Автоматическая система управления нагрузкой двигателя транспортного средства

.СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) Л 1) 0 К 41/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВУ скии институт ов, М. Г. МеН. Дьякова СС 985 ТЕМА УПИГАТЕЛ транспортти к автония транс- несколько остановки ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИС РАВЛ ЕНИЯ НАГРУЗКОЙ Д ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к ному машиностроению, в частно матическим устройствам управл миссией, содержащей все или ступеней, переключаемых без транспортного средства. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик системы, Система содержит датчики расхода топлива 1, частоты вращения 2, текущей номинальной нагрузки 3, ускорениязамедленич 4, включения высшей 5 и низшей 6 передач диапазона, устройства формирования команд при недогрузке 7 и перегрузке 8, снабженных блоками 15 и 16 выработки сигналов на переключения передач и блоками 13 и 14 выходных сигналов, исполнительные механизмы 11 включения передач, индикаторы необходимости включения диапазонов, причем устройство формирования команд при недогрузке двигателя снабжено блоком 17 определения порогового значения сигнала при переключениях передач. 3 ил.Изобретение относится к транспортномумашиностроению, в частности к автоматическим устройствам управления трансмиссией, содержащей все или несколько ступеней, переключаемых без остановки транспортного средства.Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик системы,На фиг. 1 изображена блок-схема системы управления; на фиг. 2 - датчик ускорения-замедления коленчатого вала дви 1 Огателя, обьций вид; на фиг. 3 - вид А нафиг. 2.Система содержит датчики расхода топлива 1, частоты вращения 2, текущей номинальной нагрузки 3, ускорения-замедления 4частоты вращения коленчатого вала двигателя включения высшей 5 и низшей 6 передач диапазона, устройства формирования команд при недогрузке 7 и перегрузке 8,индикаторы необходимости включения высших 9 и низших 10 диапазонов, исполцительцыс механизмы включения смежныхвысших 11 и низших 12 передач, Устройства формирования команд при недогрузке7 и перегрузке 8 содержат блоки 13 и 14выходных сигналов, блоки 15 и 16 выработки сигналов переключения передач, блок 17определения порогового значения сигналапри переключениях на смежные высшие пе.редачи. Блоки 13 и 14 выходных сигналов содержат первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 двухвходовые эле- З 0менты И, первый 22 и второй 23 инверторы, первый 24, второй 25, третий 26 иц твертый 27 усилигели.Блоки 5 и 16 выработки сигналов нац,рсключецие передач содержат первый 28ц вгорой 29 многовходовые, напримертгсх-чстырехвходовые, элементы И, первый 30 ц второй 31 формирователи имцул:,сов, первый 32 и второй 33 компараторы, первый задатчик 34, третий 35, четвг ртый 36, пятый 37 и шестой 38 инвергоры.40лок 17 определения порогового значения сигнала при переключении на смежныевысшие передачи содержит элемент 39 де,ццця, ключ 40, элемент 41 запоминания,первый 42 и второй 43 элементы сравнеция, вгорой 44 и третий 45 задатчики,элемент 46 умножения.Датчик 4 ускорения-замедления частотывращения коленчатого вала двигателя содержит инерционную массу (диск) 47, установленную ца контролируемом валу 48 50с возможностью свободного вращения относительно вала и фиксации продольных перемсьцсций с помощью ограничителей 49.Инерционная масса 47 снабжена по крайней мере двумя скосами 50 и 51, которыевзаимодействуют с подобными скосами 52 5ц 53 двух дисков 54 и 55. Эти диски расположены на валу 48 с возможностью продольного перемещения без проворачивания относительно этого вала. Диски 54 и 55 связаны один с другим посредством упругого элемента 56. В крайних положениях дисков с ними могут взаимодействовать датчики 57 и 58 соответственно ускорения и замедления вала 48, которые могут быть выполнены в виде контактных и бесконтактных концевых выключателей, выдающих дискретный выходной сигнал.Первый компаратор 32 блока 15 выработки сигналов на включение смежных высших передач посредством первого входа первого многовходового, например трехвходового,. элемента И 28, третий вход которого посредством третьего инвертора 35 подключен к выходу блока 16 выдачи сигналов на включение смежных низших передач, соединен с первым формирователем 30 импульсов, Выход первого формирователя 30 импульсов одиной линией посредством первого входа первого двухвходового элемента И 18 блока 13 формирования выходных импульсов, второй вход которого непосредственно и второй вход посредством первого инвертора 22 соединены с датчиком 5 включения высшей передачи диапазона, и первого усилителя 24 соединен с индикатором 9 необходимости переключения на высший диапазон, а второй линией посредством второго двухвходового элемента И 19 и второго усилителя 25 соединен с исполнительным механизмом 11 включения смежных высших передач, Датчик 2 частоты вращения посредством второго компаратора 32, первый вход которого соединен с первым задатчиком 34, и второго многовходового, например четырехвходового, элемента И 29, первый вход которого посредством пятого инвертора 37 подключен к выходу первого формирователя 30 импульсов блока 15 выработки сигналов на включения смежных высших передач, третий - к выходу датчика 3 текущей номинальной нагрузки двигателя, соединен со вторым формирователем 31 импульсов. Выход второго формирователя 31 импульсов одной линией посредст. вом первого входа третьего двухвходового элемента И 20 блока 14 формирования выходных команд устройства, второй вход которого и второй вход четвертого двухвходового элемента И 21 посредством второго инвертора 23 соединен с датчиком низшей передачи 6 диапазона, и третьего усилителя 26 соединен с индикатором 10 необходимости включения низшего диапазона, а второй линией посредством первого входа четвертого двухвходового элемента И 21 и четвертого усилителя 27 соединен с исполнительным механизмом 12 включения смежных низших передач,Элемент 39 деления, вход д лцмого ко. торого подключен к выходу датчикарасхода топлива, вход делителя; к выходу датчика 2 частоты вра цецця, а вьсходМ.ОР=М. Ь.,lг =1 - /г) Ло),первой линией подключен к первому входу первого компаратора 32 блока выработки сигналов на переключения передач, а второй посредством рабочего входа ключа 40, управляющий вход которого подключен к датчику 3 текущей номинальной нагрузки, элемента 41 запоминания и первого входа элемента 46 умножения, второй вход которого посредством цепочки, содержащей первый 42 и второй 43 элементы сравнения, первые входы которых подключены ко второму 44 и третьему 45 задатчику, подключен к выходу датчика 2 частоты вращения, соединен со вторым входом первого компаратора 32 блока 15 выработки сигналов на переключение передач устройства 7 формирования команд при недогрузке. Датчик 4 имеет два выхода 59 и 60.Автоматическая система работает, следующим образом.На выходах датчика 1 расхода топлива имеет место сигнал, значение которого пропорционально текущему расходу топлива, на выходах датчика 2 - частоте вращения двигателя, на выходах датчика 3 появляется сигнал при выходе двигателя на номинальный режим, на выходах датчиков 5 и 6 - соответственно при включенной высшей и низшей передач диапазона, на первом выходе 59 датчика 4 появляется сигнал при ускоренном вращении коленчатого вала двигателя, а на выходе 60 - при замедлении вала, т. е. когда частота вращения двигателя уменьшается.На выходе элемента 39 деления имеет место сигнал, значение которого пропорционально крутящему моменту двигателя Мдв, поскольку делитель 39 реализует зависи- мость ЙоткРгде Й, - масштабный коэффициент;о. и о - значения сигналов на выходах датчиков 1 и 2 соответственно, поступающие на входы элемента 39 деления.Ключ 40 пропускает к элементу 41 запоминания значение сигнала о величине Мз при подаче на его управляюший вход сигнала от датчика 3 текуц 1 его номинального состояния двигателя, При подаче сигнала происходит запоминание значения М в элементе 41. Второй элемент 46 умножения определяет пороговое значение сигнала Мв, при котором должны осуществляться переключения передач на смежные высшие передачи, по выражению где Й - переменный множитель, значение которого определяется с помощью второго элемента 43 сравнения, реализующего зави- симость 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 где Лсв - значение сигнала, поступающего отпервого элемента 42 сравнения, реализующего зависимостьЛИ=ЮМаКР - И,где ючакс - постоянная величина, равная значению сигнала датчика 2 при максимальном знацении частоты вращения двигателя,Величину ь устанавливают с помощью второго задатчика 44, при этом о -- текущеезначение сигнала датчика 2.При работе двигателя с оптимальной нагрузкой на промежуточных передацах диапазона без колебаний частоты вращения навтором и третьем входах первого трехвходового элемента И 28 и на первом и четвертом входах второго многовходового, например четырехвходового, элемента И 29имеются сигналы, поскольку на выходах датчика 4 ускорения-замедления коленчатоговала двигателя сигналов нет, при этом навыходах четвертого 36 и шестого 38 инверторов имеются сигналы, имеются сигналы и на выходах третьего 35 и пятого 36 инверторов, так как нет сигналов на выходахпервого 30 и второго 31 формирователейимпульсов.На первый вход трехвходового элементаИ 28 сигнал не поступает, так как значение сигнала о текущем моменте двигателя на первом входе первого 32 компаратора больше порогового значения сигнала на втором входе этого элемента, определенного с помощью блока 17.При оптимальной нагрузке на втором илитретьем входе многовходового, например четырехвходового, элемента И 29 также нетсигнала, а могут и на обоих входах отсутствовать сигналы, если текущая частотавращения больше пороговой при переключениях и на выходе второго компаратора33 отсутствовать сигнал, и при нагрузкеменьше номинальной, при этом на выходедатчика 3 текущей номинальной нагрузкитакже сигнал отсутствует.При снижении нагрузки двигателя увеличивается частота вращения о и уменьшается текущий расход топлива о, значение сигнала о крутящем моменте двигателя, поступающего с выхода элемента 39деления на первый вход первого компаратора 32, уменьшается и, когда он станетменьше нелицины сигнала, поступающего навторой вход этого элемента, на его выходепоявляется сигнал, цто вызывает появлениесигнала на выходе первого многовходовогоэлемента И 28, цто посредством цепочкипервого формирователя 30 импульсов, второго двухвходового элемента И 19, на второйвход которого от первого инвертора 22 подается сигнал, второго усилителя 25 и исполнительного механизма1 вызывает включение смежной высшей передаци. После включения этой передачи нагрузка двигателяувеличивается и сигнал на первом входе первого многовходового элемента И 28 пропп 1461653дает, система выходит в исходное состояние. В случае дальнейшего уменьшения нагрузки система аналогичным образом обеспечит включение следуюшей смежной высшей передачи.После включения самой высшей передачи диапазона или трансмиссии на выходедатчика 5 включенной высшей передачи появляется сигнал, при этом на втором входе второго двухвходового элемента И 19 сигнал пропадает, а на втором входе первого 18 такого элемента сигнал появляется. При дальнейшем снижении нагрузки появившийся сигнал на выходе первого многовходового элемента И 28 вызывает посредством цепочки - первого формирователя 30 импульсов - первых двухвходового элемента И 18 и усилителя 24 - свечение индикатора 9, свидетельствующее о необходимости переключения диапазона, а команда к исполнительному механизму 11 не подается, поскольку на втором входе вто рого двухвходового элемента И 19 сигнала нет.При увеличении нагрузки при работе двигателя на внешней характеристике на выходе датчика 3 номинальной нагрузки появляется сигнал, поступающий на третий вход многовходового, например четырехвходового элемента И 29, однако на его выходе сигнал не появляется, так как на втором входе сигнала еще нет. Сигнал на втором входе этого элемента появится при сниже нии частоты вращения ниже порогового значения и появлении сигнала на выходе второго компгратора 33. Пи этом появившийся сигнал на выходе четырехвходового элемента И 29 посредством цепочки - второй формирователь 31 импульсов - четвертый двухвходовый элемент И 21 - четвертый усилитель - исполнительный механизм 12 -- включает смежную низшую передачу.При повторном увеличении нагрузки аналогичным образом включается следуюшая смежная низшая передача. После включения самой низшей передачи диапазона на выходе датчика 6 появляется сигнал, который подается на второй вход третьего двухвходового элемента И 20, а на втором входе четвертого двухвходового элемента И 45 21 сигнал пропадает. При дальнейшем увеличении нагрузки и появлении напряжения на выходе четырехвходового элемента И 29 посредством цепочки третий двухвходовый элемент И 20 и третий усилитель 26 высвечивает индикатор 10 о необходимости переключения диапазонов.При работе двигателя на частичных скоростных режимах при частоте врашения, меньшей порогового значения при переключениях на смежные низшие передачи, устанавливаемого первым задатчиком 34, на второй вход четырехвходового элемента И 29 иодаегся сигнал, при этом переключения на смежные низшие передачи происходят при выходе двигателя на номинальный режим ипоявлении сигнала на выходе датчика 3,следовательно, на третьем входе четырехвходового элемента И 29.Г 1 ри подъезде к перекрестку и переводе двигателя на холостые обороты его частота вращения уменьшается, на выходе 49датчика 4 ускорения-замедления частоты вращения коленчатого вала появляется сигнал,а на втором входе трехвходового элемента И 28 сигнал пропадает, Это предотвращает ненужное, даже опасное включениесмежной высшей передачи при подъезде кперекрестку, переводе двигателя на холостойход и движении транспортного средства накатом (на этом режиме на выходе первогокомпаратора 32 появляется сигнал).При движении транспортного средства соптимальной нагрузкой и включенной передачей и резком переводе двигателя на больший скоростной режим путем воздействияна рычаг управления двигателем резко увеличивается подача топлива, на выходе датчика 3 появляется сигнал. Поскольку нагрузка была оптимальной, то двигатель начинает увеличивать частоту вращения, поэтому включать низшую передачу не имеетсмысла, так как после увеличения оборотов необходимо будет переключать на смежную,высшую передачу (бывшую до воздействия) . При увеличении частоты вращениядвигателя на выходе 48 датчика 4 появляется сигнал, а на четвертом входе четырехвходового элемента И 29 сигнал пропадает и включения смежной низшей передачи не происходит, несмотря на перегрузкудвигателя,Датчик ускорения-замедления частотывращения коленчатого вала двигателя работает следующим образом.При отсутствии ускорения контролируемого вала 48 пакет дисков 47, 54 и 55, стянутых упругими элементами 56, вращается какодно целое, на выходах датчиков 57 и 58сигналов нет.При увеличении частоты вращения вала48 диск 47 проворачивается относительновала 48 и скосом 50 набегает на скос 52и перемешает диск 54 влево, на выходедатчика 57 появляется ступенчатый сигнал,который поступает на вход шестого инвертора 38. Перемешение диска 54 влево сопровождается растяжением упругих элементов 56, которые возвращают диск 54 в исходное положение, показанное на рисунке,после стабилизации частоты вращения вала 48.При снижении частоты вращения вала 48диск 47 проворачивается относительно валаи скосом 51 набегает на скос 52 и переме-щает диск 55 вправо, на выходе датчика58 появляется сигнал, поступающий на входчетвертого инвертора 36. При перемешениидиска 55 вправо растягиваются упругиеэлементы 56, которые возврагцают диск 55в исходное положение после стабилизации частоты вращения вала 48, несмотря на перегрузки двигателя.Формула изобретенияАвтоматическая система управления нагрузкой двигателя транспортного средства, содержащая датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик включения высшей передачи, датчик включения низшей передачи, блок определения порогового уровня при переключении низшей передачи, блок определения порогового уровня при переключении высших передач, блок формирования сигналов включения низших передач, два блока выходных сигналов, подключенные соответственно выходами к сигнальным лампам и исполнительным элементам, отличающаяся тем что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, она снабжена датчиком расхода топлива, датчиком текущей номинальной нагрузки, датчиком ускорения-замедле ния, причем блоки выходных сигналов содержат первый, второй, третий и четвертый усилители, блоки выработки сигналов на переключения передач содержат первый и второй многовходовые элементы и первый и второй формирователи импульсов, первый и второй компараторы,. первый задатчик, третий, четвертый, пятый и шестой инверторы, блок определения порогового значения сигнала при переключениях на смежные высшие передачи содержит элемент деления, ключ, эле мент запоминания, первый и второй элементы сравнения, второй и третий задатчики, элемент умножения, первый компаратор блока выработки сигналов включения смежных высших передач посредством первого входа первого многовходового элемента И, третий 35 вход которого посредством третьего инвертора подключен к выходу блока выдачи сигналов включения смежных низших передач, соединен с первым формирователем импульсов, выход первого формирователя 40 импульсов одной линией посредством первого входа первого двухвходового элемента И блока формирования выходных импульсов, второй вход которого непосредственно, а второй вход второго двухвходового элемента И посредством первого инвертора соединены с датчиком включения высшей передачи диапазона, и первого усилителя соединен с индикатором диапазона высшего, а второй линией посредством второго двухвходового элемента И и второго усилителя соединен с дополнительным устройством включения смежных высших передач, датчик частоты вращения посредством второго компаратора, пеовый вход которого соединен с первым задатчиком, и второго многовходового элемента И, первый вход которого посредством пятого инвертора подключен к выходу первого формирователя импульсов блока выработки сигналов включения смежных высших передач, третий - к выходу датчика текущей номинальной нагрузки двигателя, соединен с вторым формирователем импульсов, выход второго формирователя импхгльсов одной линией посредством первого входа третьего двухвходового элемента И бло ка формирования выходных команд, второй вход которого и второй вход четвертого двухвходового элемента И посредством второго инвертора соединены с датчиком низшей передачи диапазона, и третьего усилителя соединен с индикатором низшего диапазона, а второй линией посредством первого входа четвертого двухвходового элемента И и четвертого усилителя соединен с исполнительным механизмом включения смежных низших передач, элемент деления, вход делимого которого подключен к выходу датчика расхода топлива, а вход делителя - к выходу датчика частоты вращения, а выход первой линией подключен к первому входу первого компаратора блока выработки сигналов переключения передач, а второй посредством рабочего входа ключа, управляющий вход которого подключен к датчику текущей номинальной нагрузки, элемента запоминания и первого входа элемента умножения, второй вход которого посредством цепочки, содержащей первый и второй элементы сравнения, первые входы которых подключены к второму и третьему задатчику, подключен к выходу датчика частоты вращения и соединен со вторым входом того же первого компаратора блока выработки сигналов на переключения передач устройства формирования команд при недогрузке.1461653 б УауСоставитель А. Барыков Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор Э. ЛончаковаЗаказ 555/14 Тираж 527 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР1 3035, Москва, Ж - 35, Рауьвская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат ; Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О 1