[发明专利]基于形状记忆合金的主动变体汽车尾翼机构控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于形状记忆合金的主动变体汽车尾翼机构控制系统及方法，包括汽车尾翼系统、环境监测系统、控制系统和尾气输送系统，所述汽车尾翼系统包括尾翼支架、尾翼板和记忆合金丝，所述控制系统包括单片机以及尾气比例阀系统，环境监测系统包括温度传感器和风速传感器，所述风速传感器将所测得的风速转为信号传递给控制系统，系统将其与汽车ECU连接所获得的车速信号结合，计算出最佳比例阀开度，以达到将尾气热量传递给记忆合金丝的作用，温度传感器实时控制尾翼温度，形成闭合回路以达到最佳值；本发明有效的利用了记忆合金丝的形状记忆功能以及燃油燃烧热量，以使尾翼功能达到最佳利用，具有良好的效果。

技术领域

本发明属于汽车车辆尾翼设备领域，涉及一种基于记忆合金以及电子控制的主动连续变形尾翼以及能源再利用设备。

背景技术

随着时代的更迭，汽车空气动力学开始受到汽车外部结构发展的影响，而又因为汽车其他方面已经达到了一个比较成熟的平台，所以汽车的气动性能逐渐成为了一个能够提高整车性能的具有决定性的且成本低廉的核心技术。在汽车行驶过程中，类摩擦阻力，包括汽车行驶时所产生的下压力，对汽车的制动、转向及加速性能等方面都有着非常重要的影响。这些作用力与汽车的垂直载荷以及各个轮胎的摩擦因数有关系。通过改进汽车外表面形状，我们可以控制与汽车和地面之间的各种作用力有关的作用在车轮上的附着力，并以此来提高汽车在转向和制动工况下的行驶性能。尤其是把翼型结构（即汽车尾翼）安装在汽车上时，我们主要是通过它来利用空气作用力产生下压力并作用在车轮上，此时能够在最小的限度上影响整车质量。

尾翼较专业的学名叫扰流板，汽车尾翼的作用，就是在汽车高速行驶时，使空气阻力形成一个向下的压力，尽量抵消升力，有效控制气流下压力，使风阻系数相应减小，增加汽车的高速行驶稳定性；由于尾翼能降低汽车的空气阻力，因此高速汽车加装尾翼对于节省燃油也有一定的帮助；同时也使汽车的外形更加美观，起到一定的装饰作用。

除了赛车之外，许多量产车出现了可调节尾翼，能够根据行驶工况调节尾翼攻角参数。比如布加迪威龙将机械变形尾翼运用于其产品。布加迪Veyron16—4的尾翼子板可以在0.4秒内调整到70度，使后轴的下压力增加，可提高制动力在后轴的分配比例，它在车速400km/h到停稳制动所需时间不到10秒。

可变攻角汽车尾翼是近年来尾翼研究的热点，与之相关的专利已经有很多。研究不断趋于成熟，成果显著，已多次被各大公司应用于生产制造当中。

但由于传统驱动方式的限制，目前尾翼的调节方式均采用电机加减速器或者步进电机的驱动方式，存在着体积大、可调节参数有限等诸多问题。本项目采用新型的形状记忆合金材料作为驱动元件，进行汽车尾翼的形状驱动与控制，实现不同行驶工况下的尾翼多参数调节。进而提高汽车的行驶阻力的稳定性。

普遍认为，由智能材料制成的可变形结构去提高地面和空中交通工具的空气动力学特性是很有前景的。尤其对于柔性可变形结构而言，通过驱动，它非常有利于产生连续曲线的结构变化，而不会像非连续结构那样产生空气动力学损失。

同时，众所周知，汽车发动机的燃油利用率很低，最高约为40%，其中60%的能量大部分以热量形式散发到大气，而没有得到有效利用。本发明将排出的尾气中所含的热量继续利用，从而在一定程度上进一步提高燃油利用率。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明所述的一种基于形状记忆合金的主动变体汽车尾翼机构控制系统及方法，目的在于提供一种可以在不同环境下通过电子传感器控制尾气喷入量实现含有记忆合金材料尾翼的连续形变。与现有技术相比本发明能适应各种工况，并且有效减小空气动力损失，与传统尾翼相比其在相同环境下产生的下压力效果明显提高。并在尾翼下方安装排气管，利用尾气温度加热尾翼，使得尾翼变形。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案，结合附图说明如下：