CN111348014B - 基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，包括汽车尾流中央控制器、压力传感器、气泵电源和变角度吹气装置，所述压力传感器的输出端与所述汽车尾流中央控制器的输入端连接，所述汽车尾流中央控制器的输出端分别与所述气泵电源、变角度吹气装置连接。本发明提供了一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控方法。本发明的有益效果是：可以通过旋转改变吹气角度与强度，实时调整控制汽车气动阻力，随着刹车情况紧急程度的提高，增加吹气角度，提高吹气强度，提高气动阻力，进而减少制动距离，增加汽车安全系数。

Description

基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统与方法
技术领域
本发明涉及汽车气动增阻调控系统，尤其涉及一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统与方法。
背景技术
汽车在高速行驶、或在下坡路段行驶时，其制动性能与行驶安全密切相关。增加汽车刹车过程中的行驶阻力，降低汽车的制动距离，对行车安全具有重要作用。研究表明，对于典型的乘用车，当车速超过60km/h时，将近50%的行驶阻力来源于气动阻力，并且气动阻力随着车速的平方成线性比例关系。可见，增加汽车的气动阻力对汽车制动过程，尤其是紧急刹车状态，提高安全性具有重大意义。
目前，汽车气动阻力调控技术多集中于流线型车身与应用仿生非光滑表面等汽车减阻方向研究，很少涉及气动阻力调高研究。因此，面对国内高速发展的汽车产业，急需结构灵活、易于装配、并且能够依据车辆的运行情况，实时地对汽车进行气动阻力调控的装置和方法，特别是增加气动阻力，以增加汽车安全系数。
吹气控制的阻力调控方式极具前景。吹气控制可通过改变射流的参数如流量、吹气角度等来控制流场内的拟序结构，达成事半功倍的控制效果。但是传统的吹气装置的射流方向往往是不可调节的，只固定选取一个射流角度。但许多研究表明，在不同情况下，角度对气动阻力的影响是千差万别的。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统与方法。
本发明提供了一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，包括汽车尾流中央控制器、压力传感器、气泵电源和变角度吹气装置，所述压力传感器的输出端与所述汽车尾流中央控制器的输入端连接，所述汽车尾流中央控制器的输出端分别与所述气泵电源、变角度吹气装置连接。
作为本发明的进一步改进，所述变角度吹气装置包括旋转机构和固定机构，所述旋转机构包括电机和吹气段，所述电机与所述吹气段同轴连接，以驱动所述吹气段进行旋转运动，所述吹气段的输入端连接有储气段，所述储气段的输入端连接有供气段，所述电机、储气段、供气段分别固定在所述固定机构上，所述供气段、储气段、吹气段连接形成吹气通道。
作为本发明的进一步改进，所述固定机构包括中空套筒，所述中空套筒上设有若干组不同角度的吹气通孔，所述吹气段为圆管，所述圆管上设有出气孔，所述圆管通过软管的输入端与所述储气段的输出端相连接，所述圆管设置在所述中空套筒之内。
作为本发明的进一步改进，所述电机驱动所述圆管旋转，使得所述出气孔与所述吹气通孔连通或者不连通。
作为本发明的进一步改进，所述储气段内设有储气段压力传感器，所述储气段压力传感器的输出端与所述汽车尾流中央控制器的输入端连接。
作为本发明的进一步改进，所述供气段包括车载气泵。
作为本发明的进一步改进，所述变角度吹气装置安装在汽车尾窗顶部，所述变角度吹气装置的外形为流线型。
作为本发明的进一步改进，所述压力传感器布置于所述变角度吹气装置的后背面以及车头，其输出端与所述汽车尾流中央控制器的输入端连接，用于计算压差阻力。
作为本发明的进一步改进，所述变角度吹气装置的吹气方向与向后水平方向的夹角介于30º至120º之间。
本发明提供了一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控方法，通过上述基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统来增加汽车的气动阻力。
本发明的有益效果是：通过上述方案，可以通过旋转改变吹气角度与强度，实时调整控制汽车气动阻力，随着刹车情况紧急程度的提高，增加吹气角度，提高吹气强度，提高气动阻力，进而减少制动距离，增加汽车安全系数。
附图说明
图1是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的示意图。
图2是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的变角度吹气装置的示意图。
图3是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的变角度吹气装置的组成示意图。
图4是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的变角度吹气装置的吹气段的示意图。
图5是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的变角度吹气装置的供气段的示意图。
图6是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的变角度吹气装置的电机的示意图。
图7是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的变角度吹气装置的吹气部分的示意图。
图8是本发明一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统的变角度吹气装置的吹气部分的主视图。
图9是图8的剖面图A-A。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图9所示，一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，包括汽车尾流中央控制器2、压力传感器3、气泵电源4和变角度吹气装置1，所述压力传感器3的输出端与所述汽车尾流中央控制器2的输入端连接，所述汽车尾流中央控制器2的输出端分别与所述气泵电源4、变角度吹气装置1连接。
如图1至图9所示，所述变角度吹气装置1包括旋转机构和固定机构，所述旋转机构包括电机14和吹气段15，所述电机14与所述吹气段15连接，以驱动所述吹气段15进行旋转运动，从而改变吹气段15的吹气角度，所述吹气段15连接有储气段12，所述储气段12连接有供气段11，所述电机14、储气段12、供气段11分别固定在所述固定机构上，所述供气段11、储气段12、吹气段15连接形成吹气通道，电机14优选为旋转步进电机。
如图1至图9所示，所述固定机构包括中空套筒18，所述中空套筒18上设有若干组不同角度的吹气通孔19，优选布置五组不同方向的吹气通孔19，所述吹气段15为圆管16，所述圆管16上设有出气孔17，所述圆管16通过软管13与所述储气段12连接，所述圆管16设置在所述中空套筒18之内。
如图1至图9所示，所述电机14驱动所述圆管16旋转，使得所述出气孔17与所述吹气通孔19连通或者不连通，当出气孔17与吹气通孔19对齐时，通孔接通，气体由固定机构的吹气通孔19吹出，反之，当二者不对齐时，通孔被阻塞，气体无法喷出。固定机构上有四个方向的吹气角度，通过旋转，使出气孔17与固定机构上不同的吹气通孔19对齐，从而实现了气体的可变角度吹气。
如图1至图9所示，所述储气段12内设有储气段压力传感器，所述储气段压力传感器的输出端与所述汽车尾流中央控制器2的输入端连接。
如图1至图9所示，所述供气段11包括车载气泵，车载气泵由车载蓄电池提供12V电压，驾驶室有开关控制，驾驶员可以控制气泵的工作。
如图1至图9所示，所述变角度吹气装置1安装在汽车尾窗顶部，所述变角度吹气装1置的外形为流线型，对汽车整体气动阻力影响较小，灵活可拆卸，易于量产，且不占用汽车内部的存储空间。
如图1至图9所示，所述压力传感器3布置于所述变角度吹气装置1的后背面以及车头，通过测量车头与后背面压力大小来计算气动阻力的大小。
如图1至图9所示，所述变角度吹气装置1的吹气方向与向后水平方向的夹角介于30º至120º之间。
如图1至图9所示，开启安装在驾驶室内的充气开关，启动气泵对变角度吹气装置1内部的气腔进行快速充气。充气压力由压力表进行实时显示，易于驾驶员调控，等候驾驶员下一步操作。
如图1至图9所示，通过汽车尾流中央控制器2进行实时计算阻力值，通过设定阈值的方法来实时控制吹气的角度，在面对不同的制动情况时，调整不同的吹气角度。吹气强度则是随着汽车车速以及压差阻力的增加而增强。
如图1至图9所示，汽车行驶时，汽车尾流中央控制器2根据接收到的驾驶舱的信号来决定变角度吹气装置1是否开始工作，通过汽车行驶状态来选择变角度吹气装置1的工作模式：当汽车接收到到刹车信号时，装置自动将气动阻力调高，汽车尾流中央控制器2控制旋转步进电机转动并带动圆管16向下旋转，增加气动阻力，减少制动距离，保证车辆的安全性能，并根据车速、压差阻力的大小以及制动的紧急情况自动调整吹气强度和吹气角度。
本发明还提供了一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控方法，通过上述基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统来增加汽车的气动阻力，通过刹车信号6检测汽车行驶状态，来调高或者调低气动阻力，通过对刹车信号6的检测，对气动阻力调控状态进行实时控制。当接收到刹车信号6时，系统将气动阻力调高，减少制动距离，增加汽车安全系数。
如图1至图9所示，车载气泵给储气段12提供吹气所需压力。压力传感器3用来测量汽车受到的压差阻力，汽车尾流中央控制器2根据接收到的压差阻力、车速以及刹车信号来调整变角度吹气装置1的调控模式，当汽车处于缓慢降速、连续点刹、紧急制动等状态时，位于车尾顶部的变角度吹气装置1的吹气角度逆时针向上旋转。汽车尾流中央控制器2向旋转步进电机下达控制信号，旋转步进电机带动圆管16转动，从而调整吹气角度。本发明基于汽车行驶状态，通过旋转改变吹气角度与强度，实时调整控制汽车气动阻力，随着刹车情况紧急程度的提高，增加吹气角度，提高吹气强度，提高气动阻力，进而减少制动距离，增加汽车安全系数。
压力传感器3安装在汽车尾窗顶部边缘和行李箱门上，变角度吹气装置1安装在汽车尾窗顶部。
本发明具体实施案例中的参数运动型多用途汽车（SUV），长*宽*高=4764mm*1898mm*1642mm。变角度吹气装置1的外部尺寸为：长*宽*高=1700mm*150mm*400mm。
基于变角度吹气装置的汽车气动阻力控制系统的工作过程为：
当系统接收到驾驶舱的信号时，车载气泵开始充气，使储气段12内气压维持稳定，为变角度吹气装置1提供稳定的气源。
当接收到一般刹车信号（点刹）时，系统开始将气动阻力调高，吹气角度随着点刹的紧急情况程度的增加而增加吹气角度（图9角度向上的虚线吹气孔101），使气动阻力增加的角度，吹气强度（通过储气段压力控制）根据行驶速度和压力传感器测量到的压差阻力调节（目标即为将气动阻力调至最大）。
当接收到紧急刹车信号时，系统开始调高气动阻力，吹气角度调整至最大吹气角度，即120°向前吹气（图9角度向上的实线吹气孔102），使气动阻力增加，吹气强度（通过储气段压力控制）根据行驶速度和压力传感器测量到的压差阻力调节（目标即为将气动阻力调至最大）。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，其特征在于：包括汽车尾流中央控制器、压力传感器、气泵电源和变角度吹气装置，所述压力传感器的输出端与所述汽车尾流中央控制器的输入端连接，所述汽车尾流中央控制器的输出端分别与所述气泵电源、变角度吹气装置连接，所述变角度吹气装置包括旋转机构和固定机构，所述旋转机构包括电机和吹气段，所述电机与所述吹气段同轴连接，以驱动所述吹气段进行旋转运动，所述吹气段的输入端连接有储气段，所述储气段的输入端连接有供气段，所述电机、储气段、供气段分别固定在所述固定机构上，所述供气段、储气段、吹气段连接形成吹气通道，所述压力传感器布置于所述变角度吹气装置的后背面以及车头，用于计算压差阻力，所述汽车尾流中央控制器根据接收到的压差阻力、车速以及刹车信号来调整变角度吹气装置的吹气角度与强度，所述变角度吹气装置的吹气方向与向后水平方向的夹角介于30º至120º之间。
2.根据权利要求1所述的基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，其特征在于：所述固定机构包括中空套筒，所述中空套筒上设有若干组不同角度的吹气通孔，所述吹气段为圆管，所述圆管上设有出气孔，所述圆管的输入端通过软管与所述储气段的输出端相连接，所述圆管布置在所述中空套筒之内。
3.根据权利要求2所述的基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，其特征在于：所述电机驱动所述圆管旋转，使得所述出气孔与不同角度的吹气通孔连通或者不连通，以实现可变角度。
4.根据权利要求1所述的基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，其特征在于：所述储气段内设有储气段压力传感器，所述储气段压力传感器的输出端与所述汽车尾流中央控制器的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，其特征在于：所述供气段包括车载气泵。
6.根据权利要求1所述的基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统，其特征在于：所述变角度吹气装置安装在汽车尾窗顶部，所述变角度吹气装置的外形为流线型。
7.一种基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控方法，其特征在于：通过如权利要求1至6中任一项所述的基于变角度吹气装置的汽车气动增阻调控系统来增加汽车的气动阻力。
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