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原文传递一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置及方法

专利名称：	一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置及方法
摘要：	本发明公开了一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置及方法，包括左右两块尾翼端板，一块固定主翼，中间固定端板，左右各两块可调攻角的襟翼，端板后部的空气制动挡块。左右各两套液压驱动机构，第一套设在两侧端板上，用于驱动襟翼攻角变化，第二套设在端板靠近空气制动挡块附近，用于驱动后置空气制动板开闭。电控液压控制系统：液压控制部分，包含三位四通电磁换向阀，调速阀，齿轮液压泵以及溢流阀和由减压阀、节流阀、单向阀组成的流量控制回路；电子控制模块，与CAN总线相连收集各传感器数据，判断行驶工况并向电磁换向阀发送不同信号，使液压泵与液压缸接通，通过液压缸驱动连杆和摇臂，以驱动翼片转动改变襟翼攻角和空气制动挡块开闭。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	皮健;洪亮;卜纯研
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201811600440.5
公开号：	CN109733489A
分类号：	B62D35/00(2006.01);B;B62;B62D;B62D35
申请人地址：	212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
主权项：	1.一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置，其特征在于，包括：左右两块尾翼端板(6)，一块固定主翼，中间固定端板，左右各两块可调攻角的襟翼，以及端板后部的空气制动挡块(7)；左右各两套液压驱动机构，第一套由可调尾翼装置液压缸(1)和一套并联四连杆机构组成，设置在两侧端板上，用于驱动襟翼攻角的变化；第二套由空气制动挡块装置液压缸(4)和驱动杆件组成，设置在端板靠近空气制动挡块(7)的部分，用于驱动后置空气制动板的开闭；电控液压控制系统，包含：液压控制部分，包括三位四通电磁换向阀，调速阀，与发动机相连的齿轮液压泵(14)，以及作为保护的溢流阀和由减压阀、节流阀、单向阀组成的流量控制回路；电子控制模块，与赛车的CAN总线相连，收集各传感器发送到CAN总线中的数据，判断赛车的行驶工况，并根据赛车的不同工况向电磁换向阀发送不同频率的PWM信号，从而控制电磁换向阀的通电时间，电磁换向阀通电后将使液压泵与液压缸接通，从而通过液压缸驱动连杆(2)和摇臂，驱动翼片转动改变襟翼的攻角和空气制动挡块(7)的开闭。 2.根据权利要求1所述的一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置，其特征在于，所述传感器包括横摆角速度传感器，节气门开度传感器，制动踏板位置传感器以及车速传感器。 3.根据权利要求1所述的一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置，其特征在于，所述电控液压控制系统的能源装置为齿轮液压泵(14)，与赛车发动机相连；执行装置为四个液压缸，分别用于驱动左右两套可调尾翼装置和空气辅助制动装置；控制调节装置，包括3个三位四通电磁换向阀，其中一个用于调节空气辅助制动装置，另外两个用于调节左右两套可调尾翼装置，4个由减压阀和节流阀构成的节流调速回路，设置在液压缸输入端，用于维持液压缸速度的恒定，1个溢流阀，并联在液压泵输出端，起保护作用。液压油路将沿着尾翼连接杆和端板内侧布置。 4.根据权利要求1所述的一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置，其特征在于，所述尾翼端板，襟翼翼片和空气制动挡块均由纤维复合材料制成，襟翼翼片为空心翼。 5.根据权利要求1所述的一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置，其特征在于，所述连杆机构的杆件部分均由碳纤维杆制成，接头、翼肋均由高强度铝合金制成。 6.根据权利要求1所述的一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置，其特征在于，所述主翼采用边条翼变截面设计；所述襟翼采用左右分隔式设计。 7.一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置的控制方法，其特征在于，首先将尾翼的五种工况的各种变化情况输入ECU中，五种工况分别为： 1)小攻角组合工况；2)直线减阻工况；3)左大攻角右小攻角组合工况；4)左小攻角右大攻角组合工况；5)空气制动工况。其次，将赛车在比赛中的情况划分为以下十一种： a)直道减速，此时尾翼对应工况2变化为工况4；b)直道入缓弯，此时尾翼对应工况5变化为工况1；c)直道入左急弯，此时对应工况5变化为工况3；d)直道入右急弯，此时对应工况5变化为工况4；e)缓弯进左急弯，此时对应工况1变化为工况3；f)缓弯进右急弯，此时对应工况1变化为工况4；g)左急弯进直道，此时对应工况3变化为工况2；h)右急弯进直道，此时对应工况4变为工况2；i)左急弯进缓弯，此时对应工况3变化为工况1；j)右急弯进缓弯，此时对应工况4变为工况1；k)缓弯进直道，此时对应工况1变为工况2。将以上十一种变化情况均保存在ECU中，通过CAN总线接收整车信号后，ECU将对整车行驶工况进行分析，若车速达到阈值A，判断制动踏板位置传感器和节气门开度传感器信号有无达到阈值B和C，若制动踏板位置信号没有达到阈值B和节气门开度信号达到阈值C，则判定赛车处于直线加速状态，此时尾翼对应工况2，若制动踏板传感器信号达到阈值B而节气门开度传感器信号未达到阈值C，则判定赛车处于直线减速状态，此时对应尾翼工况5；若车速未达到阈值A，先判定制动位置传感器信号有无达到阈值B，若达到，则再判断横摆角速度传感器信号，若有但未达到阈值D，则判定赛车处于小角度转弯状态，此时对应尾翼工况1，若横摆角速度传感器信号达到阈值D，在判定角速度方向，此时赛车处于大角度转弯工况，对应尾翼工况3和4；若车速未达到阈值A，且制动传感器信号未达到阈值B，且节气门开度传感器达到阈值C，则此时赛车处于调整状态。工作时，ECU在判断完当前工况后将数据保存，并读取上一工况，在与保存的十一种变化情况作比较，得出目前赛车行驶状况的变化情况，从而来控制电磁阀的通电时间；其中，赛车行驶过程中还会遇到以下两种情况：第一，前一工况无信号，对应赛车起步，此时按变化情况k来控制电磁阀；第二，赛车处于调整状态，此时ECU不向电磁阀送信号，且此状态不保存。 8.根据权利要求7所述的一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置的控制方法，其特征在于，所述五种工况的定义为： 1)小攻角组合工况，该工况是尾翼的初始工况，左侧襟翼(8)，右侧襟翼(9)均处于小攻角工位，空气制动挡块(7)关闭； 2)直线减阻工况，左侧襟翼(8)，右侧襟翼(9)均处于零攻角工位，空气制动挡块(7)关闭； 3)左大攻角右小攻角组合工况，左侧襟翼(8)处于大攻角工位，右侧襟翼(9)处于小攻角工位，空气制动挡块(7)关闭； 4)左小攻角右大攻角组合工况；左侧襟翼(8)处于小攻角工位，右侧襟翼(9)处于大攻角工位，空气制动挡块(7)关闭； 5)空气制动工况，左侧襟翼(8)与右侧襟翼(9)均处于最大攻角工位，空气制动挡块(7)开启。 9.根据权利要求7所述的一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置的控制方法，其特征在于，针对所述赛车在比赛中的十一种情况，分别进行如下控制： a)直道减速时，ECU分别向三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)发送信号，电磁阀通电后从中位移向右位，其中三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)通电三个单位的时间，三位四通电磁换向阀C(15)通电一个单位时间，分别带动连杆(2)、摇臂(3)，使左侧襟翼(8)，右侧襟翼(9)从零攻角工位转动至最大攻角工位，带动摇臂使空气制动挡块(7)旋转90°开启，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)回到中位保压； b)直道入缓弯时，ECU分别向三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)发送信号，电磁阀通电后从中位移向左位，三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀C(15)通电一个单位时间，分别带动连杆(2)、摇臂(3)使左侧襟翼(8)，右侧襟翼(9)从最大攻角工位转动至小攻角工位，带动摇臂使空气制动挡块(7)关闭，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)回到中位保压； c)直道入左急弯时，ECU分别向三位四通电磁换向三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)发送信号，电磁阀通电后从中位移向左位，三位四通电磁换向阀B(13)通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀C(15)通电一个单位时间，分别带动的连杆(2)、摇臂(3)使右侧襟翼(9)从最大攻角工位转动至小攻角工位，左侧襟翼(8)从最大攻角工位转动至大攻角工位，带动摇臂使空气制动挡块(7)关闭，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)回到中位保压； d)直道入右急弯时，ECU分别向三位四通电磁换向三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)发送信号，电磁阀通电后从中位移向左位，其中三位四通电磁换向阀A(11)通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)通电一个单位时间，分别带动连杆(2)、摇臂(3)使左侧襟翼(8)从最大攻角工位转动至小攻角工位，右侧襟翼(9)从最大攻角工位转动至大攻角工位，带动摇臂使空气制动挡块(7)旋转回原来位置，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)，三位四通电磁换向阀C(15)回到中位保压； e)缓弯进左急弯时，ECU向三位四通电磁换向阀A(11)发送信号，电磁阀通电后从中位移向右位，通电两个单位的时间，带动连杆(2)、摇臂(3)使左侧襟翼(8)从小攻角工位转动至大攻角工位，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)回到中位保压； f)缓弯进右急弯时，ECU向三位四通电磁换向阀A(11)发送信号，电磁阀通电后从中位移向右位，通电两个单位的时间，带动连杆(2)、摇臂(3)使左侧襟翼(8)从小攻角工位转动至大攻角工位，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)回到中位保压； g)左急弯进直道时，ECU分别向三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)发送信号，三位四通电磁换向阀A(11)通电后从中位移向右位，三位四通电磁换向阀B(13)通电后从中位移向左位，其中三位四通电磁换向阀A(11)通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀B(13)通电一个单位时间，分别带动连杆(2)、摇臂(3)使左侧襟翼(8)从大攻角工位转动至零攻角工位，右侧襟翼(9)从小攻角工位转动至零攻角工位，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)回到中位保压； h)右急弯进直道时，ECU分别向三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)发送信号，三位四通电磁换向阀B(13)通电后从中位移向右位，三位四通电磁换向阀A(11)通电后从中位移向左位，其中三位四通电磁换向阀B(13)通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀A(11)通电一个单位时间，分别带动连杆(2)、摇臂(3)使右侧襟翼(9)从大攻角工位转动至零攻角工位，左侧襟翼(8)从小攻角工位转动至零攻角工位，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)回到中位保压； i)左急弯进缓弯时，ECU分别向三位四通电磁换向阀A(11)发送信号，电磁阀通电后从中位移向左位，三位四通电磁换向阀A(11)通电一个单位时间，带动连杆(2)、摇臂(3)使左侧襟翼(8)从大攻角工位转动至小攻角工位，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)回到中位保压； j)右急弯进缓弯时，ECU分别向三位四通电磁换向阀B(13)发送信号，电磁阀通电后从中位移向左位，三位四通电磁换向阀B(13)通电一个单位时间，带动连杆(2)、摇臂(3)使右侧襟翼(9)从大攻角工位转动至小攻角工位，通电结束后三位四通电磁换向阀B(13)回到中位保压； k)缓弯进直道时，ECU分别向三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)发送信号，三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)通电后从中位移向左位，通电一个单位时间，分别带动连杆(2)、摇臂(3)使左侧襟翼(8)，右侧襟翼(9)从小攻角工位转动至零攻角工位，通电结束后三位四通电磁换向阀A(11)，三位四通电磁换向阀B(13)回到中位保压。
所属类别：	发明专利