Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства Советский патент 1984 года по МПК B60K41/06 

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 соединены с выходом блока .датчика недогрузки, второй вход двухвходового элемента И первой цепи подключен к датчику .наивысшей передачи диапазо109

на, а второй вход двухвходового элемента И второй цепи подключен к этом датчику посредством инвертора.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью блокирования переключений до выполнения предьщущей команды, выходы генераторов блоков выходных сигналов каналов включения смежных низших и высших переда посредством инверторов соединены с двумя входами трехвходовых элементов И блоков датчиков перегрузки и недогрузки.

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

Изобретение относится к транспорт ному машиностроению, в частности к автоматическим устройствам управлени 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 на входы блока формировани команд переключения, выполненного на трехпозиционном реле с постоянными порогами срабатывания, источник стабилизированного напряжения, тахогене ратор, вырабатывающий напряжение, пропорциональное частоте вращения коленчатого вала двигателя, корректирующий резистор, кинематически свя занный с педалью подачи топлива, и исполнительный механизм, тяговые элементы которого подключены к выходам блока формирования команд переключения передач С 13Недостатком данного устройства яв ляется низкая эффективность работы из-за необходимости высокой точности измерения и обработки входных сигналов, поскольку используются неэффективные информационные переменные. Кроме того, применение блока формиро вания команд переключения, вьшолненного на трехпозиционном реле с посто ными порогами срабатывания, не обеспечивает поддержания оптимальной нагрузки двигателя на всех скоростны 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 управлений 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 запоминаюищх, три вычислительных устройства, ключи, нуль-орган. 31 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 уп равления являются холостыми. Эти периодические срабатывания целого ряда элементов ведут к- снижению надежности и долговечности автоматическог устройства. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности при упрощении конструкции автоматического устройства управления нагрузкой двигателя транспортного средства. Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом устройстве управления нагрузкой двигателятранс портного средства, содержащем датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчики недогрузки и перегрузки двигателя, датчики соответс венно низшей и наивысшей передач диа пазона, 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, вхо ды которых соединены с выходами ука занных датчиков, входы канала включения смежных высших передач подключены к датчику недогрузки двигателя и к датчику наивысшей передачи диапа зона, а входы канала включения смежных низших передач соединены с датчиками соответственно частоты вращения коленчатого вала, перегрузки двигателя и с датчиком низшей передачи диапазона. Кроме того, блоки указанных датчиков недогрузки и перегрузки двигателя каналов включения смежных выс94ших и низших передач содержат каждый последовательно соедине.нные трехвходовый элемент И, интегратор и пороговое устройство, а упомянутый блок 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 трехвходовых элементов И блоков датчи ков перегрузки и недо.грузки. На г. 1 изображена общая схема предлагаемого ycтpoйcтвai на фиг. 2 конструкция датчиков недогрузки и перегрузки двигателя; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. Автоматическое устройство управле ния нагрузкой двигателя транспортного средства (фиг. 1) содержит датчик 1 частоты вращения двигателя, датчики включения крайних низшей 2 и высшей 3 передач диапазона, датчики 4 и 5 перегрузки и недогрузки дви гателя, каналы 6 и 7 включения низше и высшей передач, индикаторы 8 и 9 перегрузки и недогрузки двигателя, исполнительньй механизм включения низшей 10 и высшей 11 передач. Канал 6 включения низшей передачу состоит из блока 12 датчика 1 частоты вращения двигателя, блока 13 датчика 4 перегрузки и блока 14 формирования выходных сигналов. Блок 12 датчика частоты вращения двигателя содержит пороговые устройства 15 и 16, дифференцирующий 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 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 импульсов. Канал 7 включения высшей передачи содержит блок 30 датчика 5 недогрузки двигателя и блок 31 формирования выходных сигналов. Блок 30 дат чика 5 недогрузки содержит трехвходо вый элемент И 32, интегратор 33 и по роговое устройство 34. Блок 31 формирования выходных сиг налов канала 7 содержит инверторы 35 и 36, двухвходовые элементы И 37 и 38, генератор 39 управляющих импульсов, усилитель 40 индикатора недогрузки и усилитель 41 управляющих импульсов. Датчик 1 частоты вращения через пороговое устройство 15, дифференцирующий элемент 17, интегратор 18, фильтр 19 и второе пороговое устройство 16 связан с первыми входами тре 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 трехвз;одового элемента И 32 соединены соответственно через инверторы 24 и 36 с выходами генераторов 27 и 39управляющих импульсов. Выход трехвходового элемента И 20 соединен через интегратор 21 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 40соединен 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 бразом. Датчик 1 выдает синусоидальный игнал, частота которого пропорциоальна частоте вращения двигателя. Датчики 2 и 3 вьщают напряжение, авное нулю, при включении соответстенно самой низшей или наивысшей пеедачи диапазона, а в других положеиях на их выходах появляется напряение с уровнем логической единицы. - Датчики 4 и 5 выдают напряжение соответственно при перегрузке или недогрузке двигателя, а при оптимальной нагрузке выходное напряжение равно нулю, так как контакт 51 (фиг. 2) находится между датчиками 4и 5 и не взаимодействует с ними. При перегрузке частоты вращения двигателя и центробежная сила регулятора 49 уменьшается , под действием 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 переключения на смежную низшую передачу. В случае снижения нагрузки под вижный элемент 48 поворачивается по часовой стрелке и, касаясь датчика 5недогрузки двигателя, обуславливает появление команды на включение смежной высшей передачи. Пороговое устройство 15, дифференцирующий элемент 17, интегратор 18 и фильтр 19 предназначены для преобразования частоты синусоидаль.ного сигнала датчика 1 в аналоговое напряжение, подаваемое на вход поро гового устройства 16, на выходе кото рого 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 на выходе этого порогового устройства напряжения нет. Интеграторы 21 и 33 и пороговые устройства 22 и 34 обеспечивают задержку выдачи команд до тех пор, по ка время непрерывных входных сигнал не превышает заранее установленную величину. Это необходимо для обеспе чения фильтрации помех, имеющихся в сигналах датчиков 4 и 5. При оптимальной нагрузке двигате ля на выходах датчиков 4 и 5 напряжения нет, следовательно, на первом входе трехвходового элемента И 20 и второго входа трехвходового элеме та И 32 тоже нет напряжения, несмот ря на то, что на другие выходы пода ется напряжение от инверторов 24 и 36, вырабатываемое при входном нуле вом напряжении. На втором и третьем входах трехвходового элемента И 26 и трехвходового элемента И 25, а та же на вторых входах двухвходовых элементов И 38 и 37 напряжения нет, а поэтому на выходах этих элементов также напр5{жений нет, индикаторы 8 и 9 не горят, а исполнительные механизмы 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 вьщает 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 бьша включена самая низшая передача, то при перегрузке двигателя йоявляется напряжение на выходе датчика 4, вызывающее посредством цепочки трехвходовый элемент И 20 - интегратор 21 пороговое устройство 22 подачу на-° пряжения 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 25j поскольку на его второй пход поступает напряжение от инпертора 23 при входном напряжении, равном нулю. Напряжение, появившееся на выходе трехвходового элемента И 25, посредством усилителя 28 вызывает свечение индикатора 8 перегрузки, что требует ручного переключения диапазона, так как уже включена самая низшая передача и, значит, возможности автоматически изменять передаточные числа трансмиссии исчер 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 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 которого подается напряжение от инвертора 35 при входном напряжении, равном нулю. Напряжение, появлякицеес на выходе двухвходового элемента И 3 посредством усилителя 40 вызывает св 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 предьщущего. 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 вькодит 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 обеспечивает поддержание оптимальной нагрузки дви-гателя при сокращении логических элементов. Это сокращение обусловливает повьшение надежности и долговечности устройства до 20-30%.