CN109733489B - 一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置及方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种方程式赛车全工况自适应可调尾翼装置及方法

技术领域

本发明涉及车辆空气动力学控制领域，尤其是方程式赛车的尾翼装置及方法。

背景技术

目前已有的跑车或赛车的自动可调尾翼系统，大多功能比较单一，仅能根据弯道行驶和直线行驶两种情形实现直线低阻力和弯道高升力两种工况。也有些赛车可根据弯道的急剧程度将可调尾翼的弯道工况分为了急弯大攻角和缓弯小攻角两种工况。但上述可调尾翼系统都没有充分利用尾翼的可调整空间，从而进一步调节赛车的制动性和操纵稳定性能。而当今在很多低级别的方程式赛式，如大学生方程式大赛中的各大赛车，普遍使用舵机驱动连杆的方式来调整尾翼襟翼攻角，这种方式虽然结构简单易于布置，但普遍可靠性不高，且舵机驱动力矩有限，导致高速行驶时响应慢，舵机易损坏。并且目前大多数的方程式赛车尾翼翼片形状单一，使得在有限空间内尾翼的利用率不高。本发明中的全工况自适应可调尾翼系统，使用了高可靠性的电控液压驱动方式，通过独立控制两侧的襟翼以及端板后部的附加空气制动装置，运用优化算法，实现全工况操纵稳定性和制动性能的调控，同时对于无法调整的主翼采用了变截面边条翼设计，从而在有限的空间下充分提高其气动升力，来解决上述问题和不足。

发明内容

本发明在原有的功能单一的基础上，克服其缺点，充分利用了尾翼的空间，提供了一种高可靠度，全工况自适应可调尾翼系统。

本发明采用了以下技术方案：

一种全工况自动可调尾翼装置，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，以及端板后部的空气制动挡块。

左右各两套液压驱动机构，第一套由可调尾翼装置液压缸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和驱动杆件组成，设置在端板靠近空气制动挡块部分，用于驱动后置空气制动板的开闭。

电控液压控制系统，包含(1)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，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；(2)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和摇臂，驱动翼片转动改变襟翼的攻角和空气制动挡块的开闭。

上述传感器，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。

进一步地，本发明根据上述装置，提出一种控制方法，

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。赛车行驶过程中还会遇到以下两种情况：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；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。

进一步的，电控液压控制系统的能源装置为齿轮液压泵，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，包括三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，保证结构紧凑并不影响尾翼气动效果，具体的控制方式将在具体实施方式部分说明。

进一步的，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，翼片为空心翼。

进一步的，连杆机构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。

进一步的，主翼采用边条翼变截面设计。

进一步的，襟翼采用左右分隔式设计，从而可以独立的控制左右两侧襟翼攻角的变化。

相比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明应用于方程式赛车尾翼系统，相比于现有的可调尾翼，本发明所设计的可调尾翼系统可做到对赛车尾翼系统做出全工况控制；增加了空气制动系统，可在直道末尾快速降低速度实现快速入弯；增加了左右两侧双边翼片控制，可使赛车在过急弯时增加内测车轮的下压力，减少车身侧倾以提高操纵稳定性；主翼采用边条翼变截面设计，充分利用空间增加下压力。

附图说明

图1为本发明实施例的尾翼整体轴测视图。

图2为本发明实施例的尾翼侧视图。

图3为本发明实施例空气制动挡块驱动装置的局部放大视图。

图4为本发明实施例液压控制部分的液压回路图。

图5为本发明实施例的基本控制逻辑。

图中标记为：1-可调尾翼装置液压缸，2-连杆，3-尾翼驱动摇臂，4-空气制动挡块装置液压缸，5-挡块驱动摇臂，6-尾翼端板，7-空气制动挡块，8-左侧襟翼，9-右侧襟翼，16-变截面固定主翼，17-中间固定端板，10-流量控制回路，11-三位四通电磁换向阀A，13-三位四通电磁换向阀B，15-三位四通电磁换向阀C，12-溢流阀，14-齿轮液压泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，方程式赛车全工况自适应可调尾翼系统的尾翼主体部分包括尾翼端板6，变截面固定主翼16，中间固定端板17，左右各两块可调攻角的襟翼8、9，以及端板后部的空气制动调整挡块7；变截面固定主翼通过16粘接的方式与尾翼端板6固连，襟翼8、9两侧内嵌铝合金翼肋，翼肋中部开孔并在孔中设置转轴，两侧转轴分别架在尾翼端板6和中间固定端板17上；空气制动挡块7通过转轴与尾翼端板6相连。

如图2、图3、图4所示，方程式赛车全工况自适应可调尾翼系统还包括电控液压控制系统，分为：(1)液压控制部分，包括三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15，可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4，均为双向液压缸，左右各一个，流量控制回路10，齿轮液压泵14，溢流阀12；其中，齿轮液压泵14与赛车发动机相连，溢流阀12与齿轮液压泵并联以起到保护作用，齿轮液压泵14的输出端与相互并联的三个三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15串联，三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15的输出端串联流量控制回路10来控制可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4的动作，流量控制回路10用于使从齿轮液压泵输出的流量保持恒定，在三个三位四通电磁阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15中，三位四通电磁阀A11、三位四通电磁阀B13与流量控制回路10串联后再分别与左右两个可调尾翼装置液压缸1串联，三位四通电磁阀C15与流量控制回路10串联后与相互并联的左右两个空气制动挡块液压缸4串联。(2)电子控制模块，包括与赛车的CAN总线相连的ECU，以及传感器，包括速度传感器，制动踏板传感器，节气门开度传感器，横摆角速度传感器。

如图2、图3所示，将尾翼主体部分和电控液压控制系统连接起来的是一套机械驱动装置，它由并联四杆机构和驱动摇臂组成，并联四杆机构包括连杆2和尾翼驱动摇臂3，左右各一套，连杆2，尾翼驱动摇臂3分为上下两部分，下部连杆一端与可调尾翼装置液压缸1相连，一端与下部摇臂相连，上部连杆一端与下部摇臂相连，一端与上部摇臂相连；尾翼驱动摇臂3上下两部分则分别与左侧襟翼8、右侧襟翼9中的转轴相连。挡块驱动摇臂5，左右各一套，左右两端分别与空气制动挡块装置液压缸1与空气制动挡块7的转轴相连。

如图4所示，三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15包括左位、中位、右位三个工位，其中，中位为“O”型中位机能，当三位四通电磁阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15不通电时，其工位位于中位，而当三位四通电磁换向阀通A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15通电后，根据电流方向的不同，将换向到左位或者右位；当三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15处于左位时，齿轮液压泵14向可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4的右腔泵高压油，可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4将从右向左运动；当三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15处于右位时，齿轮液压泵14向可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4的左腔泵高压油，可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4将从左向右运动，当三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15处于中位时，齿轮液压泵不再向可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4泵油，可调尾翼装置液压缸1、空气制动挡块装置液压缸4保压。赛车刚刚起动时，齿轮液压泵14在发动起的带动下开始泵油，此时三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15位于中位，当赛车处于不同的行驶工况时，与赛车的CAN总线相连的ECU，通过收集各传感器发送到CAN总线中的数据，断赛车的行驶工况，并根据赛车的不同工况向三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15发送不同频率的PWM信号，从而控制三位四通向电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13、三位四通电磁换向阀C15的电流方向和通电时间。如图2所示，对于三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13，当其处于左位时，将控制左右两侧驱动襟翼的可调尾翼装置液压缸1从右向左运动从而驱动连杆2，摇臂3顺时针转动从而驱动左侧襟翼8、右侧襟翼9使之攻角增大；当其处于右位时，将控制左右两侧驱动襟翼的可调尾翼装置液压缸1从左向右运动从而驱动连杆2，摇臂3逆时针转动从而驱动左侧襟翼8、右侧襟翼9使之攻角减小。对于三位四通电磁换向阀C15，当其处于左位时，将控制驱动空气制动挡块的空气制动挡块装置液压缸4从右向左运动从而驱动挡块驱动摇臂5，从而驱动空气制动挡块7从0°展开成90°开启，当其处于右位时，将控制驱动空气制动挡块的空气制动挡块装置液压缸4从左向右运动从而驱动挡块驱动摇臂5从而驱动空气制动挡块7从90°回收成0°关闭。

对于左侧襟翼8，右侧襟翼9，工作时均有4个工位，分别为零攻角工位，小攻角工位，大攻角工位以及最大攻角工位，其攻角大小依次增大，而襟翼的每个工位转换到相邻的工位，三位四通电磁换向阀A11、三位四通电磁换向阀B13需要通电一个单位时间。而对于空气制动挡块7，仅有开启和关闭两种状态，每次改变状态需要三位四通电磁换向阀C15通电一个单位时间。

本发明根据左侧襟翼8，右侧襟翼9的攻角大小和空气制动挡块7的开闭，将尾翼分为五种工况：

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。

将以上五种尾翼工况变化情况输入到ECU中。

将赛车在比赛中遇到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；

以上十一种变化情况均保存在ECU中。如图5所示，通过CAN总线接受整车信号后，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。赛车行驶过程中还会遇到以下两种情况：1)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；2)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。

进一步地当ECU判定赛车处于以下状态之一时，具体控制如下：

a)直道减速时，ECU分别向三位四通电磁换向阀A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13通电三个单位的时间，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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B13通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀A11，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11，三位四通电磁换向阀B13，三位四通电磁换向阀C15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A11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A11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A11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A11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A11，三位四通电磁换向阀B13发送信号，三位四通电磁换向阀A11通电后从中位移向右位，三位四通电磁换向阀B13通电后从中位移向左位，其中三位四通电磁换向阀A11通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀B13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A11，三位四通电磁换向阀B13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A11，三位四通电磁换向阀B发送信号，三位四通电磁换向阀B13通电后从中位移向右位，三位四通电磁换向阀A11通电后从中位移向左位，其中三位四通电磁换向阀B13通电两个单位的时间，三位四通电磁换向阀A11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A11，三位四通电磁换向阀B13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A11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A11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A11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B13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B13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B13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A11，三位四通电磁换向阀B13发送信号，三位四通电磁换向阀A11，三位四通电磁换向阀B13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A11，三位四通电磁换向阀B13回到中位保压。

本实施列中，左右两侧襟翼(左侧襟翼8、右侧襟翼9)在零攻角工位下能有效减少空气阻力确保赛车高速行驶，小攻角工位下能在过缓弯的情况下提供足够的下压力，大攻角工位下能在过急弯情况下确保下压力足够的同时减少车身侧倾，最大攻角工位加空气制动挡块7工作的情况下能使赛车在直道入弯时能提供额外的制动力从而快速减速加快入弯。

本实施例中变截面固定主翼16采用变截面边条翼设计，充分利用空间增加下压力。

本实施例中将襟翼分成左右两部分，即左侧襟翼8、右侧襟翼9，可以进行独立控制。

本实施例中左侧襟翼8、右侧襟翼9，中间固定端板17，变截面固定主翼16，尾翼端板6，空气制动挡块7，以及连杆2均用碳纤维复合材料制成，质量轻，强度高。

本实施例中尾翼驱动摇臂3、挡块驱动摇臂5，及连杆2的接头均用高强度铝合金制成，可有效减轻重量。

以上仅是本发明所作实施方式举例，并非本发明唯一限定实施方式，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一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，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，再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，从而来控制电磁换向阀的通电时间；

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，此时按情况k来控制电磁换向阀；第二，赛车处于调整状态，此时ECU不向电磁换向阀送信号，且此状态不保存。

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。

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，电磁换向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，电磁换向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，电磁换向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，电磁换向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，电磁换向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，电磁换向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，电磁换向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，电磁换向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。

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