阻系数示意图。智能格栅全关状态下整车风阻系数最小，随
着智能格栅开启角度的增大，整车风阻系数也逐渐增加，但智能格栅开度40°～
90°变化时，整车风阻系数变化不明显，智能格栅全开状态下整车风阻系数达到
最大；智能格栅全关状态与全开相比，整车风阻系数降低了7count。
图7 整车风阻系数示意图
3 结论
通过对智能格栅不同开启角度下整车气动特性进行分析，在智能格栅开
启角度小于40°时，智能格栅对整车气动阻力特性有降低有明显效果，有助于
改善整车的燃油经济性。