Устройство для автоматического регулирования нагрузки двигателя транспортного средства Советский патент 1981 года по МПК B60K41/06 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано на транспортных машинах как с механической, так и с гидромеханической передачей, имеющих дизельный двигатель и коробку передач с командным управлением. Известно устройство для автоматического регулирования нагрузки двигателя транспортного средства, содер жащее датчик текущего и датчик номинального положения рейки топливного насоса и датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, логическую часть и электромагниты исполнительно го механизма включения смежных высши и низших ступеней коробки передач, при этом входы логической части, име ющей элементы запоминания положения рейки топливного насоса при номиналь ной топливоподаче И, ИЛИ задержки, дифференцирующее и три вычислительны устройства, ключи, компараторы, муль тивибраторы и усилители, соединены с выходами упомянутых датчиков, а выходы - с электромагнитами исполнительного механизма 1. Недостаток этого устройства состоит в том, что для обеспечения поддержания оптимальной нагрузки двиГ.т теля необходима тщательная регулировка и большой объем моитажно-наладочных работ при установке его на транспортное средство. Цель изобретения - уменьшение объема MOHTcUKHO-наладочных работ и повышение эффективности работы независимо от состояния и характеристики двигателя , Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено элементом запоминания положения рейки топливного насоса при холостом ходе двигателя и нуль-органом, при этом упомянутый элемент запоминания соединен с выходом первого ключа, рабочий вход последнего через усилитель связан с датчиком текущего положения рейки топливного насоса, а управляющий с выходом двухвходового элемента И, один вход которого посредством нульоргана и дифференцирующего устройства связан с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, а второй вход подключен к йыходу первого компаратора, ВХОДЫ которого соединены с выходами датчика текущего положения рейки топливного насоса и элемента запоминания положения рейки топливного насоса и элемента запоминани положения рейки топливного, насоса при холостом ходе двигателя, выход которого через первое вычислительное устройство, второй вход которого подключен к датчику ткуложения рейки топливного насоса, и второе вычислительное устройство, два других входа которого подключены к датчику частоты вращения коленчатого вала двигателя и к выходу треть его вычислительного устройства, соединен с трехвходовым элементом И, элемент для запоминания положения рейки топливного насоса при номиналь ной топливоподачи соединен с выходом второго ключа, рабочий вход последнего соединен с датчиком текущего положения рейки топливного насоса, а управляющий вход с выхрдом датчика номинального положения рейки топливного насоса, выход этого элемента запоминания посредством третьего вычислительного устройства связан со вторым компаратором, второй вход которого соединен с выходом первого вычислительного устройства, а выход связан с трехвходовым элементом И, третий вход этого элемента соединен с третьим компаратором, один вход последнего соединен с первым задатчиком напряжения, а второй - с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, первый вход двухвходового элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены к датчику номинального положения рейки топливного насоса и к выходу третьего компаратора, входы КОТОРОГО соединены со вторым задатчико напряжения и с выходами датчика частоты вращения коленчатого вала двига теля и первого вычислительного устро ства,второй вход двухвходового элеме та И соединен с выходом четвертого компаратора,один вход которого подкл чен к третьему задатчику напряжения, а второй - к датчику частоты вращени коленчатого вала двигателя, а выходы трехвходового и двухвходового элемен тов И посредством элементов задержки мультивибраторов, усилителей связаны с электромагнитами исполнительного устройства. На фиг. 1 представлены внешняя и частичные скоростные характеристики двигателя и рациональная область его нагрузок; на фиг. 2 - блок-схема устройства для автоматического регулирования нагрузки двигателя транспортного средства. Линии АВ и ВС определяют нагрузку при переключениях на смежные низшие. а линии ЕР. и FG - на высшие передачи При работе двигателя на высшей характеристике (нагрузка изменяется по линиям HD и DB) переключения на смежные низшие или высшие передачи осуществля ются соответственно- в точках С и Е, а при работе его на частичном скоростном режиме, например по линиям Hi Ci и Ci В - в точках С1 и Ei. Устройство содержит датчик номинального 1 и текущего 2 положения рейки топливного насоса, датчик 3 частоты вращения коленчатого вала двигателя, логическую часть 4 и электромагниты 5 и б исполнительного устройства для включения смежных соответственно высших и низших передач. Логическая часть 4 содержит усилители 7 и 8 с аналоговыми выходными сигналами и усилитель-интегратор 9 с дискретным выходным сигналом, двухвходовый элемент ИЛИ 10, первый 11 и второй 12 двухвходовые элементы И, трехвходовый элемент И 13, элементы задержки 14 и 15, мультивибраторы 16 и 17, выходные усилители 18 и 19, компараторы 20, 21, 22, 23 и 24, дифференцирующее устройство 25, нуль-орган 26, ключи 27 и 28, первый и второй элементы запоминания напряжения аналога положения рейки топливного насоса соответственно при номинальной топливоподаче 29 и при холостом ходе двигателя 30,вычислительные устройства 31, 32 и 33. Датчик 1 номинального положения рейки топливного насоса через усилитель-интегратор 9 соединен с двухвходовым элементом ИЛИ 10 и управляющим входом ключа 28. Датчик 2 текущего положения рейки через усилитель 7 подключен к компаратору 22, к рабочим входам ключей 27 и 28, к вычислительному устройству 32. Датчик 3 частоты вращения посредством усилителя 8 связан с компараторами 20, 21 и 23 с дифференцирующим устройством 25 и с вычислительным устройством 33, Второй вход элемента ИЛИ 10 соединен с выходом компаратора 20, а выход элемента 10 с первым входом двухвходового элемента И 11, второй вход которого подключен к выходу компаратора 21. Дифференцирующее устройство 25 через нуль-оргай 26 и двухвходовый элемент 12,второй вход которого подключен, к выходу компаратора 22,связанного вторым входом с выходом элемента 30 для запоминания и с входом вычислительного устройства 32,соединено с управляющим входом ключа 27.Первый вход трехвходового элемента И 13 связан с компаратором 23,второй - с вычислительным устройством 33 и третийс компаратором 24. Входы вычислительного устройства 33 и компаратора 24 подключены к вычислительным устройствам 31 и 32, которые в свою очередь посредством элемента 30 для запоминаия связаны с усилитель-преобразователем 8 датчика текущего положения рейки топливного насоса, устройство 31 через элемент 29 для запоминания подключено к ключу 28. Выходы двухвходового элемента И 11 и трехвходового элемента 13 с помощью элементов 14 и 15 задержки, мультивибраторов

16и 17, выходных усилителей 18 и 19 связаны с электромагнитами б и 5 исполнительного устройства для включения смежных низших и высших передач,

Элементы 14 и 15 задержки предназначены для исключения срабатывания автоматического устройства от помех и ложных команд,мультивибраторы 16 и

17- для формирования длительности сигналов, обеспечивающих переключения передач исполнительным механизмом, выходные усилители 18 и 19 для выдачи сигналов с достаточной мощностью

Устройство работает следующим образом.

При оптимальной работе двигателя на внешней характеристике его нагрузка может изменяться между ее значениями соответствующих точкам С и Е. На этом режиме работы с выходов компараторов 23 и 24 (фиг. 2) постоянно напряжение поступает на два входа трехвходового элемента И 13,на выходах остальных компараторов напряжени нет. Если нагрузка двигателя станет меньше, чем ее значение в точке Е, на выходе вычислительного устройства 33, а также трехвыходового элемента И 13, появляется напряжение, которое (после фильтрации помехи с помощью элемента 15 задержки}посредством мультивибратора 17, выходного усилителя 19 и обмотки электромагнита 6 вызывает включение смежной высшей передачи. С увеличением нагруЗки на транспортное средство повышается нагрузка двигателя, и в момент перехода ее значения в точке О(фиг. 1) на выходе датчика 1 (фиг. 2)номинального положения рейки топливного насоса появляется напряжение, которое посредством усилитель-интегратора 9 элемента ИЛИ 10 передается к одному из входов двухвходового элемента И 11. Напряжение на втором входе этого элемента, а следовательно, и на его выходе появляется при срабатывании компаратора 21, что происходит после снижения частоты вращения до ее значения в точке С (фиг. 1). Напряжение, поступившее с выхода двухвходового элемента И 11 (фиг. 2) н.а вход элемента 14 задержки, вызывает включение смежной низшей передачи. При повторном снижении или увеличении нагрузки двигателя до значений соответственно в точках Е и С (фиг. 1) автоматическое устройство аналогичным образом включает смежные высшие или низшие передачи. При работе транспортного средства с оптимальной нагрузкой на частичном ско ростном режиме двигателя, например ПО линиям HiCi и CiB, его нагрузка может изменяться между ее значениями

в точках Ei и С1. В этом случав постоянное напряжение на В1э1ходах компа-i раторов 23, 24 и 21 (фиг. 2). При уменьшении нагрузки двигателя ниже ее оптимальной величины на выходе вычислительного устройства 33 появляется напряжение, что обуславливает включение смежной высшей передачи. Уменьшение нагрузки двигателя при включениях смежных высших передач при его работе на частичных скоростных режимах (наклон линии EF, фиг. 1) обеспечивается коррекцией по частоте вращения при определении пороговых значений нагрузки. Эту коррекцию осуществляет вычислительное устройство 33 (фиг. 2). Если нагрузка двигателя, работающего на этом же частичном скоростном режиме, становится большей ее оптимального значения, на выходе датчика 1 номинального положения рейки топливного насоса появляется напряжение. Это посредством двухвходового элемента ИЛИ 10,двухвходового элемента И 11, на второй вход которого поступает напряжение от компаратора 21, и последующих звеньев вызывает включение смежной низшей передачи. Когда необходимо уменьшить скорость движения транспортного средства, снижается скоростной режим двигателя. Высшие передачи в этом случае автоматически включаться не должны. Для обеспечения этого требования устанавливают компаратор 23, на выходе которого нет напряжения, если частота вращения становится ниже ее значения в точке Е(фиг. 1 |Для обеспечения режима торможения транспортного средства на продолжительных спусках с помощью его двигателя необходимо, чтобы высшие передачи автоматически не включались, если нагрузка меньше некоторого незначительного ее значения (линия HG). Для этого устанавливают компаратор 24 (фиг. 2), на выходе которого напряжения нет, при работе двигателя с минимальной нагрузкой. Если с выходов одного из компараторов 23 и 24 напряжение не поступает на входы трехвходового элемента И 13, на его выходе напряжение не появляется и не включается смежная высшая передача. В случае работы двигателя на частичных скоростных режимах, на которых его частота вращения меньше значения в точке В (фиг. 1), низшие передачи должны переключаться раньше (при нагрузке соответствующей линии АВ), чем рейка топливного .насоса переместится в положение номинальной подачи топлива, и на выходе датчика 1 (фиг. 2) появляется напряжение. Для обеспечения автоматического включени низших передач при небольшой частоте рращения коле нчатого вала установлен компаратор 20, на выходе которого появляется напряжение при работе двигателя с нагрузкой соответствующей с одной из точек линии АВ (фиг. 1). Напряжение с выхода компаратора 20 подается на вход двухвходового элемента ИЛИ 10 и вызывает появление напряжения на его выходе, которое посредством двухвходового элемента ИЛИ 11,элемента 14 задержки,мультивибратора 16, выходного усилителя и обмотки электромагнита 5 обеспечи вает включение смежной низшей передачи.t Использование предложенного изоб ретения позволяет уменьшить объем монтс1жно-наладочных работ при установке устройства .на транспортное средство, обеспечивает поддержание оптимальной нагрузки независимо от эксплуатационного состояния и харак теристик двигателя и обеспечивает снижение затра-т труда и повышение экономии средств соответственно 82 чел.-часа и 100 р. на одно средство в год. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования нагрузки двигателя транопортного средства, содержащее датчик текущего и датчик номинально го положения рейки топливного насоса и датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, логическую часть и электромагниты исполнительно го механизма включения смежных высш и низших ступеней коробки передач,п этом входы логической части, имеющей элементы запоминания положения рейки топливного насоса при номинальной топливоподаче И,ИЛИ, задержки, дифференцирующее и три вычислительных устройства, ключи, компараторы, муль тивибраторы и усилители, соединены с выходами упомянутых датчиков, а выходы - с электромагнитами исполнительного механизма, отличающ е е с я тем, что, с целью уменьшения объема монтажно-наладочных работ и повышения эффективности работы независимо от эксплуатационного состояния и характеристики двигателя, оно снабжено элементом запоминания положения рейки топливного насоса при хо лостом ходе двигателя и нуль-органом при этом упомянутый элемент запомина ния соединен с выходом первого ключа, рабочий вход последнего через усилитель связан с датчиком текущего положения рейки топливного насоса, а управляющий - с выходом двухвходового элемента И, один вход которого посредством нуль-органа и дифференци рующего устройства связан с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, а второй вход подключен к выходу первого компаратора, входы которого соединены с выходами датчика текущего положения рейки топливно-г го насоса и элемента запоминания положения рейки топливного насоса при холостом ходе двигателя, выход которого через первое вычислительное устройство, второй вход которого подключен к датчику положения рейки топливного насоса, и второе вычислительное устройство, два других входа которого подключены к датчику частоты вращения и коленчатого вала двигавзля и к выходу третьего вычислительного устройства, соединен с трехвходовым элементом И, элемент запоминания положения рейки топливного насоса при номинальной топливоподаче соединен с выходом второго ключа, рабочий вход которого соединен с датчиком текущего положения рейки топливного насоса, а управляющий вход с выходом датчика номинального положения рейки топливного насоса, выход этого элемента запоминания посредством третьего вычислительного устройства связан со вторым компаратором, второй вход которого соединен с выходом первого вычислительного устройства, а выход связан с трехвходовым элементом И, третий вход этого элемента соединен с третьим компаратором, один вход последнего соединен с первым задатчиком напряжения, а второй с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, первый вход двухвходового элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены к датчику номинального положения рейки топливного насоса, и к выходу третьего компаратора, входы которого соединены со вторым задатчиком напряжения и с выходами датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя и первого вычислительного устройства, второй вход двухвходового элемента И соединен с выходом четвертого компаратора, один вход которого подключен к третьему задатчику напряжения, а второй - к датчику частоты вращения коленчатого вала двигателя, а выходы трехвходового и двухвходового элементов И посредством элементов задержки, мультивибраторов, усиителей связаны с электромагнитами исполнительного устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 674943, кл. В 60 К 41/06, 1979 (прототип).

С.