ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 1994 года по МПК B60K41/06 

Известно транспортное средство, содержащее дизель, топливный насос со всережимным центробежным регулятором, рейку топливного насоса (Барун В. Н. , Азаматов Р. А. , Трынов В. А. и др. Автомобили КАМАЗ. : Транспорт, 1984, с. 23 - 24, рис. 19 и 20). Недостаток известного транспортного средства - недостаточная топливная экономичность. Это обусловлено тем, что с увеличением нагрузки уменьшается угловая скорость коленчатого вала дизеля. Эта угловая скорость непрерывно измеряется всережимным центробежным регулятором, выходной координатой которого является перемещение рейки, при этом перемещение рейки происходит при перемещении муфты, соединенной посредством рычагов с рейкой топливного насоса. По динамическим свойствам центробежный регулятор относится к колебательному звену. Это означает, что при изменении частоту вращения коленчатого вала дизеля транспортного средства перемещение муфты, а следовательно, и рейки топливного насоса происходит с запаздыванием, т. е. через некоторое время, обусловленное величинами постоянным времени центробежного регулятора, а сам переходный процесс установления нового положения муфты отличается колебательностью (Егоров К. В. Основы теории автоматического регулирования. М. : Энергия, с. 153, формула (5.62), с. 155, рис. 5 - 19). Из-за таких динамических свойств измерителя угловой скорости коленчатого вала дизеля топливная экономичность является низкой, и для получения выигрыша в топливной экономичности транспортного средства необходимо, чтобы переходный процесс установления нового положения муфты, а следовательно, и нового положения рейки, при изменении угловой скорости вала дизеля, проходил с высокой точностью, т. е. не имел задержки во времени, отличался малым перерегулированием и малым числом колебаний.

Известно транспортное средство, содержащее дизель, топливный насос и рейку топливного насоса, датчики частоты вращения, сравнивающий элемент, соленоид с обмотками и подвижным сердечником, соединенным с рейкой топливного насоса дизеля (авт. св. СССР N 1291457, кл. В 60 К 41/06).

Однако сигналы, сформированные в известном транспортном средстве, используются только для целей переключения передач и не используются для управления подачей топлива в дизель данного транспортного средства. Подача же топлива в дизель осуществляется всережимным центробежным регулятором, динамические свойства которого не обеспечивают достаточного качества регулирования, происходит запаздывание в отработке сигналов, колебательность муфты регулятора и рейки топливного насоса, имеется перерегулирование, в результате снижается топливная экономичность транспортного средства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является транспортное средство, оборудованное системой автоматического управления блокировкой гидротрансформатора, содержащее с целью повышения топливной экономичности цепь управления, включающей в себя импульсные преобразователи частоты вращения насосного, турбинного колес гидротрансформатора, импульсный преобразователь частоты вращения маховика двигателя, формирователи импульсов, усилитель мощности, блок определения запаздывания.

Однако известное транспортное средство обладает недостаточной топливной экономичностью, так как сигнал на выходе блока определения запаздывания, пропорциональный крутящему моменту, используется в нем только для блокирования гидротрансформатора транспортного средства, и не используется совершенствования процесса управления подачи топлива в дизель. Подача же топлива в дизель осуществляется всережимным центробежным регулятором, динамические свойства которого не обеспечивают достаточного качества регулирования. Происходит запаздывание в перемещении рейки топливного насоса при изменении момента на валу дизеля, возникают колебания рейки, а также муфты регулятора, происходит перерегулирование при отработке сигналов, в результате всего этого топливная экономичность транспортного средства недостаточна, что недопустимо.

Цель изобретения - повысить топливную экономичность и одновременно снизить токсичность отработавших газов транспортного средства.

Цель изобретения достигается тем, что транспортное средство содержит дизель, топливный насос со всережимным регулятором, рейку топливного насоса, сравнивающий элемент, соленоид с обмотками и подвижным сердечником, соединенным с рейкой топливного насоса, первый импульсный преобразователь частоты вращения маховика дизеля, второй импульсный преобразователь частоты вращения насосного колеса гидротрансформатора, усилитель мощности, формирователи, блок определения запаздывания. Импульсные преобразователи, формирователи и блок определения запаздывания выполнены в целом в виде датчика крутящего момента, установленного на валу, соединяющим маховик дизеля с насосным колесом гидротрансформатора. Усилитель мощности выполнен фазочувствительным, обмотки соленоида соединены по дифференциальной схеме. Первый вход сравнивающего элемента подключен к выходу датчика крутящего момента, второй вход сравнивающего элемента подключен к источнику напряжения постоянного тока, а выходом сравнивающий элемент соединен со входом фазочувствительного усилителя мощности, выход которого подключен к обмоткам соленоида.

Наличие датчика крутящего момента, установленного на валу, соединяющем маховик дизеля с насосным колесом гидротрансформатора, позволяет измерить крутящий момент на этом валу, наличие сравнивающего элемента, первый вход которого подключен к выходу датчика крутящего момента, второй вход - к источнику напряжения постоянного тока, а выход - ко входу фазочувствительного усилителя мощности, позволяет при увеличении нагрузки на валу дизеля на какую-то величину Мо (фиг. 1а), сформировать разность, между увеличившимся действительным значением нагрузки и заданным с помощью источника напряжения, сигналов и подать эту разность сигналов на вход усилителя мощности, посредством которого в зависимости от знака этой разности усиленный по мощности сигнал поступает в одну из обмоток соленоида, сердечник соленоида перемещается, а вместе с ним перемещается рейка топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. Переходный процесс этого перемещения рейки изображен на фиг. 1 б. Одновременно с этим процессом происходит перемещение рейки топливного насоса под воздействием центробежного регулятора, т. е. регулируется подача топлива в зависимости от нагрузки по отклонению. Если бы рейка не перемещалась в зависимости от сигнала в соленоиде, процесс перемещения рейки только от регулятора выглядел бы, как на фиг. 1 в. Этот процесс отличается наличием колебаний рейки, перерегулированием, запаздыванием в отработке изменения крутящего момента на валу дизеля. Объединение же в одну систему существующей замкнутой системы регулирования по отклонению и разомкнутой системы управления по возмущению позволяет получить хороший переходный процесс (фиг. 1 г), отличающийся меньшим временем регулирования t_p = 0,35 с. и незначительным перерегулированием Δ h_рд, которое в несколько раз меньше перерегулирования, имеющегося в одной замкнутой системе регулирования по отклонению (фиг. 1, в). Дополнительная система управления по возмущению облегчает задачу замкнутой системы регулирования по отключению (фиг. 1 д), упрощает ее и повышает точность управления, так как переходные процессы перемещения рейки h_рд улучшаются из-за более полной информации о транспортном средстве и внешней ситуации, в которой оно эксплуатируется. Поэтому предлагаемое транспортное средство отличается лучшей экономичностью.

На фиг. 1 изображено: а - ступенчатое изменение момента сопротивления на валу дизеля; б - перемещение рейки в дополнительной системе управления по возмущению; в - перемещение рейки в существующем транспортном средстве; г - перемещение рейки в заявляемом транспортном средстве; д - функциональная схема существующей системы регулирования; е - функциональная схема заявляемой системы управления; на фиг. 2 - общая схема транспортного средства; на фиг. 3 - графики сигналов схемы ДМ (датчика момента), установленного на валу двигателя, снабженного регулятором.

Транспортное средство (фиг. 2) содержит дизель 1, топливный насос 2 со всережимным регулятором, рейку 3 топливного насоса, сравнивающий элемент 4, соленоид 5 с обмотками 6 и 7, соединенными по дифференциальной схеме, связанный с рейкой топливного насоса с помощью подвижного сердечника 8, импульсные преобразователи 9 и 10, формирователи 11 и 12 и блок 13 определения запаздывания, входящие в датчик 14 крутящего момента, установленный на валу, соединяющем маховик дизеля с насосным колесом гидротрансформатора, усилитель мощности 15, выполненный фазочувствительным. Первым входом сравнивающий элемент 4 подключен к выходу датчика 14 крутящего момента, вторым входом - к источнику 16 напряжения постоянного тока, а выходом сравнивающий элемент 4 соединен со входом фазочувствительного усилителя 15 мощности, выход которого подключен к обмоткам 6 и 7 соленоида 5.

Датчик 14 крутящего момента включает в себя импульсные преобразователи 9 и 10, имеющие металлические диски 17 с радиальными прорезями, закрепленные неподвижно соответственно на маховике и насосном колесе гидротрансфоpматоpа, щелевые преобразователи 18, установленные соответственно вблизи маховика и насосного колеса, с тремя электрическими выводами, выполненные с возможностью вхождения в их щели металлических дисков 17, вычитающий элемент 19, выполненный на двух резисторах, выпрямитель 20 и конденсатор 21. Фазочувствительный усилитель 15 мощности имеет транзисторы 23, 24 и резисторы 24, 25, 26, 27, 28.

Транспортное средство работает следующим образом.

При работе машины металлические диски 17 проходят в щели преобразователей 18, в результате чего на электрических выводах преобразователей 18 формируются прямоугольные импульсы одинаковой высоты и длительности, которые поступают на вычитающий элемент 19 таким образом, что их выходные сигналы находятся в противофазе. Графики сигналов на входе вычитающего элемента 19 при отсутствии момента на валу показаны на фиг. 3 а. С появлением момента на валу возникает фазовое смещение импульсных процессов (фиг. 3 б), при этом на выходе вычитающего элемента 19 появляется сигнал (фиг. 3 в), который выпрямляется (фиг. 3 г) и сглаживается конденсатором 21 (фиг. 3 д).

При уменьшении момента на валу дизеля на выходе датчика 14 сигнал уменьшается, на выходе сравнивающего элемента 4 формируется сигнал положительной полярности. Этот сигнал усиливается фазочувствительным усилителем 15 мощности, при этом включается транзистор 22, появляется ток в обмотке 6 соленоида 5, сердечник 8 которого перемещает рейку 3 в сторону уменьшения подачи топлива за время, например, равное 0,2 с, что показано на рис. 1 б. Одновременно начинается процесс перемещения рейки 3 под воздействием центробежного регулятора ( фиг. 1 в). В сумме происходит переходный процесс (фиг. 1 г), который имеет высокие показатели качества регулирования: малое перерегулирование, практически отсутствует колебательность, время регулирования снизилось в несколько раз и составило 0,35 с, чем и достигается повышение экономичности, а своевременное уменьшение или увеличение подачи топлива в цилиндры снижает также и токсичность отработавших газов.

При увеличении момента на валу дизеля на выходе датчика 14 сигнал увеличивается, на выходе сравнивающего элемента 4 формируется сигнал отрицательной полярности, он усиливается усилителем 15, при этом включается транзистор 23, появляется ток в обмотке 7 соленоида 5, сердечник 8 перемещается в противоположную сторону, увеличивая подачу топлива. Одновременно, как и в первом случае, центробежный регулятор увеличивает подачу топлива, но запаздывает с этим, например, это происходит за 0,5 с. Поэтому в сумме происходит более качественный переходный процесс, чем и достигается повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов транспортного средства.

Использование: в автотракторном транспорте. Сущность изобретения: транспортное средство содержит дизель, топливный насос со всережимным регулятором, рейку топливного насоса, сравнивающий элемент, соленоид с обмотками и подвижным сердечником, соединенный с рейкой топливного насоса, датчик крутящего момента, установленный на валу, соединяющим маховик дизеля с насосным колесом гидротрансформатора, усилитель мощности, выполненный фазочувствительным. Обмотки соленоида соединены по дифференциальной схеме. 3 ил.

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, содержащее дизель, топливный насос со всережимным регулятором, рейку топливного насоса, сравнивающий элемент, соленоид с обмотками и подвижным сердечником, соединенный с рейкой топливного насоса, первый импульсный преобразователь частоты вращения маховика дизеля, второй импульсный преобразователь частоты вращения насосного колеса гидротрансформатора, усилитель мощности, формирователи, блок определения запаздывания, отличающееся тем, что импульсные преобразователи, формирователи и блок определения запаздывания выполнены в целом в виде датчика крутящего момента, установленного на валу, соединяющего маховик дизеля с насосным колесом гидротрансформатора, усилитель мощности выполнен фазочувствительным, обмотки соленоида соединены по дифференциальной схеме, первый вход сравнивающего элемента подключен к выходу датчика крутящего момента, второй вход сравнивающего элемента подключен к источнику напряжения постоянного тока, а выходом сравнивающий элемент соединен с входом фазочувствительного усилителя мощности, выход которого подключен к обмоткам соленоида.