汽车领域那些号称「黑科技」的配置都真的那么实用吗？
cao sir的爸爸old cao sir曾经有句名言“语数外三门课中最容易被轻视而又恰恰最重要的课程是语文，因为语文不仅是认识文字，更重要的是准确全面地理解作文字背后的深刻含义”
看到“黑科技”三个字，许多人第一印象就是当前热度爆棚的无人驾驶技术，车辆网等前沿的技术，再就是主动刹车、坡道保持等ADAS技术，但是cao sir认为所有不墨守成规去解决问题的设计都应该属于“黑科技”范围。因此在汽车黑科技的光环不应只被自动驾驶，主被动安全等配置所独占，那些默默无闻不为大众所熟知和关注的“黑科技”们更值得我们去挖掘。在此cao sir抛砖引玉地为读者简单介绍热管理领域一个“黑科技”-主动进气格栅（Active Grille System）
汽车主动进气格栅
进气格栅位于车头的正前方，主要作用是为流质经过热交换器提供必要通道。传统进气格栅一直是敞开的，发动机通过散热器与空气进行热交换，这种事情在炎热的夏天还算是好事，但是到了冰天雪地的冬季，却并不一定是好事。如果进气格栅不关闭，冷车行驶时，从进气格栅进入的空气一样会为温度并不高的水箱降温，这直接导致水温攀升较慢，影响发动机更快进入最佳工作状态，不仅增加了油耗，也对冬季乘客舱舒适性带来影响。
主动进气格栅(英文Active Grille System，简称AGS )，又称为智能进气格栅控制系统，通过对汽车硬件优化控制，AGS可实现对汽车整体性能的优化术。主动进气格栅系统由冷却水温度传感器、控制系统和进气格栅总成三部分组成。通过EMS或其他控制单元控制，主动进气格的控制器接收来自于控制总线的相关控制命令，通过执行机构调节进气格栅开闭角度，从而控制发动机舱内的进气量，以实现对整车性能的调节。相对于传统的进气格栅，主动进气格栅系统成本上升不大，而且节油效果明显，并可通过主动将格栅系统关闭，改变汽车周身流场，使汽车的气动特性得到优化。对比目前车辆固定的进气格栅结构，主动进气格栅系统有着显著的区别，对整车性能有重大的影响。此外，主动进气格栅可使发动机空转噪声得到显著减低，提升乘坐舒适性。[1]
主动进气格栅对油耗和排放的影响
传统的汽车前进气格栅的设计主要考虑散热 方面的功能，使其能满足最恶劣工况下散热风量 需求。在实际工况下，该设计不但造成热量损失， 也会导致整车阻力上升，进而限制了进一步提升 汽车的风阻性能。以普通乘用车为例，车速为 90 km/h 时，克服行驶阻力所消耗的油耗约占总油耗 的 25%。车速从 90 km/h 加速到 110 km/h 时，行 驶阻力增加约 40%，油耗增加约 10%～15%。基 于减少整车空气阻力的需求，AGS 通过优化控制 调整前进气格栅的开度来改变其开口面积（Grille Opening Area，GOA），减少发动机前舱进风量， 从而减少整车的内循环阻力，进而减少整车滑行 阻力及 CO2排放。除此之外，AGS 能够使整车发 动机在合适的温度下工作运转，从而提升发动机 的燃烧效率，降低油耗；在整车冷启动的情况下， AGS 能够使发动机舱内温度急剧上升到最佳温 度，降低该时期的排放值。对于轻型车辆，AGS 能够使 CO2 排放量降低 0.5～3 g/km，风阻系数减 少 0.03 [2]。
出于对全球气候变暖和中心城区空气质量恶化的担忧，世界各国正在积极推进汽车排放法规的标志工作。2018年欧洲提出了收割重型车CO2排放标准，并最终敲定了大幅度下调的轻型车CO2排放标准，美国加利福利亚州正在更改一系列法规，减少重型车使用过程中的氮氧化物（NOx）排放，中国公布了“蓝天保卫战”策略，以及一系列加快改善本土空气质量的措施，印度正在制定用车排放的实际行驶试验规程。
主动进气格栅对空调采暖舒适性的影响
常规燃油车空调系统采暖功能的热源，大都来自发动机气缸内燃料燃烧的热量，燃料在气缸内燃烧后将气缸外水套内的冷却液加热后，由水泵带动水路循环将加热后的冷却液带到空调加热芯体内，然后由鼓风机将冷空气吹向加热芯体进行热交换，冷空气被加热芯体加热后由风道吹入驾驶室内，从而给人提供温暖舒适的驾乘环境。进入加热器芯体的冷却液，作为空调采暖性能的直接热源，升温越快，温度越高，越能在短时间内给车内乘员提供温暖的环境，也能够得到用户的好评。
主动格栅能阻止冷空气进入发动机舱，减少散热器散热，减少发动机表面散热。然后让这部分热量进入冷却循环回路，加热发动机本身、加热冷却液。进一步，让冷却液加热暖风芯体，最终加热乘员舱，实现采暖时间缩短。[3]
主动进气格栅对滑行阻力的影响
ＡＧＳ系统主要用来通过控制冷却空气流来改进车辆气动阻力．由于冷却系统是设计用来在即使是最差的驾驶条件下也能提供足够冷却风量，所以在其他驾驶条件下，有多余的气流和因此带来的阻力的增加．尤其在中高速时，格栅叶片的关闭能够带来明显的风阻优化，改善二氧化碳的排放．当车速较高时行车，如果车窗开得太大，强大的风阻就会成为车辆的负担．同理，作为发动机舱的“窗户”，主动闭合式进气格栅如果自动监测发动机温度，在确保无需额外空气冷却时主动关闭，同样会为车辆带来更低的风阻系数。[4]
主动进气格栅对纯电动车续航里程的影响
续驶里程是电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离[5]
随着纯电动汽车市场的普及推广，ＡＧＳ系统也被广泛应用到纯电动汽车上，能够控制电池的冷却．同样，ＡＧＳ系统可以通过电机温度、进气温度、进气温度等信息，实现进气格栅的百叶片开启一定角度或者关闭．有研究表明有主动进气格栅状态下，续驶里程增加３％[6]．
主动进气格栅的应用
随着主动进气格栅技术的日渐成熟，国内多款上市车型已经搭载了主动进气格栅系统，如奔驰C级、宝马5系、福克斯、ATS-L,探路者、别克君越等。
搭载了主动进气格栅系统的全新宝马5系，在车内冷却水温较低的工况，如冷车启动和怠速工况下，可主动将进气格栅关闭或减小其开启程度，以确保发动机温度处于合适的范围内。当车速较低或路况较差，如交通拥堵时，可将进气格栅打开，确保冷却空气充足。而当汽车高速行驶时，车载控制系统可根据防冻剂冷却水温度控制格栅的开闭状态。通过合理的调整进气格栅的开闭及开启程度，可使汽车实现兼容冷却效果和降低燃油消耗两种功能，近而使汽车更具主动性，达成能根具需要更精准提高燃油经济性和更灵活控制发动机温度的目的。
福克斯将主动进气格栅系统设计装配在汽车散热前部的，气流先经过主动进气格栅，再进入汽车冷却系和进气系统。进气格栅栅片的转动由集成在载控制系统的控制单元实现，并在格栅的完全打开与完全关闭的区间设置15个梯度，实现对格栅的精细化控制。装载有主动进气格栅系统的福克斯在以120kmTh匀速行驶的工况下，可降低油耗约0.15-0.20 L1100km，并减少2%的二氧化碳排放。
ATS-L的主动进气格栅旨在提高车辆在不同工况下驾驶的气动性能。其进气格栅的控制逻辑较为复杂，传感器根据车速、冷却液温度、风扇状态、制冷系统压力、空调压缩机状态和环境温度的因素，控制格栅电机的脉冲信号，实现对进气格栅开闭状态的控制，从而控制车内外流场。当车速高于60km/h时，车载控制单元会动监测发动机冷却水温度，在确保冷却空气充足的前提下，主动闭合式进气格栅来降低整车风阻系数，继而提升车辆稳定性与燃油经济性。
新一代探路者搭载智能化主动进气格栅，可根据不同工况，调整格栅状态。如在汽车启动时，进气格栅在驱动电机作用下自动闭合，减少发动机散热，让发动机温度更快达到运行温度，减少燃油消耗。在同等工况下，配备主动进气格栅可降低燃油消耗量约1.3%。当发动机达温度升高至正常工作温度，进气格栅自动开启，确保良好的散热:高速行驶时，主动进气格栅自动关闭，降低风阻。
主动进气格栅只是汽车[黑科技]配置中一个微不足道代表，正是这些不断涌现的[黑科技]配置让驾驶汽车变得更加有趣和美好！因此cao sir认为每一项[黑科技]配置背后都是汽车攻城狮们对心中完美汽车的诠释！
至于实用性，还重要么？
参考
- ^孔德宇.主动进气格栅对混合动力汽车动力特性的影响[D].山东:山东大学，2019.
- ^Pfeifer C. Evolution of Active Grille Shutters[R]. SAE Technical Paper, 2014.
- ^刘兴华. NEDC 工况下主动进气格栅对某车型油耗及 关键排放物的影响 [J]. 北京汽车, 1002-4581（2017）01-0005-05.
- ^华从波. 不同格栅开闭状态对发动机散热及采暖温升时间的影响分析[J].汽车实用技术, 2018.15.029
- ^ＧＢ／Ｔ１８３８６－２００５电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法［Ｓ］．
- ^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）, 1672-6197(2018)05-0042-04