Система автоматического управления режимами работы транспортного средства Советский патент 1980 года по МПК B60K41/04 

(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО. СРЕДСТВА

I

Изобретение относится к транспортной технике и, в частности к системам, осуществляк шим оптимизацию по критерию минимального удельного расхода топлива, режимов работы транспортного средства с бесступенчатой передачей и может быть использовано в устройствах управления транспортными средствами.

Известна система автоматического регулирования, содержащая датчики расхода топлива и значений скорости и оптимизатор с запомииаиием экстремума 1.

Недостатком ее является то, что оптимизатор, выполненный по этой схеме, хотя и позволяет выбрать транспортному средству оптимальный режим движения, при котором расход топлива за пройденный путь будет минимальным, но при этом скорость движения транспортного средства будет величиной перемениой. Величина сопротивления движению транспортного средства зависит от скорости движения и чем чаще изменяется величина скорости, тем чаще будут меияться параметры сопротивления, что приведет к более напряженному режиму работы всей системы и увеличению расхода топлива.

Кроме того, существуют режимы движения транспортного средства, при в ыполнении которых требуется постоянная (максимальная) мощность двигателя.

Наиболее близкой к предлагаемой является система автоматического управления режимами работы транспортного средства, содержащая задатчик и датчик скорости, соединенные со входами .одного из блоков сравнения, один из выходов которого связан с исполнительным механизмом управления

10 регулирующим органом передачи, а другой соединен с одним из входов блока формирования команд управления, связанного одним из выходов с исполнительным механизмом управления рейкой топливного насоса и датчики расхода топлива, крутящего момента двигателя и оборотов коленчатрго вала 2|.

Основным недостатком при связанном регулировании двигателя и бесступенчатой передаче в этой системе является наличие

жесткого программирующего устройства одно (двухступенчатого) кулачка или блока кулачков (коноида), а в некоторых случаях блока пружинных элементов, необходимого для соглафвания работы двигателя и трансмисснн на промежуточршх {)ежимах. При изменении характеристик топливной аппаратуры с течением времени и условий эксйлуатации наличие в системе такого устройства с постоянной характеристикой не обеспечивает ее работу в оптимальном режиме, что приводкг к увеличению расхода топлива и следовательно, снижению экономичности Цель изобретения - повышение экономичности режимов работы. Указанная цель достигается тем, что система автоматического управления режимами работы транспортного средства снабжена оптимизатором, блоком умножения, управляемыми ключами и задатчиком мощности двигателя, причем датчик оборотов коленчатого вала соединен одним и-другим выходами соответственно со вторым входом блока формирования команд управления и одним из входов блока умножения, другой .вход которого соедн 1еи с датчиком крутящего момента двигателя, а РЗЫХОД - с одним из входов оптимизатора, другой вход которого соединен с датчиком расхода топлива, а выход - с сигнальным входом одного нз ключей, выход которого соединс} с исполнительным механизмом управления рейкой топливного насоса, а управляющий вход - с первым выходом блока формирования команд управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей и третьим входом блока умножения, второй выход которого соединен с одним из входов другого блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком мощности двигателя, а выход -,с сигна. входом второго ключа, выход которого соединен с одннм из входов исполнительного механизма управления регулирующим органом передачи, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, соединенного сигнальным входом с первым выходом блока сравнения, причем вход задатчика мощности двигателя и третий вход блока формирования команд управления связаны с регулируювдш органом передачи. На чертеже представлены блок-схемы объекта регулирования и системы автоматйческого утфавления (САУ) режимами работ . транспортного средства. Системь содержат двигатель 1, бесступенчатую передачу 2, на которую действует нагрузка 3, датчик 4 расхода топлива, 5 крутящего момента, датчик 6 оборотов коленчатого вала длигателя, датчик 7 скорости движения, блок 8 умножения, блок 9 сравнения, задатЧик 10 мощности двигaтeJ j, управляющий ключ И, оптимизатор 12, блок 13 формирования команд управления, управляемый ключ 14, исполнительный механизм 15 управления рейкой 16 топливного насоса, блок 17 сравнения, задатчик 18 скорости движения, управляемый ключ 19, испол иительный механизм 20 управления рёгулирующим органом 21 бесступенчатой передачи 2. Выход датчика 4 соединен с одним из входов оптимизатора 12. Выходы датчиков 5 и 6 соединены со входами блока 8 умножения, один из выходов которого соединен со вторым входом оптимизатора 12, выход которого через ключ 14 соединен с исполнительным механизмом 15. Второй выход блока 8 умножения соединен с одним из входов блока 9 сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком 10 мощности двигателя. Выход этого блока сравнения соединен с сигнальным входом ключа 11, выход которого соединен с одним из входов исполнительного механизма 20. Выход датчика 7 скорости движения соединен с одним из входов блока 17 сравнения, BTopoiR 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 И, третий с управляющим входом 19, через который первый выход блока 17 сравнения соединяется со вторым входом исполнительного механизма 20. Четвертый выход блока 13 связан с управляюЩИм входом ключа 14. Второй выход датчнка 6 соединен с одним из входов блока 13 формирования комаид, другой вход,которого соединен с регулирующим органом 21 бесступенчатой передачи 2, а третий вход - со вторым выходом блока 17 сравнения. °л нспо.пнительного механизма-15 соедИнен с рейкой 16 топливного насоса, а выход исполнительного механизма 20 связан с регулирующим органом 21 бесступенчатой передачи 2, второй выход которого связан с входом задатчика 10 мощности двигателя. САУ режимами работы транспортного средства работает следующим образом. Задатчиком 18 скорости движения устанавливается скоростной режим движения транспортного средства. Регулирующий ор- ,,, - ац 21 бесступенчатой передачи 2 при этом находится в нейтральном положении. Блок сравнения пе редает сигнал рассогласова «« блок 13 формирования команд управ « «« оторь1и отключает оптимизатор 12 Р . и исполнительный механизм 15 воздействует на рейку 16 топливного насоса, увеличивая подачу топлива в цклиндры двигателя 1. На вход блока 13 формирования команд управления, который может быть реализован на известных логических элементах И, ИЛИ и НЕ подаются различные сочетания входных сигналов, в зависимости от которых на выходе получаются однозначно определеннйе переключательные функции, обеспечивающие требуемую последовательность работы системы, Когда обороты двигателя I достигнут максимума от датчика 6 оборотов, который представляет собой комбинированный датчик, на первом выходе которого формируется аналоговый сигнал, поступающий на вход блока 8 умноження для получения непрерывного текущего значення мощности двигателя 1, а на втором - дискретный снгнал, соответствующнй мннимальным и максима ьным оборотам двигателя, на вход.блока (3 поступит снгнал: Он включает ключ 19 такнм образом, что сигнал рассогласования с блока 17 сравнения поступит на нсполнительный механизм 20, который начнет воздействовать на регулирующий орган 21 бесступенчатой передачн 2, уменьшая ее передаточное число. Одновременно с подключением блока 17 сравнения k исполнительному механизму 20 по сигналу с блока 13 формирования команд управления происходит подключение выхода блока 8 умиожения на вход оптимизатора 12, который через ключ 14 подключается на исполнительный механизм 15. Оптимизатор 12 представляет собой устройство, формирующее критерий оптимизации (в данном случае удельный-расход топлнва) и обеспечнвающее на выходе такое управляющее воздействне, которое минимизирует критерий оптимизации. Транспортное средство начинает разгоняться до заданной задатчиком 18 скорости движения путем нзменення передаточного числа бесступенчатой передачи 2, а оптимизатор 12 для каждого значения передаточного числа бесступенчатой передачи 2 обеспечивает такую подачу топлива, чтобы его удельный расход был минимальным. Если заданная скорость движения превосходит действительную на определеннук) велнчнну, а регулирующий орган 21 бесступенчатой передачн 2 не находится в нейтральном положеннн, то происходит переход на режим поддержания постоянной мощноети двигателя. Блок 13 формирования команд управления посылает сигнал, на основании которого через ключ 19 отключается выход блока 17 сравнения на Исполнительный механизм 20. На входы блока 9 сравнения поступают сигналы ТУГ блока 8 умножения и задатчика 19 мощности двигателя, связанного с регулирующим органом 21 бесступенчатой передачи 2. Одновременно с отключением выхода блока 17 сравнения иа исполнительный механизм 20 через ключ 11 поступает сигнал рассогласования текущего и задаваемого значения мощности двигателя, который, воздействуя на регулирующий орган 21, увеличивает передаточное число бесступенчатой передачи 2 таким образом, чтобы мощность двигателя 1 оставалась постоянной. При этом для каждого значения передаточного числа оптимизатор 12 обеспечивает такую подачу топлива, чтобы его удельный расход был минимальным. Когда разность между скоростью дейстёительной и заданной станет меньше некоторой величины, блок 13 формирования команд управления через ключ П отключит выход блока 9 сравнения и подключит иа испол иительный механизм 20 через ключ 19 выход блока 17 сравнения. Процесс регулирования повторяется. При увеличения нагрузки 3 и снижении оборотов двигателя I до минимально допустимых от датчиков 6 в блок 13 формирования команд управления подается сигнал, на основании которого через блок 8 умножения отключается оптвинзатор 12, а через ключ 19 отключается выход блока 17 сравнения и подключается на исполнительный механизм 20 сигнал, направленный на увеличенне передаточного числа бесступенчатой передачи 2. Нагрузка 3 на двигатель Г уменьшается, а его обороты увеличиваются. Как только обороты двигателя 1 возрастут до максимума, датчик 6 выдаст сигнал на блок 13 формирования команд управления, который через блок 8 умноження подключит оптнмизатор 12, предварительно отключив сигнал, воздействовавщнй через ключ 19 иа исполнительный механизм 20, и процесс регулирования продолжается. Использование САУ режимами работы на транспортном средстве с бесступенчатой передачей дозволяет снизить общий расход топлива и существенно облегчить управление траиспортным средством. Формула изобретения Система автоматического управления режимами работы транспортного средства, содержащая задатчик и датчик скорости, соединенные со входами одного из блоков сравнения, один из выходов которого связан с исполнительным механизмом управления регулирующим органом передачи, а другой соединен с одним из входов блока формирования команд управления, связанного одним из выходов с исполнительным механизмом управления рейкой топливного насоса и датчики расхода топлива, крутящего момента двигателя и оборотов коленчатого вала, отличающаяся тем, что, с целью повыщения экономичности режимов работы, она снабжена оптимизатором, блоком умножения, управляемыми ключами и задатчиком мощности двигателя, причем датчик оборотов коленчатого вала соединен одним и другим выходами соответственно со вторым входом блока формирования команд управления и одним из входов блока умножения, другой вход которого соединен с датчиком крутящего момента двигателя, а выход - с одним из входов оптимизатора, другой вход которого соединен с датчиком расхода топлива, а выход - с сигнальным входом. Одного из ключей, вьгход которого соедииеи с исполнительным механизмом управления рейкой топливного насоса, а

управляющий вход - с первым выходом блока формирования команд управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены cooTBetcTBehKO с управляющими входами второго и третьего ключей н третьим входом блока умножения, второй выход которого соединен с одним из входов Другого блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком мощности двигателя, а выход - с сигнальным входом второго клк)ча, выход которого соедннен q одннм из входов исполнительного механизма yfiравлёния регулирующим органом передачи, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, соедине шого сигнальным

745727

входом с первым выходом первого блока сравнения, при этом вход задатчика мощносГтНДвигателя и третий вход блока формирования команд управления , связаны с регулирующим органом передачи.

Источники информации,: принятые во внимание при экспертизе . Коденко М. Н. и }щ. Автоматизация тракторных агрегатов. М., «Машиностроение, 1969, с. 143.

2. Горбунов П. П. Некоторые вопросы автоматизации тракторных трансмиссий. «Автоматизация режимов i работы тракторных трансмиссий. Под ред. А. А Крейслера. М., ЦИНТИАМ, 1963, с. 86-92 (прототип).