CN213948599U - 一种汽车主动空气动力学套件控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种汽车主动空气动力学套件控制系统，包括前翼部件、尾翼部件、ECU控制器，前翼部件，尾翼部件分别安装在车身的车头、车尾，前翼部件包括前翼节气门机构，前翼节气门机构用于控制前翼节气门通道的开闭；尾翼部件包括尾翼、左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构，由ECU控制器采集车况进行逻辑计算和判断，控制前翼节气门机构、左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构。本实用新型性能稳定，智能化程度高，较大的提升了汽车的空气动力学性能及高速过弯的操纵稳定性，具有较好的应用价值。

Description

一种汽车主动空气动力学套件控制系统

技术领域

本实用新型涉及空气动力学领域，具体为一种汽车主动空气动力学套件控制系统。

背景技术

空气动力学套件是针对现代汽车提升车辆行驶稳定性和极限性能的重要装置之一，汽车在高速行驶时气动阻力成为汽车的主要阻力，气动升力会显著降低汽车的附着力，并对汽车的动力性和燃油经济性产生显著的影响，在汽车上合理的安装空气动力学套件可以有效抑制汽车高速行驶时遇到的气动阻力和气动升力，提升汽车的空气动力学性能和高速过弯的操纵稳定性。

然而汽车在实际行驶中，直线加速、制动和高速过弯是汽车行驶时的三种典型工况，由于汽车的外形大多数是固定不变的，汽车在直道加速行驶时，空气阻力是影响汽车加速性能和最高车速的重要因素之一，只通过固定的汽车外形设计很难解决这一问题，而汽车在制动过程中，为了缩短制动时间，减小制动距离，需要为汽车提供额外的气动阻力，提升汽车的制动性能；特别在汽车高速过弯时，使得左右车轮受到的正压力不一致和离心力作用会发生侧倾，导致弯道外侧车轮突破附着极限，从而使汽车极易出现滑移等危险工况，由于安装整体式尾翼可调控制系统的左右两侧车轮的下压力是一致的，因此很难解决这些问题。

针对上述问题，中国专利“CN104859730A”公开了一种汽车辅助转向空气动力学套件，通过液压装置分别驱动汽车尾部的两侧尾翼运动，虽然提高了汽车的空气动力学性能，但是考虑到汽车智能化、轻量化问题，由于副翼的运动是驾驶员通过按钮手动控制其开闭，增加了驾驶员的操纵难度，由于液压控制机构的运动轨迹是有限的，后期不可调，不能在实测中尝试其他的翼型攻角组合。

发明内容

本实用新型目的是针对上述技术问题而提出一种汽车主动空气学套件控制系统，性能稳定，智能化程度高，较大的提升了汽车的空气动力学性能及高速过弯的操纵稳定性，具有较好的应用价值。

本实用新型的技术方案是：一种汽车主动空气动力学套件控制系统，包括前翼部件、尾翼部件、ECU控制器，前翼部件，尾翼部件分别安装在车身的车头、车尾，其特征在于：

前翼部件包括前翼本体、前翼节气门机构，前翼本体上设有前翼节气门通道，前翼节气门机构用于控制前翼节气门通道的开闭；前翼节气门机构包括前翼节气门、前翼伺服舵机，前翼节气门通过导轨支撑在前翼本体上，前翼伺服舵机通过连杆机构与前翼节气门连接，控制前翼节气门的平移运动；

尾翼部件包括尾翼、左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构，左导流槽、右导流槽，尾翼包括尾翼本体，尾翼本体两侧连接有左支撑板、右支撑板，尾翼本体通过支撑板、右支撑板连接在车尾，尾翼本体内腔通过中间隔板分隔为左导流腔、右导流腔，左导流腔内设有多个左螺旋型气道，右导流腔内设有多个右螺旋型气道，左导流槽、右导流槽分别与左导流腔、右导流腔连通，左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构分别设置在左导流槽、右导流槽的口部；左尾翼节气门机构包括左尾翼伺服舵机、左尾翼节气门、左尾翼节气门旋转轴，左尾翼节气门与左尾翼节气门旋转轴连接，左尾翼伺服舵机与左尾翼节气门旋转轴传动连接；右尾翼节气门机构包括右尾翼伺服舵机、右尾翼节气门、右尾翼节气门旋转轴，右尾翼节气门与右尾翼节气门旋转轴连接，右尾翼伺服舵机与右尾翼节气门旋转轴传动连接；

由ECU控制器采集车速信号、加速踏板开度信号、挡位信号、制动踏板信号、方向盘转角信号及侧倾角信号进行逻辑计算和判断，控制前翼伺服舵机，进而控制前翼节气门的开闭；由ECU控制器进行逻辑计算和判断，分别控制左、右尾翼伺服舵机，进而控制左、右尾翼节气门的开闭；使汽车的空气动力学性能达到最佳。

本实用新型的有益效果是：由ECU控制器采集车况信号进行计算和逻辑判断，通过前翼节气门机构控制前翼节气门通道的开闭，并控制左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构，进而控制左导流槽、右导流槽的开闭，实现对前翼节气门和左、右尾翼节气门的智能开闭控制，实现了根据汽车行驶工况对空气阻力和下压力等空气动力学参数的改变，替代了尾翼本体的攻角变化，简化了执行机构的操作流程，系统的运动响应快，减小延迟，控制过程更加精确；本实用新型性能稳定，智能化程度高，较大的提升了汽车的空气动力学性能及高速过弯的操纵稳定性，具有较好的应用价值。

附图说明

图1 本实用新型汽车主动空气动力学套件控制系统的尾翼结构图。

图2是本实用新型部分尾翼的内部气道示意图。

图3是本实用新型中前翼部件的结构图。

图4 本实用新型中前翼节气门的气流导向示意图。

图5 是本实用新型中电器控制系统流程图。

图6是汽车在本直线制动工况下本实用新型尾翼节气门的状态图。

图7是汽车在直线加速工况下本实用新型尾翼节气门的状态图。

图8汽车在高速转弯工况下本实用新型尾翼节气门的状态图。

具体实施方式

结合附图1-8所示，对实用新型专利的技术方案进行清楚、完整的描述，一种汽车主动空气动力学套件控制系统，包括左支撑板1、左导流腔2、中间隔板3、左导流槽4、左尾翼节气门5、右尾翼节气门6、右导流槽7、尾翼本体8、右导流腔9、右支撑板10、左螺旋型气道11、右螺旋型气道12、前翼本体13、导轨14、前翼伺服舵机15、前翼伺服舵机输出轴16、连杆机构17、导流柱18、前翼节气门19、前翼节气门通道20、车身21、气流导向箭头22，左尾翼伺服舵机23、左尾翼节气门旋转轴24、中间支撑板25、右尾翼节气门旋转轴26、右尾翼伺服舵机27，结合附图标记进一步描述如下：

前翼部件，尾翼部件分别安装在车身的车头、车尾，前翼部件包括前翼本体13、前翼节气门机构，前翼本体13上设有前翼节气门通道20，前翼节气门机构用于控制前翼节气门通道的开闭；前翼节气门机构包括前翼节气门19、前翼伺服舵机15，前翼节气门19通过导轨14支撑在前翼本体13上，前翼伺服舵机15通过连杆机构17与前翼节气门19连接，控制前翼节气门的平移运动；

尾翼部件包括尾翼、左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构，左导流槽、右导流槽，尾翼包括尾翼本体8，尾翼本体两侧连接有左支撑板1、右支撑板10，尾翼本体8通过支撑板、右支撑板连接在车尾，尾翼本体内腔通过中间隔板3分隔为左导流腔2、右导流腔9，左导流腔内设有多个左螺旋型气道11，右导流腔内设有多个右螺旋型气道12，左导流槽4、右导流槽7分别与左导流腔、右导流腔连通，左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构分别设置在左导流槽、右导流槽的口部；左尾翼节气门机构包括左尾翼伺服舵机23、左尾翼节气门5、左尾翼节气门旋转轴24，左尾翼节气门5与左尾翼节气门旋转轴24连接，左尾翼伺服舵机23与左尾翼节气门旋转轴24传动连接；右尾翼节气门机构包括右尾翼伺服舵机27、右尾翼节气门6、右尾翼节气门旋转轴26，右尾翼节气门7与右尾翼节气门旋转轴26连接，右尾翼伺服舵机27与右尾翼节气门旋转轴26传动连接；

由ECU控制器采集车速信号、加速踏板开度信号、挡位信号、制动踏板信号、方向盘转角信号及侧倾角信号进行逻辑计算和判断，控制前翼伺服舵机15，进而控制前翼节气门19的开闭；由ECU控制器进行逻辑计算和判断，分别控制左、右尾翼伺服舵机23/27，进而控制左、右尾翼节气门5/6的开闭；使汽车的空气动力学性能达到最佳。

上述的（左、右）尾翼节气门旋转轴处在（左、右）尾翼节气门的中心位置，且左、右导流槽近似为L型，促使气流迅速流经尾翼本体左右导流腔，气流流经螺旋型气道将尾翼本体右、左形成的下压力释放出来，使气流为尾翼本体下表面提供一定的下压力，为汽车提供额外的负升力，进而提高系统响应速度。

汽车直线制动工况：

当汽车处于直线制动工况时，由ECU控制器采集车况信号进行逻辑计算和判断，控制前翼节气门和左、右尾翼节气门均关闭，为汽车提供额外的空气阻力和下压力，使汽车受到的空气阻力和下压力达到最大，进而缩短制动距离。

汽车直线加速工况：

当汽车处于直线加速工况时，由ECU控制器采集车况信号进行逻辑计算和判断，控制前翼节气门和左、右尾翼节气门均开启，气流通过左、右导流槽迅速进入尾翼本体左、右导流腔，气流流经螺旋型气道，将尾翼本体右、左形成的下压力释放出来，使得汽车行驶时的空气阻力和下压力达到最小，并加速了气流从车体流过，进而缩短加速时间和提高汽车行驶的平均速度。

高速过弯行驶工况：

当汽车在高速左/右转弯时，由ECU控制器采集车况信号进行逻辑计算和判断，控制前翼节气门关闭、右、左尾翼节气门开启，实现右、左尾翼节气门开启，使得汽车内侧下压力达到最大的同时并减小了汽车外侧的下压力，进而实现汽车内侧受到的下压力大于外侧车轮，并产生了与侧倾力矩相反的回正力矩，避免汽车出现侧滑现象，提高了汽车高速过弯时的操纵稳定性。

高速转弯-直线加速过渡工况：

当汽车处于高速转弯-直线加速工况时，由ECU控制器采集车况信号进行逻辑计算和判断，判断前翼节气门和一侧的尾翼节气门开启，减小汽车行驶时的空气阻力和下压力，加速气流从车体流过，提高汽车的行驶速度。

Claims (2)

1.一种汽车主动空气动力学套件控制系统，包括前翼部件、尾翼部件、ECU控制器，前翼部件，尾翼部件分别安装在车身的车头、车尾，其特征在于：前翼部件包括前翼本体、前翼节气门机构，前翼本体上设有前翼节气门通道，前翼节气门机构用于控制前翼节气门通道的开闭；前翼节气门机构包括前翼节气门、前翼伺服舵机，前翼节气门通过导轨支撑在前翼本体上，前翼伺服舵机通过连杆机构与前翼节气门连接，控制前翼节气门的平移运动；

尾翼部件包括尾翼、左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构，左导流槽、右导流槽，尾翼包括尾翼本体，尾翼本体两侧连接有左支撑板、右支撑板，尾翼本体通过支撑板、右支撑板连接在车尾，尾翼本体内腔通过中间隔板分隔为左导流腔、右导流腔，左导流腔内设有多个左螺旋型气道，右导流腔内设有多个右螺旋型气道，左导流槽、右导流槽分别与左导流腔、右导流腔连通，左尾翼节气门机构、右尾翼节气门机构分别设置在左导流槽、右导流槽的口部；左尾翼节气门机构包括左尾翼伺服舵机、左尾翼节气门、左尾翼节气门旋转轴，左尾翼节气门与左尾翼节气门旋转轴连接，左尾翼伺服舵机与左尾翼节气门旋转轴传动连接；右尾翼节气门机构包括右尾翼伺服舵机、右尾翼节气门、右尾翼节气门旋转轴，右尾翼节气门与右尾翼节气门旋转轴连接，右尾翼伺服舵机与右尾翼节气门旋转轴传动连接；

由ECU控制器采集车速信号、加速踏板开度信号、挡位信号、制动踏板信号、方向盘转角信号及侧倾角信号进行逻辑计算和判断，控制前翼伺服舵机，进而控制前翼节气门的开闭；由ECU控制器进行逻辑计算和判断，分别控制左、右尾翼伺服舵机，进而控制左、右尾翼节气门的开闭。

2.根据权利要求1所述的一种汽车主动空气动力学套件控制系统，其特征在于：左、右导流槽均近似为L型，促使气流经L型导流槽迅速进入尾翼本体左右导流腔，使得气流为尾翼本体下表面提供一定的下压力。

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