Vol. 48 No. 2Apr. 2019
第48卷第2期 小型内燃机与车辆技术
如何提高汽车舒适性2019 年 4 月 SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE 汽车进气格栅对发动机舱热管理的影响
李惠常印坤施晓光
(一汽轿车股份有限公司吉林长春130000)
摘 要：进气格栅作为汽车发动机舱冷却空气的入口，对发动机舱热管理的开发起到了重要的作
用。格栅开口位置、开口大小以及格栅的细节设计都会对气流产生影响。热管理需要对格栅进行优化
设计，保证足够的风量进入发动机舱，以满足整车的散热性能。
关键词：热管理压力系数S CFD 有效进风面积
中图分类号:U467.4+1
文献标识码：A 文章编号:2095-8234(2019)02-0037-03
The Influence of Automobile Intake Grille on Engine
Compartment Thermal Management
Li Hui, Chang Yinkun, Shi Xiaoguang
FAW Car Co., Ltd. (Changchun，川in, 130000, China)新能源汽车股票
Abstract : As the inlet of cooling air, intake grille plays an important role in the development of engine
compartment thermal management. The location and size of the opening, as well as the details of the grille,
affect the airflow. Thermal management requires an effectively optimized grille to ensure sufficient air flow
into the engine compartment to meet the heat dissipation performance of the vehicle.Keywords : Thermal management; Pressure coefficient (Cp); CFD; Effective air intake area
引言
随着汽车市场的发展，用户对汽车动力性、舒 适性的要求以及国家对节能和降低油耗的要求越
来越严格，汽车整车拥有越来越多的散热零部件 （增压器、空调、变速器、48 V 电机等）。由于空间有 限，单纯提高散热器及风扇的散热能力已不能满足
散热需求。CFD 技术的普遍应用，帮助工程师们从
流场的角度去提高发动机舱的散热能力。对整车热
管理开发来说，格栅开口越大，进入发动机舱的风
量就越多，散热能力就越好。但格栅开口越大，与造
型的理念以及风阻的开发相悖。因此，与整车风格
相匹配的格栅才是造型最需要的。如何在造型允许 的前提下，对格栅进行优化设计，以满足整车热管 理的开发需求，是热管理工程师们需要着重考虑的
问题。萨拉-毕加索
1格栅开口位置的影响
基于空气动力学原理，汽车行驶过程中，来流与 车头相遇，气流遇到车头后受到阻滞，使气流速度
降低，在车头形成正压区，气流的动压力转换成静
压力。
针对不可压缩理想流体定常流动，有如下公式“：
p +
+p-g'z = c （1）
式中：p 为静压力,Pa;p-v 2/2为动压力，Pa; p 为流体
密度,kg/m 3;z 为位置中心处的高度,m,”为气体流动
速度,m/s;c 为常数。
空气在流动过程中，忽略高度压差引起的压力 损失，则有如下公式叫
作者简介：李惠（1984-）.女，工程师,
主要研究方向为汽车整车热管理
38小型内燃机与车辆技术第48卷
二手车郑州式中:Cp为压力系数，表示来流动压力转变为静压力的转化系数，为车头部分迎面风进入发动机舱的利用率。为格栅处的静压力,Pa;ps为入口压强,Pa; %为汽车行驶速度,m/s。
S可以从外流场CFD计算结果中读取。Cp值越大的地方，代表进风效果越好，发动机舱的冷却效果越好。格栅的开口应有效利用正压区，确保气流得到最大化的利用。
图1为汽车外表面压力分布图。
保险费率表-1600.00-1160.00-720.00-280.00160.00600.00
图1外表面压力分布
从图1可以看岀，格栅的开口部位在车头的正压区，开口位置较好。
2格栅开口面积的影响
热管理定义格栅的有效进风面积为一项重要的控制指标。格栅的有效进风面积为除去遮挡物（保险杠横梁、支架、喇叭等）外，格栅开口部分正投影到散热器芯体的面积，为图2中的红框绿部分，一般要求格栅的开口面积占散热器芯体面积的20%。帕加尼zonda多少钱
图2格栅有效进风面积
在造型初期，热管理将有效进风面积需求提供给造型，并在造型及发动机舱布置的不同阶段跟踪格栅的有效进风面积。
一般来说，格栅的开口面积越大越好。但是，如果格栅进入的冷风不能得到冷却模块充分利用，而是从冷却模块与车身内壁的四周进入发动机舱，气流会在发动机舱内无组织地流动，引起发动机舱内阻增大，增加整车行驶阻力的同时，会对前端模块的进气产生影响％从这一点来说，热管理与整车风阻开发的目标相一致，应在造型设计阶段有效控制格栅的开口，可以对非正对散热器部分的格栅进行封堵。
为提高冷却风的利用率，可以在冷却模块四周增加导风板，如图3所示，保证冷却风尽量进入散热模块。
图3导风板
导风板的设计应与格栅相匹配，确保冷却风能够顺利进入冷却模块。由于发动机舱内有发动机、排气系统等高温零部件，像悬置橡胶、蓄电池等耐受极限温度能力较低的零部件，受到热辐射的影响，需要冷风将其周边的热量带走。如果所有的冷风都通过冷却模块，散热器出口的空气温度一般在80-100°C，对悬置橡胶、蓄电池等零部件的散热不利。因此，整车热管理的开发应综合考虑多个方面，有效协调各部分性能。
由于汽车防撞横梁的存在，为遮挡防撞横梁，格栅一般设计成上、下两部分。奥迪车型只有一个大进气格栅，对防撞横梁进行喷涂掩饰。上、下格栅进气的冷却效果不同，一般来说，针对低速大负荷工况散热不足，可以适当增大上部格栅。如高速工况不满足要求，可适当增大下部格栅
。
第2期李惠等：汽车进气格栅对发动机舱热管理的影响39
3格栅细节设计的影响
3.1格栅形状
某车型为提高散热性能，将下部格栅由原来的
蜂窝状（如图4所示）改为条状（如图5所示），经过
CFD分析可知，散热器、发动机舱的进风量均得到提
高，如表1所示。
参数蜂窝状格栅条状格栅改善量/%散热器进风量/（kg-s-1）0.8020.823 2.62
发动机舱进风量/（kg*s l） 1.03 1.08 4.85格栅的形状越复杂，越容易对气流进行遮挡。与来流方向夹角过大的格栅对气流的阻碍作用很明显，气流的流速减弱，降低了发动机舱散热性能叫气流在格栅表面发生分离造成压力损失，对格栅的进风不利，不利于热管理性能。
3.2格栅横条的倾斜角度
在气流通过时，格栅横条起到一定的导风作用。图6为格栅横条倾斜方向图，图7为横条格栅流场示意图。从图6、图7可知，格栅横条的倾斜角度应尽量与冷却模块进行匹配，以便气流能够顺畅进入冷却模块。
4结论
对整车热管理开发来说，对格栅的约束和控制应注意以下几点：
1）格栅应尽量开在车头的正压区。
2）格栅的开口面积并不是越大越好，应注意与系统的匹配，一般开口比在20%左右。
3）格栅的表面形状不能太复杂，但这与造型冲突，应注意与造型协调。
图6格栅横条倾斜方向
Velocity：Magnitude/(nrs-1)
0 6.0012.001&0024.0030.00
—B—r■—
图7格栅横条流场示意图
4）格栅的外表面倾斜角度越小越好，有利于进气。
5）格栅横条的倾斜角度应与冷却模块配合，帮助气流顺畅进入冷却模块。
参考文献
I张兆顺，崔桂香.流体力学（第3版）[M].北京：清华大学出版社,2015
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3袁侠义，彭丽娟，陈林，等.某SUV车型前端结构对冷却模块风量和内流阻力的影响分析[J].汽车技术,2015（7）:4-9 4常静.基于前端格栅外形的轿车气动特性研究[D].长春：吉林大学,2015
（收稿日期:2018-11-16
）
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