Система управления наддувным дизельным двигателем и механической ступенчатой трансмиссией

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к электронным системам автоматического управления наддувным дизельным двигателем и ступенчатой механической трансмиссией транспортного средства. Цель изобретения - повышение экономичности путем оптимизации режимов работы двигателя и трансмиссии. Система содержит исполнительные механизмы 2, 9, 10 управления соответственно рейкой топливного насоса высокого давления, агрегатом наддува и выключением сцепления, а также датчики 6 и 7 момента в трансмиссии и скорости выходного вала, соединенные через компараторы 14 и 15 с блоками 18 и 19 эталонных напряжений. Управление исполнительными механизмами осуществляется электронным блоком 11 управления, состоящим из входных устройств 12 и 13, компараторов 14 и 15, усилителей 16 и 17 и блоков 18 и 19 эталонных напряжений, блока 20 логических элементов, блоков 21 и 22 электронных ключей и блоков 23 и 24 формирования команд. Установка датчика 6, формирующего сигнал, пропорциональный моменту в трансмиссии, и передающего этот сигнал через электронно-компараторные цепи блока 11 управления на исполнительные механизмы управления рейкой топливного насоса высокого давления и агрегатом наддува , позволяет оптимизировать режимы работы дизельного двигателя. 1 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 60 К 41/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4649263/11 (22) 11,02.89 (46) 15.09.91. Бюл. N 34 (72) Ю. В. Донченко, А. В. Романов и В. Н.

Шапран (53) 629. 113 — 585.52(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 835846, кл. В 60 К 41/06, 1981. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАДДУВНЫМ

ДИЗЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И МЕХАНИЧЕСКОЙ СТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИЕЙ (57) Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к электронным системам автоматического управления наддувным дизельным двигателем и ступенчатой механической трансмиссией транспортного средства. Цель изобретения — повышение экономичности путем оптимизации режимов работы двигателя и трансмиссии. Система содержит исполнительные механизмы 2, 9, 10 управления соответственно рейкой топливЫЛ 1676852 А1 ного насоса высокого давления, агрегатом наддува и выключением сцепления, а также датчики 6 и 7 момента в трансмиссии и скорости выходного вала, соединенные через компараторы 14 и 15 с блоками 18 и 19 .эталонных напряжений. Управление исполнительными механизмами осуществляется электронным блоком 11 управления, состоящим из входных устройств 12 и 13, компараторов 14 и 15, усилителей 16 и 17 и блоков

18 и 19 эталонных напряжений, блока 20 логических элементов, блоков 21 и 22 электронных ключей и блоков 23 и 24 формирования команд. Установка датчика 6, формирующего сигнал, пропорциональный моменту в трансмиссии, и передающего этот сигнал через электронно-компараторные цепи блока 11 управления на исполнительные механизмы управления рейкой топливного насоса высокого давления и агрегатом наддува, позволяет оптимизировать режимы работы дизельного двигателя, 1 ил.

1676852

Изобретение относится K транспортному машиностроению, а именно к электронным системам автоматического управления наддувным дизелем и ступенчатой механической трансмиссией транспортного средс! ва.

Цель изобретения — повышение эконо4и гности путем оптимизации режи :ов работы двигателя и трансмиссии, На чертеже представлена схема электронной системы управления наддувным дизелем и ступенчатой механической трансмиссией, Система управления наддувным дизельным двигателем и механической ступенчатой трансмиссией содержит двигатель 1, исполнительный механизм 2 управления рейкой топливного насоса высокого давления {ТНВД), педаль 3 управления подачей топлива, механическую коробку 4 передач, исполнительный механизм 5 переключения передач B коробке, датчик 6 момента в трансмиссии, датчик 7 частоты вращения выходного вала трансмиссии, регулируемый агрегат 8 наддува, исполнительный механизм 9 управления агрегатом наддува, исполнительный механизм 10 включения сцепления, электронный блок 11 управления, состоящий из входных устройств 12 и 13, каждое из которых содержит два эми гтерных повторителя, имеющих общий вход и два независимых выхода, компараторов 14 и 15, усилителей 16 и 17 сигналов управления, блоков 18 и 19 эталонных напряжений, блока 20 логических. элементов, блоков 21 и 22 электронных ключей и блоков 23 и 24 формирования команд, причем вход блока 12 соединен с датчиком 7 частоты, а его выход — с одним из входов компаратора 14. Другой вход компаратора 14 соединен с выходом блока 18 эталонных напряжений, формирующим напряжение по определенному закону в зависимости от момента в трансмиссии. Выход компаратора 14 через усилитель 16 сигналов управления связан с одним из входов блока 21 электронных ключей, другой вход которого соединен с первым выходом блока 20 логических элементов, входы которого соединены с выходами блоков 18 и 19 эталонных напряжений, Выход блока 21 электронных ключей соединен с одним из входов блока 24 формирования команд. Другой вход блока 24 соединен с переключателем 25. Выходы блока 24 формирования команд соединены соответственно с исполнительным механизмом 5 переключения передач в коробке и с исполнительным механизмом 10 включения сцепления, Датчик 6 момента соединен с одним иэ входов входного устройства 13, другой вход которого соединен с переключателем 26, расположенным под педалью 3 управления подачей топлива, Выход вход5 ного устройства 13 соединен с входом блока

18 эталонного напряжения и с одним из входов компаратора 15, другой вход которого соединен с выходом блока 19 эталонного напряжения, а выход компаратора 15 через

10 усилитель 17 импульсов управления связан с одним из входов блока 22 электронных ключей, другой вход которого соединен с вторым выходом блока 20 логических элементов. Выход блока 22 соединен с входом

15 блока 23 формирования команд, выход которого связан с исполнительным механизмом

9 управления агрегатом наддува и исполнительным механизмом 2 управления рейкой

TH ВД.

20 Система работает следующим образом.

При нажатии на педаль 3 управления подачей топлива включается переключатель

25, посылая при этом в блок 24 формирования команд сигнал на включение первой

25 передачи в коробке. Датчик 7, анализируя частоту вращения выходного вала трансмиссии, выдает во входное устройство 12 сигнал, пропорциональный скорости автомобиля. С выхода блока 12 сигнал поступает

30 в компаратор 14, который, сравнивания его с эталонным сигналом, поступающим с блока 18 эталонного напряжения, формирует на выходе -напряжение, пропорциональное разности напряжений входного устройства

35» блока 18, напряжение которого соответствует моменту в трансмиссии, С выхода компаратора 14 сигнал через усилитель 16 сигналов управления поступает на один из входов блока 21 электронных ключей, на

40 другой вход которого поступают сигналы, вырабатываемые блоком 20 логических элементов. В результате обработки этих сигналов блок 21 выдает на вход блока 24 формирования команд сигнал на изменение

45 передаточного числа в коробке автомобиля.

Блок 24, в свою очередь, определяет последовательность работы исполнительных механизмов 5 и 10 соответственно выдает сигналы в исполнительный механизм 5 пе50 реключения передач в коробке и в исполнительный механизм 10 включения сцепления, Датчик 6 момента, постоянно анализируя величину и знак крутящего момента двигателя, посылает на один из входов

55 входного устройства 13 сигнал, пропорциональный данной величине, С другим входом входного устройства 13 соединен переключатель 26, который в случае срабатывания посылает на входное устройство 13 сигнал, пропорциональный величине. максимально1676852 го крутящего момента двигателя, что эквивалентно максимальному сигналу датчика 6 момента. С выхода входного устройства 13 сигнал поступает на один из входов компаратора 15, на другой вход которого приходит образцовый сигнал с блока 19 эталонного напряжения, формирующего эталонный сигнал, пропорциональный скорости движения. Компаратор 15, обработав оба сигнала, посылает результирующий сигнал через усилитель 17 сигналов управления на один из входов блока 22 электронных ключей, Суммируя сигналы, одновременно поступающие с блока 20 логических элементов, блок 22 выдает управляющий сигнал в блок 23 формирования команд, который, в свою очередь, выдает команды в исполнительный механизм 2 управления агрегатом наддува и в исполнительный механизм 2 управления рейкой ТНВД. На всех остальных режимах последовательность работы электронного блока 11 управления такая же. Блок 20 логических элементов сравнивает сигналы эталонных напряжений с выходов блоков 18 и 19 и дает запрет на срабатывание электронных ключей 21 и 22.

При движении транспортного средства с постоянной скоростью по горизонтальному участку дороги, система находится в состоянии динамического равновесия. При этом момент сопротивления движению равен крутящему моменту двигателя, а частота вращения выходного bana трансмиссии постоянна. Датчик 6 момента и датчик 7 частоты вращения подают на вход электронного блока 11 управления сигналы постоянной величины, пропорциональные соответственно моменту в сцеплении и частоте вращения выходного вала трансмиссии, где происходит их непрерывный анализ, Если на установленном отрезке времени величины сигналов датчиков соответствуют эталонным сигналам для данного режима, электронный блок 11 управления не выдает команд на исполнительные механизмы переключения передач, управления рейкой ТН ВД и агрегатом наддува, оставляя неизменными установленные ранее давление наддува, цикловую подачу топлива и передачу.

При ухудшении дорожных условий возрастет момент сопротивления движению и увеличивается величина сигнала с датчика 6 момента, подаваемого на вход электронного блока 11 управления, постоянно анализирующего величины сигналов с датчиков 6 и

7, который выдает команду исполнительному механизму 2 управления рейкой ТНВД и исполнительному механизму 9 управления агрегатом наддува на увеличение подачи

55 топлива и воздуха в двигатель, т. е, увеличивая его крутящий момент с целью уравновешивания возросшего момента сопротивления движению. Одновременно при этом возрастающее напряжение íà блоке 18 через блок 20 логических элементов дает запрет на срабатывание электронного ключа 21, что исключает изменение передаточного числа в коробке. Если при этом происходит выравнивание величины крутящего момента двигателя с величиной момента сопротивления движению, т. е. на заданном отрезке времени величина сигнала с датчика 6 момента продолжает оставаться постоянной, то электронный блок 11 управления прекращает выдачу команд исполнительным механизмом управления.

При дальнейшем ухудшении дорожных условий происходит снижение скорости транспортного средства и в случае, если максимальный крутящий момент двигателя на данной передаче не достаточен для уравновешивания возросшего момента сопротивления движению, то с падением частоты вращения выходного вала трансмиссии происходит уменьшение величины сигнала с датчика 7 частоты вращения выходного вала трансмиссии, поступающего в электронный блок 11 управления, и при снижении сигнала с датчика 7 до величины, позволяющей блоку 11 выдать команду исполнительному механизму 5 переключения передач в коробке на переключение, включится пониженная передача, Если после установления в коробке большего передаточного числа, крутящий момент двигателя, заданный водителем через педаль 3 управления подачей топливо, становится больше момента сопротивления движению, то датчик 6 момента устанавливается в начальное положение и вырабатываемый им сигнал равен нулю, причем автомобиль разгоняется до такой скорости, при которой момент сопротивления движению выравнивается с крутящим моментом двигателя и система снова переходит в состояние динамического равновесия.

Если же после установления в коробке большего передаточного числа момент сопротивления движению продолжает оставаться большим крутящего момента двигателя, повышенного электронным блоком 11 управления, то вышеперечисленный процесс повторяется вплоть до включения наинизшей передачи в коробке.

При нажатии водителем на педаль 3 управления подачей топлива за счет возможности двойного управления рейкой ТНВД, происходит первичное увеличение крутящего момента двигателя, Увеличение момента

1676852 в сцеплении фиксируется увеличением сиг-. нала с датчика 6 момента, подаваемого на вход электронного блока 11 управления, постоянно анализирующего величины сигналов с датчиков 6 и 7, при этом с выхода ,,электронного блока 11 управления подают ся координаты управления, исполнительным механизмом управления рейкой ТНВД и агрегатов наддува увеличить цикловую подачу топлива и воздуха на величину, про- 10 порциональную первичному возрастанию крутящего момента. При этом транспортное средство начинает ускоряться, возрастает частота вращения выходного вала трансмиссии, что приводит к увеличению сигнала, подаваемого датчиком 7 частоты на вход ,электронного блока 11 управления. Если с .увеличением скорости возрастающей момент сопротивления движению уравнивает20

icA по величине с крутящим моментом двигателя, то система переходит в состоя, ние динамического равновесия и ускорение

„транспортного средства прекращается. Ес, ли же крутящий момент двигателя продол,жает оставаться большим и частота вращения выходного вала трансмиссии увеличивается, то с увеличением сигнала, подаваемого датчиком 7 частоты вращения выходного вала трансмиссии, на вход электронного слака 11 управления до величины, позволяющей упомянутому блоку управления на основании сравнения величины сигнала датчика 7 с эталонным сигналом, выдать координату исполнительному механизму 5 переключения передач и коробке на переключение, произойдет включение высшей передачи. Если после включения повышенной передачи в коробке, возросший момент сопротивления движению достигнет по величине крутящего момента двигателя, система перейдет в состояние динамического равновесия, если же крутящий момент двигателя будет продолжать оставаться выше, то переключение передач возможно до включения наивысшей передачи.

При отпускании водителем педали газа, перемещается рейка ТНВД, уменьшая цикловую подачу топлива, а следовательно и крутящий момент двигателя.

Двигатель начинает противодействовать приведенному моменту инерции транспортного средства, происходит торможение двигателем. При этом датчик 6 момента выводится в начальное положение, а электронный блок 11 управления, постоянно анализирующий величины сигналов с датчиков 6 и 7, выдает исполнительным механизмом 2 и 9 сигнал на уменьшение подачи топлива и воздуха до величин, соответству25

55 ющих холостому ходу двигателя, причем переключение передач осуществляется соответственно снижению скорости.

Формула изобретения

Система управления наддувным дизельным двигателем и механической ступенчатой трансмиссией, содержащая выходной вал, педаль управления рейкой топливного насоса двигателя, исполнительные механизмы управления рейкой топливного насоса, сцеплением и переключением передач в коробке, соединенные с выходами блока управления, к первому из входов которого подключен датчик скорости, формирующий сигнал, пропорциональный частоте вращения вала двигателя, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности путем оптимизации режимов работы двигателя и трансмиссии, она снабжена исполнительным механизмом управления агрегатом наддува двигателя, двумя переключателями, связанными с педалью управления рейкой топливного насоса, датчиком момента, установленным на выходном валу трансмиссии и подключенным к второму входу блока управления, включающему в себя,по крайней мере,два входных блока, вход первого из которых связан с датчиком момента, а второго — с датчиком скорости, два компаратора, два блока эталонных напряжений, логический блок, два усилителя сигналов управления, два блока электронных ключей и два блока формирования команд, выходы первого из которых соединены с исполнительными механизмами управления сцеплением и переключением передач в коробке, а входы — с перцым переключателем и с выходом первого блока электронных ключей, входы которого соединены с выходом первого усилителя сигналов управления и с первым выходом логического блока, второй выход которого подключен к первому входу второго блока электронных ключей, второй вход которого соединен с входом второго усилителя сигналов управления, выход которого соединен с выходом второго компаратора, первый вход которого соединен с выходом второго входного блока и с входом первого блока эталонных напряжений, а второй выход — с выходом второго блока эталонных напряжений и с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу первого блока эталонных напряжений и к первому входу первого компаратора. выход которого соединен с входом первого усилителя сигналов управления, а второй вход — с входом второго блока эталонных напряжений и с выходом первого входного блока, . ход которого подключен к второму входу

1676852

Составитель А.Барыков

Техред М.Моргентал Корректор А,Осаулейко

Редактор.Н.Горват

Заказ 3073 Тираж 326 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 блока управления, при этом второй переключатель подключен к второму входу второго входного блока, вход которого соединен с первым входом блока управления, а выход второго блока электронных ключей подключен к входу второго блока формирования команд, выход которого соединен с исполнительными механизмами управления рейкой топливного насоса и

5 агрегатом наддува двигателя.