Система автоматического управления режимами работы транспортного средства

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик оп 958152(22) Заявлено 130281 (21) 3248024/27-11 11 М Кп 3 В 60 К 41/04 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНаЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА2ла соединен одним и другим выходамисоответственно с вторым входом блока формирования команд управленияи одним из входов блока умножения.Другой вход блока умножения соединен с датчиком крутящего моментадвигателя, а выход - с одним иэ входов оптимизатора. Другой вход оптими"затора соединен с датчиком расходатоплива, а выход - с сигнальным входом одного из ключей. Выход этогоключа соединен с исполнительным механизмом управления рейкой топливного насоса, а его управляющий входс первым выходом блока формированиякоманд управления. Второй, третийи четвертый выходы блока формирования команд управления соединены соответственно с управляющими входамивторого и третьего ключей и третьимвходом блока умножения. Второй выход блока умножения соединен с одним из входовдругого блока сравнения, второй входкоторого соединен с задатчиком мощ ности двигателя, а выход - с сигнал-; -ным входом второго ключа. Выход второго ключа соединен с одним иэ входов исполнительного механизма управления регулирующим органом передачи, 30 второй вход которого соединеи с выИзобретение относится к транспортной технике, в частности к системам, осуществляющим оптимизацию по критерию минимального удельного расхода топлива режимов работы транспортного средства с бесступенчатой передачей, и может быть использовано в устройствах управления транспортными средствами.По основному авт.св. Р 745727 известна система автоматического управления режимами работы. транспортного средства, содержащая задатчик и датчик скорости, соединенные с входами одного из блоков сравнения, один из выходов которого связан с исполнительным механизмом управления регулирующим органом передачи. Другой выход блока сравнения соединен с одним из входов блока формирования команд управления, связанного одним из выходов с исполнительным механизмом управления рейкой топливного насоса. Система также содержит датчики расхода топлива, крутящего момента двигателя и оборотов коленчатого вала. Кроме того, она включает в себя,оптимизатор, блок умножения, управляемые ключи и задатчик мощности двигателя. Датчик оборотов коленчатого ваВ,Р.МанДРыка, М.Н.Коденко, А,Д.Галуцких ,н 1 т,йт 1 РМЯ и А.М.ЛиходейГ",.от;на, И"; а Е 1 х,й Хараконскин ордена Ленина попитехническда иинстантутр им. В.И.Ленинаходом третьего ключа. Третий ключ соединен сигнальным входом с первым выходом первого блока сравнения, Вход эадатчика мощности двигателя и третий вход блока Формирования команд управления связан с регулирующим ор ганом передачи 13.Недостаток известного изобретения заключается в том, что при выходе транспортного средства. на установившийся режим движения оптимизатор про-О должает работать в режиме автоколебания, что объясняется процессом поиска экстремума в оптимизаторе. В этом случае подача топлива в цилиндры двигателя носит колебательный характер, что оказывает отрицательное влияние на качество смесеобраэования и мощность двигателя. Скорость движения объекта в связи с этим меняется, Разность между действительной и заданной скоростями не превосходит не- ф которой величины, регулятор выполняет режим постоянной скорости движения, Однако запаздывание в системе поддержания. скорости движения транспортного средства приводит к тому, 25 что с учетом постоянной времени двигателя изменение передаточного числа бесступенчатой трансмиссии наступает в .тот момент, когда в процессе поиска экстремума сигнал на исполнитель ный механизм меняет знак на противоположный и увеличивает амплитуду колебаний скорости движения транспортного средства. Кроме того, процесс работы оптимизатора в зоне экстремума 5 затруднен в силу слабо выраженного экстремума в характеристике удельного расхода топлива, Поэтому увеличивается время поиска экстремума. Все это приводит к увеличению расхода 4 О топлива при установившемся движении транспортного средства.Целью изобретения является умень,шение расхода топлива при установившемся движении транспортного средства. Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления режимами работы транспортного средства снабжена блоком определения знака приращения сигнала и блрком определения направления перемещения исполнительного механизма управления рейкой топливного насоса, причем вход блока определения знака приращения сигнала соединен с оптимизатором, а выход - с четвертым входом блока формирования команд, второй выход исполнительного механизма управления рейкой топливного насоса соединен с 60 входом блока определения направления перемещения исполнительного механизмауправления рейкой топливного насоса, выход которого соединен с пятым входом блока формирования команд. На чертеже представлена блок-схема объекта регулирования и систеж автоматического управления (САУ) режимами работ транспортного средства.Система содержит двигатель 1, бесступенчатую передачу 2, на которую действует нагрузка 3, датчик 4 расхода топлива, датчик 5 крутящего момента, датчик 6 оборотов коленчатого вала двигателя, датчик 7 скорости двикения, блок 8 умножения, блок 9 сравнения, задатчик 10 мощности двигателя, управляющий ключ 11, оптимизатор 12, блок 13 формирования команд управления, управляемый ключ 14, исполнительный механизм 15 управления рейкой 16 топливного насоса, блок 17 сравнения, задатчик 18 скорости движения, управляеьюй ключ 19, исполнительный механизм 20 управления регулирующиморганом 21 бесступенчатой передачи 2, блок 22 определения знака приращения сигнала и блок 23 определения направления перемещения исполнительного механизма управления рейкой топливного насоса.Выход датчика 4 соединен с одним из входов оптимизатора 12. Выходы датчиков 5 и 6 соединены с входами блока 8 умножения, один из выходов которого соединен с вторым входом оптимизатора 12, выход которого через ключ 14 соединен с исполнительным механизмом 15. Второй выход блока 8 умножения соединен с одним из входов блока 9 сравнения, второй вход которого соединен с эадатчиком 10 мощности двигателя. Выход этого блока сравнения соединен с сигнальным входом ключа 11, выход которого соединен с одним из входов исполнительного механизма 20. Выход датчика 7 скорости движения соединен с одним из входов блока 17 сравнения, второй вход которого соединен с эадатчиком 18 скорости движения. Одни из выходов блока 13 формирования команд управления связан с блоком 8 умножения, другой - с управляюащм входом ключа 11, третий - с управляющим входом ключа 19, через который первый выход блока 17 сравнения соединяется с вторым входом исполнительного:механизма 20. Четвертый выход .блока 13 связан с управляющим входом ключа 14, Второй выход датчика 6 соединен с одним из входов блока 13 Формирования команд, другой вход которого соединен с регулирующим органом 21 бесступенчатой передачи 2, а третий вход - со вторым выходом блока 17 сравнения. Выход исполнительного .механизма 15 соединен с рейкой 16 топливного насоса, а выход исполнительного механизма 20 связан с регулирующим органом 21 бесступенчатой передачи 2, второй выход которого связан с входом эадатчика 10 мощности двигателя. В отличие от основногоизобретения вход блока 22 соединенс оптимизатором 12, а выход - с четвертым входом блока 13 формированиякоманд. Выход исполнительного механизма 15 управления рейкой 16 топливного насоса соединен с входом бло-.ка 23, выход которого соединен с пятым входом блока 13 формирования команд управления.САУ режимами работы транспортного средства работает следующим образом,Задатчиком 18 скорости движенияустанавливается скоростной режим движения транспортного средства. Регулирующий орган 21 бесступенчатойпередачи 2 при этом находится в нейтральном положении. Блок 17 сравнения передает сигнал рассогласованияна блок 13 Формирования команд управления, который отключает оптимизатор 12 и через ключ 14 и исполнительный механизм 15 воздействует на рейку 16 топливного насоса, увеличиваяподачу топлива в цилиндры двигателя 1.На вход блока 13 формированиякоманд управления, который можетбыть реализован на известных логических элементах И, ИЛИ, Не подаютсяразличные сочетания входных сигналов,в зависимости от которых на выходеполучаются однозначные определенныепереключательные функции, обеспечивающие требуемую последовательностьработы системы.Когда обороты двигателя 1 достига.ют максимума от датчика 6 оборотов,который представляет собой комбинированный датчик, на первом выходекоторого формируется аналоговый сигнал, поступающий на вход блока 8 умножения для полученияя непрерывноготекущего значения мощности двигате- .ля 1, а на втором - дискретный сигнал, соответствукщий минимальным имаксимальным оборотам двигателя, навход блока 13 поступает сигнал. Онвключает ключ 19 таким образом, чтосигнал рассогласования с блока 17сравнения поступает на исполнительныймеханизм 20, который начинает воздействовать на регулирующий орган 21бесступенчатой передачи 2, уменьшаяее передаточное число.Одновременно с подключеним блока 17 сравнения к исполнительномумеханизму 20 по сигналу с блока 13формирования команд управления происходит подключение выхода, блока 8множения на вход оптимизатора 12,оторый через ключ 14 подключаетсяа исполнительный механизм 15. Оптимизатор 12 представляет собой устройство, формирующее критерии оптимизации,.(вданном случае удельныйрасход топлива.) и обеспечивакцеена выходе такое управляющее воэдействие, которое минимизирует критерййоптимизации. Транспортное сРедствоначинает разгоняться до .заданнойзадатчиком 18 скорости движения путем изменения передаточного числабесступенчатой передачи 2, а оптимизатор 12 для каждого значения передаточного числа бесступенчатой передачи 2 обеспечивает такую подачу топлива чтобы удельный его расход 1 О был Минимальным. В отличие от основного изобретения сигнал от оптимизатора 12 поступает также в блок 22,где определяется знак приращения сигнала при движении определяющей точ ки по кривой удельного расхода топлива. При каждом переходе изображающей точки через экстремум, исполнительный механизм 15 выдает срответст"вующие управления рейке 16 топливно го насоса, и при помощи блока 23,определяющего направление перемещения исполнительного механизма 15,передает кодированные сигналы энако"переменного вида, которые поступают 25 на пятый вход блока 13 формированиякоманд управления. Так как началомустановившегося движения системысчитают состояние, когда изображающая точка хотя бы один раз перешлачерез экстремум плавакщей характеристики удельного расхода топливаи вернулась на исходную наклоннуюветвь, то окончание установившегосядвижения и начало переходного процесса определяются постоянной времеЗ 5 ни двигателя. В этом случае изображающая точка не пересекает экстремума на характеристике удельногорасхода топлива, несмотря на соответствующее перемещение исполнитель ного механизма 15 управления рейкой 16топливного насоса. Сигналы от блоков 22 и 23 направляются в блок 13формирования команд, где, при условиивыполнения режима движения с постоян ной скоростью и условия нахожденияагрегата в установившемся режиме, вырабатывается сигнал, который отключает выход блока 17 сравнения от одноговхода управляемого ключа 19, Одновре менно блок 13 Формирования команд выдает на вход управляемого ключа 19сигнал, при котором уменьшению илиувеличению подачи топлива соответствует увеличение или уменьшение передаточного числа бесступенчатой передачи 2. Это приводит к более выраженному положению экстремума и в целомуменьшает время его поиска. Колебания скорости движения транспортногосредства уменьшаются до минимума.60 В случае окончания установившегося движения, переходной процесс всистеме продолжается в пределах движения на заданном режиме.Если заданная скорость движения 65 превосходит действительную на опре 958152деленную величину, а регулируеций орган 21 бесступенчатой передачи не находится в нейтральном положении, то происходит переход на режиме поддержания постоянной мощности двигателя. 5Блок 13 формирования команд управления посылает сигнал, на основании которого через ключ 19 отключается выход блока 17 сравнения на исполнительный механизм 20. 10На входы блока 9 сравнения поступают сигналы от блока 8 умножения и эадатчика 10 мощности двигателя, связанного с регулирующим органом 21 бесступенчатой передачи 2. Одновременно с отключением выхода блока 17 сравнения на исполнительный механизм 20 через ключ 11 поступает сигнал рассогласования текущего и задаваемого значения, мощности двигателя, который, воздействуя на регулирующий орган 21, увеличивает передаточное число бесступенчатой передачи 2 таким образом, чтобы мощность двигателя 1 оставалась постоянной. При этом для каждого значения передаточного числа оптимизатор 12 обеспечивает такую передачу топлива, чтобы его удельный расход был минимальным.Когда разность между скоростью действительной и заданной .стает, ЗО меньше некоторой величины, блок 13 формирования команд управления через ключ 11 отключает выход блока 9 сравнения и подключает на исполнительный механизм 20 через ключ 19 выход 35 блока 17 сравнения. Затем процесс регулирования повторяетсяОри увеличении нагрузки 3 и сникении оборотов двигателя 1 до миниально допустимых от датчиков б в лок 13 формирования команд управленя подается сигнал, на основании которого через блок 8 умножения отключается оптимизатор 12, а через ключ 19 отключается выход блока 17 сравнения и подключается на исполнительный механизм 20 сигнал, направляемый на увеличение передаточного числа бесступенчатой передачи 2. Нагрузка 3 на двигатель 1 уменьшается, а его обороты увеличиваются. Как только обороты двигателя 1 возрастают до максимума, датчик б выдает сигнал на блок 13 Формирования команд управления, который через блок 8 умножения подключает оптимизатор 12, предварительно отключив сйгнал, воздействовавший через ключ 19 на исполнительный механизм 20, и процесс регулирования продолжается.Использование системы режимами работы на транспортном средстве с бесступенчатой передачей позволяет снизить общий расход топлива и существенно облегчить управление транспортными средствами.формула изобретенияСистема автоматического управления режимами работы транспортногосредства по авт.св, Р 745727, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью уменьшения расхода топлива приустановившемся движении транспортного средства, она снабжена блоком оп-ределения знака приращения сигналаи блоком определения направления перемещения исполнительного механизмауправления рейкой топливного насоса,причем вход блока определения знакаприращения сигнала соединен с оптимизатором, а выход - с .четвертым входом блока, формирования команд, второй выход исполнительного механизмауправления рейкой топливного насосасоединен с входом блока определениянаправления перемещения исполнительного механизма управления рейкойтопливного насоса, выход которогосоединен с пятым входом блока формирования команд.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство сссРР 745727, кл. В 60 К 41/04, 1977./ андур едакто Заказ 7219/ Подиисно В П СССР 19НИИпо130 Тираж 718 И Государственного комитета делам изобретений и открытий 5, Москва, З, Раушская на