一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及大學生方程式賽車技術領域，具體為一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]中國大學生方程式汽車大賽參照國際賽事規(guī)則，參賽車隊須在一年內(nèi)自行設計和制造出一輛在加速、制動、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單座方程式賽車，參加靜態(tài)和動態(tài)8項比賽，具體是:營銷報告、賽車設計、制造成本分析、直線加速、8字繞粧、高速避障、耐久測試和燃油經(jīng)濟性。為了保證在彈射起步和高速避障時，賽車依然可以高速穩(wěn)定的行駛，現(xiàn)有技術中一般通過制動的方式來控制車輪滑移率來實現(xiàn)，這需要增加復雜的汽車制動防抱死系統(tǒng)ABS (Ant1-lock Braking System)或汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)裝置ASR(Ant1-SlipRegulat1n)等，不僅增加了成本還影響了賽車的穩(wěn)定性和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過直接控制發(fā)動機的點火機構與噴油機構來降低發(fā)動機的輸出扭矩，以達到降低賽車滑移率目的的一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)，技術方案如下:
[0004]一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)，包括包含有數(shù)據(jù)記錄儀的電子控制單元、用于實時采集賽車四個車輪轉速的四個霍爾輪速傳感器、用于實時采集節(jié)氣門位置是節(jié)氣門位置傳感器，所述四個霍爾輪速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器的輸出端分別連接到電子控制單元，電子控制單元的輸出端分別連接到賽車發(fā)動機的噴油機構和點火機構。
[0005]進一步的，所述電子控制單元通過CAN總線連接四個霍爾輪速傳感器及整車控制器。
[0006]更進一步的，所述電子控制單元為MoTeC M84。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過電子控制單元檢測到賽車滑移率偏大時，通過直接控制發(fā)動機的點火機構與噴油機構，來降低發(fā)動機的輸出扭矩，進而降低賽車驅(qū)動時的滑移率，其直接利用發(fā)動機自身工作機構解決防滑問題，整個系統(tǒng)更加簡潔方便，穩(wěn)定可
A+-.與巨O
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)結構示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明CAN總線結構圖。
[0010]圖3為本發(fā)明賽車滑移率數(shù)據(jù)記錄圖。
[0011]圖4為本發(fā)明賽車過彎效果圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明:如圖1所示，一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)，包括包含有數(shù)據(jù)記錄儀的電子控制單元、用于實時采集賽車四個車輪轉速的四個霍爾輪速傳感器、用于實時采集節(jié)氣門位置是節(jié)氣門位置傳感器，所述四個霍爾輪速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器的輸出端分別連接到電子控制單元，電子控制單元的輸出端分別連接到賽車發(fā)動機的噴油機構和點火機構。
[0013]電子控制單元MoTeC M84是一個可編程的發(fā)動機控制單元與數(shù)據(jù)記錄儀，數(shù)據(jù)記錄儀用以實時采集賽車滑移率、油門踏板位置、四個車輪輪速、發(fā)動機轉速、發(fā)動機能量輸出切割量。
[0014]四個霍爾輪速傳感器可通過CAN總線接口與賽車整車控制器、電子控制單元及其他設備進行連接，其結構圖如圖2所示。使用CAN總線可以增加實時性、提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性、降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，減少線束。其中，整車控制器(VMS，vehicle management System)，S卩動力總成控制器，是整個汽車的核心控制部件。
[0015]本四輪防滑控制系統(tǒng)采集四個車輪信號，經(jīng)過卡爾曼濾波后計算出賽車滑移率，然后與預先設定的目標滑移率進行比較，通過閉環(huán)PID控制，來控制發(fā)動機的點火機構與噴油機構，其中點火機構包括點火提前角、切割點火，噴油機構包括噴油量多少，進而控制發(fā)動機的輸出扭矩，來降低賽車驅(qū)動時滑移率，降低賽車起步與加速時的滑移率，在增強賽車穩(wěn)定性和安全性的基礎上，減少賽車直線加速時間，提高賽車高速避障的能力，使賽車取得更好的成績。
[0016]賽車滑移率計算方法為:驅(qū)動輪速度與從動輪速度之差除以驅(qū)動輪速度。驅(qū)動輪的速度計數(shù)公式為:Drive Speed = (balance % X faster) + ((1-balance % ) X slower) o其中，Drive Speed為驅(qū)動輪的速度，balance%為加權平均系數(shù)，裝有防滑差速器的賽車balance%取30%，faster為速度較快的驅(qū)動輪的速度，slower為速度較慢的驅(qū)動輪的速度。該加權平均驅(qū)動輪輪速計算方式可以減少滑移率計算誤差。
[0017]本四輪防滑系統(tǒng)對賽車的滑移率進行控制，使其保持在最佳滑移率狀態(tài)，其根據(jù)不同賽車的輪胎參數(shù)進行確定，本實施例的目標滑移率控制在15%以下。四個霍爾輪速傳感器實時檢測輪速，并將該輪速信號發(fā)送給電子控制單元，電子控制單元通過上述加權平均方法計算出滑移率，通過預先設定的點火滯后角與發(fā)動機轉速二維表，控制發(fā)動機點火機構的點火提前角；通過預先設定的從動輪輪速、節(jié)氣門位置與目標滑移率三維表，控制不同車速下目標滑移率大??；通過預先設定發(fā)動機轉速、節(jié)氣門位置與減少發(fā)動機最大動力值百分比三維表，控制不同發(fā)動機轉速、節(jié)氣門位置下，減少發(fā)動機噴油量的多少與切割發(fā)動機點火時長與次數(shù)。通過預先設定的P (proport1n比例)、I (integrat1n積分)、D (differentiat1n微分)三個參數(shù)，在目標滑移率與實際滑移率差值下，控制發(fā)動機扭矩輸出的大小。其中P、1、D參數(shù)設定是通過觀察MoTeC M84數(shù)據(jù)記錄儀得到的不同發(fā)動機轉速、油門踏板下，車輪滑移率的大小與目標滑移率差值，再調(diào)整各個參數(shù)，使其賽車滑移率保持在最佳滑移率狀態(tài)。
[0018]賽車滑移率數(shù)據(jù)記錄如圖3示，縱坐標為賽車滑移率，橫坐標為發(fā)動機轉速，不同深淺顏色點代表不同節(jié)氣門位置?？梢钥闯銎滠囕喕坡士刂圃?5%以下，效果較好。
[0019]圖4為模擬賽車高速轉彎的情況，帶有四輪防滑系統(tǒng)賽車將沿著彎道正確行使通過(圖中深色的賽車)，而不帶四輪防滑系統(tǒng)的賽車將偏離賽道(圖中淺色的賽車)，發(fā)生車輪打滑狀況，影響賽車的高速通過。
【主權項】
1.一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)，其特征在于，包括包含有數(shù)據(jù)記錄儀的電子控制單元、用于實時采集賽車四個車輪轉速的四個霍爾輪速傳感器、用于實時采集節(jié)氣門位置是節(jié)氣門位置傳感器，所述四個霍爾輪速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器的輸出端分別連接到電子控制單元，電子控制單元的輸出端分別連接到賽車發(fā)動機的噴油機構和點火機構。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元通過CAN總線連接四個霍爾輪速傳感器及整車控制器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元為MoTeC M84。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種大學生方程式賽車四輪防滑系統(tǒng)，包括包含有數(shù)據(jù)記錄儀的電子控制單元、用于實時采集賽車四個車輪轉速的四個霍爾輪速傳感器、用于實時采集節(jié)氣門位置是節(jié)氣門位置傳感器，所述四個霍爾輪速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器的輸出端分別連接到電子控制單元，電子控制單元的輸出端分別連接到賽車發(fā)動機的噴油機構和點火機構。本發(fā)明通過電子控制單元檢測到賽車滑移率偏大時，通過直接控制發(fā)動機的點火機構與噴油機構，來降低發(fā)動機的輸出扭矩，進而降低賽車驅(qū)動時的滑移率，其直接利用發(fā)動機自身工作機構解決防滑問題，整個系統(tǒng)更加簡潔方便，穩(wěn)定可靠。
【IPC分類】F02D43-00
【公開號】CN104712449
【申請?zhí)枴緾N201510065192
【發(fā)明人】謝江浩, 彭憶強, 李富強, 何波, 任洪濤
【申請人】西華大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月6日