JP2010254023A - 車両の空気抵抗低減構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車の車体後面に発生する負圧領域の圧力を効果的に回復させて空気抵抗の低減を図る。
【解決手段】 車体前部に位置するエンジンルーム１１に導入された冷却風を、車体下面に沿って前後方向に形成した導風ダクト１４を介して車体後部に導き、車体後面に開口する複数の排風口１４ｄから排出するので、車体後面の負圧領域の圧力を排風口１４ｄから排出される冷却風で回復させ、かつ車体下面と路面との間に冷却風を流さないようにして空気抵抗を低減することができる。特に、導風ダクト１４は複数の排風口１４ｄを備えているので、車体後面に分布する負圧領域うちの負圧が強い部分に狙いを定めて圧力回復を図ることで、空気抵抗の低減効果が一層高められる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の走行時に車体後面に発生する負圧領域の圧力を回復させることで空気抵抗を低減する車両の空気抵抗低減構造に関する。

車両のエンジンを冷却した後の冷却風を、エンジンルームから車体後方に延びる吸入空気通路を通してトランクリッドの前縁部から後方に排出することで、車両の直進安定性の向上および後引気流の低減を図るものが、下記特許文献１により公知である。

また車両のフロアパネル下面と、その下方に配置したアンダーカバーとの間に、エンジンルームの冷却風を前輪の前方および後輪の前方に導く通路を形成することで、前輪および後輪の前方部分の気流を乱して空気抵抗の低減を図るものが、下記特許文献２により公知である。

また車体前面に形成した空気導入口と車体後面に形成した空気排出口とを、車体中央部を前後方向に延びる空気ダクトで接続し、空気ダクトの空気導入口から導入されて空気排出口から排出される空気で車両の後方に発生する渦流を低減して空力特性を向上させるものが、下記特許文献３により公知である。

特開平６−３４４９５６号公報 特開２００６−１６８５９２号公報 特開２００５−１７０３０４号公報

ところで、車両の後面には走行中に気流が剥離することで圧力が低下する負圧領域が発生し、この負圧領域が車両の空気抵抗を増加させる要因となっている。従って、車体前面からダクトに取り入れた空気を負圧領域を狙って排出すれば、負圧領域の圧力を回復させて空気抵抗を効果的に低減することができる。

しかしながら、車体後面の圧力分布は複雑であって局所的に強い負圧領域が発生するのが一般的であるにも関わらず、上記特許文献１あるいは上記特許文献３に記載された発明は車体後面に開口するダクトの空気排出口が一個所しかないため、局所的な負圧領域をピンポイントで狙って空気を排出することができず、車両の空気抵抗を効果的に低減できないという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自動車の車体後面に発生する負圧領域の圧力を効果的に回復させて空気抵抗の低減を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前部に位置するエンジンルームに導入された冷却風を、車体下面に沿って前後方向に形成した導風ダクトを介して車体後部に導き、車体後面に開口する複数の排風口から排出することを特徴とする車両の空気抵抗低減構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記排風口は、車体後面下部の車幅方向両端部に形成されることを特徴とする車両の空気抵抗低減構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記導風ダクトの排風口の近傍に第１のジェットポンプおよび第２のジェットポンプを設け、前記第１のジェットポンプはエンジンの排ガスで作動して外気を前記導風ダクト内に導入するとともに、前記第２のジェットポンプは前記第１のジェットポンプの排ガスで作動してエンジンルームの冷却風を前記導風ダクト内に導入することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の空気抵抗低減構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記エンジンルームでラジエータおよびエンジンと熱交換した後の冷却風を前記導風ダクトに導入することを特徴とする車両の空気抵抗低減構造が提案される。

請求項１の構成によれば、車体前部に位置するエンジンルームに導入された冷却風を、車体下面に沿って前後方向に形成した導風ダクトを介して車体後部に導き、車体後面に開口する複数の排風口から排出するので、車体後面の負圧領域の圧力を排風口から排出される冷却風で回復させ、かつ車体下面と路面との間に冷却風を流さないようにして空気抵抗を低減することができる。特に、導風ダクトは複数の排風口を備えているので、車体後面に分布する負圧領域うちの負圧が強い部分に狙いを定めて圧力回復を図ることができ、空気抵抗の低減効果が一層高められる。

また請求項２の構成によれば、導風ダクトの排風口を車体後面下部の車幅方向両端部に形成したので、車体後面のうちで最も強い負圧が発生する領域の圧力を回復させて空気抵抗を効果的に低減することができる。

また請求項３の構成によれば、導風ダクトの排風口の近傍に第１のジェットポンプおよび第２のジェットポンプを設け、第１のジェットポンプはエンジンの排ガスで作動して外気を前記導風ダクト内に導入し、第２のジェットポンプは第１のジェットポンプの排ガスで作動してエンジンルームの冷却風を前記導風ダクト内に導入するので、本来導風ダクトを流れる冷却風の流量に、第１、第２のジェットポンプにより導入されたエンジンの排ガスの流量、外気の流量およびエンジンルームの冷却風の流量が加算されて排風口から排出されることになり、車体後面の負圧領域の圧力を充分に高めて空気抵抗を効果的に低減することができる。

また請求項４の構成によれば、エンジンルームでラジエータおよびエンジンと熱交換した後の冷却風を導風ダクトに導入するので、車体後面の負圧領域の吸い出し効果でエンジンルーム内の冷却風を導風ダクトを介してスムーズに排出することにより、エンジンルームを流れる冷却風の流量が増加させてラジエータおよびエンジンの冷却効果を高めることができる。

自動車の車体の斜視図（第１の実施の形態）。 図１の２方向矢視図（第１の実施の形態）。 図２の３−３線断面図（第１の実施の形態）。 図２の４方向矢視図（第１の実施の形態）。 前記図２に対応する図（第２の実施の形態）。

以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１および図２に示すように、自動車の車体前部に設けられたエンジンルーム１１の前端にラジエータ１２が配置され、その後方にエンジンＥおよびトランスミッションＴを一体化したパワーユニット１３が配置される。車体前端から後端まで延びる導風ダクト１４は、エンジンルーム１１の前部に配置されたラジエータ１２の後面から後方に延びてパワーユニット１３を覆い、エンジンルーム１１と車室１５とを仕切るダッシュパネル１６の開口１６ａに接続される第１ダクト部１４ａと、ダッシュパネル１６の開口１６ａから車室１５の左右方向中央部を後方に向かって延びる第２ダクト部１４ｂと、第２ダクト部１４ｂの後端から左右方向に二股に分岐し、トランクルーム１７の内部を後方に向かって延びる左右一対の第３ダクト部１４ｃ，１４ｃとで構成される。

図３に示すように、第２ダクト部１４ｂは、車室１５の容積を狭めないように概ねフロアパネル１８，１８の高さに配置され、フロントエンジン・リヤドライブ車両のフロアトンネルのような形状で上半部が車室１５内に突出する。フロアパネル１８，１８は、導風ダクト１４の第２ダクト部１４ｂの車幅方向外側面と、左右のサイドシル１９，１９の車幅方向内側面とを接続しており、フロアパネル１８，１８の下面に車体前後方向に延びるフロアフレーム２０，２０が結合される。

図４に示すように、トランクルーム１７に配置された左右の第３ダクト部１４ｃ，１４ｃの排風口１４ｄ，１４ｄは、リヤバンパー２１の後面の左右両端部近傍に開口する。第３ダクト部１４ｃ，１４ｃの排風口１４ｄ，１４ｄの位置は、車体の後面の負圧分布のうちで最も低圧になる部分に設定されている。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

車両の走行中にフロントグリル等からエンジンルーム１１に導入された冷却風は、ラジエータ１２を通過して冷却水との間で熱交換し、更にエンジンＥを通過して該エンジンＥの表面との間で熱交換する。熱交換により温度上昇して体積も増加した冷却風は、エンジンルーム１１内に位置する導風ダクト１４の第１ダクト部１４ａに案内されてダッシュパネル１６の開口１６ａを通過し、車室１５内の第２ダクト部１４ｂを後方に流れた後に、トランクルーム１７内の二股になった第３ダクト部１４ｃ，１４ｃを後方に流れてリヤバンパー２１の左右両端部に開口する一対の排風口１４ｄ，１４ｄから車体後方に排出される。

このように、車体の後面の負圧分布のうちで最も低圧になる部分をピンポイントで狙って導風ダクト１４から冷却風を供給することで、車体後面の負圧部分の圧力を効果的に回復させて空気抵抗を大幅に低減し、燃料消費量の節減に寄与することができる。また従来は、エンジンルーム１１に導入された冷却風を車体のフロア下面と路面との間の空間に排出していたため、フロア下面の空気抵抗が増加する問題があったが、本実施の形態によれば冷却風がフロア下面に排出されないため、フロア下面の空気抵抗の増加を防止することができるだけでなく、エンジンルーム１１の冷却風を導風ダクト１４を介して車体後面からスムーズに排出することができるので、冷却風の風量を増加させてラジエータ１２およびエンジンＥの冷却効果を高めることができる。

次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、トランクルーム１７内に配置された導風ダクト１４の二股になった第３ダクト部１４ｃ，１４ｃのそれぞれに、第１、第２のジェットポンプ２２Ａ，２２Ｂを設けたものである。第１、第２のジェットポンプ２２Ａ，２２Ｂは、車体前後方向に配置されたダクト２２ａと、開口面積が大きい入口端２２ｂと、開口面積が小さい出口端２２ｃとを備えており、その入口端２２ｂは床下空間に連通するとともに、その出口端２２ｃは第３ダクト部１４ｃの排風口１４ｄの近傍に開口する。

エンジンＥに固定した排気マニホールド２３に接続されて第１、第２ダクト部１４ａ，１４ｂの内部を車体後方に延びる排気管２４は二股に分岐し、各分岐管２４ａ，２４ａは第２ダクト部１４ｂの壁面を内から外に通過した後に、その後端がダクト２２ａの入口端２２ｂのやや後方部分へと挿入される。排気管２４の分岐管２４ａとダクト２２ａの入口端２２ｂとで第１のジェットポンプ２２Ａが構成され、ダクト２２ａの出口端２２ｃと第３ダクト部１４ｃとで第２のジェットポンプ２２Ｂが構成される。第２ダクト部１４ｂに収納された排気管２４にはプレマフラ２５が設けられ、各分岐管２４ａ，２４ａにはメインマフラ２６，２６が設けられる。

この第２の実施の形態によれば、車両の走行中に排気管２４を流れる排ガスが分岐管２４ａ，２４ａから第１のジェットポンプ２２Ａ，２２Ａの内部に高い流速で排出されると、その排ガスの流れにより発生する負圧で床下空間の外気がダクト２２ａ，２２ａの内部に導入されて第３ダクト部１４ｃ，１４ｃに排出される。このように第３ダクト部１４ｃ，１４ｃに排出される流体の流量、つまり第２のジェットポンプ２２Ｂ，２２Ｂを作動させる流体の流量が前記エンジンＥの排ガスおよび前記外気の分だけ増加することで、第３ダクト部１４ｃ，１４ｃの負圧が強まってエンジンルーム１１の冷却風が導風ダクト１４の内部に効果的に吸入される。

これにより、導風ダクト１４の排風口１４ｄ，１４ｄから排出される流体は、本来エンジンルーム１１から導入される冷却風に、第１のジェットポンプ２２Ａ，２２Ａの寄与分、つまりダクト２２ａ，２２ａの入口端２２ｂ，２２ｂから導入された外気と、排気管２４の分岐管２４ａ，２４ａから排出された排ガスとが加算され、かつ第２のジェットポンプ２２Ｂ，２２Ｂの寄与分、つまり第１のジェットポンプ２２Ａ，２２Ａの排ガスによる負圧でエンジンルーム１１から吸気ダクト１３に導入された冷却風が加算されたものとなり、その流量が大幅に増加することで車体後面の負圧部分の圧力を一層効果的に回復させて空気抵抗を更に低減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では２個の排風口１４ｄ，１４ｄを備えているが、排風口１４ｄ，１４ｄの数は３個以上であっても良い。

また実施の形態のパワーユニット１３はエンジンＥを駆動源としているが、モータ・ジェネレータを駆動源とするものでも、エンジンおよびモータ・ジェネレータの両方を駆動源とするものであっても良い。

また実施の形態ではプレマフラ２５を導風ダクト１４の内部に配置しているが、それを導風ダクトの外部に配置しても良い。

１１ エンジンルーム
１２ ラジエータ
１４ 導風ダクト
１４ｄ 排風口
２２Ａ 第１のジェットポンプ
２２Ｂ 第２のジェットポンプ
Ｅ エンジン

Claims (4)

1. 車体前部に位置するエンジンルーム（１１）に導入された冷却風を、車体下面に沿って前後方向に形成した導風ダクト（１４）を介して車体後部に導き、車体後面に開口する複数の排風口（１４ｄ）から排出することを特徴とする車両の空気抵抗低減構造。
2. 前記排風口（１４ｄ）は、車体後面下部の車幅方向両端部に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の車両の空気抵抗低減構造。
3. 前記導風ダクト（１４）の排風口（１４ｄ）の近傍に第１のジェットポンプ（２２Ａ）および第２のジェットポンプ（２２Ｂ）を設け、前記第１のジェットポンプ（２２Ａ）はエンジン（Ｅ）の排ガスで作動して外気を前記導風ダクト（１４）内に導入するとともに、前記第２のジェットポンプ（２２Ｂ）は前記第１のジェットポンプ（２２Ａ）の排ガスで作動してエンジンルーム（１１）の冷却風を前記導風ダクト（１４）内に導入することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の空気抵抗低減構造。
4. 前記エンジンルーム（１１）でラジエータ（１２）およびエンジン（Ｅ）と熱交換した後の冷却風を前記導風ダクト（１４）に導入することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両の空気抵抗低減構造。

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