CN107627835B - 一种降低汽车阻力的方法及尾气排放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低汽车阻力的方法，所述方法为绕汽车流动的气体在汽车车尾发生分离形成尾涡，向汽车车尾排放高温气体，使高温气体与尾涡处的分离气流相混合，高温气体为汽车的排气系统排出的尾气。本发明还公开了一种降低汽车阻力的尾气排放装置，包括设置在汽车车尾用于排放尾气的减阻排气口，减阻排气口与汽车的排气系统连通。该降低汽车阻力的方法及尾气排放装置，将汽车尾气从汽车车尾排放到外界与汽车尾涡处的分离气流相混合，延缓了气流分离现象，降低了尾涡的强度和大小，减少了压差阻力，既省去安装产生高温气体的高温气体发生装置以及产生高温气体所需的额外能源，还可以“变废为宝”，对汽车的尾气进行利用，起到节能减耗的作用。

Description

一种降低汽车阻力的方法及尾气排放装置

技术领域

本发明涉及汽车空气动力学技术领域，具体涉及一种降低汽车阻力的方法及尾气排放装置。

背景技术

目前，汽车空气动力学的气动阻力特性优化主要通过车身的流线形设计和局部造型改进等方法来实现。由于这些方法研究日益成熟，且受到汽车造型的限制，通过车身的流线形设计和局部造型改进来降低阻力的空间越来越小，这使得汽车减阻进入一个瓶颈期。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的问题提供一种的可降低汽车阻力的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种降低汽车阻力的方法，所述方法为：绕汽车流动的气体在汽车车尾发生分离形成尾涡，向汽车车尾排放高温气体，使所述高温气体与所述尾涡处的分离气流相混合，所述高温气体为汽车的排气系统排出的尾气。

本发明还提供一种降低汽车阻力的尾气排放装置，包括设置在汽车车尾用于排放尾气的减阻排气口，所述减阻排气口与汽车的排气系统连通。

优选地，所述减阻排气口设置有四个，四个所述减阻排气口分别设置在所述汽车车尾的上、下、左、右位置处，且均靠近所述汽车车尾的边缘。

优选地，所述减阻排气口呈狭长型。

优选地，所述尾气排放装置还包括设置在所述减阻排气口位置处的格栅。

进一步地，所述减阻排气口设置有多个，每个所述减阻排气口中均设置有所述格栅，且各个所述减阻排气口中的所述格栅的形状不同。

优选地，所述尾气排放装置还包括设置在汽车的尾部的排气尾管、旁通管以及尾气收集箱，所述排气尾管位于靠近汽车的底部的位置处，所述排气尾管与汽车的所述排气系统连通，所述排气尾管与所述旁通管连接，所述旁通管与所述尾气收集箱连通，所述尾气收集箱与所述减阻排气口连通，在所述排气尾管与所述旁通管的连接处设置有阀门，所述阀门与汽车的控制器连接，当所述阀门处于开启状态时，所述排气尾管与所述旁通管之间连通，当所述阀门处于关闭状态时，所述排气尾管与所述旁通管之间的通路断开。

进一步地，所述控制器中设置有汽车车速的基准值，当汽车的实际车速低于所述基准值时，所述控制器控制所述阀门关闭，所述排气尾管与所述旁通管之间的通路断开；当汽车的实际车速高于所述基准值时，所述控制器控制所述阀门开启，所述排气尾管与所述旁通管之间的通路连通。

进一步地，所述阀门能够转动地设置在所述排气尾管与所述旁通管的连接处，当所述阀门处于水平状态时，所述阀门关闭，当所述阀门处于竖直状态时，所述阀门开启。

进一步地，所述排气尾管分别设置在汽车的尾部的左右两侧，左右两侧的所述排气尾管分别连接有一根所述旁通管。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的降低汽车阻力的方法及尾气排放装置方案简单，将汽车尾气从汽车车尾排放到外界与汽车尾涡处的分离气流相混合，延缓了气流分离现象，降低了车尾的尾涡的强度和大小，从而减少了压差阻力，既省去在车尾安装产生高温气体的高温气体发生装置以及产生高温气体所需的额外能源，还可以“变废为宝”，对汽车的尾气进行利用，起到节能减耗的作用。

附图说明

附图1为本发明的降低汽车阻力的尾气排放装置的结构示意图之一；

附图2为附图1中A处局部放大图；

附图3为本发明的降低汽车阻力的尾气排放装置的结构示意图之二；

附图4为附图3中A处局部放大图。

其中：1、汽车车尾；2、减阻排气口；3、格栅；4、排气尾管；5、旁通管；6、尾气收集箱；7、阀门。

实施方式

下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

气动阻力的主要成分是压差阻力（大约占总阻力的85%），而压差阻力主要取决于汽车车尾1的尾涡。考虑到造型设计，汽车车尾1不能完全采用流线型结构，这样，绕汽车流动的气体会在汽车车尾1发生分离形成尾涡，尾涡使汽车车尾1出现低压区域，从而造成汽车的压差阻力。

本发明主要是通过向汽车车尾1排放高温气体，并使该高温气体与尾涡处的分离气流相混合来延缓气流分离现象，降低汽车车尾的尾涡的强度和大小，从而来减少压差阻力。

汽车发动机燃烧产生的高温气体即汽车尾气通过汽车的排气系统从汽车车尾1排放到外界，使该尾气与汽车尾涡处的分离气流相混合，这样也可延缓气流分离现象，降低汽车车尾1处的尾涡的强度和大小，从而减少压差阻力，这样的设置方式，既可以省去在汽车车尾安装产生高温气体的高温气体发生装置以及产生高温气体所需的额外能源，还可以“变废为宝”，对汽车的尾气进行利用，起到节能减耗作用。

如图1所示，本发明的降低汽车阻力的尾气排放装置包括设置在汽车车尾1上的减阻排气口2，该减阻排气口2与汽车的排气系统相连通，这样，汽车发动机燃烧产生的高温气体即尾气流经汽车的排气系统，然后从设置在汽车车尾1上的减阻排气口2排出，该尾气与汽车尾涡处的分离气流相混合后，可延缓气流分离现象，降低汽车车尾1处的尾涡的强度和大小，从而减少压差阻力，进而降低汽车的气动阻力，实现节能减耗。

在汽车车尾1上的减阻排气口2设有多个，本实施例中，减阻排气口2设有四个，四个减阻排气口2分别分布在汽车车尾1的上、下、左、右位置处，且分别对应靠近汽车车尾1的上、下、左、右的四个边缘位置，每个减阻排气口2均呈狭长型结构，且沿汽车车尾1的边缘的长度延伸方向延伸，这样，可使尾气排出后迅速与汽车尾涡处的分离气流相混合，使得延缓气流分离的效果更明显，可更高效地降低压差阻力。

如图1和图2所示，在每个减阻排气口2处均设置有格栅3，通过设计不同形状的格栅3可使减阻排气口2处产生不同的排气流量。本实施例中，各个减阻排气口2处的格栅3的形状不同，以实现各减阻排气口2的排气流量的合理分配。

以下具体给出一种本发明的尾气排放装置在现有汽车上应用的实施例：

在某车型的汽车车尾1加上如图1所示的四个减阻排气口2后，对汽车尾气减阻方案进行CFD仿真预测。具体计算工况为：车速100kph，尾气排气流量分别为0kg/s、0.05kg/s、0.1kg/s。

由可计算结果见：当汽车车尾1处无排气时，汽车车尾1的低压回流区直接与汽车车尾1接触，且贴着汽车车尾1，使汽车车尾1压力降低；当汽车车尾1出现排气后，从汽车车尾1四周排出的高温气体与外界的气流分离区域相互作用，这样就会在汽车车尾1处形成了一个特殊的气体区域，一方面可防止汽车车尾1与外界的低压回流区直接接触，另一方面可延缓汽车车尾1的气流分离，进而降低尾涡强度，减小压差阻力。本发明的尾气排放装置所起到的效果类似于在汽车车尾1上加了一个大的导流罩，但却不加大汽车的尺寸。

表1为不同尾气排气流量下整车气动参数。由表1可见：当汽车车尾1处排气流量分别为0.05kg/s、0.1kg/s时，整车风阻系数明显降低，分别下降6.4%、7.6%；同时随着汽车车尾1处排气流量增大，升力系数降低，汽车的行驶稳定性得到改善。

理论上，当车辆在时速80公里/小时行驶时，有60%的能源输出用来克服风阻，而风阻系数每下降10%，燃油就可节省7%。汽车发动机常用转速在1000-3500rpm之间，对于1.5T的汽车发动机，当转速为2000rpm时，尾气的排气流量为0.05kg/s左右，此时通过本发明的减阻排气口2排放尾气预计可节省油耗4.5%。

表1

研究发现，90%的人呼吸范围处在0.8m-1.5m之间，因此，现有技术中，汽车的排气尾口一般布置在汽车车尾靠近底部区域。而本发明中布置于汽车车尾1的四周的减阻排气口2会增大汽车尾气的扩散区域，从而使汽车尾气对人体的影响增大。

当汽车在城市道路工况下，由于人口拥挤，尾气扩散区域的改变对人体影响较大。特别是高怠速（≤3m/s）工况下，尾气排放急剧且不易扩散，对行人影响最为严重。另一方面，在城市道路工况下，车速一般较低，风阻所占总的行驶阻力的比例很小，通过降低风阻来节省油耗的效果不明显。所以在中低速工况下，采用传统的排气尾口排放尾气。

当汽车在高速公路等高速工况下，由于周围没有行人，尾气扩散区域的改变不会影响到人体。而高速工况下，风阻所占总的行驶阻力的比例可达70%以上，通过降低风阻来节省油耗的效果变得明显。所以在高速工况下，采用本发明的减阻排气口2来排放尾气。

基于此，如图3和图4所示，本发明的尾气排放装置还包括设置在汽车车尾的排气尾管4、旁通管5以及尾气收集箱6，排气尾管4位于靠近汽车底部的位置处，排气尾管4与汽车的排气系统连通，排气尾管4与旁通管5连接，旁通管5与尾气收集箱6连通，尾气收集箱6与各个减阻排气口5相连通，在排气尾管4与旁通管5的连接处设置有阀门7，阀门7与汽车的控制器连接，当阀门7处于开启状态时，排气尾管4与旁通管5之间连通，当阀门7处于关闭状态时，排气尾管4与旁通管5之间的通路断开。

本实施例中，阀门7能够转动地设置在排气尾管4与旁通管5的连接处，当阀门7处于水平状态时，阀门7关闭，当阀门7转动到竖直状态时，阀门7开启。

汽车的控制器中设置有车速的基准值，当汽车的实际行驶速度低于该基准值时，控制器控制阀门7处于关闭状态，这样，汽车发动机燃烧产生的高温气体即尾气经汽车的排气系统，然后从排气尾管4排出到汽车的底部，以减少汽车尾气对人体的影响。当汽车的实际行驶速度高于该基准值时，控制器控制阀门7处于开启状态，这样，汽车发动机燃烧产生的高温气体依次经汽车的排气系统、排气尾管4、旁通管5、尾气收集箱6，最后从四个减阻排气口2排出。而外界绕流空气在汽车车尾1的四周脱离汽车车尾1的壁面，发生气流分离，在汽车车尾1出现尾涡。从四个减阻排气口2排出的高温尾气迅速流入汽车车尾1处的气流分离发生区域，与外界空气相互作用，延缓了气流分离现象，进而降低了尾涡强度，减小了压差阻力。

综上，本发明的尾气排放装置可不改变现有技术中汽车的整车及局部造型，也不受汽车造型的限制，可直接利用汽车尾气进行减阻，结构简单，不需要额外能源以及高温气体发生装置，同时可对节省油耗与尾气扩散污染进行合理控制。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种降低汽车阻力的尾气排放装置，其特征在于：包括设置在汽车车尾用于排放尾气的减阻排气口，所述减阻排气口与汽车的排气系统连通，所述减阻排气口设置有多个，每个所述减阻排气口中均设置有格栅，且各个所述减阻排气口中的所述格栅的形状不同，各所述减阻排气口均呈狭长型；

所述尾气排放装置还包括设置在汽车的尾部的排气尾管、旁通管以及尾气收集箱，所述排气尾管位于靠近汽车的底部的位置处，所述排气尾管与汽车的所述排气系统连通，所述排气尾管与所述旁通管连接，所述旁通管与所述尾气收集箱连通，所述尾气收集箱与所述减阻排气口连通，在所述排气尾管与所述旁通管的连接处设置有阀门，所述阀门与汽车的控制器连接，当所述阀门处于开启状态时，所述排气尾管与所述旁通管之间连通，当所述阀门处于关闭状态时，所述排气尾管与所述旁通管之间的通路断开；

所述控制器中设置有汽车车速的基准值，当汽车的实际车速低于所述基准值时，所述控制器控制所述阀门关闭，所述排气尾管与所述旁通管之间的通路断开；当汽车的实际车速高于所述基准值时，所述控制器控制所述阀门开启，所述排气尾管与所述旁通管之间的通路连通；汽车还具有排气尾口，在中低速工况下，采用所述排气尾口排放尾气；在高速工况下，采用所述减阻排气口排放尾气。

2.根据权利要求1所述的降低汽车阻力的尾气排放装置，其特征在于：所述减阻排气口设置有四个，四个所述减阻排气口分别设置在所述汽车车尾的上、下、左、右位置处，且均靠近所述汽车车尾的边缘。

3.根据权利要求1所述的降低汽车阻力的尾气排放装置，其特征在于：所述阀门能够转动地设置在所述排气尾管与所述旁通管的连接处，当所述阀门处于水平状态时，所述阀门关闭，当所述阀门处于竖直状态时，所述阀门开启。

4.根据权利要求1所述的降低汽车阻力的尾气排放装置，其特征在于：所述排气尾管分别设置在汽车的尾部的左右两侧，左右两侧的所述排气尾管分别连接有一根所述旁通管。

5.一种降低汽车阻力的方法，其特征在于：所述方法为：绕汽车流动的气体在汽车车尾发生分离形成尾涡，通过权利要求1~4中任一项所述的尾气排放装置向汽车车尾排放高温气体，使所述高温气体与所述尾涡处的分离气流相混合。