Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства Советский патент 1985 года по МПК B60K41/06 

вторым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач, третий вход первого трехвходового элемента И соединен с вторым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных низших передач и с первым входом второго трехвходового элемента И, датчик включения высшей передачи диапазона соединен с первым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач и с входом четвертого двухвходового элемента И, датчик недогрузки двигателя соединен с вторым входом второго трехвходового элемента И блока датчика недогрузки, выход порогового устройства которого соединен с вторым входом третьего двухвходового элемента И и с вторым входом четвертого двухвходового элемента И, а вторые инверторы блоков выходных сигналов каналов включения смежных низших и высших передач соединены соответственно с генераторами импульсов, отличающееся тем, что, с целью улучшения топливной экономичности, оно снабжено блоком изменения времени задержки сигнала на

включение смежной низшей передачи, установленным в канале включения смежн1 с низших передач, входы которого подключены к выходу блока датчика перегрузки двигателя и к выходу блока датчика частоты вращения, а выход - к входу блока выходных сигналов канала включения смежных низших передач, при этом блок изменения времени задержки сигнала содержит пятый двухвходовый элемент И, оптрон со светодиодом и фотодиодом, интегратор и пороговое устройство, причем светодиод оптрона соединен с выходом фильтра блока датчика частоты врашения двигателя, а фотодиод подключен к рабочим входам интегратора, управляюш,ий вход которого подсоединен к выходу пятого двухвходового элемента И, первый вход которого соединен с выходом порогового устройства блока датчика частоты вращения двигателя, а второй - с выходом первого трехвходового элемента И блока датчика перегрузки двигателя, а выход интегратора через пороговое устройство подключен к первым входам первого и второго двухвходовых элементов И.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчики недогрузки и перегрузки двигателя, датчики включения .соответственно низщей и высщей передач диапазона, канал включения смежных низщих передач, имеющий блоки датчика частоты вращения, датчика перегрузки и блок выходных сигналов, канал включения смежных высщих передач, имеющий блоки датчика недогрузки и выходных сигналов, индикаторы недогрузки и перегрузки двигателя и исполнительные механизмы включения передач, подключенные к выходам каналов включения смежных высших и низщих передач, входы которых соединены соответственно с датчиком недогрузки двигателя, датчиком включения высщей передачи диапазона, с датчикфм частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчиком перегрузки двигателя, с датчиком включения низшей передачи диапазона, при этом блок датчика частоты вращения включает в себя последовательно соединенные первое пороговое устройство, подключенное к датчику частоты вращения коленчатого вала двигателя, дифференцирующий элемент, интегратор, фильтр и второе пороговое устройство, блок выходных сигналов канала включения смежных низших передач содержит две параллельные цепи, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого инвертора, первого двухвходового элемента И и усилителя индикатора, вторая - из второго двухвходового элемента И, генератора импульсов, выход которого соединен, кроме того, с входом второго инвертора, и усилителя исполнительного механизма, при этом усилитель индикатора перегрузки и усилитель исполнительного механизма связаны соответственно с индикатором перегрузки и исполнительным механизмом низшей передачи, блок датчика перегрузки содержит первый трехвходоБЫЙ элемент И, блок датчика недогрузки двигатапя включает в себя соединенные последовательно второй трехвходовый элемент И, ин тегратор и пороговое устройство, а (Л блок выходных сигналов канала включения смежных высщих передач- содаржит две параллельные цепи, одна из которых состоит из первого инвертора, третьего двухвходового элемента И и усилителя, а вторая - из соединенных последовательно четвертого двухвходового элемента И, генератора, выход которого, кроме того, соединен с входом второго инвертора, и усилителя, выходы усилителей индикатора неел догрузки и исполнительного механизма вклю чения высших передач соединены соответственно с индикатором недогрузки и с ис- полнительным механизмом включения высших переда, причем датчик скорости вра00 щения соединен с входом первого порогового устройства канала включения смежных низших передач, датчик включения низшей пе редачи соединен с входом инвертора блока выходных сигналов канала включения смежных низших передач и с одним из входов второго двухвходового элемента И, датчик перегрузки двигателя соединен с первым входом первого трехвходового элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом второго трехвходового элемента И и с

1

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к автоматическим устройствам управления трансмиссией, содержащей все или несколько, ступеней, переключаемые без остановки транспортного средства.

Известно устройство для автоматического регулирования нагрузкой двигателя транспортного средства, содержащее датчики текущего и номинального положения рейки топливного насоса и датчик скорости вращения коленчатого вала двигателя, логическую часть и электромагниты механизма, при этом входы логической части, имеющей элементы запоминания положения рейки топливного насоса при номинальной топливоподаче и при холостом ходе двигателя, И, ИЛИ, задержки, дифференцирующее и три вычислительных устройства, ключи, нульорган, компараторы, мультивибраторы и усилители, соединены с выходом упомянутых датчиков, а выходы - с электромагнитами исполнительного механизма 1.

Недостатком данного устройства является использование аналоговых, сигналов датчиков, что обуславливает более низкую точность функционирования, чем при использовании дискретных сигналов. Надежность устройства вследствие сложности и громоздкости его невелика. Кроме того, надежность и долговечность устройства снижается из-за его холостого срабатывания при включенной низшей передаче диапазона и перегрузке двигателя и при включенной

высшей передаче и недогрузке двигателя. На частичных скоростных режимах неустойчивая работа двигателя и работа двигателя .с повышенным расходом топлива происходит вследствие того, что время задержки переключений передач не связано с угловой скоростью вращения двигателя.

Известно также автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчики недогрузки и перегрузки двигателя, датчики включения соответственно низшей и высшей передач диапазона, канал включения смежных низших передач, имеющий блоки датчика частоты вращения, датчика перегрузки и блок выходных сигналов, канал включения смежных высших передач, имеющий блоки датчика недогрузки и выходных сигналов, индикаторы недогрузки и перегрузки двигателя и исполнительные механизмы включения передач, подключенные к выходам каналов включения смежных высших и низших передач, входы которых соединены соответственно с датчиком недогрузки двигателя, датчиком включения высшей передачи диапазона и с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчиком перегрузки двигателя, с датчиком включения низшей передачи диапазона, при этом блок датчика частоты вращения включает в себя последовательно соединенные первое пороговое устройство, подключенное к датчику частоты вращения коленчатого вала двигателя, дифференцирующий элемент, интегратор, фильтр и второе пороговое устройство, блок выходных сигналов канала включения смежных низщих передач содержит две параллельные цепи, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого инвертора, первого двухвходового элемента И и усилителя индикатора, вторая - из второго двухвходового элемента И, генератора импульсов, выход которого соединен, кроме того, с входом второго инвертора, и усилителя исполнительного механизма, при этом усилитель индикатора перегрузки и усилитель исполнительного механизма связаны соответственно с индикатором перегрузки и исполнительным механизмом включения низшей передачи, блок датчика перегрузки содержит первый трехвходовый элемент И, блок датчика недогрузки двигателя включает в себя соединенные последовательно второй трехвходовый элемент И, интегратор и пороговое устройство, а блок выходных сигналов канала включения смежных высших передач содержит две параллельные цепи, одна из которых состоит из первого инвертора, третьего двухвходового элемента И и усилителя, а вторая - из соединенных последовательно четвертого двухвходового элемента И, генератора, выход которого, кроме того, соединен с входом второго инвертора, и усилителя, выходы усилителей индикатора недогрузки и исполнительного механизма включения высших передач соединены соответственно с индикатором недогрузки и с исполнительным механизмом включения высших передач, причем датчик скорости вращения соединен с входом первого порогового устройства канала включения смежных низших передач, датчик низшей передачи соединен с входом инвертора блока выходных сигналов канала включения смежных низщих передач и с одним из входов второго двухвходового элемента И, датчик перегрузки двигателя соединен с первым входом первого трехвходового элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом второго трехвходового элемента И и с вторым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач, третий вход первого трехвходового элемента И соединен с вторым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных низших передач и с первым входом второго трехвходового элемента И, датчик включения высшей передачи лиапазона соединен с первым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач и с входом четвертого двухвходового элемента И, датчик недогрузки двигателя соединен с вторым входом второго трехвходового элемента И блока датчика недогрузки, выход порогового устройства которого соединен с вторым входом третьего двухвходового элемента И и с вторым входом четвертого двухвходового элемента И, а вторые инверторы блоков выходных сигналов каналов включения смежных низших и высших передач соединены соответственно с генераторами импульсов 2. Недостатками известного устройства являются неустойчивая работа двигателя и его работа с повышенным расходом топлива на частичных скоростных режимах. Цель изобретения - улучшение топливной экономичности. Цель достигается тем, что автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчики недогрузки и перегрузки двигателя, датчики включения соответственно низшей и высшей передач диапазона, канал включения смежных низщих передач, имеющий блоки датчика частоты вращения, датчика перегрузки и блок выходных сигналов, канал включения смежных высщих передач, имеющий блоки датчика недогрузки и выходных сигналов, индикаторы недогрузки и перегрузки двигателя и исполнительные механизмы включения передач, подключенные к выходам каналов включения смежных высщих и низщих передач, входы которых соединены соответственно с датчиком недогрузки двигателя, датчиком включения высщей передачи диапазона, с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчиком перегрузки двигателя, с датчиком включения низшей передачи диапазона, при этом блок датчика частоты вращения включает в себя последовательно соединенные первое пороговое устройство, подключенное к датчику частоты вращения коленчатого вала двигателя, дифференцирующий элемент, интегратор, фильтр и второе пороговое устройство, блок выходных сигналов канала включения смежных низших передач содержит две параллельные цепи, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого инвертора, первого двухвходового элемента И к усилителя индикатора, вторая - из второго двухвходового элемента И, генератора импульсов, выход которого соединен, кроме того, с входом второго инвертора, и усилителя исполнительного механизма, при этом усилитель индикатора перегрузки и усилитель исполнительного механизма связаны соответственно с индикатором перегрузки и исполнительным механизмом включения низшей передачи, блок датчика перегрузки содержит первый трехвходовый элемент И, блок датчика недогрузки двигателя включает в себя соединенные последовательно второй трехвходовый элемент И, интегратор и пороговое устройство, а блок выходных сигналов канала включения смежных высших передач содержит две параллельные цепи, одна из которых состоит из первого инвертора, третьего двухвходового элемента И и усилителя, а вторая - из соединенных последовательно четвертого двухвходового элемента И, генератора, выход которого, кроме того, соединен с входом второго инвертора, и усилителя, выходы усилителей индикатора недогрузки и исполнительного механизма включения высших передач соединены соответственно с индикатором недогрузки и с исполнительным механизмом включения высших передач, причем датчик скорости вращения соединен с входом первого порогового устройства канала включения смежных низших передач, датчик включения низшей передачи соединен с входом инвертора блока выходных сигналов канала включения смежных . низших передач и с одним из входов второго двухвходового элемента И, датчик пере грузки двигателя соединен с первым входом первого трехвходового элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом второго трехвходового элемента И и с вторым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач, третий вход первого трехвходового элемента И соединен с вторым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных низших передач и с первым входом второго трехвходового элемента И, датчик включения высшей передачи диапазона соединен с первым инвертором блока выходных сигналов канала включения смежных высших передач и с входом четвертого двухвходового элемента И, датчик недогрузки двигателя соединен с вторым входом второго трехвходового элемента И блока датчика недогрузки, выход порогового устройства которого соединен с вторым входом третьего двухвходового элемента И и с вторым входом четвертого двухвходового элемента И, а вторые инверторы блоков выходных сигналов каналов включения смежных низших и высших передач соединены соответственно с генераторами импульсов, снабжено блоком изменения времени задержки сигналов на включение смежной низшей передачи, установленным в канале включения смежных низших передач, входы которого подключены к выходу блока датчика перегрузки двигателя и к выходу блока датчика частоты вращения, а выход - к входу блока выходных сигналов канала включения смежных низших передач, при этом блок изменения времени задержки сигнала содержит

пятый двухвходовый элемент И, оптрон со светодиодом и фотодиодом, интегратор и пороговое устройство, причем светодиод оптрона соединен с выходом фильтра блока,

датчика частоты вращения двигателя, а фотодиод подключен к рабочим входам интегратора, управляющий вход которого подсоединен к выходу пятого двухвходового элемента И, первый вход которого соединен с выходом порогового устройства блока датчика частоты вращения двигателя, а второй - с выходом первого трехвходового элемента И блока датчика перегрузки двигателя, а выход интегратора через пороговое устройство подключен к первым входам перS вого и второго двухвходовых элементов И. На чертеже представлена общая схема устройства.

Автоматическое устройство управления нагрузкой двигателя транспортного средства содержит датчик 1 частоты вращения двигателя, датчик включения крайней низшей 2 и высшей 3 передачи диапазона, датчики перегрузки 4 и недогрузки 5 двигателя, каналы включения смежных низших 6 и высших 7 передач, индикаторы перегрузки 8 и

5 недогрузки 9 двигателя, исполнительные механизмы включения низшей 10 и высшей 11 передачи.

Канал 6 включения смежных низших передач состоит из блока 12 датчика 1 частоты вращения двигателя, блока 13 изменения времени задержки сигнала, блока 14 датчика 4 перегрузки и блока 15 формирования выходных сигналов.

Блок 12 датчика частоты вращения двигателя содержит первое пороговое устройство 16, дифференцирующий элемент 17, интегратор 18, фильтр 19 и второе пороговое устройство 20.

Блок 14 датчика 4 перегрузки двигателя содержит первый трехвходовый элемент И 21,

0 Блок 15 формирования выходных сигналов канала включения смежных низших передач б содержит инверторы 22 и 23, первый и второй двухвходовые элементы И 24 и 25, генератор 26 управляющих импульсов, усилитель 27 индикатора перегрузки 8

и усилитель 28 исполнительного механизма 10.

Канал 7 включения высшей передачи содержит блок 29 датчика 5 недогрузки двигателя и блок 30 формирования выходных сигналов. Блок 29 содержит второй трехвходовой элемент И 31, интегратор 32 и пороговое устройство 33.

Блок 30 формирования выходных сигналов канала 7 включения смежных высших

5 передач содержит инверторы 34 и 35, третий и четвертый двухвходовые элементы И 36 и 37, генератор 38 управляющих импульсов, усилитель 39 индикатора недогрузки

9 и усилитель 40 исполнительного механизма 11.

Блок 13 изменения времени задержки сигнала содержит пятый двухвходовый элемент И 41, оптрон 42 со светодиодом 43 и фотодиодом 44, интегратор 45, пороговое устройство 46.

Датчик 1 частоты вращения коленчатого вала через пороговое устройство 16, дифференцирующий элемент 17, интегратор 18, фильтр 19 и второе пороговое устройство

20связан с первым входом пятого двухвходового элемента И 41. Выход фильтра 19 соединен также со светодиодом 43 оптрона 42, выходы фотодиода 44 которого подключены на два рабочих входа интегратора 45. Управляющий вход интегратора 45 соединен с выходом пятого двухвходового элемента И 41, а выход через пороговое устройство 46 соединен с первыми входами первого и второго двухвходовых элементов И 24 и 25. Выход второго двухвходового элемента И 25 через генератор 26 и усилитель 28 связан с исполнительным механизмом 10 включения низших передач. Кроме того, выход генератора 26 через инвертор 23 связан с третьим и первым входами трехвходовых элементов И 21 и 31. Выход первого двухвходового элемента И 24 через усилитель 27 соединен с индикатором 8 перегрузки.

Датчик 2 включения крайней низщей передачи диапазона соединен с вторым входом второго двухвходового элемента 25, а также через инвертор 22- с вторым входом первого двухвходового элемента И 24. Датчик 4 перегрузки двигателя соединен с первым входом первого трехвходового элемента И 21, выход которого подключен к второму входу пятого двухвходового элемента И 41. Датчик 3 включения крайней высщей передачи диапазона соединен с первым входом четвертого двухвходового элемента И 37 и через инвертор 34 - с первым входом третьего двухвходового элемента И 36. Датчик 5 недогрузки двигателя соединен с вторым входом второго трехвходового элемента И 31 выход которого посредством интегратора 32, порогового устройства 33 соединен с вторыми входами третьего и четвертого двухвходовых элементов И 36 и 37. Выход третьего двухвходового элемента И 36 через усилитель 39 соединен с индикатором 9 недогрузки. Выход четвертого двухвходового элемента И 37 посредством генератора 38 и усилителя 40 подключен к исполнительному механизму 11 включения смежных высщих передач, а выход генератора 38 через инвертор 35 - к второму и третьему входу трехвходовых элементов И

21и 31.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 выдает синусоидальный сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости вращения двигателя. Датчики 2 и 3 выдают напряжение, равное нулю 5 при включении соответственно низшей или высшей передачи диапазона, а в других положениях на их выходах появляется напряжение с уровнем логической единиды. Датчики 4 и 5 выдают напряжение соответственно при перегрузке или недогрузке двигателя, а при оптимальной нагрузке выходное напряжение равно нулю.

Пороговое устройство 16, дифференцирующий элемент 17, интегратор 18 и фильтр 19 предназначены для преобразования частоты синусоидального сигнала датчика 1 в аналоговое напряжение, подаваемое на вход порогового устройства 20, на выходе которого при малых значениях в.ходного сигнала имеется напряжение, а если входной сигнал превысит пороговое значение, соответствующее предельной частоте вращения коленчатого вала при включении низщих смежных передач, на выходе этого порогового устройства напряжения нет, кроме того, аналоговое напряжение, пропорциональное угловой скорости вращения двигателя, с выхода фильтра 19 подается к светодиоду 43, вызывая его свечение, пропорциональное входному напряжению.

Напряжение на фотодиоде 44 оптрона 42, обусловленное свечением светодиода 43,

0 подается на рабочие входы интегратора 45 таким образом, что регулирует темп увеличения напряжения на выходе интегратора 45 при подаче напряжения на его управляющий вход от пятого двухвходового элемента И 41. Чем выше напряжение, поступающее на светодиод 43 оптрона 42, тем ниже темп увеличения напряжения на выходе интегратора 45 и тем больше будет время между подачей напряжения на управляющий вход интегратора 45 и выдачей ступенчатого сигнала пороговым устройством 46. Таким образом, обеспечлвается управление временем задержки выдачи команд на включение смежных низших передач в зависимости от угловой скорости двигателя.

Интеграторы 45 и 32 и пороговые устройства 46 и 33 обеспечивают задержку выдачи команд до тех пор, пока время непрерывных входных сигналов не превышает заранее установленне величины. Это необходимо для обеспечения фильтрации помех, g имеющихся в сигналах датчиков 4 и 5.

При оптимальной нагрузке двигателя на выходах датчиков 4 и 5 напряжения нет, следовательно, на первом входе первого трехвходового элемента И 21 и втором входе 5 второго трехвходового элемента И 31 тоже нет напряжения. На выходе этих элементов также нет напряжения, несмотря на то, что на другие выходы подается напряжение от

инверторов 23 и 35, вырабатываемое при входном нулевом напряжении. На первых входах первого и второго двухвходовых элементов И 24 и 25, а также на вторых входах третьего и четвертого двухвходовых элементов И 36 и 37, а поэтому на выходах этих элементов напряжений 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 первый вход трехвходового элемента И 21 и вызывает появление напряжения на его выходе и, следовательно, на втором входе пятого двухвходового элемента И 41. На его первый вход напряжение от порогового устройства 20 подается после уменьшения угловой скорости вращения двигателя ниже предельной величины. Появление сигнала на выходе пятого двухвходового элемента И 41 запускает интегратор 45, время интегрирования которого и срабатывание порогового устройства 46 зависят от угловой скорости вращения двигателя. По истечении времени задержки, регулируемого с помощью оптрона 42, появляется напряжение на выходе порогового устройства . 46, поступающее на первые входы первого и второго двухвходовых элементов И 24 и 25. Если включена не самая низшая передача, то на выходе датчика 2 и на втором входе второго двухвходового элемента И 25 напряжение имеется, а на входе первого элемента И 24- нет. Появление сигнала на выходе второго двухвходового элемента И 25 запускает генератор 26, который выдает напряжение в течение заданного времени, необходимого для срабатывания исполнительного механизма 10, которое осуществляется по команде, выданной усилителем 28. Одновременно напряжение от этого элемента подается на вход инвертора 23, а на его выходе, следовательно, на третьем и на втором входах трехвходовых элементов И 21 и 31 напряжение становится равным нулю, и после окончания подачи сигнала генератором 26 устройство выходит в исходное состояние. Если уже была включена самая низшая передача, то при недогрузке двигателя появится напряжение на выходе датчика 4 и вызвавшееся посредством цепочки трехвходовой элемент И 21 - пятый двухвходовый элейент И 41 - интегратор 45 - пороговое устройство 46 появление напряжения на первых входах первого и второго двухвходовых элементов Н 24 к 25 не сопровождается появлением сигнала на выходе второго двухвходового

элемента И 25, поскольку на его втором входе напряжение, поступающее от датчика 2, равно нулю, но напряжение появится на выходе первого двухвходового элемента И 24, поскольку на его второй вход поступает напряжение от инвертора 22 при входном напряжении, равном нулю. Напряжение, появившееся на выходе первого двухвходового элемента И 24, посредством усилителя 27 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 исчерпаны.

При недогрузке двигателя появляется напряжение на выходе датчика 5, которое, поступая на второй вход второго трехвходового элемента И 31, посредством этого элемента, интегратора 32 и порогового устройства 33 обуславливает подачу напряжения на вторые входы третьего и четвертого двухвходовых элементов И 36 и 37. Если включена промежуточная передача, то на выходе датчика 3 имеется напряжение, которое подается на первый вход четвертого двухвходового

элемента И 37, 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 четвертого двухвходового элемента И 37 сигнала на запуск генератора 38 не будет, но зато появится сигнал на выходе третьего двухвходового элемента И 36, на первый вход которого подается напряжение от инвертора 34 при входном напряжении, равном нулю. Напряжение, появляющееся на выходе третьего двухвходового элемента И 36, посредством усилителя 39 вызывает свечение индикатора 9 недогрузки, информируя механизатора о необходимости переключения на высший диапазон.

Аналогичным образом устройство обеспечивает включение низшей или высшей передачи при последующей перегрузке или

5 недогрузке двигателя и поступлении сигналов от датчиков 4 и 5.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать время задержки выдачи команды на переключения передачи в зависимости от скорости вращения двигателя, что обеспечивает повышение устойчивости его работы и снижение расхода топлива до 2%.

«О

Г

.