Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства

(50 В 60 К 41/06 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ших передач,выходами ения смежных высших и личаюлью повыдолговечнос. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) В,Ф. Чабан, В.В. Гуськов, В.В. Малиновский и А.И. Бобровник (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(53) 629. 113-585.5-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 622702, кл. В 60 К 41/06, 1976.2, Авторское свидетельство СССР880804, кл. В 60 К 41/06, 1980 (прототип).(54) (57) 1. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчики недогрузки и перегрузки двигателя, датчики соответственно низшей и наивысшей передач диапазона, канал включения смежных низших передач, имеющий блоки датчика частоты вращения, датчика перегрузки и блоки выходных сигналов, снабженные генераторами, канал включения смежных высших передач, имеющий блоки датчика недогрузки и выходных сигналов, индикаторы перегрузки и недогрузки двигателя, исполнительные механйзмы включения передач, подключенные к выходам каналов вклювходы которых соединень укаэанных датчиков, о щ е е с я тем, что, с шения его надежности и ти при упрощении конструкции, входы канала включения смежных высших передач подключены к датчику недогрузки двигателя и к датчику наивысшей передачи диапазона, а входы канала включения смежных низших передач соединены с датчиками соответственно частоты вращения коленчатого вала, перегрузки двигателя и с датчиком низшей передачи диапазона,2. Устройство п 1чающее с я т занных датчиков недогрузки и перегрузки двигателя каналов включениясмежных высших и низших передач содержат каждый последовательно соединенные трехвходовый элемент И, интегратор и пороговое устройство, аупомянутый блок выходных сигналовканала включения смежных низших передач содержит две параллельные цепи,первая из которых состоит из трехвходового элемента И, генератора иусилителя, а вторая - из инвертора,трехвходового элемента И и усилителя,причем первая цепь блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач состоит из двухвходовогоэлемента И, генератора и усилителя,а вторая - из инвертора, двухвходового элемента И и усилителя, приэтом к выходам первых цепей обоих блоков выходных сигналов подключены исполнительные механизмы переключенияпередач, а к выходам вторых " индикаторы перегрузки и недогрузки двигателя, по два входа трехвходовыхэлементов И первой и второй цепейблока выходных сигналов канала включения смежных низших передач соединены с выходами блоков датчика перегрузки и частоты вращения коленчатоговала двигателя, а третий вход трех1096139 Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к автоматическим устройствам управления трансмиссией, содержащим все .или несколько ступеней (диапазон), переклю-чаемых без остановки транспортного средства.Известно устройство для автоматического управления коробкой передач транспортного средства, содержащее электрически последовательно подключенные навходы блока формирования команд переключения, выполненного на трехпозиционном реле с постоянными порогами срабатывания, источник стабилизированного напряжения, тахогенератор, вырабатывающий напряжение, пропорциональное частоте вращения коленчатого вала двигателя, корректирующий резистор, кинематически связанный с педалью подачи топлива, и исполнительный механизм, тяговые элементы которого подключены к выходам блока формирования команд переключения передач11.Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы из"за необходимости высокой точности измерения и обработки входных сигналов, поскольку используются неэф 30 фективные информационные переменные. Кроме того, применение блока формирования команд переключения, выполненного на трехпозиционном реле с постоянными порогами срабатывания, не обес печивает поддержания оптимальной нагрузки двигателя на всех скоростных режимах, так как рабочий диапазон по частоте вращения двигателя на внешней характеристике больше, чем на частичных скоростных режимах, а также из-за оперирования аналоговыми входными величинами, что обусловливает более низкую точность, чем при работе с дискретными величинами.Наиболее близким к изобретению является автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчики недогрузки и перегрузки двигателя, датчики соответственно низшей и наивысшей передач диапазона, канал включения смежных низших передач, имеющий блоки датчика частоты вращения, датчика перегрузки и блоки выходных сигналов, снабженные генераторами, канал включения смежных высших передач, имеющий блоки датчика недогрузки и выходных сигналов, индикаторы перегрузки и недогрузки двигателя, исполнительные механизмы включения передач, подключенные к выходам каналов включения смежных высших и низших передач, входы которых соединены с выходами указанных датчиков23.Недостатками этого устройства являются низкая надежность и недолговечность, так как из-за неоптимальных датчиков для поддержания оптимальной нагрузки двигателя устройство содержит два запоминающих, три вычислительных устройства, ключи, нуль-орган,входового элемента И первой цепиподключен к датчику низшей передачидиапазона, при этом третий вход трехвходового элемента И второй цепи подключен к этому датчику посредствоминвертора, по одному входу двухвходовых элементов И первой и второй цепей. блока выходных сигналов каналавключения смежных высших передач сое"динены с выходом блока. датчика недогрузки, второй вход двухвходовогоэлемента И первой цепи подключен кдатчику, наивысшей передачи диапазона, а второй вход двухвходового элемента И второй цепи подключен к этому датчику посредством инвертора.3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью блокирования переключений до выполнения предыдущей команды, выходы генераторов блоков выходных сигналов каналов включения смежных низших и высших передач посредством инверторов соединены с двумя входами трехвходовых элементов И блоков датчиков перегрузки и недогрузки.несколько компараторов и логических элементов, что существенно усложняет схему и ведет к снижению надежности и долговечности устройства. Кроме того, при включенной наивысшей передаче трансмиссии и недогрузке двигателя, или при включенной самой низшей передаче и перегрузке двигателя устройство периодически срабатывает с целью включения следующих смежных высших или низших передач. Но так как возможности трансмиссии исчерпаны, переключений передач в этих случаях нет, срабатывания устройства управления являются холостыми. Эти периодические срабатывания целого ряда элементов ведут к- снижению надежности и долговечности автоматического устройства,Цель изобретения - повышение на 20 дежности и долговечности при упрощении конструкции автоматического устройства управления нагрузкой двигателя транспортного средства. Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом устройстве управления нагрузкой двигателя транспортного средства, содержащем датчик частоты вращения коленчатого валаЗО двигателя, датчики недогрузки и перегрузки двигателя, датчики соответственно низшей и наивысшей передач диапазона, канал включения смежных низ" ших передач, имеющий блоки датчика частоты вращения, датчика перегрузки и блоки выходных сигналов, снабженные генераторами, канал включения смежных высших передач, имеющий блоки датчика недогрузки и выходных сигналов, индикаторы перегрузки и недогрузки двигателя, исполнительные механизмы включения передач, подключенные к выходам каналов включения смежных высших и низших передач, входы которых соединены с выходами ука занных датчиков, входы канала включения смежных высших передач подключены к датчику недогрузки двигателя и к датчику наивысшей передачи диапазона, а входы канала включения смежных низших передач соединены с датчиками соответственно частоты вращения коленчатого вала, перегрузки двигателя и с датчиком низшей передачи диапазона. 55Кроме того, блоки указанных датчиков недогрузки и перегрузки двигателя каналов включения смежных высших и низших передач содержат каждый последовательно соединенные трехвходовый элемент И, интегратор и пороговое устройство, а упомянутый блокФ выходных сигналов канала включения смежных низших передач содержит две параллельные цепи, первая из которых состоит из трехвходового элемента И, генератора и усилителя, а вторая - из инвертора, трехвходового элемента И и усилителя, причем первая цепь блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач состоит из двухвходового элемента И, генератора и усилителя, а вторая - из инвертора, двухвходового элемента И и усилителя, при этом к выходам первых цепей обоих блоков выходных сигналов подклюЧены исполнительные механизмы переключения пе.редач, а к выходам вторых индикаторы перегрузки и недогрузки двигателя, по два входа трехвходовых элементов И первой и второй цепей блока выходных сигналов канала включения смежных низших передач соединены с выходами блоков датчика перегрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя, а третий вход трехвходового элемента И первой цепи подключен к датчику низшей передачи диапазона, при этом третий вход трехвходового элемента И второй цепи подключен к этому датчику посредством инвертора, по одному входу двухвходовых элементов И первой и второй цепей блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач соединены с выходом блока датчика недогрузки, второй вход двухвходового элемента И первой цепи подключен к датчику наивысшей передачи диапазона, а второй, вход двухвходового элемента И второй цепи подключен к этому датчику посредством инвертора. С целью блокирования переключений до выполнения предыдущей команды выходы генераторов блоков выходных сигналов каналов включения смежных низших и высших передач посредством инверторов соединены с двумя входами трехвходовык элементов И блоков датчи ков перегрузки и недогрузки.На фиг, 1 изображенв общая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 конструкция датчиков недогрузки и перегрузки двигателя; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства (фиг. 1) содержит дат"чик 1 частоты вращения двигателя,датчики включения крайних низшей 2 5и высшей 3 передач диапазона, датчики 4 и 5 перегрузки и недогрузки двигателя, каналы 6 и 7 включения низшейи высшей передач, индикаторы 8 и 9перегрузки и недогрузки двигателя,исполнительный механизм включениянизшей 10 и высшей 11 передач.Канал 6 включения низшей передачи состоит из блока 12 датчика 1частоты вращения двигателя, блока 13 5датчика 4 перегрузки и блока 14 формирования выходных сигналов.Блок 12 датчика частоты вращениядвигателя содержит пороговые устройства 15 и 16, дифференцирующйй элемент 17, интегратор 18 и Фильтр 19,Блок 13 датчика перегрузки содержит трехвходовый элемент И 20, интегратор 21, пороговое устройство 22.Блок 14 Формирования выходных 251сигналов канала 6 содержит инверторы23 и 24, трехвходовые элементы И 25и 26, генератор 27 управляющих импульсов, усилитель 28 индикатора перегрузки и усилитель 29 управляющих ЗОимпульсов.Канал 7 включения высшей передачи содержит блок 30 датчика 5 недогрузки двигателя и блок 31 формирования выходных сигналов, Блок 30 дат-.5чика 5 недогрузки содержит трехвходовый элемент И 32, интегратор 33 и пороговое устройство 34.Блок 31 формирования выходных сигналов канала 7 содержит инверторы 35 40и 36, двухвходовые элементы И 37 и38, генератор 39 управляющих импульсов, усилитель 40 индикатора недогрузки и усилитель 41 управляющихимпульсов. 45Датчик 1 частоты вращения черезпороговое устройство 15, дифференцирующий элемент 17, интегратор 18,фильтр 19 и второе пороговое устройство 16 связан с первыми входами трех входовых элементов И 25 и 26,Датчик 2 включения крайней низшей передачи диапазона соединен с третьим входом трехвходового элемента И 26, а также через инвертор 23 " с вторым входом трехвходового элемента И 25. Датчик 4 соединен с первым входом трехвходового элемента И 20, второй и третий входы которого, а также третий и первый входытрехвходового элемента И 32 соединены соответственно через инверторы24 и 36 с выходами генераторов 27 и39 управляющих импульсов,Выход трехвходового элемента И20 соединен через интегратор 2 ипороговое устройство 22 е вторымвходом трехвходового элемента И 26 итретьим входом элемента И 25, выходкоторого через усилитель 28 соединенс индикатором 8 перегрузки. Выходтрехвходового элемента И 26 посредством генератора 27 управляющих импульсов и усилителя 29 соединенс исполнительным механизмом 10.Датчик 3 включения крайней высшейпередачи диапазона соединен с первым входом трехвходового элементаИ 38 и через инвертор 35 с первымвходом двухвходового элемента И 37,Датчик 5 недогрузки соединен свторым входом трехвходового элемента И 32, выход которого посредствоминтегратора 33 порогового устройства 34 подключен к вторым входамдвухвходовых элементов И 37 и 38,выход элемента 37 через усилитель40 соединен с индикатором 9 недогрузки, а выход элемента 38 черезгенератор 39 и усилитель 41 - сисполнительным механизмом 11 включения смежных высших передач.Датчики перегрузки 4 и недогрузки 5 двигателя.(фиг. 2 и 3) установлены с помощью диэлектрика 42 на качающемся рычаге 43, Фигурной тягой 44,соединенной шарнирно с кулаком 45,установленным на оси 46 рычага управления скоростным режимом двигателя путем воздействия на пружину 47подвижного элемента 48 центробежногорегулятора 49, установленного в корпусе 50, На подвижном элементе 48 установлен контакт 51 с возможностьювзаимодействия с датчиками 4 и 5,Устройство работает следующимобразом,Датчик 1 выдает синусоидальныйсигнал, частота которого пропорциональна частоте вращения двигателя.Датчики 2 и 3 выдают напряжение,равное нулю, при включении соответственно самой низшей или наивысшей передачи диапазона, а в других положениях на их выходах появляется напряжение с уровнем логической единицы.1096139 7Датчики 4 и 5 выдают напряжение соответственно при перегрузке или недогрузке двигателя, а прн оптимальной нагрузке выходное напряжение равно нулю, так как контакт 51 5 (фиг. 2) находится между датчиками 4 и 5 и не взаимодействует с ними.При перегрузке частоты вращения двигателя и центробежная сила регулятора 49 уменьшается, под действием 1 О усилия пружины 47 подвижный элемент 48 поворачивается против часовой стрелки, и контакт 51 касается датчика 4 перегрузки, на входе которого и появляется сигнал о необходимости 15 переключения на смежную низшую передачу. В случае снижения нагрузки подвижный элемент 48 поворачивается по часовой стрелке и, касаясь датчика 5 недогрузки двигателя, обуславли вает появление команды на включение смежной высшей передачи.Пороговое устройство 15, дифференцирующий элемент 1, интегратор 18 и фильтр 19 предназначены для 25 преобразования частоты синусоидаль.ного сигнала датчика 1 в аналоговое напряжение, подаваемое на вход порогового устройства 16, на выходе которого при малых значениях входного. ЗО сигнала имеется напряжение, а если входной сигнал превышает пороговое значение, соответствующее предельной частоте вращения коленчатого вала при включении низших смежных передач, З на выходе этого порогового устройства напряжения нет. Интеграторы 21 и 33 и пороговые устройства 22 и 34 обеспечивают за держку выдачи команд до тех пор, пока время непрерывных входных сигналов не превышает заранее установленную величину. Это необходимо для обеспечения фильтрации помех, имеющихся.в сигналах датчиков 4 и 5.При оптимальной нагрузке двигателя на выходах датчиков 4 и 5 напряжения нет, следовательно, на первом входе трехвходового элемента И 20 и второго входа трехвходового элемента И 32 тоже нет напряжения, несмотря на то, что на другие выходы подается напряжение от инверторов 24 и 36, вырабатываемое при входном нуле 55 вом напряжении. На втором и третьем входах трехвходового элемента И 26 и трехвходового элемента И 25, а также на вторых входах двухвходовых 8элементов И 38 и 37 напряжения нет, а поэтому на выходах этих элементов также напряжений нет, индикаторы 8 и 9 не горят, а исполнительные ме; ханизмы 10 и 11 не срабатывают, устройство находится в исходном состоянии.При перегрузке двигателя на выходе датчика 4 появляется напряжение, которое поступает на вход трехвходового элемента И 20 и вызывает появление напряжения на его выходе, по истечении времени задержки появляется второе напряжение на выходе порогового устройства 22, поступающее соответственно на второй и третий входы трехвходовых элементов И 26 и 25. Если включена промежуточная передача, то на выходе датчика 2, а следовательно, на третьем входе трехвходового элемента И 26 имеется напряжение, поэтому на его выходе появится сигнал, если и на его первом входе будет напряжение, которое появится после уменьшения частоты вращения двигателя до величины ниже предельной. Появление сигнала на выходе трехвходового элемента-И 26 запускает генератор 27, который выдает напряжение в течение заданного времени, необходимого для срабатывания исполнительного механизма 10, которое осуществляется по команде, выданной усилителем 29. Одновременно напряжение от этого элемента подается на вход инвертора 24, а на его выходе, а следовательно, на третьем и на первом входах трехвходовых элементов И 20 и 32 напряжение становится равным нулю и после окончания подачи сигнала генератором 27 устройство выходит в исходное состояниеЕсли уже была включена самая низшая передача, то при перегрузке двигателя йоявляется напряжение на выходе датчика 4; вызывающее посредством цепочки трехвходовый элемент И 20 - интегратор 2 1а пороговое устройство 22 подачу напряжения на второй и третий входы трехвходовых элементов И 26 и 25, не сопровождающуюся появлением сигнала на выходе трехвходового элемента 26, поскольку на его третьем входе напряжение, поступающее от датчика 2, равно нулю. Напряжение появляется на выходе трехвходового элемента И 125, поскольку на его второй вход поступает напряжение от инвертора 23при входном напряжении, равном нулю, Напряжение, появившееся на выходе трехвходового элемента И 25,посредством усилителя 28 вызываетсвечение индикатора 8 перегрузки, 5что требует ручного переключениядиапазона, так как уже включена самая низшая передача и, значит, возможности автоматически изменятьпередаточные числа трансмиссии исчерпаны.При недогрузке двигателя на выходе датчика 5 появляется напряжение,которое, поступая на второй входтрехвходового элемента И 32, посредством этого элемента, интегратора 33 и порогового устройства 34обусловливает подачу напряжения навторые входы двухвходовых элементов37 и 38. Если включена промежуточнаяпередача, то на выходе датчика 3имеется напряжение, которое подаетсяна первый вход двухвходового элемента И 38, поэтому при недогрузке двигателя и появлении напряжения отдатчика 5 производится срабатываниеисполнительного механизма 11Еслиже включена самая высшая передача диапазона, то на выходе Датчика 3 напряжение равно нулю. Поэтому при 30 недогрузке двигателя на выходе двухвходового элемента И 38 сигнала на запуск генератора 39 нет, но зато появляется сигнал на выходе двухвходового элемента И 37, на первый вход З 5 которого подается напряжение от инвертора 35 при входном напряжении, равном нулю, Напряжение, появляющееся на выходе двухвходового элемента И 37, посредством усилителя 40 вызывает све 40 чение индикатора 9 недогрузки, информируя механизатора о необходимости переключения на высший диапазон,Связь выходов генераторов 27 и 39 посредством инверторов 24 и 36 с входами трехвходовых элементов И 20 и 32 предназначена для предотвращения начала последующего переключения до окончания предыдущего. При подаче сформированного сигнала генераторами 27 или 39 к усилителям 29 или 41 для усиления и выдачи команд на переключение передач напряжение, подающееся на входы инверторов 24 и 36, обусловливает появление на их выходах напряжения, равного нулю, которое, поступая на входы трехвходового элемента И 20 и трехвходового элемента И 32, предотвращает появление на их выходах напряжения независимо от выходных напряжений датчиков 4 или 5 до тех пор, пока не прекратится сигнал, сформированный генераторами 27 и 39. После этого система выходит в исходное сос тояние. Выполненное таким образом автоматическое устройство позволяет упростить его конструкцию в результате использования датчиков недогрузки и перегрузки двигателя, выдающих релейные выходные сигналы при выходе двигателя из оптимального нагрузочного режима и оперирования с сигналами датчиков, имеющих два устойчивых положения, так как оно обеспечивает поддержание оптимальной нагрузки двигателя при сокращении логических элементов. Это сокращение обусловливает повышение надежности и долговечности устройства до 20-303,