Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства

 

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