DE102008060257A1 - Aktive Grenzschichtbeeinflussung zur Minimierung des Luftwiderstandes eines Kraftwagens - Google Patents

Aktive Grenzschichtbeeinflussung zur Minimierung des Luftwiderstandes eines Kraftwagens Download PDF

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Abstract

Um den Luftwiderstand eines Kraftwagens zu reduzieren wird eine Beeinflussungseinrichtung zum Beeinflussen eines vorbeiströmenden Luftstromes (17) an einem Außenkonturelement (1) eines Kraftwagens (16) bereitgestellt, welche eine in eine Aufnahme (7) des Außenkonturelements (1) integrierte Ansaug- und Ausblaseinheit (11) aufweist, mittels welcher Luft über wenigstens eine in dem Außenkonturelement (1) vorgesehene Öffnung (10) der Aufnahme (7) aus dem Luftstrom (17) abzusaugen und auszublasen ist, wobei das Außenkonturelement (1) einen zur Öffnung (10) stromabwärts versetzt angeordneten gewölbten, konvexen Krümmungsbereich (5) aufweist. Bereitgestellt wird des Weiteren ein Kraftwagen (16) mit einer derartigen Beeinflussungseinrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beeinflussungseinrichtung zum Beeinflussen eines vorbeiströmenden Luftstromes an einem Außenkonturelement eines Kraftwagens, welche eine in eine Aufnahme des Außenkonturelements integrierte Ansaug- und Ausblaseinheit aufweist, mittels welcher Luft über wenigstens eine in dem Außenkonturelement vorgesehene Öffnung der Aufnahme aus dem Luftstrom abzusaugen und auszublasen ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Kraftwagen mit einer derartigen Beeinflussungseinrichtung.
  • Vorliegend gilt das Interesse der Minimierung des Luftwiderstandes eines Kraftwagens durch aktive Grenzschichtbeeinflussung eines vorbeiströmenden Luftstromes. Die Erfindung geht dabei vom Gegenstand gemäß Druckschrift DE 199 12 140 C2 aus. Diese beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einer Außenkontur, welcher Strömungsbeeinflussungsmittel zur Reduzierung des Luftwiderstandes des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind. Diese Strömungsbeeinflussungsmittel können als Ausblas- und Ansaugvorrichtungen im Bereich der Außenkontur des Kraftfahrzeugs angeordnet sein und sind mit Hilfe von Antriebsmitteln periodisch aktivierbar. Somit können kontrolliert zeitabhängige Störungen in den vorbeiströmenden Luftstrom eingebracht werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beeinflussungseinrichtung der eingangs genannten Art sowie einen Kraftwagen mit einer derartigen Beeinflussungseinrichtung zu schaffen, bei welcher und welchem Maßnahmen getroffen sind, die ausgehend vom Gegenstand gemäß Druckschrift DE 199 12 140 C2 eine weitere Reduktion des Luftwiderstandes des Kraftwagens gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Beeinflussungseinrichtung zum Beeinflussen eines vorbeiströmenden Luftstromes an einem Außenkonturelement eines Kraftwagens, welche eine in eine Aufnahme des Außenkonturelements integrierte Ansaug- und Ausblaseinheit aufweist, mittels welcher Luft über wenigstens eine in dem Außenkonturelement vorgesehene Öffnung der Aufnahme aus dem Luftstrom abzusaugen und auszublasen ist, wobei das Außenkonturelement einen zur Öffnung stromabwärts versetzt angeordneten gewölbten, konvexen Krümmungsbereich aufweist.
  • Der Erfindung liegen mehrere Erkenntnisse zugrunde. Sie beruht zunächst auf der Erkenntnis, dass durch periodisches Ansaugen und Ausblasen von Luft, welche dem vorbeiströmenden Luftstrom entnommen und diesem zeitversetzt wieder zugeführt wird, also durch so genannte pulsierende Jets periodische Störungen in den vorbeiströmenden Luftstrom eingebracht werden können. Diese Art der aktiven Beeinflussung des Luftstromes konnte anhand von Messungen in Wasser- und Windkanälen sowie durch numerische Simulationen als besonders effektiv zur Reduzierung des Nachlaufwiderstandes bei Kraftfahrzeugen bzw. bei kraftfahrzeug-relevanten Geometrien nachgewiesen werden. Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass durch geeignet gewählte Frequenz der so eingebrachten Störungen eine so genannte hydrodynamische Instabilität des Luftstromes ausgenutzt werden kann, um den Luftwiderstand des Kraftwagens zu reduzieren. Diese hydrodynamische Instabilität des Luftstromes verstärkt massiv die Amplituden der Störungen, wodurch die für die Strömungsbeeinflussung erforderliche Energie aufgrund dieser Verstärkung minimalisiert wird. Die Erfindung beruht schließlich auf der Erkenntnis, dass das periodische Ansaugen und Ausblasen von Luft in Kombination mit dem gewölbten, konvexen Krümmungsbereich den Vorteil hat, dass durch Ausnützen des so genannten Coanda-Effekts die ausgeblasene Luft, also die pulsierenden Jets an diesem Krümmungsbereich länger angelegt bleiben. Gerade aus diesem Grund sind die pulsierenden Jets deutlich weiter stromabwärts effektiv, als es ohne den konvexen Krümmungsbereich der Fall ist.
  • Als Folge der oben genannten hydrodynamischen Instabilität und der periodischen Störungen durch das Absaugen und Ausblasen von Luft werden in dem turbulenten Luftstrom kohärente Strukturen erzeugt, die dominant in Strömungs- und Spannweitenrichtung (Fahrzeuglängs- und -querrichtung) organisiert sind. Diese kohärenten Strukturen werden auch als turbulente Längs- und Querwirbel bezeichnet. Sie intensivieren den Energieaustausch zwischen einer energetischen Außenströmung und einer energiearmen außenkonturnahen Strömung (auch Grenzschichtströmung genannt), so dass die Strömung über dem konvexen, gewölbten Krümmungsbereich nicht ablöst. Dabei ist die Krümmung des konvexen Krümmungsbereichs vorzugsweise so stark, dass ohne das Ansaugen und Ausblasen von Luft diese Strömung abgelöst ist. Bedingt durch die Vermeidung der Strömungsablösung und die durch den konvexen Krümmungsbereich erzeugte Umlenkung des vorbeiströmenden Luftstromes wird der Nachlaufwiderstand und somit der gesamte Luftwiderstand des Kraftwagens reduziert. Somit kann der Kraftstoffverbrauch des Kraftwagens reduziert werden.
  • Vorzugsweise ist eine die Öffnung aufweisende Düse der Aufnahme wenigstens im Wesentlichen auf den Krümmungsbereich hin ausgerichtet, wodurch die Luft aus der Aufnahme in Richtung des Krümmungsbereichs hin ausblasbar ist. Somit kann erreicht werden, dass die pulsierenden Jets bzw. die ausgeblasene Luft am Krümmungsbereich angelegt bleiben und somit weit in Richtung stromabwärts effektiv sind. Derselbe Vorteil lässt sich darüber hinaus auch dann erzielen, wenn die Luft aus der Öffnung wenigstens etwa tangential zu einer Außenkontur des Außenkonturelements, insbesondere zum Krümmungsbereich, ausblasbar ist.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn eine Stufe mit einer im Wesentlichen quer zu einer Strömungsrichtung des Luftstromes orientierten Wandung in dem Außenkonturelement ausgebildet ist, und die wenigstens eine Öffnung in der Wandung ausgebildet ist. Dies stellt eine der möglichen praktischen Ausführungen der Beeinflussungseinrichtung dar. Durch die Stufe einschließlich der im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung angeordneten und dem Krümmungsbereich zugewandten Wandung kann auf technisch einfache Weise erreicht werden, dass die dem Luftstrom entnommene Luft in Richtung des Krümmungsbereichs hin ausgeblasen wird. Ein weiterer Vorteil beim Einsatz der Stufe besteht darin, dass eine erste turbulente Störung im vorbeiströmenden Luftstrom durch die Stufe bewirkt werden kann, die dann durch die ausgeblasene Luft bzw. durch die pulsierenden Jets verstärkt wird.
  • Vorzugsweise ist die Luft aus der Öffnung im Wesentlichen quer zur Wandung ausblasbar. Dann kann die Luft aus der Aufnahme im Wesentlichen tangential zum Krümmungsbereich ausgeblasen werden, so dass die Vorteile des Coanda-Effekts vollständig zum Tragen kommen.
  • Es hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn sich der Krümmungsbereich stromabwärts unmittelbar an die Stufe anschließt. Es wird somit ein Ablösen des Luftstromes vom Außenkonturelement unmittelbar in Strömungsrichtung hinter der Stufe vermieden.
  • Die Ansaug- und Ausblaseinheit weist vorzugsweise wenigstens eine in der Aufnahme angeordnete und insbesondere luftundurchlässig ausgebildete Membran auf, durch deren Bewegung Druck in der Aufnahme auf- und abbaubar ist. Durch Einsatz einer flexiblen Membran kann der Druck in der Aufnahme zyklisch auf- und abgebaut werden, so dass die Luft quasi mit einer beliebigen Frequenz vom Luftstrom abgesaugt und ausgeblasen werden kann. Die Membran kann beispielsweise aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet sein, und die Bewegung der Membran kann durch ein einfaches Anlegen einer elektrischen Spannung erreicht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Luft mittels der Ansaug- und Ausblaseinheit aus dem Luftstrom zyklisch mit einer einstellbaren Frequenz in die Aufnahme absaugbar und aus dieser ausblasbar ist. Somit kann der vorbeiströmende Luftstrom periodisch gestört werden bzw. es wird dem vorbeiströmenden Luftstrom eine periodische Strömung überlagert. Durch geeignet gewählte Frequenzen der in den Luftstrom eingebrachten Störungen kann die hydrodynamische Instabilität des Luftstromes dergestalt ausgenutzt werden, dass die anfangs kleinen Amplituden der eingebrachten Störströmung zu höheren Amplituden durch eine so genannte ”Selbstanfachung” anwachsen. Es kann somit der Wirkungsgrad der Beeinflussungseinrichtung erhöht werden, da große Amplituden der eingebrachten Störströmung bei einem minimalen Energieeinsatz durch die Ausnützung der hydrodynamischen Instabilität erzeugt werden.
  • Vorzugsweise ist eine elektronische Steuereinrichtung zum Steuern der Ansaug- und Ausblaseinheit, insbesondere zum Steuern der Bewegung der Membran, vorgesehen, mittels welcher die Frequenz und/oder ein Volumen der abzusaugenden und auszublasenden Luft, insbesondere einer Amplitude der Bewegung der Membran, einstellbar sind. Durch Einsatz einer elektronischen Steuereinrichtung kann die Frequenz sowie das Volumen der abzusaugenden Luft präzise sowie bedarfsgerecht, je nach herrschenden Fahrbedingungen eingestellt werden. Insbesondere kann mittels einer elektronischen Steuereinrichtung die Bewegung der Membran dahingehend gesteuert und der vorbeiströmende Luftstrom dergestalt beeinflusst werden, dass dessen hydrodynamische Instabilität optimal im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Beeinflussungseinrichtung ausgenutzt wird.
  • Dabei können die Frequenz und das Volumen, insbesondere die Amplitude der Bewegung der Membran, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit im Hinblick auf die Energieaufnahme der Beeinflussungseinrichtung und den Luftwiderstand a priori ermittelt sein. Hier können Soll-Werte der Frequenz sowie des Volumens, insbesondere der Amplitude, in der Steuereinrichtung, beispielsweise in einem Speicher, abgelegt sein.
  • Bei dieser Art der Steuerung der Ansaug- und Ausblaseinheit kommt die Beeinflussungseinrichtung ohne einen geschlossenen Regelkreis aus, wodurch ein zufriedenstellendes Verhältnis der eingesetzten Energie zum Gewinn durch die Reduktion des Luftwiderstands ohne viel Aufwand erzielt werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Steuereinrichtung wenigstens ein Sensor zum Erfassen der jeweils gegenwärtigen Geschwindigkeit und/oder des jeweils gegenwärtigen Drucks des Luftstromes zugeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform sind die Frequenz und das Volumen, insbesondere die Amplitude der Bewegung der Membran, mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Signalen des Sensors regelbar. Dann können die Frequenz sowie das Volumen der pulsierenden Jets situationsabhängig und bedarfsangepasst, in Abhängigkeit von tatsächlich herrschenden und erfassten Größen präzise in einem geschlossenen Regelkreis eingestellt werden.
  • Um eine genaue Erfassung der Geschwindigkeit und/oder des Drucks des vorbeiströmenden Luftstromes zu erreichen, kann der wenigstens eine Sensor am Krümmungsbereich angeordnet oder in den Krümmungsbereich integriert sein.
  • Erfindungsgemäß wird auch bereitgestellt ein Kraftwagen mit einer erfindungsgemäßen Beeinflussungseinrichtung oder einer bevorzugten Ausgestaltung derselben.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der beigefügten Zeichnungen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein Außenkonturelement eines Kraftwagens entlang einer Strömungsrichtung eines am Außenkonturelement vorbeiströmenden Luftstromes, wobei dem Kraftwagen eine Beeinflussungseinrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zugeordnet ist;
  • 2 in schematischer Seitenansicht eine Außenkontur eines Personenkraftwagens, anhand deren die Beeinflussung des vorbeiströmenden Luftstromes durch die Beeinflussungseinrichtung erläutert wird;
  • 3 in schematischer und perspektivischer Darstellung das Außenkonturelement gemäß 1 einschließlich einer Stufe, in deren Wandung zwei Öffnungen ausgebildet sind, durch welche Luft aus dem vorbeiströmenden Luftstrom absaugbar und ausblasbar ist; und
  • 4 in schematischer und perspektivischer Darstellung ein Außenkonturelement eines Kraftwagens, umfassend eine Mehrzahl von an einer Wandung einer Stufe ausgebildeten Öffnungen.
  • In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ein in 1 dargestelltes Außenkonturelement 1 stellt im erfindungsgemäßen Beispiel einen Teil einer Außenhaut eines Personenkraftwagens dar. Dabei kann das Außenkonturelement 1 beispielsweise im Heckbereich des Personenkraftwagens angeordnet sein. Das Außenkonturelement 1 kann jedoch auch als Windleiterelement bzw. als Spoiler ausgebildet sein.
  • Am Außenkonturelement 1 strömt in einer Strömungsrichtung 2 ein Luftstrom vorbei, dessen Geschwindigkeit von der jeweils gegenwärtigen Geschwindigkeit des Personenkraftwagens abhängt bzw. durch diese definiert ist. Dem Personenkraftwagen ist hier eine Beeinflussungseinrichtung zugeordnet, welche zum Beeinflussen des vorbeiströmenden Luftstromes dient.
  • Am Außenkonturelement 1 ist eine Stufe 3 vorgesehen, durch welche eine Wandung 4 an dem Außenkonturelement 1 ausgebildet ist. Diese Wandung 4 ist im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung 2 des Luftstromes orientiert. Das Außenkonturelement 1 weist ferner einen zur Wandung 4 stromabwärts versetzt angeordneten gewölbten, konvexen Krümmungsbereich 5 auf. Der Krümmungsbereich 5 schließt sich im vorliegenden Beispiel unmittelbar an die Stufe 3 bzw. die Wandung 4 an. Dabei ist der Krümmungsbereich 5 dergestalt auf die Stufe 3 abgestimmt, dass die Außenkontur des Krümmungsbereichs 5 ausgehend von der Wandung 4 in Strömungsrichtung 2, also stromabwärts immer steiler ausgebildet ist, bis sie eine Stirnwand 6 des Außenkonturelements 1 erreicht.
  • Der Beeinflussungseinrichtung ist eine Aufnahme 7 zugeordnet, welche im Außenkonturelement 1 und genauer gesagt im Bereich der Stufe 3 ausgebildet ist. In die Aufnahme 7 ist eine Druckkammer 8 sowie eine mit der Druckkammer 8 gekoppelte Düse 9 integriert oder die Druckkammer 8 und die Düse 9 sind durch die Aufnahme 7 gebildet. Die Düse 9 weist eine Öffnung 10, welche an der Wandung 4 angeordnet ist und dabei eine Öffnung der Aufnahme 7 darstellt. Ferner erstreckt sich die Düse 9 entlang der Strömungsrichtung 2 quer zur Wandung 4, sodass sie im Wesentlichen auf den Krümmungsbereich 5 hin ausgerichtet ist.
  • In die Aufnahme 7, und genauer gesagt in die Druckkammer 8, ist eine im Beispiel als eine flexible Membran 11 ausgebildete Ansaug- und Ausblaseinheit integriert. Die Membran 11 kann beispielsweise aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet sein, und die Membran 11 kann durch ein Anlegen von elektrischer Spannung bewegt werden. Hierzu ist eine Steuereinrichtung 12 bereitgestellt, welche zum Anlegen der elektrischen Spannung an die Membran 11 ausgebildet ist. Durch die Bewegung der Membran in einer Bewegungsrichtung 13 kann in der Druckkammer 8 Druck auf- und abgebaut werden. Auf diese Art und Weise kann Luft aus dem vorbeiströmenden Luftstrom über die Düse 9 in die Druckkammer 8 abgesaugt und aus der Druckkammer 8 wieder ausgeblasen werden. Diese abgesaugten und ausgeblasenen Luftmassen werden nachfolgend als pulsierende Jets bezeichnet.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind in einem Speicher der Steuereinrichtung 12 Soll-Werte sowohl für eine Amplitude der Bewegung der Membran 11 sowie für eine Frequenz dieser Bewegung abgelegt. Dabei ist jeder Soll-Wert der Frequenz sowie der Amplitude einem bestimmten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet. Je nach Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann eine bestimmte Frequenz sowie Amplitude der Bewegung der Membran 11 mittels der Steuereinrichtung 12 eingestellt. Die abgelegten Soll-Werte der Amplitude sowie der Frequenz können beispielsweise durch Versuche ermittelt werden, und zwar im Hinblick auf eine minimale Energieaufnahme von Seiten der Steuereinrichtung 12 sowie hinsichtlich des Luftwiderstands des Fahrzeugs.
  • Zusätzlich kann ein Sensor 14 bereitgestellt sein, mittels welchem die jeweils gegenwärtige Geschwindigkeit des Luftstromes sowie sein jeweils gegenwärtiger Druck ermittelt werden. Der Sensor 14 ist mit der Steuereinrichtung 12 zum Zwecke der Übertragung von Signalen elektrisch gekoppelt. Mittels des Sensors 14 können dabei Signale erzeugt werden, welche die jeweils gegenwärtige Geschwindigkeit sowie den jeweils gegenwärtigen Druck des Luftstromes charakterisieren. Diese Signale werden dann an die Steuereinrichtung 12 übermittelt. In Abhängigkeit von diesen Signalen ist dann die Steuereinrichtung 12 dazu ausgebildet, die Bewegung der Membran 11 zu regeln. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 12 die abgelegten Soll-Werte der Frequenz und Amplitude in Abhängigkeit von diesen Signalen an die jeweils herrschenden Fahrbedingungen anpassen. Mit einer derartigen Rückkopplung kann die Bewegung der Membran 11 für höchste Wirksamkeit bei geringstem Energieeinsatz optimiert werden. An dieser Stelle sei ferner erwähnt, dass der Sensor 14 am Krümmungsbereich 5 angeordnet bzw. in diesen integriert sein kann.
  • Durch die mit einer bestimmten Frequenz pulsierenden Jets werden in den vorbeiströmenden Luftstrom periodische Störungen eingebracht. Durch eine geeignete Steuerung oder Regelung der Bewegung der Membran 11, also durch eine geeignet gewählte Frequenz der Störungen, kann die hydrodynamische Instabilität des vorbeiströmenden Luftstromes ausgenutzt werden. Sie verstärkt dabei massiv die Amplituden der eingebrachten Störungen. Somit ist die erforderliche eingesetzte Energie aufgrund dieser Verstärkung bzw. aufgrund der hydrodynamischen Instabilität minimal.
  • Die Jets werden aus der Düse 9 im Wesentlichen tangential zum Krümmungsbereich 5 ausgeblasen, wodurch beim Ausnutzen des so genannten Coanda-Effekts die pulsierenden Jets am Krümmungsbereich 5 länger angelegt bleiben. Somit sind die pulsierenden Jets deutlich weiter stromabwärts effektiv einsetzbar, als es ohne den konvexen Krümmungsbereich 5 der Fall wäre.
  • Dieses Phänomen bzw. der Coanda-Effekt ist in 2 abgebildet. Dargestellt ist in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Außenkontur 15 eines Personenkraftwagens 16 mit einem in der Strömungsrichtung 2 vorbeiströmenden Luftstrom 17. Der in 2 schematisch dargestellte Personenkraftwagen 16 weist das Außenkonturelement 1 gemäß 1 auf, und zwar entspricht die im Heckbereich des Personenkraftwagens 16 angedeutete Schräge dem Krümmungsbereich 5 gemäß 1.
  • In 2 ist ein erster Verlauf 17a des vorbeiströmenden Luftstromes 17 gezeigt, welcher sich dann ergibt, wenn keine pulsierenden Jets ausgeblasen werden. Des Weiteren ist in 2 ein Verlauf 17b des Luftstromes 17 abgebildet, welcher sich aufgrund der pulsierenden Jets sowie des konvexen Krümmungsbereichs 5 ergibt. Aus 2 ist deutlich zu erkennen, dass der vorbeiströmende Luftstrom 17b stromabwärts weiter an der Außenkontur 15 angelegt bleibt, als es ohne die pulsierenden Jets der Fall ist (Verlauf 17a). Aus 2 wird ebenfalls deutlich, dass die Krümmung des Krümmungsbereichs 5 so stark ist, dass ohne die pulsierenden Jets der vorbeiströmende Luftstrom 17a vom Krümmungsbereich abgelöst ist.
  • Als Folge der oben erwähnten hydrodynamischen Instabilität sowie der periodischen Jet-Störungen werden im Luftstrom 17 so genannte kohärente Strukturen erzeugt, die dominant in Strömungsrichtung 2 sowie Fahrzeugquerrichtung organisiert sind. Diese kohärenten Strukturen werden als turbulente Längs- und Querwirbel 18 bezeichnet und sind in 3 abgebildet. Sie intensivieren den Energieaustausch zwischen einer energetischen Außenströmung des vorbeiströmenden Luftstromes und einer energiearmen wandnahen Grenzschichtströmung. Durch diesen Energieaustausch löst die Grenzschichtströmung über dem konvexen Krümmungsbereich 5 nicht ab. Gerade durch das Vermeiden der Strömungsablösung sowie durch die Umlenkung des vorbeiströmenden Luftstromes (siehe 2, Verlauf 17b) aufgrund des konvexen Krümmungsbereichs 5 wird der Nachlaufwiderstand und somit der gesamte Luftwiderstand des Personenkraftwagens 16 reduziert.
  • Bezugnehmend auf 4 sei erwähnt, dass eine Mehrzahl von in der Wandung 4 ausgebildeten Aufnahmen 7 vorgesehen sein kann. Dann können mehrere Düsen 9 gegeben sein, die an eine gemeinsame Druckkammer 8 einschließlich einer Membran 11 angeschlossen sind. In 4 ist die Wandung 4 abgebildet, an der eine Mehrzahl von Öffnungen 10 mit jeweils einer Düse 9 dargestellt ist. Diese Öffnungen 10 sind entlang der Wandung 4 in Fahrzeugquerrichtung beabstandet zueinander verteilt. Somit wird die Grenzschichtbeeinflussung durch Energieaustausch zwischen den Strömungsschichten besonders effektiv, das heißt mit minimalem Energieeinsatz erreicht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19912140 C2 [0002, 0003]

Claims (13)

  1. Beeinflussungseinrichtung zum Beeinflussen eines vorbeiströmenden Luftstromes (17) an einem Außenkonturelement (1) eines Kraftwagens (16), welche eine in eine Aufnahme (7) des Außenkonturelements (1) integrierte Ansaug- und Ausblaseinheit (11) aufweist, mittels welcher Luft über wenigstens eine in dem Außenkonturelement (1) vorgesehene Öffnung (10) der Aufnahme (7) aus dem Luftstrom (17) abzusaugen und auszublasen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenkonturelement (1) einen zur Öffnung (10) stromabwärts versetzt angeordneten gewölbten, konvexen Krümmungsbereich (5) aufweist.
  2. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Öffnung (10) aufweisende Düse (9) der Aufnahme (7) wenigstens im Wesentlichen auf den Krümmungsbereich (5) hin ausgerichtet ist, wodurch die Luft aus der Aufnahme (7) in Richtung zum Krümmungsbereich (5) hin ausblasbar ist.
  3. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft aus der Öffnung (10) wenigstens etwa tangential zu einer Außenkontur des Außenkonturelements (1), insbesondere zum Krümmungsbereich (5), ausblasbar ist.
  4. Beeinflussungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stufe (3) mit einer im Wesentlichen quer zu einer Strömungsrichtung des Luftstromes (17) orientierten Wandung (4) in dem Außenkonturelement (1) ausgebildet ist, und die wenigstens eine Öffnung (10) in der Wandung (4) ausgebildet ist.
  5. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft aus der Öffnung (10) im Wesentlichen quer zur Wandung (4) ausblasbar ist.
  6. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Krümmungsbereich (5) stromabwärts unmittelbar an die Stufe (3) anschließt.
  7. Beeinflussungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaug- und Ausblaseinheit wenigstens eine in der Aufnahme (7) angeordnete und vorzugsweise luftundurchlässig ausgebildete Membran (11) aufweist, durch deren Bewegung Druck in der Aufnahme (7) auf- und abbaubar ist.
  8. Beeinflussungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mittels der Ansaug- und Ausblaseinheit (11) aus dem Luftstrom (17) zyklisch mit einer einstellbaren Frequenz in die Aufnahme (7) absaugbar und aus dieser ausblasbar ist.
  9. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinrichtung (12) zum Steuern der Ansaug- und Ausblaseinheit (11), insbesondere zum Steuern der Bewegung der Membran (11), vorgesehen ist, mittels welcher die Frequenz und/oder ein Volumen der abzusaugenden und auszublasenden Luft, insbesondere eine Amplitude der Bewegung der Membran (11), einstellbar sind.
  10. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz und das Volumen, insbesondere die Amplitude der Bewegung der Membran (11), in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit im Hinblick auf die Energieaufnahme der Beeinflussungseinrichtung und den Luftwiderstand a priori ermittelt sind, und Werte der Frequenz und des Volumens, insbesondere der Amplitude, in der Steuereinrichtung (12) abgelegt sind.
  11. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinrichtung (12) wenigstens ein Sensor (14) zum Erfassen der jeweils gegenwärtigen Geschwindigkeit des Luftstromes (17) und/oder des jeweils gegenwärtigen Drucks des Luftstromes (17) zugeordnet ist, und die Frequenz und das Volumen, insbesondere die Amplitude der Bewegung der Membran (11), mittels der Steuereinrichtung (12) in Abhängigkeit von Signalen des Sensors regelbar sind.
  12. Beeinflussungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (14) am Krümmungsbereich (5) angeordnet oder in den Krümmungsbereich (5) integriert ist.
  13. Kraftwagen (16) mit einer Beeinflussungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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