Устройство для автоматического управления двигателем и бесступенчатой трансмиссией самоходной машины Советский патент 1987 года по МПК B60K17/00 

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования режимов работы самоходных машин.

Целью изобретения является повышение топливной экономичности.

На ,фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - кинематическая схема программного механизма; на фиг. 3 - устройство груза программного механизма; на фи-г. 4 - график перемещения h. органа управления подачей топлива, обеспечиваемого программным механизмо.м.

Устройство состоит (фиг. 1) из двигателя 1 внутреннего сгорания с закрепленным на нем программным механизмом 2, бесступенчатой передачи 3, управляемой через рычаг 4 исполнительным механизмом 5, пространственного кулачка 6, соединенного с рычагом 4 и реализующего программу поддержания заданной скорости самоходной машины, управляемого рукояткой 7 потен- циометрического датчика 8, соединенного посредством механической связи 9 с кулачком 6, датчика 10 частоты вращения и углового ускорения вала двигателя, функционального блока 11, состоящего из сравнивающего звена и ограничителя напряжения, усилителя 12 электромагнитного преобразователя 13 и управляемого золотника 14, который, в свою очередь, управляет исполнительным механизмом 5, компенсирующей пружины 15 и регулировочного винта 16.

Програ.ммный механиз.м (фиг.- 3) состоит из вала 17, соединенного с кулачковым валом топливного насоса (не показан), двух центробежных грузов 18, установленных на осях 19, которые шарнирно связаны с валом 17, скользящей муфты 20, шарнирно связанной рычагами 21 с осями грузов 19, пружины 22 минимальных частот вращения, пружины 23 максимальных частот вращения, главной муфты 24, которая с одной стороны связана рычагом 25 с органом 26 управления подачей топливй, а с другой стороны посредством угловых рычагов 27 связана с центробежными грузами 18, причем угловые рычаги 27 шарнирно соединяются между собой соединительным звеном 28. Позицией 29 обозначено направление увеличения подачи топлива. Центробежные грузы состоят из обоймы 30, регулируемой втулки 31, стопорной гайки 32, пакета пружин 33-35, тарелки 36 пружины и стакана 37 пружины.

Устройство работает следующим образом. Программный механизм обеспечивает перемещение органа управления подачей топлива по программе управления (фиг. 4), обеспечивая тем самым зависимость крутящего момента двигатели только от частоты вращения вала двигателя. Когда двигатель остановлен, главная муфта 24 (фиг. 2) находится в крайнем положении, соответствующем максимальной подаче топлива. При включении двигателя по мере у15еличения частоты вращения вала центробежные грузы 18 расходятся, сжимая пружину 22 минимальных частот вращения, при этом главная муфта 24 перемещается влево, уменьшая подачу топлива. Перемещение происходит

до тех пор, пока скользящая муфта 20 не упрется в пружину 23 максимальных частот вращения, которая имеет более высокий предварительный натяг. Этому режиму соответствует диапазон частот вращения coi-о)2

(фиг. 4). При дальнейшем увеличении частоты вращения грузы 18 (фиг. 2) начинают перемещаться по осям, сжимая последовательно пружины 33-35 (фиг. 3), имеющие различную жесткость и предварительный натяг. Пакет пружин 33-35 обеспечивает

5 программу управления двигателем. Перемещение грузов 18 по осям 19 вызывает вращение угловых рычагов 27 относительно соединенного звена 28 против часовой стрелки и, следовательно, перемещение главной муфты 24 и рычага 25 вправо, что соответст0 g,ygj увеличению подачи топлива. Перемещению органа управления подачей топлива при сжатии пружин 33-35 соответственно соответствуют диапазоны частот вращения вала двигателя й)2-шз, ыз-Ш4, Ы4-cos

5 (фиг. 4). Частота вращения соответствую- илая точке соз, является номинальной частотой вращения и ей соответствует перемещение органа управления подачей топлива .. определяющее номинальный крутящий момент двигателя. Если частота вращения

0 вала двигателя превышает номинальную, то центробежные грузы расходятся дальше, сжимая пружину 23 максимальных частот вращения (фиг. 2) под действием центробежных сил, при этом главная муфта 24 и рычаг 25 перемещаются влево, вызывая

5 уменьщение подачи топлива до минимального значения. Этому режиму соответствует диапазон частот вращения cos-ше (фиг. 4). При уменьшении частоты вращения процесс происходит в обратной последователь- ности.

Таким образом, программный механизм сочетает в себе свойства звена, задающего программу управления двигателем в диапазоне частот вращения (1)2-cos (фиг. 4), и двухрежимного регулятора, управляющего 45 органом управления под.ачей топлива в диапазоне минимальных частот вращения со| - о; 2 и максимальных частот cos-а б, повьшлая стабильность работы двигателя при малых частотах вращения и предохраняя двигатель от разноса при отказе авто- 50 матического устройства.

Предлагаемое устройство основано на принципе регулирования двигателя нагрузкой и обеспечивает режимы поддержания постоянной скорости движения самоходной машины и движения с номинальной мош,- 55 ностью, развиваемой двигателем самоходной машины. Желаемая скорость устанавливается поворотом пространственного кулачка 6 (фиг. ) с помощью рукоятки 7. Кулачок

реализует закон соответствия передаточного отношения трансмиссии частоте вращения вала двигателя при заданной скорости движения. Осевое перемещение кулачка, зависящее от передаточного отношения транс- миссии, не вызывает изменения скорости транспортного средства и соответствует различной загрузке двигателя. Выходной сигнал перемещения кулачка, преобразуемый с помощью потенциометрического датчика 8 в электрический сигнал, соответствует задаваемой частоте вращения вала двигателя для данного передаточного отношения при заданной скорости движения. Сигнал задаваемой частоты вращения сравнивается с сигналом действительной частоты вращения, поступивщим от датчика 10 в функциональном блоке 11. При установивщемся движении самоходной мащины с заданной скоростью сигналы действительной и задаваемой частоты вращения равны. В этом случае напряжение на выходе функционального блока 11 равно номинальному, а усилие электромагнитного преобразователя 14 урав- новещиЕгается компенсирующей пружиной 15, золотник находится в среднем положении и изменения передаточного отношения не происходит. При увеличении сопротивления движению нагрузка на двигатель увеличивается и частота вращения вала двигателя снижается, так как крутящий момент двигателя, определяемый программным механизмом 2, зависит только от частоты вра- щения вала двигателя (фиг. 4). Снижение частоты вращения приводит к падению выходного напряжения функционального блока, смещению золотника 14 (фиг. 1) вправо и уменьшению передаточного отношения трансмиссии. При этом нагрузка на двига- тель уменьшается настолько, что крутящий момент двигателя становится выще момента нагрузки и двигатель начинает разгоняться все более интенсивно с увеличением частоты вращения. Однако с уменьщением передаточного отношения сигнал задаваемой час- тоты вращения, соответствующий установленной скорости движения, увеличивается, поэтому новое установившееся состояние соответствует более высокой частоте вращения двигателя при равенстве крутящего момента двигателя и момента нагрузки. При уменьщении сопротивления движению нагрузка на двигатель уменьшается, что вызывает увеличение частоты вращения вала двигателя и, как следствие, возрастание напряжения на выходе функционального блока выше номинального, вызывающее перемеше- ние золотника 14 влево и увеличение передаточного отношения трансмиссии, что ведет к падению частоты вращения вала двигателя до значения, равного задаваемой частоте вращения, так как момент нагрузки стано- вится выше крутящего момента двигателя. Для улучшения устойчивости устройства автоматического управления в закон регулирования введено регулирование по производной от частоты вращения вала двигателя, поэтому сигнал датчика 10 пропорционален частоте вращения вала двигателя и его угловому ускорению. Варьированием коэффициента введения производной добиваются лучшей плавности переходных процессов. Если заданная скорость движения не может быть достигнута по условию органиченной мощности двигателя, то двигатель работает на номинальных оборотах, развивая номинальную мощность. Это достигается тем, что ограничитель напряжения функционального блока 11 ограничивает сигнал задавае мой частоты вращения вала двигателя на уровне, соответствующем номинальной частоте вращения. В этом случае, при изменении сопротивления движению самоходной машины, изменение передаточного отношения трансмиссии направлено на стабилизацию номинальной частоты вращения вала двигателя, а скорость движения самоходной машины изменяется обратно пропорционально сопротивлению движения, оставаясь меньше заданной.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического управления двигателем и бесступенчатой трансмиссией самоходной машины, содержащее измеритель частоты вращения коленчатого вала двигателя, рычаг настройки, гидроусилитель, полости которого сообщены через золотниковый распределитель с источником давления рабочей жидкости, при этом шток гидроусилителя кинематически связан с рычагом управления трансмиссией и пространственным кулачком, профильная поверхность которого выполнена с возможностью взаимодействия со штоком, связанным со сравнивающим звеном датчика частоты вращения двигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения топливной экономичности, оно снабжено программным механизмом, связанным с рейкой топливного насоса двигателя и коленчатым валом, усилителем мощности, переменным резистором, пружиной с регулируемым устройством, электромагнитным преобразователем, связанным с одним концом золотника, другой конец которого связан с пружиной с регулирующим устройством, функциональным блоком, включающим в себя сравнивающее звено датчика частоты вращения двигателя и ограничителя напряжения, при этом измеритель частоты вращения коленчатого вала двигателя включают в себя тахогенератор постоянного тока и суммирующий дифференциатор, подключенные последовательно к одному входу сравнивающего звена, другой вход которого подключен к переменному резистору, движок которого кинематически связан с упомянутым штоком, выполненным с возможностью взаимодействия с профильной

поверхностью пространственного кулачка, при этом выход сравнивающего звена через ограничитель напряжения и усилитель мощности подключен к обмотке электромагнитного преобразователя, причем программный механизм включает в себя вал, связанный кинематически с коленчатым валом двигателя, два центробежных груза, установленных на осях, щарнирно связанных с упомянутым валом, подвижную в осевом направлении муфту, шарнирно связанную посредством рычагов с осями грузов, пружины минимальной и максимальной частот вращения, размещенные вдоль вала между под

вижной муфтой и осями центробежных грузов, главную муфту, связанную с одной стороны с органом управления подачей топлива, а с другой стороны через угловые рычаги - с центробежными грузами, и соединительное звено, соединяющее последние между собой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что центробежные грузы включают в себя корпус, в котором на оси установлены кон- центрично три пружины, причем одна из них установлена между тарелкой и стаканом, другая - между стаканом и регулировочной втулкой, а третья - между корпусом и регулировочной втулкой.

Z5

27

2S

Изобретение относится к транспорту и касается конструирования устройств для автоматического регулирования режимов работы самоходных машин. Целью изобретения является повышение топливной экономичности. Устройство для автоматического управления двигателем и бесступенчатой трансмиссией самоходной машины содержит измеритель частоты врашения коленчатого вала двигателя 2, орган управления подачей топлива двигателя, гидроусилитель 4, шток которого соединен с рычагом управ;1ения трансмиссией 7 и пространственным кулачком 4, профильная поверхность последнего контактирует со штоком, который соединен со сравниваюш,им звеном измерителя частоты врашения, програ.ммный механизм 2, связанный с органом управления подачей топлива и коленчатым валом двигателя. Устройство позволяет повысить топливную экономичность за счет снижения динамических ошибок поддержания экономической программы управления двигателем и улучшить компановку устройства на самоходной машине. 1 3. п. ф-лы, 4 ил. (Л со ел о о ОО Фиг. /

W

36

COi Сл}2 3 4

фиг. 6 Cue