[发明专利]一种汽车高速行驶自适应调节气动升力装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种调节汽车气动升力的装置，尤其涉及一种汽车高速行驶自适应调节气动升力装置。

背景技术

汽车行驶过程中，与空气相互作用产生气动阻力、气动升力、气动侧力等三个力矩。气动力与车速平方成正比，车速越高，气动力越大，将影响到汽车的行驶安全性、稳定性、燃油经济性。其中的气动升力与汽车高速行驶安全性和稳定性紧密相连。如车速由60km/h增加到120km/h后，数秒钟内气动力则由3600个单位力增加到14400个单位力，虽然气动力增加4倍，但数量级和绝对值增量上已显著变化，这种变化产生高速气动不稳定现象，表现出部分正升力车型在高速行驶中，产生“发飘”现象，轮胎与路面接触的附着力削弱，尤其是在转弯时，发生过度转向，也因转弯时附着力不够而出现甩尾现象，转弯半径变小，瞬间性的离心力增大，严重时发生侧倾趋势，增加了驾驶员心理恐慌和压力，从而增大误判和误操作几率，增大了高速行驶交通事故概率。汽车空气动力学认为，越流线型的车身，具有较低的气动阻力，却往往气动升力较大，在实际汽车车型开发和使用中，三厢车车型尾部较低，高速行驶中产生的湍流涡结位置也较低，故更容易表现出正升力，产生发飘现象。

然而，长期以来，汽车车身设计主要是从降低气动阻力，减小油耗角度出发，甚少关注气动升力。随着车身轻量化技术广泛应用，新能源汽车也不断出现，生活节奏加快，出行速度攀升，超速、高速行驶日益频繁，为保障行车安全，抑制气动升力过大，通过车身附加装置解决容易出现正升力的三厢车车型高速发飘问题显得尤为重要了。

目前汽车车身设计，往往是基于造型风格和款式(如suv、轿跑车、两厢车、三厢车)，结合风洞实验和数值仿真计算交互式调整车身造型，以达到气动风阻系数设计预期目标，最终确定其车身造型。一旦车身造型确定后，是不宜再添加改变其造型风格的其他附加装置的，否则将影响到汽车车身美学特性。同时，在现实生活中，三厢车车身结构设计的线条流畅。

基于以上背景，需要解决汽车高速行驶中，部分正升力车型因气动升力过大而影响其高速行驶稳定性的难题，且在解决过程中，应尽量不破坏其车身造型风格。目前已经有以下文献涉及了相关问题。

专利对比文献1(申请号201610937196.6)，公开了一种降低升力、降低阻力并增程的电动汽车，通过在电动汽车顶部尾部和底部设置空气流道减弱了气体边界层的分离，减小了车后尾流区，把气体最终引入车后尾流区，降低了形状阻力，达到了电动汽车通过空气流道抑制气体分离以增加行驶里程的效果；同时在电动汽车车底设置空气流道，降低了车底空气密度，设置的流道通往左右后翼子板、后保险杠、车尾行李箱盖增长了空气流程，增加了空气流速，降低了汽车升力，空气最终引入车后尾流区，减小了尾流区，降低了形状阻力，同时达到了电动汽车通过空气流道来降低汽车升力、增加行驶里程的效果。由于汽车车身属于完整的整体，在车身上增加流道，不仅从车身空间结构上会增加难度，在钣金安装、制造、生产中，技术和经济性能也比较困难。

专利对比文献2(申请号201320811042.4)，公开了一种汽车后扰流板，该后扰流板本体设置在后备箱顶盖上，后扰流板本体沿其长度方向呈与后备箱顶盖后边缘相匹配的月牙形，沿其宽度方向呈前部迎风面低于后部出风面的楔形，后扰流板本体的上表面均匀间隔的设有多个用于延迟气流分离的涡发生器。由于汽车气动升力大小于车速有关，在低速行驶时，气动力对行驶性能影响并不大。

专利对比文献3(申请号201410402040.9)，公开了一种提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，该装置具有与汽车前进方向垂直并沿水平方向活动设置的尾翼，尾翼为在车辆正常行驶过程中保持与车辆行李箱盖相对静止，收到制动信号后据车速和接收的制动信号，尾翼一侧水平翼弦朝向远离车辆行李箱盖的方向绕水平方向翻转开启而形成攻角，在制动过程结束时，该尾翼从所述攻角位置反向翻转回归到与车辆行李箱盖保持相对静止的关闭位置。由于该装置虽实现了根据车速不同而动态调整，但由于附加装置影响到车身整体造型风格，一般不被采用，且在实现抑制气动升力过大的装置具体结构上，与本申请人发明的装置不同。

专利对比文献4(申请号201610066723.0)，公开了一种控制具有活动的升力和下压力产生气动系统的车辆的方法，但并未给出具体的控制执行机构及执行机构的具体结构特征。

通过以上对比文献可见，目前现有技术均未涉具体动态调节装置结构，以解决汽车高速行驶中，部分正升力车型因气动升力过大而影响其高速行驶稳定性的问题，且该设计的装置不宜破坏其车身造型风格，应与原有车身浑然一体。