CN105438278B - 一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置，包括柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠和充气控制装置；柔性可变前保险杠设置于汽车的前端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体前面的第一充气气囊，以及设置于第一充气气囊内的第二充气气囊；柔性可变后保险杠设置于汽车的后端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体后面的第三充气气囊，以及设置于第三充气气囊内的第四充气气囊；充气控制装置包括控制器、储气瓶和电磁阀，第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊以及第四充气气囊分别通过电磁阀连接于储气瓶。本发明可有效降低汽车的行驶风阻，提高汽车燃料利用效率。

Description

一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置

技术领域

本发明涉及汽车结构领域，特别是涉及一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置。

背景技术

车身造型设计是一门很大的学问，其中重点就是车身重量、结构强度以及风阻问题。汽车风阻大都是指汽车的外部与气流作用产生的阻力。实际上，流经汽车内部的气流也对汽车的行驶构成阻力。研究表明，作用在汽车上的阻力是由5个部分组成的。

一、外型阻力，指汽车前部的正压力和车身后部的负压力之差形成的阻力，约占整个空气阻力的58％；

二、干扰阻力，指汽车表面突出的零件，如保险杠、后视镜、前牌照、排水槽、底盘传动机构等引起气流互相干扰产生的阻力，约占整个空气阻力的14％；

三、内部阻力，指汽车内部通风气流、冷却发动机的气流等造成的阻力，约占整个空气阻力的12％；

四、由高速行驶产生的升力所造成的阻力，约占整个空气阻力的7％；

五、空气相对车身流动的摩擦力，约占整个空气阻力的9％；

目前针对第一、二种阻力，轿车车身应该尽量设计成流线型，横向截面面积不要太大，车身各部分用适当的圆弧过渡，尽量减少突出车身的附件，前脸、发动机舱盖、前挡风玻璃适当向后倾斜，后窗、后顶盖的长度、倾角的设计要适当。此外，还可以在适当的位置安装导流板或扰流板。通过研究汽车外部的气流规律，不仅可以设计出更加合理的车身结构，还可以巧妙地引导气流，适当利用局部气流的冲刷作用减少车身上的尘土沉积。部分车辆甚至针对不同时速对进气的需求不同，开发了可以在高速情况自动关闭的进口格栅。

申请号为201120540281.1，名称为《一种汽车车轮导流装置》还公开了一种在车轮侧设置导流罩体，并通过滑动机构控制导流罩体，从而来降低风阻的技术方案。

现有的汽车风阻设计中存在以下一问题：

1、只是通过简单的控制进气格栅开启或关闭，或通过加装简单的尾翼等扰流板来降低内阻；

2、需要增设扰流板电机或者液压机构，车辆重量增加比较多；

3、扰流板的结构简单，降低风阻的效果不限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置，用于减少汽车高速行驶时的风阻，提高燃料的利用效率。

本发明是这样实现的：

一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置，包括柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠、充气控制装置和车轮导流装置；

所述柔性可变前保险杠设置于汽车的前端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体前面的第一充气气囊，以及设置于第一充气气囊内的第二充气气囊，所述第一充气气囊为中部向前突起的锥形气囊；

所述柔性可变后保险杠设置于汽车的后端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体后面的第三充气气囊，以及设置于第三充气气囊内的第四充气气囊，所述第三充气气囊为中部向后突起的锥形气囊；

所述充气控制装置包括控制器、储气瓶和电磁阀，所述第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊以及第四充气气囊分别通过管道和电磁阀连接于储气瓶；

所述车轮导流装置包括车轮导流板和导流板驱动机构，所述车轮导流板可滑动的设置于车轮外侧，所述车轮导流板连接于导流板驱动机构；

当汽车的行驶速度超过预设的阈值时，充气控制装置的控制器控制所述电磁阀导通，对柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠充气，并且所述导流板驱动机构驱动车轮导流板向下滑动。

进一步的，所述充气控制装置包括第一储气瓶和第二储气瓶，所述第一储气瓶设置于汽车引擎舱内，所述第一充气气囊和第二充气气囊与第一储气瓶连接，第二储气瓶设置于汽车后背厢内，第三充气气囊和第四充气气囊与第二储气瓶连接。

进一步的，所述第一充气气囊的上表面为向前下方倾斜的弧形斜面，第一充气气囊的下表面为水平平面。

进一步的，所述第三充气气囊的上表面和下表面均为弧形斜面。

进一步的，所述充气控制装置还包括抽真空装置，所述第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊以第四充气气囊分别连接于所述抽真空装置，抽真空装置用于当汽车的行驶速度降低至所述预设的阈值以下时，抽除第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊以及第四充气气囊内的气体。

进一步的，所述预设的阈值为80㎞/h～110㎞/h。

为解决上述技术问题，本发明提供的另一技术方案为：

一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置，包括柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠和车轮导流装置；

所述柔性可变前保险杠设置于汽车的前端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体前面的第一充气气囊，以及设置于第一充气气囊内的第二充气气囊，所述第一充气气囊为中部向前突起的锥形气囊；

所述柔性可变后保险杠设置于汽车的后端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体后面的第三充气气囊，以及设置于第三充气气囊内的第四充气气囊，所述第三充气气囊为中部向后突起的锥形气囊；

所述第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊和第四充气气囊分别连接于汽车引擎涡轮增压装置的出气管道；

所述车轮导流装置包括车轮导流板和导流板驱动机构，所述车轮导流板可滑动的设置于车轮外侧，所述车轮导流板连接于导流板驱动机构；

当汽车的行驶速度超过预设的阈值并且汽车的涡轮增压装置工作时，控制涡轮增压装置对柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠充气，并且所述导流板驱动机构驱动车轮导流板向下滑动。

进一步的，所述第三充气气囊的上表面和下表面均为弧形斜面。

本发明的有益效果为：本发明可提高燃油经济性的汽车扰流装置包括柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠、充气控制装置和车轮导流装置，在可变前保险杠和柔性可变后保险杠上均设置有充气气囊，当汽车速度超过设定的阈值时，充气控制装置便往柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠的气囊内充气，并使车轮导流板向下滑动将车轮罩住，从而改变汽车迎风端、背风端的形状，以及车辆侧面的平整性，可以有效降低车辆前部迎风面积，优化车尾部扰流，降低侧面的风阻，减小高速行驶时的整车风阻，可降低汽车能耗，提高能源利用率，并且，本发明采用充气气囊作为主要的结构材料，其结构简单，重量轻，基本上不增加汽车的整车重量；并且，基于充气气囊的结构具有较好的柔性特点，设置在车头保险杠位置可以起到缓冲撞击的作用，有效提升车辆的行人保护功能。

附图说明

图1为本发明实施方式可提高燃油经济性的汽车扰流装置的模块框图；

图2为本发明实施方式中充气气囊未充气时的车辆侧视图和俯视图；

图3为本发明实施方式中充气气囊充气后的车辆侧视图和俯视图。

标号说明：

1、第一充气气囊； 2、第二充气气囊； 3、第一储气瓶；

4、第一控制器； 5、第四充气气囊； 6、第三充气气囊；

7、第二储气瓶； 8、第二控制器； 9、车轮导流板。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例一

请参阅图1至图3，本发明实施方式，一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置，该汽车扰流装置包括柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠、充气控制装置和车轮导流装置。

其中，所述柔性可变前保险杠设置于汽车的前端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体前面的第一充气气囊1，以及设置于第一充气气囊1内的第二充气气囊2，所述第一充气气囊1为中部向前突起的锥形气囊。

所述柔性可变后保险杠设置于汽车的后端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体后面的第三充气气囊6(其中，所述“前面”“后面”是以汽车为参照物而言，汽车车头所指的方向为前面，车尾所指的方向为后面)，以及设置于第三充气气囊6内的第四充气气囊5，所述第三充气气囊为中部向后突起的锥形气囊。其中，保险杠本体的结构与现有汽车前保险杠及后保险杠一致。

所述充气控制装置包括第一控制器4、第二控制器8、第一储气瓶3和第二储气瓶7，所述第一控制器4和第二控制器8内集成有电磁阀。所述第一充气气囊1、第二充气气囊2分别通过管道连接于第一储气瓶3，第三充气气囊6以及第四充气气囊5分别通过管道连接于第二储气瓶7，其中第一控制器4用于第一充气气囊1、第二充气气囊2的充放气控制，第二控制器8用于第三充气气囊6以及第四充气气囊5的充放气控制。

所述车轮导流装置用于改善汽车侧面的风阻系数，其包括车轮导流板9和导流板驱动机构，所述车轮导流板9可滑动的设置于车轮外侧，所述车轮导流板连接于导流板驱动机构，其中，在车轮处的车体侧围板内设置有竖直方向的滑轨，车轮导流板9设置于所述滑轨上，所述导流板驱动机构用于驱动车轮导流板在滑轨上上下滑动；导流板驱动机构包括与车轮导流板连接的驱动电机和连接于驱动电机的电机控制电路板。

当汽车的行驶速度超过预设的阈值时，所述第一控制器和第二控制器则控制所述电磁阀导通，对柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠充气，即对第一充气气囊至第四充气气囊充气；并且所述导流板驱动机构驱动车轮导流板向下滑动，将车轮罩住。请参阅图2，为未充气时的汽车的外形结构，请参阅图3，为对所述柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠充气，以及车轮导流板下滑以后，汽车的外形结构。可见充气后可以有效降低车辆前部迎风面积，并优化车尾部的扰流和提高了车辆侧面的平整性，从而使汽车整车的风阻系数降低，有效降低汽车高速行驶时的风阻，提高汽车燃油经济性。

所述第二充气气囊2和第四充气气囊5是起到支撑作用，使第一充气气囊1和第三充气气囊6具有更强的抗形变强度，从而保证在汽车高速行驶时，充气气囊不会因气流压力变形，影响其导流效果。

在本实施方式中，所述充气控制装置包括为两个储气瓶和两个控制器(即第一储气瓶3、第二储气瓶7、第一控制器4、第二控制器8)，而在其他实施方式中，所述充气控制装置也可只设置有一个储气瓶和一个控制器，其中，第一至第四充气气囊均连接于同一个储气瓶，并由同个一控制器控制充放气。

在本实施方式中，当汽车的车速超过80㎞/h时，所述第一控制器4和第二控制器8控制第一储气瓶3和第二储气瓶7对柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠充气，即所述预设的阈值为80㎞/h。而在一些其他实施方式中，所述预设的阈值可以为80㎞/h～120㎞/h时中的任意值。

在本实施方式中，所述第一充气气囊1的上表面为向前下方倾斜的弧形斜面，第一充气气囊1的下表面为水平平面，第一充气气囊1的上表面与汽车引擎舱盖平滑过渡，下表面与汽车底盘齐平，所述第三充气气囊6的上表面和下表面均为弧形斜面。因此，当汽车高速行驶时，在汽车上表面的气流流速会大于下表面的气流流速，从而产生一个较大的下压力，使汽车在高速行驶时，仍然具有较好抓地力，保证汽车高速行驶时的操控性和安全性。

在一些汽车中，汽车在车集成有气动刹车装置，气动刹车装置包括了气泵和储气瓶，因此，在一实施方式中，所述汽车扰流装置并没设置储气瓶，在这些车型中，可直接使用原气动刹车装置中的储气瓶作为充气气囊的气源，即第一充气气囊～第四充气气囊通过管道连接于气动刹车装置的储气瓶，并由以上实施方式中所提到的控制器控制充放气。

为使汽车从高速行驶状态到低速行驶状态时，所述柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠中的充气气囊能及时的收起，在本实施方式中，还在所述充气控制装置中设置了抽真空装置，所述第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊以第四充气气囊分别连接于所述抽真空装置，抽真空装置用于当汽车的行驶速度降低至所述预设的阈值以下时，即80㎞/h时，抽真空装置就开启，抽除第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊以及第四充气气囊内的气体，从而使第一充气气囊和第二充气气囊以及第三充气气囊和第四充气气囊能够收起。

实施例二

一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置，与实施例一相同，在本实施例中，设置有同样的柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠和车轮导流装置，

所述柔性可变前保险杠设置于汽车的前端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体前面的第一充气气囊，以及设置于第一充气气囊内的第二充气气囊，所述第一充气气囊为中部向前突起的锥形气囊；

所述柔性可变后保险杠设置于汽车的后端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体后面的第三充气气囊，以及设置于第三充气气囊内的第四充气气囊，所述第三充气气囊为中部向后突起的锥形气囊；

所述车轮导流装置包括车轮导流板和导流板驱动机构，所述车轮导流板可滑动的设置于车轮外侧，所述车轮导流板连接于导流板驱动机构。

与实施例一的不同之处在于，本实施方式的汽车扰流装置仅适用于带有涡轮增压装置的汽车，因此，本实施方式的汽车扰流装置并没设置储气瓶，所述第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊和第四充气气囊分别连接于汽车引擎涡轮增压装置的出气管道，所述涡轮增压装置的出气管道即涡轮增压装置给引擎增压的输气管道。由涡轮增压装置对第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊和第四充气气囊充气。

在现有的涡轮增压汽车中，涡轮一般是在汽车发动转数超过一定值时，才开启涡轮对发动增压，而此时汽车基本上都是以较高的时速行驶，或正在从低速到高速提速的一个过程。而本实施方式中，当汽车的行驶速度超过预设的阈值并且汽车的涡轮增压装置工作时，控制涡轮增压装置对柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠充气，并且所述导流板驱动机构驱动车轮导流板向下滑动，从而降低汽车高速行驶时的风阻，提高燃油经济性。在本实施方式中，省去的了充气控制装置，而直接采用涡轮增压装置进行充气及充气控制，不仅大大降低了汽车扰流装置的重量，节约硬件成本，还简化了充气气囊的控制机制。

综上所述，本发明通过改变汽车迎风端和背风端的形状，可以有效降低车辆前部迎风面积，优化车尾部扰流，减小高速行驶时的风阻，可降低汽车能耗，提高能源利用率，并且，本发明采用充气气囊作为主要的结构材料，其结构简单，重量轻，基本上不增加汽车的整车重量；进一步的，基于充气气囊的结构具有较好的柔性特点，设置在车头保险杠位置可以起到缓冲撞击的作用，有效提升车辆的行人保护功能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置，其特征在于，包括柔性可变前保险杠、柔性可变后保险杠和车轮导流装置；

所述柔性可变前保险杠设置于汽车的前端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体前面的第一充气气囊，以及设置于第一充气气囊内的第二充气气囊，所述第一充气气囊为中部向前突起的锥形气囊；

所述柔性可变后保险杠设置于汽车的后端，包括保险杠本体和设置于保险杠本体后面的第三充气气囊，以及设置于第三充气气囊内的第四充气气囊，所述第三充气气囊为中部向后突起的锥形气囊；

所述第一充气气囊、第二充气气囊、第三充气气囊和第四充气气囊分别连接于汽车引擎涡轮增压装置的出气管道；

所述车轮导流装置包括车轮导流板和导流板驱动机构，所述车轮导流板可滑动的设置于车轮外侧，所述车轮导流板连接于导流板驱动机构；

当汽车的行驶速度超过预设的阈值并且汽车的涡轮增压装置工作时，控制涡轮增压装置对柔性可变前保险杠和柔性可变后保险杠充气，并且所述导流板驱动机构驱动车轮导流板向下滑动。

2.根据权利要求1所述的可提高燃油经济性的汽车扰流装置，其特征在于，所述第一充气气囊的上表面为向前下方倾斜的弧形斜面，第一充气气囊的下表面为水平平面。

3.根据权利要求1所述的可提高燃油经济性的汽车扰流装置，其特征在于，所述第三充气气囊的上表面和下表面均为弧形斜面。