(57)【要約】【課題】車両の空気抵抗を低減するために車体表面に流れ又は流れの層を形成させる空気抵抗低減装置において、その形成に必要とされる電力消費を抑制する。【解決手段】本開示の技術の一実施形態に係る空気抵抗低減装置１０は、車両１２のエンジン２４からの排気ガスを排気通路４８から導き出すように構成された排気導出手段と、該排気導出手段により導出された排気ガスを車両の外側の気流剥離抑制部位に供給するように構成された排気供給手段とを備える。【選択図】図２
2019127042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の空気抵抗低減装置であって、
前記車両の動力源からの排気ガスを該動力源の排気通路から導き出すように構成された排気導出手段と、
該排気導出手段により導出された排気ガスを前記車両の外側の気流剥離抑制部位に供給するように構成された排気供給手段と
を備えた、空気抵抗低減装置。
【請求項２】
前記排気導出手段は、前記動力源の前記排気通路に連通する導出用通路への排気ガスの流れを調節可能にするように設けられた流れ調節手段と、該流れ調節手段の作動を制御する制御手段とを備える、請求項１に記載の空気抵抗低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両における空気抵抗を低減するための、空気抵抗低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の空気抵抗が燃費性能、加速性能等に大きく関係することはよく知られている。そのような車両の空気抵抗を低減するべく、車体形状を改良したり、車両に空気抵抗を低減するための装置を備えたりすることが種々提案されている。
【０００３】
特許文献１は、乗用車の空気抵抗低減装置の一例を開示する。この空気抵抗低減装置では、滑面に形成されているカバーで覆った乗用車の下面において、車体前端から約５００ｍｍの位置よりも後方に（走行時に乱流境界層の生じる位置に）可動壁が設けられる。この可動壁は前述のカバーの凹部に当該カバーの表面と面一に収納される。そして、可動壁よりも内側に形成されたスリットと、更にそのスリットよりも内側に配置された加振機としてのスピーカとが設けられた状態で、そのスピーカが作動される（スピーカに発振させる）。これにより、特許文献１の空気抵抗低減装置では、可動壁の柔軟性、スリットの間隔や幅、及び加振機の発振周波数に応じた振動モード（周波数、振幅）で可動壁を振動させ、走行風の境界層の剥離点を後ろ側にずらし、車両の空気抵抗を低減しようとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両における空気抵抗を改善するためには、車両の車体表面に沿って流れる気流の当該車体表面からの剥離を抑制することが有効であることは知られている。そのための有効な手段の１つには、車体表面に特別な流れ又はそれに沿って流れる流れの層を意図的に形成することがある。このような流れ又は流れの層を形成するために、例えば電動ポンプを用いることが可能である。
【０００６】
しかし、このような流れ又は流れの層の形成を車両において電動ポンプで行う場合、その電動ポンプの作動は例えば車載バッテリの残容量に左右される。この場合、空気抵抗低減のための流れ又は流れの層の形成可能な時期は、限定的になり得る。
【０００７】
本開示の技術は、車両の空気抵抗を低減するために車体表面に流れ又は流れの層を形成させる空気抵抗低減装置において、その形成に必要とされる電力消費を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本開示の技術は、
車両の空気抵抗低減装置であって、
前記車両の動力源からの排気ガスを該動力源の排気通路から導き出すように構成された排気導出手段と、
該排気導出手段により導出された排気ガスを前記車両の外側の気流剥離抑制部位に供給するように構成された排気供給手段と
を備えた、空気抵抗低減装置
を提供する。
【０００９】
好ましくは、前記排気導出手段は、前記動力源の前記排気通路に連通する導出用通路への排気ガスの流れを調節可能にするように設けられた流れ調節手段と、該流れ調節手段の作動を制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の上記技術による空気抵抗低減装置によれば、上記構成を備えるので、排気ガスを排気通路から導き出して車両の外側の気流剥離抑制部位に供給することができる。このように、当該空気抵抗低減装置によれば、電動ポンプを用いる場合に比べて電力消費を抑制しつつ、気流剥離抑制部位に排気ガスによる流れ又は流れの層を形成することができ、よって車両の空気抵抗を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の技術における一実施形態に係る空気抵抗低減装置が搭載された車両の前方部分を表した図である。
【図２】図１の空気抵抗低減装置の概略構成図である。
【図３】図１の空気抵抗低減装置の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の技術に係る実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品（又は構成）には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１３】
図１に、本開示の技術の一実施形態に係る空気抵抗低減装置１０が適用された車両としてのトラック１２の前方部分を示し、図２にその空気抵抗低減装置１０の概略構成を示す。
【００１４】
本実施形態では、トラック１２の前方下部に関して、空気抵抗低減装置１０が適用されている。空気抵抗低減装置１０は後で詳しく述べるように動力源の排気ガスを外部に供給することで空気抵抗の低減を図るように構成されている。図１では、空気抵抗低減装置１０のうちの、排気ガスの供給のための複数の開口部１４が表されている。開口部１４は、トラック１２の走行時にその車体表面に沿って流れる走行風（気流）の車体表面からの剥離を抑制することが望まれる箇所（以下、気流剥離抑制部位）に排気ガスを供給するように設けられていて、車両の前方側から後方側への排気ガスの流れをもたらすように形成されている。ここでは、気流剥離抑制部位は、（衝撃等を和らげるための緩衝装置である）バンパーの下側（から車体下面側）の領域である。したがって、これらの開口部１４はトラック１２の前方のバンパー１２ａの下側に車幅方向に並ぶように設けられている。なお、開口部１４が設けられる箇所は、バンパー１２ａの下側に限定されず、種々の気流剥離抑制部位又はその上流側（例えば車両前方側）であり得る。気流剥離抑制部位として、車体周囲に流れる走行風（気流）が剥離し得る箇所又はその周囲を定めることができる。ただし、気流剥離抑制部位は実験により定められ得る。例えば、フロントピラー（Ａピラー）１２ｂ、サイドミラー１２ｃの保持部、キャブ（運転台、車室）の上壁部１２ｄ、キャブ後方の架装物（荷台）前側の上端部１２ｅに、開口部１４が設けられてもよい。なお、開口部１４はここではスリットであるが、これは開口部１４の形状を限定するものではなく、例えば円形の孔とされてもよい。例えば、複数の開口部１４に代えて、車幅方向に延びた単一の細長い開口部が設けられてもよい。
【００１５】
空気抵抗低減装置１０は、トラック１２の動力源としての内燃機関（以下、エンジン）２４からの排気ガスを導き出すように構成された排気導出手段と、それにより導出された排気ガスをトラック１２の外側に供給するように構成された（上述の開口部１４を備えた）排気供給手段とを備える。以下では、まず、エンジン２４の構成を説明して、そこからの排気導出及び供給について説明を続ける。
【００１６】
図２に示す、トラック１２の動力源であるエンジン２４は、ここではディーゼルエンジンである。しかし、エンジン２４は、種々のエンジンであり得、例えばガソリンエンジンであってもよい。エンジン２４は、燃焼室２６の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、シリンダブロック２８の気筒２８ａ内でピストン３０を往復移動させて動力を発生するものである。燃焼室２６の吸気ポートは、吸気マニホールド３２に接続され、燃焼室２６の排気ポートは、排気マニホールド３４に接続されている。また、エンジン２４のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉ、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅ、燃料噴射弁３６が燃焼室２６ごとに配設されている。吸気マニホールド３２は、吸気管３８に接続されており、吸気管３８は、エアクリーナ４０を介して空気取入口(不図示)に接続されている。更に、エアクリーナ４０の下流側には、スロットルバルブ４２が組み込まれている。一方、排気マニホールド３４は、排気管４４に接続されている。排気管４４は、排気浄化装置４６に接続されている。排気ポートの開時に燃焼室から排出された排気ガスは、排気浄化装置４６で排気浄化処理が行われた後、排気浄化装置４６の下流側に接続された排気管５０により区画形成された排気通路４８を介して車外に排出される。なお、排気浄化装置４６は、種々の構成を備えることができ、例えば粒子状物質（ＰＭ）を除去燃焼させるためのディーゼル・パティキュレート・フィルター（ＤＰＦ）や、選択式還元触媒（ＳＣＲ触媒）を組み合わせた構成を備えることができる。
【００１７】
排気浄化装置４６の下流側の排気通路４８を区画形成する排気管５０には、排気導出手段における流れ調節手段としてのバルブ装置５２が組み込まれている。バルブ装置５２を介して、排気管５０には、排気ガスを排気通路４８から導き出すための導出用通路５４を区画形成する導出用管５６が接続されている。バルブ装置５２は、図２に示す構成に限定されず、バタフライ式バルブ、シャッター式バルブ、ピボット式バルブ等の種々の構成を備えることができる。バルブ装置５２は、バルブ本体５２ａと、バルブ本体５２ａが着座する着座部５２ｂ、５２ｃと、バルブ本体５２ａを動かすためのアクチュエータ５８とを備える。後述する制御装置７０によりアクチュエータ５８の駆動制御が行われ、それによりバルブ装置５２（のバルブ本体５２ａ）が作動される。バルブ装置５２は、（図２において破線で示す状態にバルブ本体５２ａがある）排気浄化装置４６を通過した排気ガスのほぼ全てが（バルブ装置５２の下流側の）排気通路４８´を介して車外に排出される状態（完全排出状態）と、（図２において実線で示す状態にバルブ本体５２ａがある）排気浄化装置４６を通過した排気ガスのほぼ全てが導出用通路５４に流れる状態（完全導出状態）とを含めて、その間の任意の状態を取り得るように設計されている。なお、初期状態では、バルブ装置５２は、完全排出状態になるように設計されているが、完全導出状態やそれらの中間の状態になるように設計されてもよい。
【００１８】
導出用通路５４を区画形成する導出用管５６の下流側には、分配部６０が設けられている。ここでは、その分配部６０に前述の複数の開口部１４が設けられている。したがって、排気通路４８からバルブ装置５２を介して導出用通路５４に導き出された排気ガスは前述の複数の開口部１４からトラック１２の外側の気流剥離抑制部位に供給可能になる。
【００１９】
なお、本実施形態では、バルブ装置５２と制御装置７０（の一部）とを含んで排気導出手段は構成されている。また、導出用通路５４と開口部１４とを含んで排気供給手段は構成されている。
【００２０】
バルブ装置５２のアクチュエータ５８の作動を制御する機能を備えた上記制御装置７０は、演算装置（例えばＣＰＵ）、記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）、入出力ポート等を備え、所謂コンピュータとしての構成を備えている。制御装置７０には、入力ポートを介して種々のセンサが接続され、例えばエンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ７２、エンジン負荷を検出するためのエンジン負荷センサ７４、及び、車速を検出するための車速センサ７６、ブレーキペダルが踏まれることでＯＦＦ状態からＯＮ状態になるブレーキスイッチ７８が接続されている。エンジン回転速度センサ７２は、ピストン３０がコンロッドを介して接続されたクランクシャフトの回転角を検出するためのクランク角センサであり得る。エンジン負荷センサ７４は、運転者により操作されるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ、吸気通路の圧力を検出するための吸気圧センサなどであり得る。そして、制御装置７０は、それらのセンサからの出力（入力）に応じて、予め記憶したプログラムやデータ等に従って、燃料噴射弁３６やスロットルバルブ４２の作動を制御する他、バルブ装置５２（のアクチュエータ５８）の作動を制御する。つまり、制御装置７０の一部は、流れ調節手段としてのバルブ装置５２のアクチュエータ５８の作動を制御する制御手段としての機能を担う。
【００２１】
ここで、図３のフローチャートに基づいて空気抵抗低減装置１０におけるバルブ装置５２の、制御装置７０による制御について説明する。まず、制御装置７０は、ステップＳ３０１において、車速が所定速度以上か否かを判定する。車速は、車速センサ７６の出力に基づいて検出される（取得される）。所定速度は、ここでは、空気抵抗の低減効果が望まれる走行状態か否かを判定するための指標として定められている。そして、車速が所定速度以上であるのでステップＳ３０１で肯定判定されるとステップＳ３０３に進む。
【００２２】
ステップＳ３０３では、運転状態が所定の運転状態か否かが判定される。判定対象となる運転状態は、ここではエンジン運転状態であり、エンジン回転速度センサ７２の出力及びエンジン負荷センサ７４の出力に基づいて検出される（取得される）。ここでは、所定の運転状態は低負荷領域の運転状態として定められている。所定の運転状態は、低負荷領域の運転状態に限定されず、例えば排気圧、導出用通路での圧力などを考慮して定められてもよい。なお、判定対象となる運転状態はエンジン回転速度センサ７２の出力及びエンジン負荷センサ７４の出力に基づく要求トルクと解されてもよい。そして、運転状態が所定の運転状態であるのでステップＳ３０３で肯定判定されるとステップＳ３０５に進む。
【００２３】
ステップＳ３０５では、制動操作が無いか否かが判定される。制動操作の有無は、ブレーキスイッチ７８のＯＮ−ＯＦＦ状態に応じて判定される。ブレーキペダル７８が踏まれていないのでブレーキスイッチ７８がＯＦＦ状態であるとき、ステップＳ３０５で肯定判定される。なお、このステップＳ３０５での判定が行われる理由の１つは、ブレーキペダルが踏まれているときは、空気抵抗を低減する特段の必要性がないからである。
【００２４】
ステップＳ３０５で肯定判定されるとき、ステップＳ３０７で、供給フラグがＯＮにされる。なお、初期状態では、供給フラグはＯＦＦ状態にある。供給フラグがＯＮ状態にされると、制御装置７０は、予め記憶しているプログラムやデータに従って、ステップＳ３０３で取得した又はそのときに新たに取得した運転状態に応じてバルブ装置５２のバルブ本体５２ａの目標開度（目標位置）を算出する。ただし、このときに算出される目標開度は導出用通路５４へ排気ガスの少なくとも一部が流れることができる開度である。なお、バルブ本体５２ａの目標開度は、更に車速などにも基づいて算出されてもよい。そして、制御装置７０は、バルブ本体５２ａの開度が算出した目標開度になるようにバルブ装置５２のアクチュエータ５８の作動を制御する。なお、供給フラグがＯＮ状態になったとき、単に予め定められた開度（位置）にバルブ本体５２ａは動かされてもよい。これにより、排気ガスを排気通路４８から導出用通路５４に導き出し、導出用通路５４及び開口部１４を介してトラック１２の外側、特に車体表面に沿って流れる気流の剥離を抑制したい箇所つまり気流剥離抑制部位に供給することができる。なお、ステップＳ３０７を経ることで当該ルーチンは終了し、次のルーチンのステップＳ３０１が実行される。
【００２５】
一方、車速が所定速度以上でないのでステップＳ３０１で否定判定されたり、動力源であるエンジンの運転状態が所定の運転状態でないのでステップＳ３０３で否定判定されたり、ブレーキスイッチ７８がＯＮ状態であるのでステップＳ３０５で否定判定されたりすると、ステップＳ３０９で前述の供給フラグがＯＦＦにされる。供給フラグがＯＦＦ状態にされると、制御装置７０は、バルブ装置５２のバルブ本体５２ａが図２において破線で示す状態になるように、アクチュエータ５８の作動を制御する。これにより、排気浄化装置４６を通過した排気ガスのほぼ全てが、開口部１４を介さずに、排気通路４８´を介して車外に排出されるようになる。なお、ステップＳ３０９を経ることで当該ルーチンは終了し、次のルーチンのステップＳ３０１が実行される。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の空気抵抗低減装置１０によれば、エンジン２４の排気ガス（特に排気浄化装置４６で浄化処理された排気ガス）を排気通路から導き出して開口部１４を介して車外に供給して、車体表面上の気流剥離抑制部位に（排気ガスを主とする）流れ又は流れの層を形成することができる。したがって、空気抵抗低減装置１０によれば、特にトラック１２の走行時、走行風（気流）の車体表面からの剥離を抑制することができ、よって空気抵抗を低減することが可能になる。
【００２７】
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することができる。例えば、動力源は、エンジンであることに限定されず、燃料電池システムであってもよい。動力源が燃料電池システムである場合、燃料電池から排出される水蒸気等が本開示の技術における（動力源からの）「排気ガス」にあたる。また、開口部１４は、単なる吹き出し口として構成されることに限定されず、排気ガスが流れる方向をより安定させるために車両内側から外側に向けて先細りとなるように形づけられてもよく、開口部１４にノズルが設けられてもよい。また、本開示の技術が適用される車両はトラックに限定されず、本開示の技術は種々の車両に適用され得る。
【００２８】
また、上記実施形態では、バルブ装置５２は排気通路４８に組み込まれたが、排気通路４８に連通する導出用通路５４に設けられてもよい。更に、上記実施形態では、車両の空気抵抗低減のために排気ガスを開口部１４を介して車外に供給するときは、上記ステップＳ３０１からＳ３０５の全ての判定で肯定判定されたときであった。しかし、本開示の技術はこれに限定されず、例えば、ステップＳ３０１の条件が満たされたとき（ステップＳ３０１で肯定判定されたとき）、あるいは、ステップＳ３０３の条件が満たされたとき（ステップＳ３０３で肯定判定されたとき）は何時でも供給フラグがＯＮにされてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０  空気抵抗低減装置
１２  トラック（車両）
１４  開口部
２４  エンジン
２６  燃焼室
２８  シリンダブロック
３０  ピストン
３２  吸気マニホールド
３４  排気マニホールド
３６  燃料噴射弁
４０  エアクリーナ
４２  スロットルバルブ
４４、５０  排気管
４６  排気浄化装置
４８、４８´  排気通路
５２  バルブ装置（流れ調節手段）
５４  導出用通路
５６  導出用管
５８  アクチュエータ
６０  分配部
７０  制御装置
７２  エンジン回転速度センサ
７４  エンジン負荷センサ
７６  車速センサ
７８  ブレーキスイッチ
【図１】
2019127042.tif 000003
【図２】
2019127042.tif 000004
【図３】
2019127042.tif 000005