[發明專利]基于形狀記憶合金的主動變體汽車尾翼機構控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710487273.7
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107499398B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 沈傳亮;張永寬;華瑩瑩;葛典典;孫龍;鄭偉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B62D35/00
• 分類號: B62D35/00;B60R16/023
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林

本發明提供了一種基于形狀記憶合金的主動變體汽車尾翼機構控制系統及方法，包括汽車尾翼系統、環境監測系統、控制系統和尾氣輸送系統，所述汽車尾翼系統包括尾翼支架、尾翼板和記憶合金絲，所述控制系統包括單片機以及尾氣比例閥系統，環境監測系統包括溫度傳感器和風速傳感器，所述風速傳感器將所測得的風速轉為信號傳遞給控制系統，系統將其與汽車ECU連接所獲得的車速信號結合，計算出最佳比例閥開度，以達到將尾氣熱量傳遞給記憶合金絲的作用，溫度傳感器實時控制尾翼溫度，形成閉合回路以達到最佳值；本發明有效的利用了記憶合金絲的形狀記憶功能以及燃油燃燒熱量，以使尾翼功能達到最佳利用，具有良好的效果。

技術領域

本發明屬于汽車車輛尾翼設備領域，涉及一種基于記憶合金以及電子控制的主動連續變形尾翼以及能源再利用設備。

背景技術

隨著時代的更迭，汽車空氣動力學開始受到汽車外部結構發展的影響，而又因為汽車其他方面已經達到了一個比較成熟的平臺，所以汽車的氣動性能逐漸成為了一個能夠提高整車性能的具有決定性的且成本低廉的核心技術。在汽車行駛過程中，類摩擦阻力，包括汽車行駛時所產生的下壓力，對汽車的制動、轉向及加速性能等方面都有著非常重要的影響。這些作用力與汽車的垂直載荷以及各個輪胎的摩擦因數有關系。通過改進汽車外表面形狀，我們可以控制與汽車和地面之間的各種作用力有關的作用在車輪上的附著力，并以此來提高汽車在轉向和制動工況下的行駛性能。尤其是把翼型結構（即汽車尾翼）安裝在汽車上時，我們主要是通過它來利用空氣作用力產生下壓力并作用在車輪上，此時能夠在最小的限度上影響整車質量。

尾翼較專業的學名叫擾流板，汽車尾翼的作用，就是在汽車高速行駛時，使空氣阻力形成一個向下的壓力，盡量抵消升力，有效控制氣流下壓力，使風阻系數相應減小，增加汽車的高速行駛穩定性；由于尾翼能降低汽車的空氣阻力，因此高速汽車加裝尾翼對于節省燃油也有一定的幫助；同時也使汽車的外形更加美觀，起到一定的裝飾作用。

除了賽車之外，許多量產車出現了可調節尾翼，能夠根據行駛工況調節尾翼攻角參數。比如布加迪威龍將機械變形尾翼運用于其產品。布加迪Veyron16—4的尾翼子板可以在0.4秒內調整到70度，使后軸的下壓力增加，可提高制動力在后軸的分配比例，它在車速400km/h到停穩制動所需時間不到10秒。

可變攻角汽車尾翼是近年來尾翼研究的熱點，與之相關的專利已經有很多。研究不斷趨于成熟，成果顯著，已多次被各大公司應用于生產制造當中。

但由于傳統驅動方式的限制，目前尾翼的調節方式均采用電機加減速器或者步進電機的驅動方式，存在著體積大、可調節參數有限等諸多問題。本項目采用新型的形狀記憶合金材料作為驅動元件，進行汽車尾翼的形狀驅動與控制，實現不同行駛工況下的尾翼多參數調節。進而提高汽車的行駛阻力的穩定性。

普遍認為，由智能材料制成的可變形結構去提高地面和空中交通工具的空氣動力學特性是很有前景的。尤其對于柔性可變形結構而言，通過驅動，它非常有利于產生連續曲線的結構變化，而不會像非連續結構那樣產生空氣動力學損失。

同時，眾所周知，汽車發動機的燃油利用率很低，最高約為40%，其中60%的能量大部分以熱量形式散發到大氣，而沒有得到有效利用。本發明將排出的尾氣中所含的熱量繼續利用，從而在一定程度上進一步提高燃油利用率。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明所述的一種基于形狀記憶合金的主動變體汽車尾翼機構控制系統及方法，目的在于提供一種可以在不同環境下通過電子傳感器控制尾氣噴入量實現含有記憶合金材料尾翼的連續形變。與現有技術相比本發明能適應各種工況，并且有效減小空氣動力損失，與傳統尾翼相比其在相同環境下產生的下壓力效果明顯提高。并在尾翼下方安裝排氣管，利用尾氣溫度加熱尾翼，使得尾翼變形。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案，結合附圖說明如下：