Система автоматического управления режимами работы транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к системам, осуществляющим оптимизацию по критерию минимального удельного расхода топлива режимов работы транспортного средства, и может быть использовано в устройствах управления транспортными средствами. Пелью изобретения является повыщение эффективности путем улучшения процесса разгона при снижении уровня динамической нагруженности в трансмиссии. Система содержит двигатель 1, трансмиссию 2, на которую действует внещняя нагрузка 3, датчик расхода топлива 4, датчик крутящего момента 5, датчик 6 оборотов коленчатого вала двигателя, датчик скорости движения 7, блок умножения 8, блок сравнения 9, задатчик 10 мощности двигателя, управляющий ключ 11, оптимизатор 12, блок формирования команд управления 13, управляемый ключ 14, исполнительный механизм 15 управления рейкой 16 топливного насоса , блок сравнения 17, задатчик скорости движения 18, управляемый ключ 19, исполнительный механизм 20 управления регулирующим органом 21 трансмиссии 2, блок управления разгоном 22, исполнительные механизмы разгона 23 и 24, дифференциальные звенья 25 и 26, блок 27 определения скорости изменения крутящего момента двигателя, датчик 28 крутящего момента на выходном валу трансмиссии, блок определения скорости изменения крутящего момента 29, блок сравнения 30. Измеряя величины крутящего момента на ведущем валу трансмиссии и на ее выходном валу, определяют скорости изменения крутящих моментов и из скорости изменения момента на ведущем валу вычитают скорость изменения момента на выходном валу трансмиссии. Если результат вычитания положительный, увеличивают скорость разгона транспортного средства, если отрицательный - уменьшают скорость разгона пропорционально величине превышения. (Л со 00 ю О5 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 60 К 41/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф )!;л, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ - " йя

Фиг 1 (21) 4068609/30-11 (22) 19.05.86 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) А. А. Рожанский и В. Н. Лука!певич (53) 629.113 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1115932, кл. В 60 К 41/04, 1983. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспортной технике, в частности к системам, осуществляющим оптимизацию по критерию минимального удельного расхода топлива режимов работы транспортного средства, и может быть использовано в устройствах управления транспортными средствами.

Целью изобретения является повышение эффективности путем улучшения процесса разгона при снижении уровня динамической нагруженности в трансмиссии. Система содержит двигатель 1, трансмиссию 2, на которую действует внешняя нагрузка 3, датчик расхода топлива 4, датчик крутящего момента 5, датчик 6 оборотов коленчатого вала двигателя, датчик скорости движе„„SU„„1382685 А1 ния 7, блок умножения 8, блок сравнения 9, задатчик 10 мощности двигателя, управляющий ключ 11, оптимизатор 12, блок формирования команд управления 13, управляемый ключ 14, исполнительный механизм

15 управления рейкой 6 топливного насоса, блок сравнения 17, задатчик скорости движения 18, управляемый ключ 19, исполнительный механизм 20 управления регулирующим органом 21 трансмиссии 2, блок управления разгоном 22, исполнительные механизмы разгона 23 и 24, дифференциальные звенья 25 и 26, блок 27 определения скорости изменения крутящего момента двигателя, датчик 28 крутя!цего момента на выходном валу трансмиссии, блок определения скорости изменения крутящего момента 29, блок сравнения 30. Изме- ® ряя величины крутящего момента на ведущем валу трансмиссии и на ее выходном валу, определяют скорости изменения крутящих моментов и из скорости изменения момента на ведущем валу вычитают скорость изменения момента на выходном валу трансмиссии. Если результат вычитания м м положительный, увеличивают скорость разгона транспортного средства, если отрицательный — уменьшают скорость разгона пропорционально величине превышения, (Ь

1382685 воздействуя на механизм включения главного сцепления и уменьшения скорости его включения. П ри этом уменьшается ам ил итуда вынужденных колебаний за счет корИзобретение относится к транспортной технике, в частности к системам, осуществляющим оптимизацию по критерию минимального удельного расхода топлива режимов работы транспортного средства, и может быть использовано в устройствах управления транспортными средствами.

Целью изобретения является повышение эффективности путем улучшения процесса разгона при снижении уровня динамической нагруженности в трансмиссии.

На фиг. 1 представлена блок-схема объекта регулирования и системы а втом атического управления (САУ) режимами работы транспортного средства; на фиг. 2— устройство блока умножения; на фиг. 3 устройство оптимизатора; на фиг. 4 — устройство блока формирования команд управления; на фиг. 5 -- устройство блока управления разгоном; на фиг. 6 — - устройство дифференциальных звеньев.

Система содержит двигатель 1, трансмиссию 2, на которую действует внешняя нагрузка 3, датчик 4 расхода топлива, датчик 5 крутящего момента, датчик 6 оборотов коленчатого нала двигателя, датчик 7 скорости движения, блок 8 ум ножен ия, блок 9 сравнения, задатчик 10 мощности двигателя, управляющий ключ 11, оптимизатор 12, блок 3 формирования команд управления, управляемый ключ 14, исполнительный механизм 15 управления рейкой

l6 топливного насоса, блок 17 сравнения, задатчик 18 скорости движения, управчяемый ключ 19, исполнительный механизм

20 управления регулирующим органом 21 трансмиссии 2, блок 22 управления разгоном, исполнительные механизмы 23 и 24 разгона, дифференциальные звенья 25 и

26, блок 27 определения скорости изменения крутящего момента двигателя, датчик

28 крутящего момента на выходном валу трансмиссии, блок 29 определения скорости изменения крутящего момента, блок 30 сравнения.

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 исполректировки скорости изменения момента на входном и выходном валах и, тем самым, увеличивается долговечность трансмиссии.

6 ил. нительным механизмом 15. Второй выход блока 8 умножения соединен с одним из входов блока 9 сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком 10 могцнос5 ти двигателя. Выход блока 9 сравнения 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 задатчиком 18 скорости движения. Один из выходов блока 13 формирования команд управления связан с блоком 8 умножения, другой с управляющим входом ключа 11, третий — с управляющим входом ключа 19, через который первый выход блока 17 сравнения соединяется с вторым входом исполнительного механизм а 20. Четвертый выход блока 13 связан с управляющим входом ключа 14.

Второй выход датчика 6 соединен с одним

20 из входов блока 13 формирования команд управления, другой вход которого соединен с регулирующим органом 21, а третий вход — с вторым выходом блока 17 сравнения. Первый вход блока 22 управления разгоном соединен с пятым выходом блока

l 3, а выходы соединены с входами исполнительных механизмов 23 и 24 разгона. Выход исполнительного механизма 23 соединен с одним из входов дифференциального звена 25, другой вход которого соединен с

30 исполнительным механизмом 15. Выход исполнительногоо механизма 24 соеди нен с одним из входов дифференциального звена

26, другой вход которого соединен с исполнительным механизмом 20. Выход дифференциального звена 25 соединен с рейкой

35 16 топливного насоса. Выход дифференциального звена 26 соединен с регулирующим органом 21 трансмиссии 2.

Дополнительный выход датчика 5 соединен с выходом блока 27 определения ско40 рости изменения крутящего момента двигателя, выход которого подключен к первому входу блока 30 сравнения. Второй вход блока 30 соединен с выходом блока 29 определения скорости изменения крутящего момента на выходном валу, вход которого сое45 динен с выходом датчика 28 крутящего момента, установленного на выходном валу трансмиссии. Выход блока 30 сравнения

1382685

10

15 а.V, Ч

55 подключен к второму входу блока 22 управления разгоном.

Блок 8 умножения (фиг. 2) содержит аналоговый полупроводниковый перемножитель 31 напряжений, логический элемент

НЕ 32, ключ на транзисторе 33.

Оптимизатор (фиг. 3) содержит аппроксиматор, выполненный на интегральном операционном усилителе 34, и однопороговый компаратор 35.

Блок формирования команд управления (фиг. 4) выполнен на логических элементах

36 — 39 и оптопарах 40 и 41.

Блок 22 управления разгоном (фиг. 5) состоит из логических элементов 42 — 44.

Дифференциальные звенья (фиг. 6) построены на операционном усилителе 45, включенном по схеме дифференциального сум м атора.

САУ режимами работы транспортного средства работает следующим образом.

Задатчиком 18 скорости движения устанавливается скоростной режим движения транспортного средства. На вход блока 13 формирования команд управления, который может быть реализован на известных логических элементах И, ИЛИ, НЕ, подаются различные сочетания входных сигналов, в зависимости от которых на выходе получаются однозначные определенные переключательные функции, обеспечивающие требуемую последовательность работы системы, первоначально регулирующий орган 21 находится в нейтральном положении. Блок 17 сравнения передает сигнал рассогласования на блок 13 формирования команд управления, который отключает оптимизатор 12, при этом подключается блок 22 управления разгоном, который реализован на той же элементной базе, что и блок 13. После подключения блока 22 на его выходах формируются управляющие воздействия, которые передаются на входы исполнительных механизмов 23 и 24 и через дифференциальные звенья одновременно воздействуют на рейку 16 топливного насоса и регулирующий орган 21 трансмиссии 2, который, перемещаясь, плавйо включает главное сцепление и начинает уменьшать передаточное отношение трансмиссии. Величина начальной скорости перемещения регулирующего органа выбирается максимальной, но не превышающей Значения, позволяющего развивать транспортному средству ускорения, превышающие предельно допустимые по санитарным нормам. Крутящий момент двигателя по мере включения сцепления начинает воздействовать на трансмиссию, закручивая ее валы. Характер изменения крутящего момента на выходных валах (полуосях) трансмиссии, пропорциональный величине внешней нагрузки, регистрируется датчиком 28, с выхода которого сигнал по20

50 ступает на вход блока 29 определения скорости изменения крутящего момента (темпа). Информация о темпе изменения крутящего момента на выходных валах трансмиссии с выхода блока 29 и о темпе изменения движущегося момента (на первичном валу) с выхода блока 27 поступает в блок 30 сравнения. Величина темпа момента на полуосях сравнивается блоком 30 с темпом момента на первичном валу трансмиссии. Если темп момента на полуосях превышает величину темпа момента на первичном валу, то на выходе блока 30 вырабатывается сигнал превышения, величина которого пропорциональна величине превышения. Сигнал превышения поступает в блок 22 управления разгоном, формирующий управление на исполнительный механизм 24, уменьшающий скорость перемещения регулирующего органа 21. Тем самым осуществляется корректировка отклонения темпа на выходном валу от величины темпа на входном валу, что приводит к снижению амплитуды колебаний, и, соответственно, динамических нагрузок в трансмиссии. Тем самым скорость перемещения регулирующего органа должна изменяться следующим образом: где V, скорость перемещения регулирующего органа;

V„— начальная скорость перемещения регулирующего органа;

Ч вЂ” скорость изменения движущего крутящего момента на первичном валу;

Ч, — скорость изменения крутящего момента на полуоси; а — коэффи цие нт регул и ров а ни я.

Таким образом, при увеличении внешней нагрузки время разгона увеличивается, так как темп на выходном валу растет быстрее темпа на входном валу, а при уменьшении нагрузки — уменьшается. Одновременно снижается величина динамической нагруженности вследствие уменьшения амплитуды вынужденных колебаний системы за счет корректировки отклонения темпа в ту или другую сторону., Одновременно с началом разгона рейка

16 перемещается исполнительным механизмом в сторону увеличения подачи топлива до отказа (до упора). Разгон продолжается до тех пор, пока разность между скоростью действительной и заданной не становится меньше некоторой величины. При этом блок 13 отключает блок 22 и через ключи 14 и 19 подключает на исполнительные механизмы 15 и 20 выходы оптимизатора 12 и блока 17 сравнения. Осуществляется режим поддержания заданной скорости движения, а оптимизатор обеспечивает

1 « )!)< .<(И IЫ: t

< I!< i!1!i i I I .,

<, . J » lt,(Л t SI (ВИ!а)c )5) (> !» 5

>PciB.rI fl.!!I (<, ((I ti kt! t h< )! r > P l r > l< i!<. 5 (,) <,l c i (3!,1 ХО (О, 1< . л;> I . Il Ji,,!.l I< | .t rltl 5 !,I (!, н -. )5 с|,! 6

i > .:I I l:i i l)l i > Ã 6 rf< >Ic;I 5

Ill.! < r ,(, 1! ),) И ) (.;, || |, <,>

«JII I:Н < Ра< с О! t С с >, | (M (> I (> 5 f I ; I 1 <

Р Ьl И I О 5, L(tl

°,:< ;:>! . || < i3 ClI JI It!

Г:|К, I I () 1< llill<>« I Ь

«. |I<. I )и|!>< )й I I()ll rl л|

I l!C fit. lct Ii) | tlc>I;) III< |)|

»О« |ИВ)5< I Г rlh Ji > III),l ri

< (> с. LC . i till t)1 ?1 j) lc Хо (1J! !lit

) .)1ft i(J! 1 ci. It I<() .|»<|Л <.

I.I I | 6,(оh I j (jiчирон )

> ! ° I. (),. 5 I(I l it SI II<) 1!!< Г Sl C kl I 1> (!. I, . с) ) <)р с) !, р<. .3 61ОЛ )5 ) Ы fl()

-I(i(>I >!.>гимн )а г<)p I и

)К <. «< и i (t> i<>) .I II

> II И I (, II)lil I È "" | « < с

II f1 I)I È Н < ) <

) |:< .,,>;i Н«t I >< r ti it J i ! >

< <,,:!.< 1 i « St, cl < I < >C>r i(>< >

I! >. Iiih< > .)<)r ij)i <,,i

) «,Л«ИЛ|)с Ы;) .t I IIII . .> л»1<;|, . <й и (>С

tI Р

) > | " . ><.

I r I . i| « . с

, >t I < j! (>f i! l1) i ,;><>)), r) ):,<( и I . ()) ) > II(|)) 6 i,,,)t() < ()I, .<« Б;! (((т ил !." > f> т 1

6 l()Kcl ((>;> I!I!<)>11<5!

)|)<)< О (ВЯВБI« . « IО ", | |) )) .| т II p I It. l(I<i

) > |,r <>J! rt,1 Р<. Г

) « . . C>, !<><с,| )!)О()с(. «:

) с,) iS! <515)I>ill()l <> (; (ВИЛ| fl

I!! !!, I>i(it)ll1 5! Cr5 < i> Jt < 1< i 1 |!> (|НО|

) с) )< >iP Я И(С(О 3(ос i I!! <> I l5!) I! IlliSl Л (<«<| | > )

)) . ) . ) <>|> t). t()i(S,! ri< + < tIJlr)

, i I J, 5 l t . I I < H >:| С|(Л, . Н!i "! I). I>с! 51 I:

) |)«I>c I:>, Л; с I > < r Л1<) 1« .!:1 L<|ИI (5 Г<,IH )I!>i, (r лl .cl i r it; >6 )<) !

<() I!(rl! . |3: irt !! I< > I) I) i r.,,r<> JI<1 (,»i |и, л I r« II <. В(О(>Ь)М Ь Хо, 1<) rt (>. I 0 h i !jr< > Р М И P ()(5 |! II It u h i)" < ). l, i, ilJ) < Ii <

О . (t 3 J f !r< k I 5 B X < ), ?< ) fk О. (: h i . i f I < ) rh C I lit H,, (J ) i . < И

ВХС),L ><,>РО|О «><,(ИИ< > «,lcii lltli.)M Л(,S

I II(I О I ОЫ < II I ci,н5

fI;f rt <:! !<ХО,>r)!5 с.)>1 I И )i ii 5|>! <)()И, i Гr ) p< >! (> (<)C < И ll< II . (:11 i )< КОЛ| I>;i< \< );I:< ) Oil . 1И it)i;5 Itf)l <<() «!Il it if. >I,II()I )1 Б ХО )(>)1 С),

I3<) I <, II 5 Л.(К) l, > I Хо.! h

it < Ii< .>. !|> I i . 11 Il lil Ъ(С i !i lilt 5!ct ОМ I!() B I(.IJI H 1 . а, JI(!cf 33!i sit<>IIL и и !

)ХО.< « II< р)3((3! !3!)! ло.(,1 6,Н>л;5 форло

IS)i Jilt 5I >с< ).<(;) H.1 Л it f <Н I< tiki !3 t>T() f)" > ki, I fi< 1 1<И И l(l I3(. (i l ь! и )Sf)I x(>.LI i h< r I i)P(J! < (<)> | и|(Сtll ) < (>r

ttC i< I ЬЕIIIIO С Л ilp B. |5(Н)«СИМИ Hl().(c»S< >t B1<>

f!< >I ) ) Jt I f>(Гьеl О )л 1 I< J 1(и >l I <)е I t,è ы и «>.L< >ы

II(p!!< i <> O. I<)hci . ip<>i О ,<>!) (IK) ci <)(:LHflC ll c <, lit ttM tt 3 В со (ОЬ >3«IJ<). 11!И (С . И)НО(О )МЕХ )tllt < 1 l «Р.lfS.I(НИЯ j)C I, IИ

Р ГНПЦИЫ ()J)l BН()ЛI ll< РЕ,(а <И, Н(ОРОй БХ ).(КО|орс>|о «<>с L?3»ctt < нtil

1|В! Хо,(r)м 6 1()K l « f) cJ ft II(f!S) и, Tj)(Г ИИ f55

К)5 ($(>() M kf PO Bc! tiff H K()l((5 II, L l I I f), ) B. IC HH 8 < ВЯ .

:iBI3 «pc l у«)ирук)и(ил) ()pl анол(Il(. ре,LH÷è, нри -)ТОЛ(Il(РВЫй BX(JL б l()Kci l lf()HB.I HHH Р()З) ОНОЛ! ()CÄIf f)(Il < НЯ I Ьl Л| lM

» с) I ll f r)1 B«!Е!1?3 и f )3 . I О Нос! < (.c l tt HC llf)I (Ik i J.! cl лl И Jt< I I(> ill?1 ГЕ Il) 111 k Х Л1(Х c)tlk) 3%5()(3 f ci 51 ÎН ).

fili!ÕÎ l>il ЛС)1(>pt)I:л < О(i l; Н«fir)i (О.)l)ИМ И 3 ВХО

I< > tt,(И ф(()«Р(. II II!f i. I lilt r)l Х < it(lii)(. В, i5 I О f) t)IC и л<>, LI)l, Lkt<()феР«)! !lrc B с Ос ., (и

ll<. lit)l C ИС IН> Illkk l (. I> Н|,| | И | «,<)и>| В Ма" >:t уllJJc)В

S )

I< !! И Я Р()Й КОИ 1(>II. I И (3 f> <) I О На ()Ccl И PC I ) . I И

?15k()lt)м 6(«< т . I!i и (аt< и Itc pt. (ci

<Ы ХО (>! С?3<(>С()С j!«I,If!I,J JI>t! f <, .<<<С ilt Ñ B <«,l>i

llc ll! I РЕЙКОЙ t< Ii tkr" t:,, БЕ(|:< 5 :Ij! !" и! )Ill!3 Vr <> f) I .t IJ<; St <" . C Lc) it ff, \, L<)I l Cl l t3 k3 ГС I l,ll f)I?3 151)J . < О (I)i 1 t r, K(1 KP<, I Sl Ill(. 1 :)

Л(ОЛ(«Н1 )! (0()1 kl ft(I I < | О.! < )., Гни(С О Ыол« И«; .LB!)I т Г)sl, ВтОP(|и Вл!лн>: ).i<)h;i л.:.: . < НИЯ

t )t. . Ll1llC) If < О сн 33 Ы И 5 Б;О Lr ° !4 (3 Гr )p<) I () ° ). й и.:С).1 |:О-> Оро) ц «О«,,HJIC ill

)<

Ва 1а l IH KOM M(>11(1><)< Ttt,(НИ(c)T(..153, а kit)t X(>,1

««ИГН(3.<)ЬНЫЛ())ХО ГОЛ) !<.ГОРОГО K;llO×B, ОТЛичи/Ои(и <)<"..5) т(л|, я то, (11(. l Io ИОН I III(ни я -?(рф(КТИВНОЕТИ It) I (M ЫГIЛ | И)(Ни и IIP()(I(С (c)

PH11Î1lci IIPи (

J0 Ilc31Pl + <:IfII0(Tlt f3 I P cl >ir .1 Jtr ()<И Оиа !):!6 >К<.

II | L< )I I(> illHT<., 1| ill,(М ..,! l !И КО (СЕГ<> 1ОМ ((3) ?5, (OI!<) 111!t Г(Л11 it!)1|с 6iCI<>K()M r >!!p(Д(.1Е ()((Я < K()p(!(ТИ:3 r. .t < Jt(tiki )3 КруТЯ! ((ЕI О <1< Jkt ЕН

1(3 И,)(iЬИМ "), l<)IS(><1 «(>)JЬН< НИН, ИРИ АТОМ

I< )1(О)) НИ Г(1 t)li lit И, (31 "Hh !С j>< 1 SIIHC Г(> Л<ом C Il (c! ) ) (>а )ЫС il(t.)H На ВЫ ЛО, ИОЫ BB I) тр;)НСЫИ СИИ H (5(Ir« >, L<)ht IIO. LK. It< > 3t I . h В Хо.l S l() II().l НИ Г(Л (.—

Il(>(! ) 6.1<)hei ()Ilр< . 1<, I< >и)Я "h<) f>t)C И Иам<.))И НИЯ

Крут(, Jlf

1382685

0m датчика f 0m Вотчина б

Н оптимизал ору 12

Яп

Фиг. 2 фиг. У нен с входом третьего блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом блока определения скорости изменения крутящего момента, выход третьего блока сравнения подключен к второму входу блока управления разгоном.

1382685

К »л

»n»»vy

11 ючу/У кУ 17

К лл фиг. 4>

Фиг.5

N исполнительному

1 ХОИии у ГУ

Фиг. б (.остани >с.>» Л. Ьарыков

Рсдалгор >!, !»нга и> 1с"срсд lf Бе(и с Корректор В. Гирннл

:3ал ». сн)4 4 Тира к 55!3 Г!однисно« !

333!333333! Госсд»рс > нснног > ло>китс та (:О:Р по дедал> изобретений и открытий ! !3035,,Чос»н,>, Ж вЂ” 35, Р»ун>скан наб., д 415 ! !!и>и >но >с гненно-иоаиграфи >e«> <>c преднр»итие, г. У кгород, гл Е1 роектнан, 4

Ъ) ф ел

Ъ) 1 Ъ

r 4 !

Ь) О фл4 Ь ь| ъ1

Ъ ь ъ с

1 ф с

Ф