các lưới tản nhiệt phía trước phía dưới là một thành phần quan trọng nhưng thường bị đánh giá thấp trong thiết kế xe hiện đại, đóng vai trò là giao diện chính giữa hệ thống bên trong xe và môi trường bên ngoài. Được đặt bên dưới lưới tản nhiệt cản chính, nó cân bằng các nhu cầu trái ngược nhau: tối đa hóa luồng không khí để làm mát, giảm thiểu lực cản khí động học, bảo vệ các bộ phận nhạy cảm và góp phần nhận diện thương hiệu. Khi các phương tiện phát triển theo hướng điện khí hóa, tự chủ và các tiêu chuẩn hiệu quả chặt chẽ hơn, vai trò của lưới tản nhiệt phía dưới đã mở rộng để bao gồm tích hợp cảm biến, an toàn cho người đi bộ và quản lý nhiệt cho pin và điện tử công suất.
Chức năng cốt lõi & thách thức thiết kế
| Chức năng | Thử thách kỹ thuật | Cách tiếp cận giải pháp |
|---|---|---|
| Làm mát động cơ | Tối ưu hóa luồng không khí đến bộ tản nhiệt/bình ngưng mà không bị cản trở | Thiết kế khẩu độ được hướng dẫn bởi Động lực học chất lỏng tính toán (CFD) |
| Khí động học | Giảm Cd (hệ số cản) trong khi quản lý nhiễu loạn | Cánh gió được sắp xếp hợp lý, cửa chớp chủ động, rèm chắn gió |
| Bảo vệ thành phần | Chặn các mảnh vụn (đá, muối đường) khỏi bộ làm mát bị hỏng | Lưới lọc, tấm hy sinh, vây chống tắc |
| An toàn cho người đi bộ | Đáp ứng tiêu chuẩn EEVC/GTR về khả năng hấp thụ năng lượng tác động vào chân | Giá đỡ có thể gập lại, vật liệu dễ vỡ |
| Thương hiệu thẩm mỹ | Căn chỉnh với ngôn ngữ thiết kế OEM mà không ảnh hưởng đến chức năng | Kết cấu, màu sắc, tích hợp ánh sáng |
| Tích hợp cảm biến | Đảm bảo khả năng hiển thị của radar/máy ảnh mà không bị biến dạng tín hiệu | Vật liệu trong suốt radar (PP, TPO), vùng mở |
Thông số thiết kế chính
-
Tỷ lệ diện tích mở (OAR)
-
Sự định nghĩa: Tỷ lệ không gian mở so với kết cấu kiên cố (thường là 30–70%).
-
Đánh đổi: OAR cao hơn cải thiện khả năng làm mát nhưng tăng sự xâm nhập của lực cản/mảnh vụn.
-
-
Góc & Định hướng cánh gạt
-
Cánh gạt ngang làm giảm lực cản; cánh gạt thẳng đứng tăng cường độ lệch của mảnh vụn.
-
Các cánh đảo chiều (ví dụ: 10°–30°) hướng luồng khí tới các bộ phận quan trọng.
-
-
Lựa chọn vật liệu
-
Nhựa (95% thị trường):
-
PP/TPO: Chi phí thấp, chống va đập, có thể sơn được (nhạy cảm với OAR).
-
PBT/PA (Nylon): Độ ổn định nhiệt độ cao (làm mát pin EV).
-
-
Kim loại (Cao cấp/Sang trọng):
-
Nhôm (anodized để chống ăn mòn), lưới thép không gỉ.
-
-
-
Tích hợp cấu trúc
-
Gắn vào dầm cản thông qua khớp nối, ốc vít hoặc hàn siêu âm.
-
Bịt kín các khe hở trên mui xe/cản xe để kiểm soát đường dẫn khí (ví dụ: miếng đệm xốp).
-
Quy trình sản xuất
| Phương pháp | Ứng dụng | Thuận lợi | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| ép phun | Sản xuất số lượng lớn (nhựa nhiệt dẻo) | Hình học phức tạp, chi phí trên mỗi đơn vị thấp | Chi phí dụng cụ (>$100k) |
| Phun ra | Chèn lưới kim loại | Sản xuất liên tục, hiệu quả vật liệu | Tính linh hoạt trong thiết kế hạn chế |
| Phụ gia Mfg. | Tạo mẫu/lưới tùy chỉnh chạy thấp | Không cần dụng cụ, thiết kế cấp tiến (lưới) | Chi phí cấm cho khối lượng |
| Khắc ảnh | Lưới kim loại siêu mịn (ví dụ: Audi) | Mẫu chính xác, độ biến dạng tối thiểu | Dễ vỡ, tỷ lệ phế liệu cao |
Hệ thống tiên tiến & công nghệ mới nổi
-
Khí động học chủ động
-
Cửa chớp điều khiển bằng điện: Đóng ở tốc độ dưới 50 km/h để giảm lực cản (ví dụ: Ford EcoBoost).
-
Rèm khí động: Tạo luồng không khí xung quanh bánh xe để giảm thiểu nhiễu loạn (Toyota TNGA).
-
-
cácrmal Management (EV Focus)
-
Các ống dẫn ở lưới tản nhiệt phía dưới chuyên dụng để làm mát pin/bộ sạc (ví dụ: Tesla Cybertruck).
-
Máy sưởi PTC phía sau lưới để ngăn chặn tuyết/băng ở vùng khí hậu lạnh.
-
-
Chiếu sáng tích hợp
-
Dải đèn LED tạo điểm nhấn bên trong các cánh lưới tản nhiệt (ví dụ: BMW Iconic Glow).
-
Logo thương hiệu được chiếu sáng (tuân thủ pháp luật: độ sáng <75 cd ở EU/US).
-
-
Thiết kế thân thiện với cảm biến
-
Vùng trong suốt của radar (không có lớp phủ kim loại/kim loại gần cảm biến).
-
Lớp phủ tự làm sạch (polyme kỵ nước) cho máy ảnh/LiDAR.
-
Tuân thủ quy định và an toàn
-
Bảo vệ người đi bộ:
-
EEVC WG17: Hạn chế lực va chạm ở cẳng chân (uốn cong đầu gối <7,5 kN, lực cắt <6 kN).
-
Giải pháp: Tấm nền xốp hấp thụ năng lượng, khung lưới tản nhiệt dạng rời.
-
-
Tiếng ồn khí động học:
-
ISO 362-1: Tiếng ồn gió do lưới tản nhiệt không được vượt quá 70 dB ở tốc độ 130 km/h.
-
Giảm thiểu: Các cạnh cánh có răng cưa, hoa văn khẩu độ không đối xứng.
-
-
Tính dễ cháy của vật liệu:
-
FMVSS 302: Lưới phải tự dập tắt trong vòng 100 mm/phút.
-
Nghiên cứu điển hình: Tác động điện khí hóa
Vấn đề: Xe điện thiếu nhiệt động cơ nhưng tạo ra nhiệt thải đáng kể từ:
-
Pin (sạc nhanh → nhiệt độ nước làm mát 60 °C)
-
Bộ biến tần nguồn (chất bán dẫn SiC/GaN → 150°C ).
Giải pháp: -
Các ống lưới tản nhiệt phía dưới chuyên dụng với 40–50% OAR để làm mát pin.
-
cácrmally conductive polymer grilles (e.g., Sabic LNP Thermocomp) to manage heat near sensors.
Xu hướng tương lai (2025–2030)
-
Bề mặt đa chức năng:
-
Pin mặt trời được gắn trên bề mặt lưới tản nhiệt (công nghệ mái năng lượng mặt trời của Hyundai).
-
Bộ lọc HEPA để hút khí vào cabin (Chế độ phòng thủ vũ khí sinh học của Tesla).
-
-
Hình thái thích ứng:
-
Hợp kim/polyme bộ nhớ hình dạng thay đổi kích thước khẩu độ dựa trên nhiệt độ/tốc độ.
-
-
Vật liệu bền vững:
-
Polyme dựa trên sinh học (ví dụ: vật liệu tổng hợp sợi cây ô liu của Ford).
-
Thiết kế đơn chất liệu có thể tái chế (Kẹp gắn lưới PP).
-
các front lower grille exemplifies automotive engineering’s evolution from a passive vent to an intelligent, multi-domain system. Its design now directly impacts vehicle efficiency (0.01–0.03 Cd reduction), safety (pedestrian impact scores), and electrification readiness (battery thermal margins). As autonomy and electrification advance, expect lower grilles to incorporate more sensors, active aerodynamic elements, and sustainability-driven materials—all while maintaining the aesthetic signature demanded by brands. For engineers, optimizing this component requires cross-disciplinary mastery of fluid dynamics, material science, regulatory frameworks, and manufacturing economics.
