Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства

Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 вклю-чения 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 датчиков, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности и долговечности 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 по п. 1, отличающееся тем, что блоки указанных датчиков недогрузки и перегрузки двигателя каналов включения смежных высших и низших передач содержат каждый последовательно соединенные трехвходовьй элемент И, инi тегратор и пороговое устройство, а упомянутый блок выходных сигналов (Л канала включения смежных низших пере .дач 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 сигх налов канала включения смежных выс3 ших передач состоит-из двухвходового элемента И, генератора и усилителя, : а вторая - из инвертора, двухвходо вого элемента И и усилителя, при этом к выходам первых цепей обоих блоков выходных сигналов подключены исполнительные механизмы переключения передач, а к выходам вторых - индикаторы перегрузки ,и недогрузки дпигателя , 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 трех

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н1

3(50 В 60 К 41/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (2i) 343 1863/27-11 (22) 29.04.82 (46) 07.06.84. Бюл. N» 21 (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 СССР

880804, 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 вклю-. чения смежных высших передач, имеющий блоки датчика недогрузки и выходных сигналов, индикаторы перегрузки и недогрузки двигателя, исполнительные механйзмы включения передач, подключенные к выходам каналов включения смежных высших и низших передач, входы которых соединены с выходами укаэанных датчиков, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения его надежности и долговечности 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 z» с датчиком низшей передачи диапазо на.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что 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 блок выходных сигналов канала включения смежных низших пере,.дач 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 передач, а к выходам вторых " индикаторы перегрузки и недогрузки двигателя, по два входа трехвходовых элементов И первой и второй цепей блока выходных сигналов канала вклк>чения смежных низших передач соединены с выходами блоков датчика перегрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя, а третий вход трех1G96 139

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к автоматическим устройствам управления трансмиссией, содержащим все .или несколько ступеней (диапазон), переклю- э чаемых без остановки транспортного средства.

Известно устройство для автоматического управления коробкой передач транспортного средства, содержащее электрически последовательно подключенные на входы 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 передач (13.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы из"за необходимости высокой точности измерения и обработки входных сигналов, поскольку используются неэф30 фективные информационные переменные.

Кроме того, применение блока формирования команд переключения, выполненного на трехпозиционном реле с постоянными порогами срабатывания, не обес- 35 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 датчиков (23.

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 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 сое" динены 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 цени 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.

1096139 4 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 на20 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 вала

30 двигателя, датчики недогрузки и ерегрузки 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- 45 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. 55

Кроме 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 блок

Ф 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 изображена общая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 конструкция датчиков недогрузки и перегрузки двигателя; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2.

1096139

Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства (фиг. 1) содержит дат" чик 1 частоты вращения двигателя, датчики включения крайних низшей 2 и высшей 3 передач диапазона, датчики 4 и 5 перегрузки и недогрузки двигателя, каналы 6 и 7 включения низшей и высшей передач, индикаторы 8 и 9 перегрузки и недогрузки двигателя, исполнительный механизм включения низшей 10 и высшей 11 передач.

Канал 6 включения низшей передачи состоит из блока 12 датчика 1 частоты вращения двигателя, блока 13 15 датчика 4 перегрузки и блока 14 формирования выходных сигналов.

Блок 12 датчика частоты вращения двигателя содержит пороговые устройства 15 и 16, дифференцирующйй эле- 20 мент 17, интегратор 18 и фильтр 19.

Блок 13 датчика перегрузки содержит трехвходовый элемент И 20, интегратор 21, пороговое устройство 22.

Блок 14 формирования выходных

1 сигналов канала 6 содержит инверторы

23 и 24, трехвходовые элементы И 25 и 26, генератор 27 управляющих импульсов, усилитель 28 индикатора перегрузки и усилитель 29 управляющих ЗО импульсов.

Канал 7 включения высшей передачи содержит блок 30 датчика 5 недогрузки двигателя и блок 31 формирования выходных сигналов. Блок 30 дат-. 5 чика 5 недогрузки содержит трехвходовый элемент И 32, интегратор 33 и пороговое устройство 34.

Блок 31 формирования выходных сигналов канала 7 содержит инверторы 35 40 и 36, двухвходовые элементы И 37 и

38, генератор 39 управляющих импульсов, усилитель 40 индикатора недогрузки и усилитель 41 управляющих импульсов. 45

Датчик 1 частоты вращения через пороговое устройство 15, дифференцирующий элемент 17, интегратор 18, фильтр 19 и второе пороговое устройство 16 связан с первыми входами трех-50 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 входы трехвходового элемента И 32 соединены соответственно через инверторы

24 и 36 с выходами генераторов 27 и

39 управляющих импульсов.

Выход трехвходового элемента И

20 соединен через интегратор 2! и пороговое устройство 22 с вторым входом трехвходового элемента И 26 и третьим входом элемента И 25, выход которого через усилитель 28 соединен с индикатором 8 перегрузки. Выход трехвходового элемента И 26 посредством генератора 27 управляющих импульсов и усилителя 29 соединен с исполнительным механизмом 10.

Датчик 3 включения крайней высшей передачи диапазона соединен с первым входом трехвходового элемента

И 38 и через инвертор 35 с первым входом двухвходового элемента И 37.

Датчик 5 недогрузки соединен с вторым входом трехвходового элемента И 32, выход которого посредством интегратора 33 порогового устройства 34 подключен к вторым входам двухвходовых элементов И 37 и 38, выход элемента 37 через усилитель

40 соединен с индикатором 9 недогрузки, а выход элемента 38 через генератор 39 и усилитель 41 — с исполнительным 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 47 подвижного элемента 48 центробежного регулятора 49, установленного в корпусе 50. На подвижном элементе 48 установлен контакт 51 с возможностью взаимодействия с датчиками 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 выдает синусоидальный сигнал, 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

Датчики 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 49уменьшается, под действием 10 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- 20 вает появление команды на включение смежной высшей передачи.

Пороговое устройство 15, дифференцирующий элемент 17, 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 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 задержку 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

8 элементов 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 состояние ° Если 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 1 а 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

25, поскольку на его второй в.<од поступает напряжение от инвертора 23

1096139

10. при входном напряжении, равном нулю. Напряжение, появившееся на выходе трехвходового элемента И 25, посредством усилителя 28 вызывает свечение индикатора 8 перегрузки, 5 что требует ручного переключения диапазона, так как уже включена самая низшая передача и, значит, возможности автоматически изменять передаточные числа трансмиссии исчер- о паны.

При недогрузке двигателя на выходе датчика 5 появляется напряжение, которое, поступая на второй вход трехвходового элемента И 32, посредством этого элемента, интегратора 33 и порогового устройства 34 обусловливает подачу напряжения на вторые входы двухвходовых элементов

37 и 38. Если включена промежуточная передача, то на выходе датчика 3 имеется напряжение, которое подается на первый вход двухвходового элемента И 38, поэтому при недогрузке двигателя и появлении напряжения от датчика 5 производится срабатывание исполнительного механизма 11 ° Если же включена самая высшая передача диапазона, то на выходе датчика 3 напряжение равно нулю. Поэтому при ЗО 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 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 последующеro 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 появлеl ние 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 состояние.

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 обесгечивает поддержание оптимальной нагрузки двигателя при сокращении логических элементов. Это сокращение обусловливает повышение надежности и долговечности устройства до 20-303.

1096139

1096139

Филиал ППП "Патент", г. Узтород, ул. Проектная, 4