CN108216393A - 用于车辆的下压力生成管道 - Google Patents

Abstract

管道配置为用于车辆，车辆具有沿纵向车身轴线布置的车辆车身。车辆车身包括配置为当车辆在运动中时面向迎面而来的周围环境气流的第一车辆车身端部和在该第一车辆车身端部对面的第二车辆车身端部。管道在垂直于纵向车身轴线的横截面视图中具有完全封闭的结构。管道还具有定位为接收迎面而来的周围环境气流的一部分的第一端口和定位为排放来自管道的迎面而来的气流的该部分的第二端口。第一端口和所述第二端口与完全封闭的结构一起配置为当车辆在运动中时在车辆车身上产生空气动力下压力。

Description

用于车辆的下压力生成管道

技术领域

本公开涉及用于车辆的下压力生成管道。

背景技术

空气动力学是对通过空气移动的物体的研究，并且是在包括汽车的车辆设计中的重要因素。汽车空气动力学是对道路车辆的空气动力的研究。研究的主要目标是通过管理气流，在转弯期间和在高速下，减少车辆阻力和风噪、最小化噪声排放，以及防止不期望的升力和引起空气动力不稳定性的其他原因。研究通常被用于塑造车辆车身外形并附加空气动力装置，以用于针对具体车辆用途在以上特性中获得期望的折中。

此外，对空气动力学的研究可以用于在高性能车辆中获得下压力，以便提高车辆牵引力和转弯能力。研究通常被用于塑造车辆车身外形，以用于针对具体车辆用途在以上特性中获得期望的折中。下压力是车辆的空气动力特性所形成的向下的推力。下压力的效果是增大了轮胎上的垂直力以形成更大的路面抓地力，从而允许汽车通过转弯时行进地更快。公路小轿车以及赛车，可以受益于增大的下压力。在车辆车身上的下压力常常通过使用诸如空气阻尼和扩散器的各种装置来获得。

发明内容

管道配置为用于车辆，车辆具有沿纵向车身轴线布置的车辆车身。车辆车身包括配置为当车辆在运动中面向迎面而来的周围环境气流的第一车辆车身端部，以及在第一车辆车身端部对面的第二车辆车身端部。车辆车身还包括车辆顶部车身部分和车辆底部车身部分。管道在垂直于纵向车身轴线的横截面视图中限定了完全封闭的结构。管道还包括定位为接收迎面而来的周围环境气流的一部分的第一或进入端口和定位为排放来自管道的迎面而来的周围环境气流的该部分的第二或出口端口。第一端口和第二端口与完全封闭的结构一起，配置为当车辆在运动中时在车辆车身上产生空气动力下压力。

管道还可以包括配置为当车辆在运动中时将该部分迎面而来的周围环境气流加速的文丘里管。文丘里管可以设置在第一端口和第二端口之间的管道上，介于第一车辆车身和第二车辆车身端部中间。文丘里管可以在管道的高度和宽度维度的至少一个上由较窄部分限定。

管道可以配置为通过多个紧固件安装至车辆车身。为此目的，管道限定了配置为接收相应安装紧固件的至少一个孔口。

管道可以限定配置为相对于车辆车身纵向延伸的多个平行导管。该多个平行导管的每一个可以具有单独的第一端口和第二端口。另外，每个导管在横截面视图中可以具有完全封闭的结构。

管道可以设置在车辆底部车身部分上并配置为将该部分迎面而来的气流沿车辆底部车身部分引导至第二车辆车身端部处的周围环境。

车辆还可以包括连接至排气系统的内燃发动机，该排气系统配置为将来自发动机的废气按路径发送至周围环境。在这种情况下，管道可以配置为容纳排气系统，以使得排气系统通过管道沿纵向车身轴线延伸。

第一端口可以配置为靠近第一车辆车身端部定位而第二端口可以配置为靠近第二车辆车身端部定位。

管道可以设置在车辆顶部车身部分上并配置为将该部分迎面而来的气流沿车辆顶部车身部分引导至第二车辆车身端部处的周围环境。

第一端口和第二端口的每一个具有诸如椭圆形或矩形的拉长的形状。在这种情况下，管道的宽度可以大于管道高度。

当结合附图和所附权利要求时，通过以下用于实现所述公开内容的实施例及最佳模式的详细描述，本公开的以上特征和优点，以及其他特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本公开的具有沿车辆纵向轴线设置在车辆顶部车身部分上的管道的车辆的示意性顶视图，管道以虚线示出。

图2是根据本公开的具有沿车辆纵向轴线设置在车辆底部车身部分上的管道的车辆的示意性顶视图，管道以虚线示出。

图3是根据本公开的图1和图2中所示的管道的示意性特写正视图。

图4是根据本公开的管道实施例的示意性横截面正视图。

图5是根据本公开的管道实施例的示意性特写局部横截面的局部分解侧视图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记指代相同的部件，图1显示了相对于道路表面12定位的机动车辆10的示意图。车辆10包括具有纵向Y轴线的车辆车身14。车辆车身14限定了六个车身侧。六个车身侧包括第一车身端部或前端部16、对面的第二车身端部或后端部18、左侧20和右侧22、通常包括车辆顶棚的顶部车身部分24，以及底部车身部分26(图2中所示)。如图所示，顶部车身部分24配置为在车身14的前端部16和后端部18之间横跨一距离28。如本领技术人员所理解的，前端部16配置为当车辆在相对于道路表面12的运动中时面对迎面而来或入射的周围环境气流25。

如图2中所示，并且类似于顶部车身部分24，底部车身部分26配置为在车身14的前端部16和后端部18之间横跨该距离28。底部车身部分26可以具有大体上平坦的表面并且具有诸如发动机排气系统和车辆悬挂(未示出)的各种子系统的部件，塞进专门配置的缝中，以使得第一气流部分25-1可以以有限的干扰流动经过车辆车身14。底部车身部分26还在车辆车身14和道路表面12之间限定了空间30(如图3中所示)。相应地，空间30允许第一或底部车身气流部分25-1在车辆车身14下方在车辆车身14和道路表面12之间经过，与此同时第二或顶部气流部分25-2在顶部车身部分24上方经过。此外，第三气流部分25-3围绕左侧20经过且第四气流部分25-4围绕右侧22经过。气流部分25-1、25-2、25-3以及25-4全部在后端部18后方在紧跟正在移动的车辆后端部18后方的尾流区域或再循环气流区域25-5中重新聚合。如本领域技术人员所理解的，再循环气流区域25-5通常在车辆提速下由车身侧18、20、22、24以及26附近的周围空气的流动所引起。

如图2和图3中所示，车辆10包括多个道路车轮32和动力系34，动力系具有内燃发动机36以用于生成发动机扭矩。动力系34还可以包括可操作地将发动机36连接至道路车轮32的至少一些以用于向其传递发动机扭矩的传动装置(未示出)。发动机36产生作为燃烧副产物的废气流40并将该废气流排放到沿底部车身部分26延伸的排气系统42(图2和图5中所示)。排气系统42继而配置为将废气流40按路径发送至周围环境。排气系统42包括配置为接收来自发动机36的废气流40的入口42-1和配置为将该废气流排放至周围环境的出口42-2。

车辆10还包括管道44。管道44沿纵向车身轴线Y设置在车辆车身14上。管道44配置为当车辆10在运动中时在车辆车身14上产生空气动力下压力F_D。管道44可以由车辆车身14限定，作为车辆车身结构的集成部分，或者可以配置为用于附接到其上的组件。在管道44被配置为组件的实施例中，管道可以限定孔口45(图5中所示)，该孔口配置为接收适当的紧固件46以用于将管道安装至车辆车身14，或者可以通过粘合剂或焊接(未示出)附接至车辆车身。管道44可以设置在顶部车身部分24上(图1中所示)。替代地，管道44可以设置在底部车身部分26上(图2中所示)。设置在底部车身部分26上的管道44配置为沿底部车身部分引导相应的底部车身气流部分25-1，而设置在顶部车身部分24上的管道配置为沿顶部车身部分引导相应的顶部气流部分25-2。管道44具有管道长度L(图1、图2和图5中所示)，其可以配置为横跨顶部车身部分24或底部车身部分26任一的一部分，或者大体上横跨车身14的前端部16和后端部18之间的整个距离28。如图2中所示，管道44可以配置为容纳排气系统42，以使得排气系统沿纵向车身轴线Y延伸通过管道。

图4显示了管道44的横截面的正视图。管道44的横截面以在垂直于纵向车身轴线Y的横截面示图中的完全封闭结构48为特征。管道44的此种完全封闭结构48配置为横跨整个管道长度L。如图1和图2中所示，管道44的任一实施例包括第一或气流进入端口50和第二或气流排放端口52。在管道44的两个单独的实施例中，进入端口50配置为接收入射周围环境气流25的底部车身气流部分25-1或顶部气流部分25-2的任一，而出口端口52配置为将相应气流部分排放至再循环气流区域25-5中的周围环境。气流进入端口50可以定位成靠近前端部16，而气流排放端口52可以定位成靠近后端部18。气流进入端口50和气流排放端口52的每一个可以具有诸如椭圆形或矩形的拉长的形状，其中管道44的宽度W大于其高度H以使通过管道的气流的特性根据需要适应具体车辆应用。

根据本公开，气流进入端口50和气流排放端口52以及完全封闭的结构48一起，配置为当车辆10在运动中时在车辆车身14上产生空气动力下压力F_D。如图2中所示，管道44的顶部车身24或底部车身26实施例还可以限定相对于车辆车身14纵向设置的多个单独的平行导管。尽管多个单独的平行导管被具体地描绘为两个导管44A和44B，但是导管的数目可以更大。此外，多个平行导管的每一个，比如导管44A和44B，可以包括单独的进入端口50和排放端口52。

总的来说，管道44通过对底部车身气流部分25-1相对于车辆车身14的速度加速来起作用。管道44利用伯努利原理，根据该原理，流体压力随着流体速度的增大而减小。如此，管道44使车辆10下方(即在车辆车身14和道路表面12之间的空间30中)的压力比车辆车身14左侧20、右侧22以及顶部车身部分24上的低，由此生成对车辆车身上的下压力F_D的测量。通常，由于下压力F_D是在车辆10上方和下方的空气流(即，相应地第二气流部分25-2和底部车身气流部分25-1)的函数，并且由于空气动力随着速度的平方增加，下压力随着车辆速度的平方增加并且为了产生显著效果需要特定的最小速度。

具体地，设置在底部车身部分26上的管道44将转移底部车身气流25-1的一些，比如一部分25-1A(图2和图5中所示)，而设置在顶部车身部分24上的管道将转移顶部车身气流25-2的一些，比如一部分25-2A(图1和图5中所示)。因此，无论是在管道44设置在底部车身部分26上还是设置在顶部车身部分24上的情况下，管道旨在减小在车辆车身14和道路表面12之间的空间30中的压力。车辆车身14下方的这种压力减小继而增大了有利于压力向下作用于车辆车身上的压力差，即，增大了空气动力下压力F_D。此外，在管道44的任一实施例中，经过车辆车身14和道路表面12之间的空间30的底部车身气流25-1的速度得以增大，这是由于相比于通过空间30和/或在侧面20、22外到再循环气流区域25-5的惯常路径，用于气流的出口路径变得更为有效。因此，下压力F_D，特别是在前端部16处的下压力，也按照这种方式得以增大。通常，随着下压力F_D在车辆车身14上增大，在车辆上的空气动力阻力也会增大。然而，离开管道44的气流减小了再循环气流区域25-5，即紧接在车辆10后方的尾流区域，从而减小了阻力。因此，管道44的使用改善了(即，增大了)了下压力F_D和阻力的比率，这归因于车辆车身14增强的空气动力效率。

如图5中管道44的局部分解横截面侧视图中所示出的，管道44可以另外包括设置在气流进入端口50和气流排放端口52之间的文丘里管54。如本领域技术人员所理解的，文丘里管，又被称为文氏管，是一种根据“文丘里效应”原理操作的装置。文丘里效应是当流体流动通过管子的收缩部分时引起的流体压力的降低。在流体动力学中，根据连续性原理，随着流体经过收缩处，流体的速度一定会增大，而根据机械能守恒定律，其静态压力一定会减小。因此流体由于其通过收缩处速度增大而可能累积的动能的任何增加有压力的降低而得到平衡。

设置在管道44内的文丘里管54旨在当车辆10在运动中时将入射周围环境气流25的相应顶部气流部分25-2或底部车身气流部分25-1加速。管道44的结构可以限定文丘里管54，或者文丘里管可以是被定位并紧固在管道内的单独的组件。文丘里管54可以由在管道44的高度H或宽度W任一维度上变窄的部分54A限定，或者该变窄的部分54A可以在高度和宽度的每一个上进行限定(如图5中所示)。在其中管道44包括多个单独的平行导管的实施例中，在图2中显示为44A和44B，此类平行导管的每一个可以包括相应的文丘里管54。

如图5中另外示出的，车辆10可以附加地包括阀56，其设置在气流进入端口50处、气流排放端口52处，或者在进入端口和排放端口之间的管道44里面。阀56配置为控制相应的顶部气流部分25-2或底部车身气流部分25-1通过管道44。阀56可以是用于管道44的二进制型的开关滑门或渐进控制的装置，其配置为逐渐限制或打开管道以允许相应的顶部气流部分25-2或底部车身气流部分25-1通过。阀56可以由合适的机构58操作，该机构被配置为在包括完全打开和完全闭合之间为阀56选择位置。机构58可以，例如包括线性致动器和/或电动马达(图5中所示)。尽管未示出，机构58还可以包括齿轮驱动器，比如减速齿轮组，以影响阀56的期望运动。

具体地，机构58可以配置为选择性地限制或打开阀56以改变由管道44所生成的下压力F_D的量值。相应地，在较多受限制的状态下的阀56允许更少的相应顶部气流部分25-2或底部车身气流部分25-1通过管道44以减小由管道所生成的下压力F_D的量值。相反，较少受限制状态的阀56允许更多的相应顶部气流部分25-2或底部车身气流部分25-1通过管道44以增加由管道所生成的下压力F_D的量值。在其中管道44包括多个单独的平行导管的实施例中，在图2中显示为44A和44B，此类平行导管的每一个可以包括相应的阀56和用于每一个阀的随附机构58。多个单独的平行导管44A和44B、文丘里管54和/或阀56可以采用在管道44的顶部车身24或底部车身26实施例任一中。

如图1至图3和图5中所示，车辆10还可以包括电子控制器60，其配置(即，构造并编程)为对机构58进行调节。控制器60可以被配置作为用来调节内燃发动机36以及其他车辆系统的中央处理单元(CPU)，或者作为专用控制器。为了适当地控制机构58的操作，控制器60可以包括存储器，存储器的至少一些是有形和非暂时性的。存储器可以是参与提供计算机可读数据或处理指令的任何可记录介质。此种介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。

用于控制器60的非易失性介质可以包括，例如光盘或磁盘以及其他永久存储器。易失性介质可以包括，例如动态随机存取存储器(DRAM)，其可以构成主存储器。此类指令可以由一种或多种传输介质进行传输，包括同轴线缆、铜线和光线，包括包含耦合至计算机的处理器的系统总线的线路。控制器60的存储器还可以包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其他磁性介质，CD-ROM、DVD、任意其他光学介质等。控制器60可以配置为或配备有其他所需的计算机硬件，比如高速时钟、必须的模拟-数字(A/D)和/或数字-模拟(D/A)电路、任何必要的输入/输出电路及装置(I/O)，以及适当的信号调节和/或缓冲电路。控制器60所需或可以由其访问的任何算法可以存储在存储器中并且被自动地执行以提供所需功能。

重新参考图1，车辆10还可以包括至少一个第一传感器62，其设置在车辆车身14上，与控制器60进行通信并配置为检测车辆动态参数。此类车辆动态参数的实例可以是车辆10的道路速度。传感器62可以配置为检测车辆10的道路速度并将由此检测到的道路速度传送给控制器60。第一传感器62可以实际上包括设置在车辆车身14上的多个此类传感器，以用于检测每个道路车轮32的转动速度(图1中所示)。每个此类第一传感器62还可以配置为将所检测到的相应道路车轮32的转动速度传送给控制器60，而控制器可以配置为将从相应第一传感器接收的信号和车辆10的道路速度相关联。替代地，第一传感器62可以是皮托管，其配置为检测在相对于车辆车身14的特定位置处的入射周围环境气流25的速度，并且控制器60可以将检测到的周围环境气流的速度和车辆10的道路速度相关联。

类似地，第二传感器64可以提供为检测另一种车辆动态参数，比如车辆车身14的偏航率并将检测到的偏航率传送给控制器60。另外地，一个或多个第三传感器66，例如配置为检测诸如在加速或制动操纵期间受到的纵向力的加速度计，和/或配置为检测作用在车辆10上的横向重力的加速度计，可以用于将此类反馈参数传送给控制器60以用于通过机构58调节阀56。例如，控制器60可以配置为，响应于第二传感器64所检测到的偏航率和/或由第三传感器66检测到的横向和纵向重力，改变阀56的位置以影响在车辆10的转弯期间由管道44所生成的下压力F_D的量值。此外，控制器60可以配置为，响应于通过第一传感器62的具体实施例所检测到道路车轮32的转动速度和/或周围环境气流27的速度，改变阀56的位置。

具体实施方式以及附图或图是作为本公开的支持和描述，而本公开的范围仅由权利要求所限定。尽管已经详细描述了用于实现所要求保护的公开内容的一些最佳模式和其他实施例，仍存在实践所附权利要求中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或者在本说明书中提及的各种实施例的特征并不一定被理解为彼此相互独立的实施例。更确切地说，在实施例的实例的一个中所描述的特征的每一个能够与其他实施例的一个或多个其他所需特征的进行组合，从而得到未用语言或者通过参考附图描述的其他实施例。相应地，此类其他实施例落入所附权利要求范围的框架内。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：

车辆车身，所述车辆车身沿纵向车身轴线布置，并且包括配置为面向迎面而来的周围环境气流的第一车辆车身端部和在所述第一车辆车身端部对面的第二车辆车身端部；以及

管道，所述管道沿所述纵向车身轴线设置在所述车辆车身上，并且配置为当所述车辆在运动中时在所述车辆车身上产生空气动力下压力，所述管道具有：

在垂直于所述纵向车身轴线的横截面视图中完全封闭的结构；

第一端口，所述第一端口定位成接收所述迎面而来的周围环境气流的一部分；以及

第二端口，所述第二端口定位成排放来自所述管道的所述迎面而来的周围环境气流的所述一部分；

其中所述第一端口和所述第二端口与所述完全封闭的结构一起配置为当所述车辆在运动中时在所述车辆车身上产生所述空气动力下压力。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述管道附加地包括文丘里管，所述文丘里管设置在所述第一端口和所述第二端口之间，并且配置为当所述车辆在运动中时将所述迎面而来的周围环境气流的所述一部分加速。

3.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括阀，所述阀配置为控制所述迎面而来的周围环境气流的所述一部分通过所述管道。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中所述管道由所述车辆车身限定。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述管道限定了孔口，所述孔口配置为接收紧固件以用于将所述管道安装至所述车辆车身。

6.根据权利要求1所述的车辆，其中所述管道限定了相对于所述车辆车身纵向设置的多个平行导管。

7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆车身包括车辆底部车身部分，并且其中所述管道设置在所述车辆底部车身部分上并配置为将所述迎面而来的气流的所述一部分沿所述车辆底部车身部分引导至所述第二车辆车身端部处的周围环境。

8.根据权利要求7所述的车辆，进一步包括连接至排气系统的内燃发动机，所述排气系统配置为将来自所述发动机的废气流按路径发送至所述周围环境，并且其中所述管道配置为容纳所述排气系统以使得所述排气系统沿所述纵向车身轴线延伸通过所述管道。

9.根据权利要求1所述的车辆，其中所述第一端口定位成靠近所述第一车辆车身端部而所述第二端口定位成靠近所述第二车辆车身端部。

10.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆车身包括车辆顶部车身部分，并且其中所述管道设置在所述车辆顶部车身部分上并配置为将所述迎面而来的气流的所述一部分沿所述顶部车身部分引导至所述第二车辆车身端部处的周围环境。