JP5986047B2

JP5986047B2 - 車両の空気抵抗低減装置

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Publication number: JP5986047B2
Application number: JP2013172207A
Authority: JP
Inventors: 山口　義博; 義博山口; 真矢宇野; 治雄青木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2033-08-22
Also published as: DE102014216528A1; JP2015039971A; US9254876B2; US20150054302A1

Description

この発明は車両の空気抵抗低減装置に関し、より具体的には空気噴出装置を用いて車体に沿って流れる空気の流れを制御して車両の空気抵抗を低減させるようにした装置に関する。

シンセティック・ジェット・アクチュエータ等の空気噴出装置を用いて車体に沿って流れる空気の流れを制御して車両の空気抵抗を低減させるようにした装置の例としては、例えば欧州特許文献１記載の技術を挙げることができる。その技術においては、閉空間に配置される振動板（振動膜）に接続される加振部を周期的に駆動して振動板を振動させ、閉空間に穿設された開孔から空気を噴出させるシンセティック・ジェット・アクチュエータを少なくとも車両後部の上下位置、より具体的には車両後部の上下左右位置等に配置し、車体壁面に生成される空気の流れの剥離を抑えることで車体に作用する空気抵抗を低減させるように構成している。

欧州特許出願公開１５４４０８９号

特許文献１記載の技術は上記のように車両後部の上下左右位置にアクチュエータを配置し、開孔から空気を噴出するように構成している。しかしながら、開孔から噴出される空気の噴出速度等が的確に制御されていない場合、車両後部に発生する後流渦のバランスが乱れることがあり、車体に作用する空気抵抗を効果的に低減させることができないおそれがある。

特に車体底面は一般的に凹凸が激しく車体上面に比して空気抵抗が大きいため、車体の上部を流れる空気と車体の底部を流れる空気とで流速が異なる。この結果、発生する後流渦のバランスが乱れ、車体後部の上下位置において圧力差が生じ易く、空気抵抗が増大する要因となる。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、少なくとも上下位置に配置された空気噴出装置を用いて車体に沿って流れる空気の流れを制御すると共に、車両後部に発生する後流渦を制御、より詳しくは発生する後流渦のバランスを整えるように制御し、よって車体に作用する空気抵抗を低減させるようにした車両の空気抵抗低減装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、大略ボックス形状を呈する車両であって、閉空間に配置される振動膜を振動させる加振部を周期的に駆動して前記閉空間に穿設された開孔から空気を噴出させる空気噴出装置を後部の少なくとも上下位置にそれぞれ配置し、走行するときの空気抵抗を低減させるようにした車両の空気抵抗低減装置において、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記検出された走行状態に基づいて前記加振部の駆動周波数と駆動振幅のうちの少なくともいずれかからなる駆動信号を前記空気噴出装置ごとにそれぞれ決定する駆動信号決定手段と、前記決定された駆動信号に基づいて前記加振部を駆動する加振部駆動手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、前記移動状態検出手段は、前記車両の走行速度を検出する走行速度センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された走行速度に応じて予め設定された第１の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定する如く構成した。

請求項３に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、前記移動状態検出手段は、前記車両の後部の少なくとも上下位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された圧力に応じて予め設定された第２の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定する如く構成した。

請求項４に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、さらに、前記空気噴出装置を前記車両の後部の左右位置にそれぞれ配置すると共に、前記移動状態検出手段は、前記車両の操舵角を検出する操舵角センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された走行速度と操舵角に応じて予め設定された第３の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定する如く構成した。

請求項５に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、さらに、前記空気噴出装置を前記車両の後部の左右位置にそれぞれ配置すると共に、前記移動状態検出手段は、前記車両の操舵角を検出する操舵角センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された圧力と操舵角に応じて予め設定された第４の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定する如く構成した。

請求項６に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、前記移動状態検出手段は、前記車両の後部の少なくとも上下位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された圧力を相互に比較すると共に、前記比較結果に基づいて前記決定された加振部の駆動信号を補正する補正手段を備える如く構成した。

請求項１に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、閉空間に配置される振動膜を振動させる加振部を周期的に駆動して開孔から空気を噴出させる空気噴出装置を車両後部の少なくとも上下位置にそれぞれ配置し、検出された車両の走行状態に基づいて加振部の駆動信号を空気噴出装置ごとにそれぞれ決定すると共に、決定された駆動信号に基づいて加振部を駆動するように構成したので、車両走行中に車体壁面に生成される空気の流れの剥離点を後退させることができると共に、車体後部の上下左右位置に発生する後流渦を制御、より詳しくは発生する後流渦のバランスを整えるように制御し、よって車体に作用する空気抵抗を低減させることができる。

即ち、車両後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置に配置された各空気噴出装置に対し、それぞれ独立した目標値（駆動信号）を決定し、それに基づき各空気噴出装置の加振部を駆動するように構成したので、車両後部に発生する後流渦を制御、より具体的には、発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体に作用する空気抵抗を低減させることができる。

請求項２に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、走行速度センサによって検出された車両の走行速度に応じて予め設定された第１の特性を検索して加振部の駆動信号を決定するように構成したので、上記した効果に加え、加振部の駆動信号を一層的確に決定することができ、車両後部に発生する後流渦を一層バランス良く制御することが可能となり、車体に作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

請求項３に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、車両の後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサによって検出された圧力に応じて予め設定された第２の特性を検索して加振部の駆動信号を決定するように構成したので、請求項２に係る発明と同様に、加振部の駆動信号を一層的確に決定することができ、車両後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体に作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

請求項４に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、さらに、空気噴出装置を車両後部の左右位置にそれぞれ配置すると共に、車両の操舵角を検出する操舵角センサを備え、検出された走行速度と操舵角に応じて予め設定された第３の特性を検索して加振部の駆動信号を決定するように構成したので、上記した効果に加え、加振部の駆動信号を一層的確に決定することができ、車両後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体に作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

即ち、車体は一般的にほぼ左右対称の形状を有することから、車両が直進走行する場合、車両後部の左右位置ではほとんど圧力差は生じない。しかしながら、例えば車両が旋回する場合、後流渦のバランスが乱れ、車両後部の左右位置で圧力差が生じ、空気抵抗が増大するおそれがある。そこで請求項４に係る発明にあっては、車両後部の上下位置に加え、左右位置にもアクチュエータを配置すると共に、操舵角センサを備えるように構成したので、上下位置のみならず左右位置に配置された空気噴出装置の加振部の駆動信号を検出された操舵角に応じて一層的確に決定することができ、車両後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体に作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

請求項５に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、さらに、空気噴出装置を車両後部の左右位置にそれぞれ配置すると共に、車両の操舵角を検出する操舵角センサを備え、検出された圧力と操舵角に応じて予め設定された第４の特性を検索して加振部の駆動信号を決定するように構成したので、請求項４に係る発明と同様に、車両後部の上下位置のみならず左右位置に配置された空気噴出装置の加振部の駆動信号も検出された操舵角に応じて一層的確に決定することができ、車両後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体に作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

請求項６に係る車両の空気抵抗低減装置にあっては、車両後部の少なくとも上下位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサを備え、検出された圧力を相互に比較すると共に、比較結果に基づいて決定された加振部の駆動信号を補正するように構成したので、空気噴出装置の加振部の駆動信号をより一層的確に決定することができ、車両後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体に作用する空気抵抗をより一層効果的に低減させることができる。

即ち、車両の走行状態に基づいて決定された駆動信号により加振部を駆動した後、検出された車両後部の圧力に基づいて駆動信号を補正するようにしたので、走行状態に基づいて決定された制御量（駆動信号）によっても後流渦を十分にバランス良く制御できなかった場合であっても、これを適宜補正することができ、よって車体に作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

この発明の第１実施例に係る車両の空気抵抗低減装置を全体的に示す概略図である。図１の装置の効果を確認するための試験機の説明図である。図２に示す試験機を使って行った実験の結果を示す説明図である。図１に示す車両の空気抵抗低減装置の動作を説明するための説明図である。図４に示す動作をより具体的に示すフロー・チャートである。図４と同様、図１に示す車両の空気抵抗低減装置の変形例の動作を説明するための説明図である。この発明の第２実施例に係る車両の空気抵抗低減装置を全体的に示す概略図である。図７に示す車両の空気抵抗低減装置の動作を示すフロー・チャートである。図８に示す動作の効果を示す説明図である。

以下、添付図面に即してこの発明に係る車両の空気抵抗低減装置を実施するための形態について説明する。

図１はこの発明の第１実施例に係る車両の空気抵抗低減装置を全体的に示す概略図である。

図１において符号１０はその装置を示し、装置１０は、車両１２の車体１２ａに取り付けられるシンセティック・ジェット・アクチュエータ（Synthetic Jet Actuator。以下「ＳＪアクチュエータ」と略称する。空気噴出装置）１６を備える。

車両１２は図示のような大略ボックス形状、例えばハッチバック型の乗用車からなり、車体１２ａの前部にはエンジン（内燃機関）、電動モータ、あるいはそのハイブリッドのいずれかからなる原動機（図示せず）が搭載され、原動機の駆動力で駆動輪１４を駆動して走行する。車体１２ａ後部の内部にはＳＪアクチュエータ１６が取り付けられる。

図１ではＳＪアクチュエータ１６を模式図で示す。ＳＪアクチュエータ１６は少なくとも車体１２ａ後部（背面）の重力方向における上下位置、正確には上下左右位置に配置される。より具体的には、車両１２のリアウインドウの上部位置、後部バンパ下側位置及びテールランプ付近にそれぞれ複数個配置される。車体１２ａの後部にはＳＪアクチュエータ１６の取り付け位置に対応して開孔（スリット）１６ａが設けられる。また、ＳＪアクチュエータ１６は振動膜（振動板）１６ｂと、それに接続されるマグネットなどから構成される加振部（磁気回路部）１６ｃと、閉空間１６ｄなどからなる公知の構造、例えばスピーカとからなる。

尚、図１では便宜のためＳＪアクチュエータ１６を１個のみ示すが、前述するように、ＳＪアクチュエータ１６は車両後部の上下左右位置にそれぞれ少なくとも１個ずつ配置される。より具体的には、ＳＪアクチュエータ１６は、車体１２ａ後部（背面）の上辺、下辺、左辺、右辺位置にそれぞれ複数個配置され、各辺に配置されるアクチュエータごとに独立して制御可能となるように構成される。

図示の如く、車体１２ａ後部に設けられるＳＪアクチュエータ１６の開孔１６ａは、その開孔１６ａから噴出される空気の噴出方向Ａが、車両１２が走行するときに車体１２ａに沿って流れる空気の流れ方向Ｂと平行となるように位置させられると共に、空気の流れＣによって車体１２ａの壁面に生成される境界層の剥離点付近に位置させられる。尚、剥離点の位置は車体１２ａの形状と想定される車両１２の走行速度に応じ、実験によって予め適宜推定（測定）される。また、便宜のため図１でＳＪアクチュエータ１６を誇張して示した。

車両１２の運転席付近などの適宜箇所にはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏなどからなるマイクロコンピュータを備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）２０が配置される。

駆動輪１４のドライブシャフト（図示せず）の付近には速度センサ２２が配置され、車両１２の走行速度を示す速度信号を生成してＥＣＵ２０に出力する。

ＥＣＵ２０は、相関情報参照部２０ａ（駆動信号決定手段）と駆動信号決定部２０ｂ（駆動信号決定手段）と加振部駆動部２０ｃ（加振部駆動手段）を備え、相関情報参照部２０ａと駆動信号決定部２０ｂにおいて車両１２の走行速度に基づいてＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃの駆動信号、より具体的には駆動周波数と駆動振幅を決定し、加振部駆動部２０ｃにおいて決定された駆動周波数と駆動振幅で加振部１６ｃを駆動する。尚、加振部駆動部２０ｃは増幅器を備える。

上記ＥＣＵの動作について図２，３を参照して説明する。図２は図１の装置１０の効果を確認するための試験機１００を示す説明図、図３は試験機１００を使って行った実験の結果を示す説明図である。

試験機１００は、車両１２の車体１２ａをモデル化した車体モデルからなり、風洞（図示せず）の内部に配置され、矢印Ｄで示す方向から空気を送風される。試験機１００は、内部の上下左右位置にそれぞれ振動空気源（ＳＪアクチュエータ１６に相当）１０６を備えると共に、空気の流れ方向から見て後方側の面（車両後部（背面）に相当）の上下左右位置に開孔（スリット）１０６ａが設けられる。

図３の紙面上部に示すグラフは、試験機１００の上下左右位置に配置された振動空気源１０６のうちの下側位置に配置された振動空気源１０６の駆動周波数（より詳しくは、特定の周波数を１（基準）とした場合の無次元周波数ｆｎ）に対する空気抵抗の低減率（より詳しくは、振動空気源１０６を駆動しないときの空気抵抗を１とした場合の無次元空気抵抗）を示し、図３の下側に示す図は、モデル１００の後方を側面から見たときの空気の圧力分布を示す。

図３（ａ）に示す如く、振動空気源１０６に対して何らの制御も行わない場合、試験機１００の後方に発生する後流渦（圧力分布）は上下でバランスが取れておらず、特に試験機１００の下部で強い渦が発生し、空気抵抗が増大していることが読み取れる。

これに対し、図３（ｂ）（ｃ）に示す如く、試験機１００の上下左右位置に配置された振動空気源１０６を適宜振動させることにより、後方に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、よって空気抵抗の低減が可能となる。より具体的には、図３（ｂ）に示すように上下左右位置の振動空気源１０６に対してそれぞれ駆動周波数を設定し、これらを独立して振動させることで、全ての振動空気源１０６を同一の周波数で一律に振動させる場合（図３（ｃ））に比し、より高い空気抵抗低減効果を得ることが可能となる。

この実施例において特徴的なことは、上記実験より得られた知見に基づき、車体１２ａ後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置に配置されたＳＪアクチュエータ１６を、それぞれ独立して制御可能となるように構成することにより、車体１２ａに沿って流れる空気の流れＣ（車体壁面に生成される境界層）を制御して剥離点を下流側に移動させると共に、車体１２ａ後部の上下左右位置に発生する後流渦を制御、より正確には、発生する後流渦をバランス良く制御し、よって車体１２ａに作用する空気抵抗を低減させるようにしたことにある。

図４は図１に示す車両の空気抵抗低減装置１０の動作を説明するための説明図、図５はその動作をより具体的に示すフロー・チャートである。図示のプログラムはＥＣＵ２０によって所定の周期ごとに実行される。

以下説明すると、先ずＳ１０において車両１２の走行状態、即ち図１，３に示す速度センサ２２の出力値に基づき車両１２の走行速度を検出する。

次いでＳ１２に進み、Ｓ１０で検出された走行速度に基づき相関情報参照部２０ａに格納される出力マップ（第１の特性）を検索すると共に、その検索結果に応じ、駆動信号決定部２０ｂにおいて、車体１２ａ後部の上下左右位置に配置されるＳＪアクチュエータ１６それぞれの加振部１６ｃの駆動周波数と駆動振幅のうちの少なくともいずれか、より具体的にはその両方からなる駆動信号を決定する。

尚、相関情報参照部２０ａに格納される出力マップ（第１の特性（及び後述する第２から第４の特性））は予め実験により求められる。

Ｓ１４では、Ｓ１２で決定された加振部１６ｃの駆動信号（駆動周波数・駆動振幅）に基づき決定された駆動周波数と駆動振幅で、加振部駆動部２０ｃにより車体１２ａ後部の上下左右位置に配置されるＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃをそれぞれ独立に駆動し、プログラムを終了する。

この発明の第１実施例においては、上記の如く構成したので、車両１２の走行中に車体１２ａの壁面に生成される空気の流れＣの剥離を抑えることができると共に、車体１２ａ後部の上下左右位置に発生する後流渦をバランス良く制御し、よって車体に作用する空気抵抗を低減させることができる。

即ち、車体１２ａ後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置に配置された各ＳＪアクチュエータ１６に対し、速度センサ２２によって検出された車両の走行速度に応じて予め設定された第１の特性（出力マップ。図３）を検索し、それぞれ独立した目標値（駆動信号）を決定する（相関情報参照部２０ａ、駆動信号決定部２０ｂ。Ｓ１２）と共に、それに基づき各ＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃを駆動する（加振部駆動部２０ｃ。Ｓ１４）ように構成したので、後流渦のバランスを適切に制御することができる。

図６は図１，４に示す車両の空気抵抗低減装置の変形例の動作を説明するための説明図である。

図１，６に示す如く、第１実施例の変形例にあっては、車体１２ａ後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置にそれぞれ圧力センサ２４を設け、速度センサ２２に代わり圧力センサ２４によって検出された車体１２ａ後部の各圧力に基づき相関情報参照部２０ａに格納される予め設定された出力マップ（第２の特性。図６）を検索すると共に、その検索結果に応じ、駆動信号決定部２０ｂにおいて、加振部１６ｃの駆動周波数と駆動振幅のうちの少なくともいずれか、より具体的にはその両方からなる駆動信号を決定するように構成した。

尚、圧力センサ２４は、ＳＪアクチュエータ１６を用いて車体１２ａに沿って流れる空気の流れＣを制御したときに、車体１２ａの後部に発生する後流渦を的確に検出可能な位置、即ちＳＪアクチュエータ１６の開孔１６ａ付近であって、かつ噴出される空気の影響を直接受けることのないよう、開孔１６ａよりもわずかに車体１２ａ後部（背面）の内側位置に配置される。また、圧力センサ２４の出力値はハイパスフィルタなどを用いて適宜処理される。

以上の如く構成する場合にあっても、図４，５を用いて説明した如く、車両１２の走行中に車体１２ａ壁面に生成される空気の流れＣの剥離を抑えることができると共に、車体１２ａ後部の上下左右位置に発生する後流渦をバランス良く制御し、よって車体に作用する空気抵抗を低減させることができる。

即ち、車体１２ａ後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置に配置された各ＳＪアクチュエータ１６に対し、圧力センサ２４によって検出された車体１２ａ後部の各圧力に応じて予め設定された第２の特性（出力マップ。図６）を検索し、それぞれ独立した目標値（駆動信号）を決定する（相関情報参照部２０ａ、駆動信号決定部２０ｂ。Ｓ１２）と共に、それに基づき各ＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃを駆動する（加振部駆動部２０ｃ。Ｓ１４）ように構成したので、後流渦のバランスを適切に制御することができる。

図７はこの発明の第２実施例に係る車両の空気抵抗低減装置１０を全体的に示す概略図、図８はその動作を示すフロー・チャート、図９は図８に示す動作の効果を示す説明図である。

第１実施例と相違する点に注目して説明すると、図７に示す如く、この発明の第２実施例にあっては、ＥＣＵ２０はさらに制御量探索部２０ｄを備えるように構成した。

制御量探索部２０ｄは、駆動信号決定部２０ｂにおいて決定される加振部１６ｃの駆動信号（駆動周波数・駆動振幅）と圧力センサ２４により検出された圧力に基づき、加振部１６ｃの駆動信号（駆動周波数・駆動振幅）に対して適宜加えられる補正項を探索（算出）する。

図８を参照して第２実施例に係る空気抵抗低減装置１０のＥＣＵ２０の動作を説明する。先ず、Ｓ１００からＳ１０４までは第１実施例のＳ１０からＳ１４と同じ処理を行うと共に、Ｓ１０６において圧力センサ２４により車体１２ａ後部の圧力を検出する。

即ち、Ｓ１０６においては、Ｓ１０２で決定された駆動信号に基づいてＳ１０４で各ＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃをそれぞれ駆動した後における車体１２ａ後部の少なくとも上下位置、より正確には上下左右位置の圧力を検出する。

次いでＳ１０８に進み、Ｓ１０６で検出された圧力を相互に比較し、その圧力差を算出すると共に、算出された圧力差が所定値未満であるか否か判断する。より具体的には、Ｓ１０６で検出された車体１２ａ後部の上下左右位置の圧力から、車体１２ａ後部の上下位置の圧力差と、車体１２ａ後部の左右位置の圧力差を算出し、それぞれの差が適宜設定された所定値未満か否か判断する。

Ｓ１０８で肯定されるとき、即ち、出力マップ（第１から第４の特性）を検索して決定された駆動信号に基づいて加振部１６ｃを駆動した後に、車体１２ａ後部の上下左右位置に発生する圧力（後流渦）のバランスが取れていると判断される場合、そのままプログラムを終了する。

他方、Ｓ１０８で否定されるとき、即ち、出力マップ（第１から第４の特性）を検索して決定された駆動信号に基づいて加振部１６ｃを駆動したものの、車体１２ａ後部の上下左右位置に発生する圧力（後流渦）のバランスが十分に取れていないと判断される場合はＳ１１０に進み、制御量探索部２０ｄにおいて、その圧力差（ばらつき）に応じて加振部１６ｃの駆動信号（駆動周波数・駆動振幅）を補正する。尚、制御量探索部２０ｄにおける補正項の算出にあっては、例えば公知のフィードバック制御系等を用いることができる。

図９は図２に示す試験機１００を用いて図８に示す第２実施例の動作を実行した実験結果を示す。図９において、周波数は試験機１００の上部に配置された振動空気源１０６の駆動周波数を無次元化した値（無次元周波数ｆｎ）を示す。図９に示す実験結果から、図８フロー・チャートの制御により振動空気源１０６の駆動周波数が最適周波数に収束していく様子が読み取れる。

以上のように、この発明の第２実施例にあっては、圧力センサ２４により検出された圧力を相互に比較する（制御量探索部２０ｄ。Ｓ１０８）と共に、比較結果に基づいて、出力マップ（第１から第４の特性）から決定された加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）を補正するように構成したので、ＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅をより一層的確に決定することができ、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。尚、残余の構成及び効果は第１実施例と変わらない。

また、第１、第２実施例に係る発明にあっては、さらに、車両の運転席付近に配置されるステアリングホイール（図示なし）のシャフト（図示せず）に操舵角センサ２６を取り付け、運転者によって入力されたステアリングホイールの操舵角に応じた信号を出力するように構成しても良い。

具体的には、相関情報参照部２０ａにおいて、走行速度と操舵角に基づいて予め設定された出力マップ（第３の特性。図示なし）を格納しておき、車両１２の走行状態を示すパラメータとして走行速度に加えてステアリングホイールの操舵角を検出するように構成することもできる。

あるいは、相関情報参照部２０ａにおいて、車体後部の圧力と操舵角に基づいて予め設定された出力マップ（第４の特性。図示なし）を格納しておき、車両１２の走行状態を示すパラメータとして車体後部の圧力に加えてステアリングホイールの操舵角を検出するように構成することもできる。

以上の如く構成することにより、車体１２ａ後部の上下位置のみならず左右位置に配置されたアクチュエータの加振部の駆動信号を検出された操舵角に応じて的確に決定することができ、車体に作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

即ち、車体１２ａは一般的にほぼ左右対称の形状を呈することから、車両１２が直進走行する場合、車体１２ａ後部の左右位置に発生する後流渦のバランスが大きく相違することはなく、従って車体１２ａ後部の左右位置ではほとんど圧力差は生じない。しかしながら、例えば車両１２が旋回する場合、車体１２ａ後部の左右位置に発生する後流渦のバランスが崩れ、その結果、車体１２ａ後部の左右位置でも圧力差が生じ、空気抵抗が増大するおそれがある。しかしながら、上記の如く構成することにより、車体１２ａ後部の上下位置のみならず左右位置に配置されたＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃの駆動信号（駆動周波数・駆動振幅）を検出された操舵角に応じて的確に決定することができ、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

上記した如く、この発明の第１、第２実施例に係る発明にあっては、大略ボックス形状を呈する車両１２であって、閉空間１６ｄに配置される振動膜１６ｂを振動させる加振部１６ｃを周期的に駆動して前記閉空間に穿設された開孔１６ａから空気を噴出させる空気噴出装置（ＳＪアクチュエータ（シンセティック・ジェット・アクチュエータ））１６を後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置にそれぞれ配置し、走行するときの空気抵抗を低減させるようにした車両の空気抵抗低減装置１０において、前記車両１２の走行状態を検出する走行状態検出手段（速度センサ２２、圧力センサ２４、舵角センサ２６。Ｓ１０，Ｓ１００）と、前記検出された走行状態（走行速度、車体後部の圧力、操舵角）に基づいて前記加振部１６ｃの駆動周波数と駆動振幅のうちの少なくともいずれかからなる駆動信号を前記ＳＪアクチュエータ１６ごとにそれぞれ決定する駆動信号決定手段（相関情報参照部２０ａ、駆動信号決定部２０ｂ。Ｓ１２、Ｓ１０２）と、前記決定された駆動信号に基づいて前記加振部を駆動する加振部駆動手段（加振部駆動部２０ｃ。Ｓ１４，Ｓ１０４）とを備える如く構成したので、車両走行中に車体１２ａ壁面に生成される空気の流れの剥離点を後退させることができると共に、車体１２ａ後部の上下左右位置に発生する後流渦をバランス良く制御し、よって車体１２ａに作用する空気抵抗を低減させることができる。

即ち、車体１２ａ後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置に配置された各ＳＪアクチュエータ１６に対し、それぞれ独立した目標値（駆動信号）を決定し、それに基づき各ＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃを駆動するように構成したので、車体１２ａ後部に発生する後流渦をバランス良く制御することができる。

また、車速センサ（走行速度センサ）２２によって検出された車両１２の走行速度に応じて予め設定された第１の特性（出力マップ。図３）を検索して加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）を決定するように構成したので、上記した効果に加え、加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）を一層的確に決定することができ、車体１２ａ後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

また、車体１２ａの後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサ２４によって検出された圧力に応じて予め設定された第２の特性（出力マップ。図６）を検索して加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）を決定するように構成したので、同様に、加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅を一層的確に決定することができ、車体１２ａ後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

また、運転者によって操作される車両１２のステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサ（操舵角センサ）２６を備え、検出された走行速度と操舵角に応じて予め設定された第３の特性を検索して加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）を決定するように構成したので、上記した効果に加え、加振部１６ｃの駆動信号を一層的確に決定することができ、車体１２ａ後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

即ち、車体１２ａは一般的にほぼ左右対称の形状を有することから、車両１２が直進走行する場合、車体１２ａ後部の左右位置ではほとんど圧力差は生じない。しかしながら、例えば車両１２が旋回する場合、車体後部の左右位置でも圧力差が生じ、その結果、空気抵抗が増大するおそれがある。そこで、車両後部の上下位置に加え、左右位置にもＳＪアクチュエータ１６を配置すると共に、舵角センサ２６を備えるように構成したので、上下位置のみならず左右位置に配置されたアクチュエータの加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅を検出された操舵角に応じて的確に決定することができ、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

また、運転者によって操作される車両１２のステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサ（操舵角センサ）２６を備え、検出された圧力と操舵角に応じて予め設定された第４の特性を検索して加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）を決定するように構成したので、上記と同様に、加振部１６ｃの駆動信号を一層的確に決定することができ、車体１２ａ後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

また、この発明の第２実施例に係る発明にあっては、車体１２ａ後部の少なくとも上下位置、より具体的には上下左右位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサを備え、検出された圧力を相互に比較する、より具体的には上下位置の圧力と左右位置の圧力をそれぞれ比較すると共に、比較結果（圧力差）に基づいて決定された加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）を補正する（制御量探索部２０ｄ。Ｓ１０６−Ｓ１１０）ように構成したので、ＳＪアクチュエータ１６の加振部１６ｃの駆動周波数・駆動振幅（駆動信号）をより一層的確に決定することができ、車体１２ａ後部に発生する後流渦をバランス良く制御することが可能となり、車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

即ち、車両１２の走行状態に基づいて決定された駆動信号により加振部１６ｃを駆動した後、検出された車体１２ａ後部の圧力（より正確には圧力差）に基づいて駆動信号を補正するようにしたので、走行状態に基づいて決定された制御量（駆動信号）によっても後流渦を十分にバランス良く制御できなかった場合であっても、これを適宜補正することができ、よって車体１２ａに作用する空気抵抗を一層効果的に低減させることができる。

尚、上記においてＳＪアクチュエータの振動板（振動膜）としてスピーカの振動板を利用したが、これに限られず、例えば圧電振動板（振動膜）であっても良い。

また、上記において空気噴出装置の例としてＳＪアクチュエータを用いて説明したが、これに限られず、例えばパルス・ジェット・アクチュエータであっても良い。

また、車両１２としてハッチバック型の乗用車を例にして説明したが、車両の形状は大略ボックス形状に係るものであれば良く、例えばワンボックス型やミニバン型の乗用車などであっても良い。

また、制御量探索部２０ｄにおける補正項の算出手法としてフィードバック系制御を例にして説明したが、フィードバック系の制御としては古典制御理論、現代制御理論を問わず種々の算出手法を適宜用いることが可能である。また、フィードバック系制御に加え、フィードフォワード系制御を併用することも可能である。

１０車両の空気抵抗低減装置、１２車両、１２ａ車体、１６ＳＪアクチュエータ（シンセティック・ジェット・アクチュエータ。空気噴出装置）、１６ａ開孔（スリット）、１６ｂ振動膜、１６ｃ加振部、１６ｄ閉空間、２０ＥＣＵ（電子制御ユニット）、２０ａ相関情報参照部（駆動信号決定手段）、２０ｂ駆動信号決定部（駆動周信号決定手段）、２０ｃ加振部駆動部（加振部駆動手段）、２０ｄ制御量探索部、２２速度センサ、２４圧力センサ、２６舵角センサ

Claims

大略ボックス形状を呈する車両であって、閉空間に配置される振動膜を振動させる加振部を周期的に駆動して前記閉空間に穿設された開孔から空気を噴出させる空気噴出装置を後部の少なくとも上下位置にそれぞれ配置し、走行するときの空気抵抗を低減させるようにした車両の空気抵抗低減装置において、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記検出された走行状態に基づいて前記加振部の駆動周波数と駆動振幅のうちの少なくともいずれかからなる駆動信号を前記空気噴出装置ごとにそれぞれ決定する駆動信号決定手段と、前記決定された駆動信号に基づいて前記加振部を駆動する加振部駆動手段とを備えることを特徴とする車両の空気抵抗低減装置。
前記移動状態検出手段は、前記車両の走行速度を検出する走行速度センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された走行速度に応じて予め設定された第１の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定することを特徴とする請求項１記載の車両の空気抵抗低減装置。
前記移動状態検出手段は、前記車両の後部の少なくとも上下位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された圧力に応じて予め設定された第２の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定することを特徴とする請求項１記載の車両の空気抵抗低減装置。
さらに、前記空気噴出装置を前記車両の後部の左右位置にそれぞれ配置すると共に、前記移動状態検出手段は、前記車両の操舵角を検出する操舵角センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された走行速度と操舵角に応じて予め設定された第３の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定することを特徴とする請求項２記載の車両の空気抵抗低減装置。
さらに、前記空気噴出装置を前記車両の後部の左右位置にそれぞれ配置すると共に、前記移動状態検出手段は、前記車両の操舵角を検出する操舵角センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された圧力と操舵角に応じて予め設定された第４の特性を検索して前記加振部の駆動信号を決定することを特徴とする請求項３記載の車両の空気抵抗低減装置。
前記移動状態検出手段は、前記車両の後部の少なくとも上下位置の圧力をそれぞれ検出する圧力センサを備え、前記駆動信号決定手段は、前記検出された圧力を相互に比較すると共に、前記比較結果に基づいて前記決定された加振部の駆動信号を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両の空気抵抗低減装置。