Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ
РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: повышение качества процесса регулирования скорости за счет использования электрогидравлического усилителя системы регулирования двигателя в системе регулирования скорости при торможении. Сущность: электрогидравлический усилитель 14 связан либо с управляющим устройством 7 системы регулирования двигателя, либо с управляющим устройством 41 системы регулирования скорости при торможении. Управляющие входы коммутационного устройства 13 связаны с датчиком 65 исходного состояния педали торможения 35 и с выходом анализатора процесса торможения 45. Выход электрогидравлического усилителя 14 связан через клапан 54 с исполнительным устройством моторного тормоза и через клапан 59 с регулятором давления рабочей тормозной системы. 5 з.п.ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2027615
Класс(ы) патента: B60K31/00
Номер заявки: 4943035/27
Дата подачи заявки: 06.06.1991
Дата публикации: 27.01.1995
Заявитель(и): Ставропольский политехнический институт
Автор(ы): Науменко Б.С.
Патентообладатель(и): Ставропольский политехнический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к автотракторостроению, а именно к системам автоматического управления скоростью транспортных машин.
Известна система автоматизированного управления скоростью движения транспортного средства, содержащая педаль управления скоростью, средняя часть которой шарнирно закреплена на полу кабины водителя, один конец которой связан с задатчиком системы управления скоростью на тяговых режимах, а другой - с датчиком, сигнализирующим о начале процесса торможения, и задатчиком замедления системы управления торможением; электронный блок управления, связанный с задатчиком замедления и датчиками реального замедления транспортного средства, давления в управляющей полости модулятора, частоты вращения коленчатого вала двигателя, включения-выключения сцепления, нейтрального положения в коробке передач, а также с электромагнитами клапанов, управляющих исполнительными механизмами двигателя, моторного тормоза, сцепления и рабочей тормозной системы.
Недостатком известной системы управления скоростью является низкое качество процесса регулирования скорости при торможении во всех случаях, при которых реализуемое по сцеплению замедление транспортной машины меньше замедления, задаваемого органом управления, так как в этом случае, с большой степенью вероятности, возможно перетормаживание колес машины и даже блокировка, что недопустимо по соображениям устойчивости и управляемости транспортной машины. Устранение этого недостатка возможно только за счет существенного усложнения алгоритма функционирования системы управления торможением.
Кроме того, применяемые в исполнительных приводах управления двигателем, моторным тормозом и рабочей тормозной системой клапаны с электромагнитным управлением работают только в релейном режиме, при котором трудно обеспечить требуемое качество процесса управления скоростью из-за перерегулирования за время запаздываний в срабатывании и отпускании электромагнитов.
Целью изобретения является повышение качества процесса регулирования скорости транспортной машины при одновременном упрощении регулятора скорости.
Цель достигается за счет использования электрогидравлического усилителя системы регулирования скорости вала двигателя не только на тяговых, но и на тормозных режимах движения транспортной машины. Для этого в регулятор скорости транспортной машины введено коммутационное управляемое устройство, один рабочий вход которого соединен с выходом управляющего устройства системы регулирования скорости вала двигателя, второй рабочий вход - с выходом управляющего устройства системы торможения, выход связан с входом электрогидравлического усилителя, а управляющие входы связаны с датчиком исходного положения педали торможения и с выходом анализатора процесса торможения. Выход электрогидравлического усилителя, управляющий уменьшением подачи топлива, связан с нормально закрытыми входами давления двух клапанов с электромагнитным управлением, один из которых управляет исполнительным цилиндром моторного тормоза, а другой - регулятором давления рабочей тормозной системы транспортной машины. Электромагнит клапана, управляющего моторным тормозом, включается коммутационным устройством, управляемым по сигналу системы переключения передач или по сигналу порогового элемента при отклонении скорости машины в большую сторону от заданного на стабилизаторе уровня, а электромагнит клапана, управляющего регулятором давления рабочей тормозной системы транспортной машины, включается коммутационным устройством, управляемым по сигналу датчика конечного положения педали управления торможением или по сигналу порогового элемента при отклонении скорости машины в большую сторону от задаваемого педалью торможения уровня.
На фиг. 1 показана функциональная схема регулятора скорости; на фиг. 2 - принципиальная схема исполнительных приводов регулятора скорости; на фиг. 3 - график, поясняющий рабочий процесс регулятора скорости транспортной машины на различных режимах управления скоростью.
Регулятор скорости транспортной машины содержит систему управления скоростью на тяговых режимах и систему управления скоростью на тормозных режимах, объединенные в единую систему автоматического регулирования скорости.
Система управления скоростью на тяговых режимах содержит задатчик 1 скорости вала двигателя, связанный с педалью управления 2 двигателем; формирователь 3 задающего сигнала скорости вала двигателя на режиме стабилизации скорости транспортной машины, при переключении передач в коробке передач и при движении со скоростями, задаваемыми педалью торможения; селектор 4 максимального сигнала, связанный с задатчиком 1 через коммутационное устройство 5 и формирователем 3 задающего сигнала скорости вала двигателя через коммутационное устройство 6; управляющее устройство 7 системы регулирования скорости двигателя, включающее элемент сравнения 8 сигнала заданной скорости вала двигателя, поступающего с выхода селектора 4 максимального сигнала, и сигнала фактической скорости вала двигателя, поступающего с датчика 9, установленного на валу двигателя; корректирующее устройство 10 и элемент сравнения 11 сигналов с корректирующего устройства 10 и датчика 12 положения рейки топливного насоса двигателя; коммутационное устройство 13; электрогидравлический усилитель 14, содержащий широтно-импульсный модулятор 15 и гидравлический усилитель 16, состоящий (фиг. 2) из электромеханического преобразователя 17, управляющего заслонкой 18 первого каскада усиления, выполненного по схеме сопло-заслонка, и золотникового распределителя 19 второго каскада усиления; исполнительный цилиндр 20, воздействующий на рейку топливного насоса двигателя 21; коробка передач 22, управляемая от системы переключения передач 23; датчики скорости 24 и 25, связанные с ведущими колесами транспортной машины; вычислитель скорости 26 машины, связанный с датчиками скорости, формирователем 3 задающего сигнала скорости вала двигателя, системой переключения передач и системой управления скоростью на тормозных режимах.
Формирователь 3 задающего сигнала скорости вала двигателя включает задатчик 27 стабилизированной скорости транспортной машины, состоящий из коммутационного устройства 28, связанного с включателем 29 стабилизатора скорости и запоминающего устройства 30; коммутационное устройство 31, связанное управляющими входами с системой переключения передач 23 и датчиком исходного положения педали управления торможением; коммутационное устройство 32 и вычислитель 33 скорости вала двигателя.
Система управления скоростью на тормозных режимах содержит задатчик 34 скорости машины, связанный с педалью управления 35 торможением и состоящий из коммутационного устройства 36, замкнутого в исходном состоянии педали управления торможением, запоминающего устройства 37 сигнала скорости, корректирующего устройства 38 сигнала скорости, связанного с педалью 35, и делителя постоянного напряжения 39 с коммутационным устройством 40, замыкаемым в конце хода педали торможения; управляющее устройство 41, состоящее из элемента сравнения 42 сигнала задатчика скорости 34 и сигнала вычислителя скорости 26, суммирующего устройства 43 и дифференциатора 44; анализатор процесса торможения 45, состоящий из триггера Шмитта 46, формирователя импульса 47, элемента ИЛИ 48 и RS-триггера 49, связанный входами с выходом измерителя сигнала ошибки 50 и источником логической единицы 51 через коммутационное устройство 52, а выходом - с управляющими входами коммутационных устройств 53 и 13; клапан 54 с электромагнитным управлением, связанный гидравлическим входом с выходом электрогидравлического усилителя 14, а электрическим входом - с коммутационным устройством 55, управляемым от порогового элемента 56, связанного с измерителем сигнала ошибки 50; регулятор давления 57 тормозного привода, связанный управляющим входом с выходом клапана 54, рабочим выходом - с исполнительными цилиндрами (пневмокамерами) 58 тормозного привода, а входом давления - с насосом гидросистемы трансмиссии или ресивером пневмосистемы машины; клапан 59 с электромагнитным управлением, связанный гидравлическим входом с выходом электрогидравлического усилителя 14, выходом - с исполнительным цилиндром 60 (фиг. 2) моторного тормоза двигателя 21, а электрическим входом - с коммутационным устройством 61, управляющие входы которого связаны с системой переключения передач 23 и пороговым элементом 62, связанным с измерителем сигнала ошибки 63, на один вход которого подается сигнал с задатчика скорости 27 стабилизатора скорости, а на второй вход - сигнал с вычислителя скорости 26 машины. Регулятор скорости транспортной машины также снабжен датчиками исходного положения педали управления двигателем 64 и педали торможения 65 и датчиком 66 крайнего выжатого положения педали торможения, а также задатчиком 67 минимально устойчивых оборотов двигателя, сигнал с которого поступает на вход коммутационного устройства 5.
Описываемый регулятор скорости транспортной машины работает следующим образом.
На вход селектора максимального сигнала 4 системы управления скоростью на тяговых режимах могут подаваться сигналы, пропорциональные заданной скорости вала двигателя, либо с задатчика 1, связанного с педалью управления 2 двигателем, либо с формирователя 3 задающего сигнала. При выключенном стабилизаторе скорости (включатель 29 не нажат) управление скоростью машины осуществляется с помощью двух педалей управления 2 и 35. Для изменения скорости машины на тяговом режиме водитель воздействует на педаль 2, при этом сигнал на выходе задатчика 1 скорости вала двигателя изменяется. Через замкнутое коммутационное устройство 5 задающий сигнал поступает на вход селектора 4 максимального сигнала. Поскольку коммутационное устройство 6 при отсутствии воздействия на включатель 29 или датчик 64 разомкнуто, на второй вход селектора 4 сигнала не поступает. Таким образом, сигнал на выходе селектора 4 равен сигналу на выходе задатчика 1. Сигнал с выхода селектора 4 максимального сигнала поступает на вход управляющего устройства 7 системы регулирования скорости вала двигателя. На элементе сравнения 8 сравнивается сигнал заданной скорости вала двигателя и сигнал обратной связи с датчика 9, связанного с валом двигателя. Сигнал ошибки ε=Uωз-Uω с выхода элемента сравнения 8 поступает на корректирующее устройство 10, структура которого синтезируется по заданным показателям качества процесса регулирования скорости. На элементе сравнения 11 сравниваются сигналы с выхода корректирующего устройства 10 и с датчика 12 положения рейки топливного насоса двигателя. Сигнал рассогласования через замкнутый контакт коммутационного устройства 13 подается на вход широтно-импульсного модулятора 15 электрогидравлического усилителя 14. Импульсный сигнал, скважность которого зависит от сигнала управления, подается
на обмотки электромеханического преобразователя 17 двухкаскадного гидроусилителя 16. Отклонение заслонки первого каскада усиления приводит к смещению золотника 19 второго каскада усиления, что в свою очередь вызывает смещение штока исполнительного цилиндра 20, непосредственно связанного с рейкой топливного насоса двигателя 21. Изменение цикловой подачи топлива вызывает изменение угловой скорости вала двигателя. При включенной передаче в коробке передач 22 скорость машины меняется. При этом изменяется сигнал на выходе вычислителя скорости 26. Вычислитель скорости машины 26 определяет, например, среднюю угловую скорость ведущих колес машины. Сигнал с вычислителя скорости 26 подается на вход задатчика 27 стабилизатора скорости машины, который при выключенном стабилизаторе (включатель 29 не нажат) работает в режиме выборки информации. В силу этого сигнал на выходе задатчика 27 равен сигналу с вычислителя скорости 26. Через нормально замкнутый контакт коммутационного устройства 32 сигнал скорости машины поступает на вход вычислителя 33 скорости вала двигателя. На второй вход вычислителя 33 поступает информация от системы переключения передач 23 о номере включенной передачи в коробке передач. Вычислитель 33 осуществляет масштабное преобразование входного сигнала Uω = Uv .Ki, где Uω - сигнал заданной скорости вала двигателя; Uv - сигнал скорости машины; Ki - коэффициент передачи, зависящий от номера включенной передачи в коробке. При выключенном стабилизаторе скорости (включатель 29 не нажат) сигнал с выхода вычислителя 33 не проходит на вход селектора 4 максимального сигнала, так как контакт коммутационного устройства 6 разомкнут.
При переключении передач, которое осуществляется системой переключения передач 23 либо по командным импульсам, подаваемым водителем с пульта управления (полуавтоматический режим), либо по командам датчика автоматического переключения передач, входящего в систему переключения передач 23 (автоматический режим управления), коммутационное устройство 5 размыкает цепь с задатчика 1 скорости вала двигателя на все время переключения передач. Сигнал на входе селектора 4 максимального сигнала становится равным нулю, а сигнал ошибки на выходе элемента сравнения 8 становится отрицательным. В силу этого исполнительный цилиндр 20 смещает рейку топливного насоса в сторону прекращения цикловой подачи топлива. При выключении передачи в нейтраль по сигналу системы переключения передач 23 замыкается контакт коммутационного устройства 6, размыкается контакт коммутационного устройства 31 и переключается контакт коммутационного устройства 32. Выход вычислителя скорости 26 машины подключается к входу вычислителя 33 скорости вала двигателя. Одновременно в вычислитель 33 вводится информация о номере включаемой передачи. При переключении на высшую передачу сигнал на выходе вычислителя 33 скачкообразно уменьшается, а при переключении на низшую передачу - скачкообразно увеличивается и затем изменяется в соответствии с изменением сигнала с вычислителя 26 скорости машины. При замкнутом контакте коммутационного устройства 6 сигнал с выхода вычислителя подается на вход селектора максимального сигнала 4.
Так как сигнал с выхода задатчика 1 отключен, на вход элемента сравнения 8 управляющего устройства 7 подается сигнал с вычислителя скорости вала двигателя 33. При нейтральном состоянии коробки передач двигатель изменяет скорость вращения вала: при переключении на высшие передачи скорость уменьшается, при переключении на низшие передачи скорость увеличивается до величины, требуемой для поддержания скорости машины на достигнутом уровне.
Для уменьшения времени регулирования при переключении на высшие передачи по сигналу системы переключения передач 23 замыкается контакт коммутационного устройства 61 и включается магнит клапана 59, при этом жидкость под давлением от золотника 19 второго каскада усиления электрогидравлического усилителя 16 через клапан 59 поступает в исполнительный цилиндр 60 моторного тормоза двигателя 21, который прикрывает заслонку тормоза, увеличивая тормозной момент двигателя.
Система регулирования скорости вала двигателя при нейтрали в коробке передач и включенном сцеплении работает в следящем режиме, т.е. следит за изменением сигнала скорости машины.
Такое регулирование двигателя в процессе переключения передач позволяет обеспечить высокое качество синхронизации включаемых зубчатых муфт в простых коробках передач, а в коробках передач с фрикционными элементами переключения существенно снизить нагруженность фрикционных элементов.
В системе переключения передач 23 непрерывно сравниваются в определенных масштабах сигналы с датчика 9 скорости вала двигателя и с вычислителя скорости 26 машины. При равенстве угловых скоростей синхронизируемых элементов коробки передач система переключения передач 23 выдает сигнал, по которому размыкается контакт коммутационного устройства 6, замыкается контакт коммутационного устройства 31 и переключается в исходное состояние коммутационное устройство 32, а также подается сигнал на исполнительный элемент механизма переключения передач коробки передач. После включения передачи замыкается контакт коммутационного устройства 5, на вход селектора максимального сигнала 4 подается сигнал с задатчика 1 скорости вала двигателя. Машина движется на новой передаче в коробке передач. Для движения с постоянной скоростью водителю приходится корректировать положение педали управления 2. При желании двигаться с постоянной скоростью водитель включает стабилизатор скорости, для чего нажимает включатель 29 стабилизатора скорости. При этом размыкается контакт коммутационного устройства 28 и замыкается контакт коммутационного устройства 6. Задатчик 27 переводится в режим хранения информации, т.е. сигнал на выходе задатчика 27 становится постоянным и равным сигналу с вычислителя скорости 26 в момент включения стабилизатора скорости. Водитель снимает ногу с педали 2 управления двигателем.
На вход селектора максимального сигнала поступает сигнал только с вычислителя 33 скорости вала двигателя. Регулятор скорости транспортной машины работает в режиме стабилизации скорости. Отклонение скорости машины от заданного значения приводит к изменению величины и знака сигнала ошибки на выходе элемента сравнения 8 управляющего устройства 7, а значит, к изменению цикловой подачи топлива и устранению отклонения скорости транспортной машины.
Если уменьшение скорости транспортной машины при увеличении сопротивления движению не может быть устранено при полной цикловой подаче топлива, система переключения передач 23 выдает сигнал переключения на низшую передачу. При этом сначала размыкается контакт коммутационного устройства 31. Сигнал на выходе вычислителя 33 становится равным нулю. Одновременно с выключением передачи в коробке двигатель переводится в тормозной режим. После выключения передачи в нейтральное положение, по сигналу системы переключения 23, переключается контакт коммутационного устройства 32.
На вход вычислителя 33 скорости вала двигателя подается сигнал с вычислителя скорости 26 машины. Одновременно в вычислитель 33 вводится информация о номере включаемой передачи. Сигнал на выходе вычислителя 33 скорости вала двигателя скачкообразно увеличивается. Двигатель увеличивает обороты при включенном сцеплении. При получении сигнала о равенстве угловых скоростей синхронизируемых элементов коробки передач система переключения передач 23 выдает сигнал, по которому коммутационное устройство 32 возвращается в исходное состояние и срабатывает исполнительный элемент механизма переключения передач коробки передач.
Поскольку контакт коммутационного устройства 31 еще разомкнут, сигнал на выходе вычислителя 33 скорости вала двигателя становится равным нулю. Поэтому двигатель кратковременно, на время ввода в зацепления зубчатых элементов коробки передач, переводится в тормозной режим. При этом моторный тормоз не включается. После включения передачи контакт коммутационного устройства 31 замыкается. На вход вычислителя 33 скорости вала двигателя подается постоянный сигнал с запоминающего устройства 30 задатчика 27 стабилизатора скорости. При включении понижающей передачи скорость машины поддерживается на заданном уровне.
При движении транспортной машины под уклон отклонение скорости от заданного задатчиком 27 уровня в большую сторону приводит к изменению сигнала ошибки на элементе сравнения 8 и переводу двигателя в тормозной режим. Если при этом не удается поддержать скорость на заданном уровне, то при увеличении сигнала ошибки на выходе измерителя 63 сверх заданной уставки на выходе порогового элемента 62 появляется сигнал, по которому замыкается контакт коммутационного устройства 61 и включается электромагнит клапана 59, управляющего моторным тормозом. При этом тормозной момент изменяется пропорционально сигналу управления, чем достигается высокое качество регулирования скорости.
При включенном стабилизаторе скорости и отсутствии помех, заставляющих водителя снижать скорость движения машины, водитель воздействует только на рулевое управление машины.
Если возникает необходимость в увеличении скорости машины сверх заданного на стабилизаторе уровня, например при обгоне впереди идущего транспортного средства, водитель, не выключая стабилизатор скорости, воздействует на педаль 2 управления двигателем. Сигнал с выхода задатчика 1 скорости вала двигателя увеличивается. Когда он станет больше сигнала с вычислителя 33, селектор максимального сигнала 4 пропускает на вход управляющего устройства 7 только сигнал с задатчика 1.
Увеличение задающего сигнала с задатчика 1 приводит к увеличению цикловой подачи топлива и разгону машины. После завершения обгона водитель возвращает педаль 2 в исходное положение. При этом через селектор максимального сигнала 4 проходит только постоянный по величине сигнал заданной скорости вала двигателя с вычислителя 33. Машина снижает скорость до уровня, заданного водителем при включении стабилизатора скорости, после чего скорость поддерживается на постоянном уровне.
Если при движении на режиме стабилизации скорости появляется необходимость снизить на какое-то время скорость движения машины, например при появлении помех для движения, и двигаться с новым уровнем скорости, водитель воздействует на педаль торможения 35. При этом регулятор скорости работает следующим образом. При отсутствии воздействия на педаль торможения 35 коммутационное устройство 36 замкнуто, а корректирующее устройство 38, связанное с педалью, находится в исходном состоянии. Поэтому задатчик скорости 34 работает в режиме выборки информации, т.е. сигнал на входе задатчика 34, поступающий с вычислителя скорости машины 26, и сигнал на выходе задатчика 34 одинаковы. Сигнал на выходе измерителя сигнала ошибки 50 равен нулю.
При воздействии на педаль торможения 35, в начале воздействия, по сигналу датчика 65 коммутационное устройство 36 размыкает цепь на входе запоминающего устройства 37, поэтому на выходе запоминающего устройства 37 фиксируется сигнал, пропорциональный скорости транспортной машины в начале торможения.
Одновременно в начале хода педали торможения размыкается контакт коммутационного устройства 52, переключается контакт коммутационного устройства 13 и размыкается контакт коммутационного устройства 31. За счет этого выход устройства логической единицы 51 отключается от входа элемента ИЛИ 48 анализатора процесса торможения 45; вход электрогидравлического усилителя 14 отключается от выхода управляющего устройства 7 системы регулирования скорости вала двигателя и подключается к выходу управляющего устройства 41 системы управления скоростью при торможении, сигнал заданный скорости с выхода задатчика 27 стабилизатора скорости отключается. На выходе порогового элемента 62 появляется сигнал, по которому контакт коммутационного устройства 61 замыкается. Электромагнит клапана 59 срабатывает. В цилиндр 60 моторного тормоза подается давление от золотника 19 электрогидравлического усилителя 14. Одновременно исполнительный цилиндр 20 смещает рейку топливного насоса в положение нулевой подачи топлива. Машина тормозится двигателем и моторным тормозом. При дальнейшем воздействии на педаль торможения корректирующее устройство 38, связанное с педалью 35, уменьшает сигнал на выходе задатчика скорости 34. При этом сигнал заданной скорости определяется в соответствии с выражением
U= U1 - , где U - сигнал заданной при торможении скорости, UVo - сигнал скорости, зафиксированный запоминающим устройством 37 в начале воздействия на педаль торможения, α и αmax - соответственно текущее и максимальное положение педали.
Сигнал заданной скорости поступает на вход элемента сравнения 42 управляющего устройства 41 системы торможения и на вход измерителя сигнала ошибки. На второй вход элемента сравнения 42 подается сигнал обратной связи с суммирующего устройства 43, на входы которого поступают сигналы от вычислителя скорости 26 машины и дифференциатора 44. Сигнал с вычислителя скорости 26 поступает также на второй вход измерителя сигнала ошибки 50.
Управляющий сигнал с выхода устройства 41 подается через замкнутый в начале хода педали торможения контакт коммутационного устройства 13 на вход электрогидравлического усилителя 14.
Если сигнал ошибки на выходе измерителя 50 не превышает заданного порогового значения (например, при плавном перемещении педали торможения 35), пороговый элемент 56 не срабатывает и электромагнит клапана 54 не включается.
В этом случае торможение машины осуществляется только двигателем при включенном моторном тормозе. Если сигнал ошибки на выходе измерителя 50 превысит заданное пороговое значение, на выходе порогового элемента 56 появляется сигнал. Контакт коммутационного устройства 55 замыкается, клапан 54 срабатывает, при этом выход электрогидравлического усилителя 14 соединяется с управляющим входом регулятора давления 57 тормозного привода. Давление на выходе регулятора давления 57 пропорционально управляющему давлению с выхода гидравлического усилителя 16 за счет действия отрицательной обратной связи по выходному давлению, за счет чего обеспечивается высокое качество регулирования скорости.
На транспортных машинах с открытым гидравлическим приводом тормозов на вход регулятора давления 57 подается давление от гидросистемы трансмиссии машины, а на машинах с пневматическим тормозным приводом - от ресиверов пневмосистемы транспортной машины. Давление с выхода регулятора давления 57 подается в исполнительные цилиндры (тормозные камеры) 58, которые воздействуют на тормозные механизмы машины. Скорость машины снижается. Характер переходных процессов при торможении транспортной машины со скорости vст, с которой двигалась транспортная машина на режиме стабилизации скорости, до скорости vз, задаваемой водителем при воздействии на педаль торможения, показан на фиг. 3.
В процессе торможения в период времени tт ошибка управления ε = U- U отрицательна, поэтому сигнал на выходе измерителя сигнала ошибки 50 тоже отрицательный. Это приводит к срабатыванию триггера Шмитта 46 в анализаторе процесса торможения 45. Формирователь импульса с временной задержкой 47 при отрицательном сигнале на выходе измерителя 50 не срабатывает, поэтому сигнал на входе S RS-триггера отсутствует.
При срабатывании триггера Шмитта 46 на вход элемента ИЛИ 48 подается сигнал. Поскольку на втором входе элемента ИЛИ сигнал с выхода источника логической единицы 51 отсутствует при нажатии педали тормоза 35, на вход R RS-триггера подается сигнал, который устанавливает последний в нулевое положение. При этом контакт коммутационного устройства 53 разомкнут, а контакт коммутационного устройства 13 находится в положении, при котором вход электрогидравлического усилителя 14 соединен с выходом управляющего устройства 41 системы управления торможением. При уменьшении скорости колес транспортной машины сигнал ошибки на выходе измерителя 50 уменьшается. При снижении сигнала ошибки ниже уровня, заданного на пороговом элементе 56, контакт коммутационного устройства 55 разрывает цепь питания электромагнита клапана 54. Клапан соединяет управляющий вход регулятора давления 57 тормозной системы со сливом.
Тормозные механизмы выключаются. В дальнейшем машина тормозится двигателем и моторным тормозом. При изменении знака сигнала ошибки на выходе измерителя 50 с минуса на плюс в анализаторе процесса торможения 45 запускается формирователь импульса 47 с заданной временной задержкой. По истечении заданной задержки tз на вход S RS-триггера подается сигнал, по которому последний устанавливается в единичное положение. По сигналу с выхода RS-триггера замыкается контакт коммутационного устройства 53, а контакт коммутационного устройства 13 переключает вход электрогидравлического усилителя 14 с выхода управляющего устройства 41 системы управления торможением на вход управляющего устройства 7 системы регулирования скорости вала двигателя. При замыкании контакта коммутационного устройства 53 выход задатчика 34 скорости, связанный с тормозной педалью 35, подключается через замкнутый контакт коммутационного устройства 32 на вход вычислителя 33 заданной скорости вала двигателя формирователя задающего сигнала 3 и на вход измерителя сигнала ошибки 63. Поскольку сигнал ошибки на выходе измерителя 63 становится положительным, сигнал на выходе порогового элемента 62 становится равным нулю. Электромагнит клапана 59 выключается. Исполнительный цилиндр 60 моторного тормоза соединяется со сливом, моторный тормоз выключается. На выходе вычислителя скорости 33 в соответствии с заданной скоростью машины задатчиком 34 и номером включенной передачи формируется сигнал заданной скорости вала двигателя. Этот сигнал через замкнутый контакт коммутационного устройства 6 и через селектор максимального сигнала 4 подается на вход управляющего устройства 7 системы регулирования скорости вала двигателя. Управляющий сигнал с устройства 7 через контакт коммутационного устройства 13 подается на вход электрогидравлического усилителя 14.
Исполнительный цилиндр 20 устанавливает такое положение рейки топливного насоса двигателя, при котором цикловая подача топлива обеспечивает движение машины со скоростью, заданной педалью торможения 35. Если скорость движения машины, заданная педалью торможения, не может быть обеспечена на включенной в коробке передаче, по сигналам системы переключения передач 23 обеспечивается переключение на пониженную передачу с автоматическим изменением режима работы двигателя при изменении номера передачи. Работа регулятора скорости при этом подробно рассмотрена выше.
Транспортная машина движется со скоростью, заданной педалью торможения, столько, сколько требуется по условиям движения. На фиг. 3 этому режиму соответствует время tп.
При устранении помех для движения транспортной машины с большей скоростью водитель плавно отпускает педаль торможения 35 в исходное состояние. При этом сигнал на выходе задатчика скорости 34 увеличивается, а значит увеличивается сигнал на выходе вычислителя 33 скорости вала двигателя. Транспортная машина разгоняется с ускорением, зависящим от темпа отпускания педали тормоза. На фиг. 3 этому режиму соответствует время tр. При возвращении педали торможения 35 в исходное состояние контакт коммутационного устройства 36 замыкается, за счет чего задатчик 34 переходит в режим выборки информации, контакт коммутационного устройства 52 подключает источник логической единицы 51 к элементу ИЛИ 48 анализатора процесса торможения 45, за счет чего RS-триггер устанавливается в нулевое состояние и контакт коммутационного устройства 53 отключает задатчик 34 от входа вычислителя скорости 33, контакт коммутационного устройства 31 замыкается, за счет чего выход задатчика 27 стабилизатора скорости подключается через контакт коммутационного устройства 32 на вход вычислителя 33 скорости вала двигателя. Машина движется со скоростью, заданной на стабилизаторе скорости.
Для полной остановки транспортной машины водитель нажимает на педаль 35 до упора. При этом сигнал заданной скорости на выходе задатчика 34 будет равен нулю. Работа регулятора скорости при торможении аналогична рассмотренному выше случаю торможения до скорости, отличающейся от нулевой. При снижении скорости транспортной машины до нуля по сигналу системы переключения передач устанавливается нейтральное положение механизма переключения передач. Сигнал на выходе управляющего устройства 41 равен нулю, поэтому для сохранения включенного положения тормозов в задатчике 34 скорости предусмотрено коммутационное устройство 40, замыкаемое в крайнем выжатом положении педали 35 управления по сигналу датчика 66, через контакт которого от делителя напряжения 39 на выход управляющего устройства 41, а значит и на вход электрогидравлического усилителя 14, подается сигнал управления постоянного уровня. Одновременно этот же сигнал подается на управляющий вход коммутационного устройства 55. Поэтому электромагнит клапана 54 включен.
На вход регулятора давления 57 подается гидравлический управляющий сигнал определенного уровня, поэтому тормоза машины включены.
Если остановка машины кратковременна и водитель на время остановки не отпускал педаль 35 в исходное положение, последующее трогание машины с места осуществляется при плавном возвращении педали 35 торможения в исходное положение. При этом регулятор скорости работает следующим образом. На устройство выборки-хранения 37 задатчика 34 скорости сохраняется сигнал, по уровню равный сигналу скорости в момент начала торможения машины. Однако сигнал на выходе задатчика скорости 34 равен нулю, поскольку педаль находится в максимально выжатом положении и с помощью корректирующего устройства 38 сигнал с устройства выборки-хранения 37 уменьшается до нуля.
По сигналу водителя система переключения передач 23 включает в коробке низшую передачу. Водитель плавно отпускает педаль торможения 35 в сторону исходного положения. При этом сигнал заданной скорости на выходе задатчика 34 увеличивается. Сигнал на выходе измерителя сигнала ошибки 50 становится положительным. В анализаторе процесса торможения 45 запускается формирователь импульса с заданной временной задержкой 47. По истечении заданной задержки на вход S RS-триггера подается сигнал, по которому последний устанавливается в единичное состояние. Контакт коммутационного устройства 53 замыкается, контакт коммутационного устройства 13 возвращается в исходное состояние, при котором вход электрогидравлического усилителя 14 соединяется с выходом управляющего устройства 7 системы регулирования скорости вала двигателя. На определенном ходе педали 35 размыкается контакт коммутационного устройства 40. Электромагнит клапана 54 выключается, управляющий гидравлический сигнал на входе регулятора давления 57 становится равным нулю, тормоза машины выключаются. По мере перемещения педали 35 в исходное состояние сигнал заданной скорости на выходе задатчика скорости 34 увеличивается. Через замкнутый контакт коммутационного устройства 53 и замкнутый контакт коммутационного устройства 32 сигнал заданной скорости поступает на вход вычислителя угловой скорости вала двигателя 33. Сигнал с выхода вычислителя 33 через замкнутый по сигналу клавиши 29 стабилизатора скорости или по сигналу датчика исходного состояния педали управления двигателем 64 контакт коммутационного устройства 6 поступает на вход селектора максимального сигнала 4 и далее на вход управляющего устройства 7. Сигнал с управляющего устройства 7 поступает на вход электрогидравлического усилителя 14. Исполнительный цилиндр 20 перемещает рейку топливного насоса высокого давления в заданное положение. Машина разгоняется. При этом регулятор скорости работает аналогично описанному выше случаю разгона транспортной машины.
При возвращении педали управления 35 в исходное состояние по сигналу датчика исходного состояния 65 размыкается контакт коммутационного устройства 36, замыкается контакт коммунационных устройств 52 и 31. При этом система управления скоростью на тормозных режимах возвращается в исходное состояние так, как это было описано выше. Если при кратковременной остановке клавиша 29 стабилизатора скорости не выключается, на выходе задатчика стабилизированной скорости 27 сохраняется сигнал скорости, заданной на стабилизаторе до остановки машины. Поэтому при замыкании контакта коммутационного устройства 31 на вход вычислителя скорости 33 подается сигнал заданной на стабилизаторе скорости и машина разгоняется до заданного уровня. При этом регулятор скорости работает так, как было описано выше.
При остановке транспортной машины на длительное время включается стояночный тормоз, не показанный на схеме, после чего педаль управления 35 возвращается в исходное состояние. При этом сигнал на выходе задатчика скорости 34 увеличивается. Через замкнутые контакты 53 и 32 этот сигнал подается на вход вычислителя 33 угловой скорости вала двигателя, однако сигнал на выходе вычислителя 33 будет равен нулю, поскольку в коробке передач машины установлена нейтраль. Двигатель работает на оборотах холостого хода, ограниченных задатчиком 67. При возвращении педали управления 35 по сигналу датчика исходного положения педали 65 система управления скоростью при торможении возвращается в исходное состояние, описанное выше. При замыкании контакта коммутационного устройства 36 устройство выборки-хранения 37 получает информацию о нулевой скорости машины.
Трогание машины после длительной стоянки может осуществляться двумя способами. В первом случае после подачи сигнала на включение передачи водитель воздействует на педаль управления двигателем, одновременно выключая стояночный тормоз. Разгон машины с автоматическим или полуавтоматическим переключением передач осуществляется при этом аналогично рассмотренному выше случаю. При трогании на подъеме водитель может использовать второй способ управления скоростью, с воздействием на педаль управления торможением 35.
При этом регулятор скорости работает следующим образом. Перед троганием водитель выжимает педаль 35 в крайнее положение. При этом по сигналу датчика 66 выжатого положения педали замыкаются контакты коммутационного устройства 40. На вход электрогидравлического усилителя 14 и управляющий вход коммутационного устройства 55 подается с делителя 39 постоянный сигнал. Тормоза рабочей тормозной системы срабатывают. Одновременно сигнал с делителя 39 поступает на вход устройства выборки-хранения 37 задатчика скорости 34.
Уровень сигнала с делителя 39 выбирается, например, равным уровню сигнала скорости с вычислителя 26 на первой передаче в коробке при максимальных оборотах двигателя. Для трогания с места водитель подает команду на включение передачи в коробке передач машины, плавно перемещает педаль управления 35 в сторону исходного положения и выключает стояночный тормоз. При этом регулятор скорости работает аналогично рассмотренному выше случаю трогания машины после кратковременной остановки. Разница заключается в том, что при размыкании контакта коммутационного устройства 40 устройство выборки-хранения 37 фиксирует сигнал уровня скорости, заданного с делителя напряжения 39. При возвращении педали в исходное положение машина разгоняется до максимальной скорости на первой передаче. Эта скорость может быть зафиксирована при воздействии на клавишу 29 стабилизатора скорости или может осуществляться дальнейший разгон машины при воздействии на педаль управления двигателем, при этом регулятор скорости работает аналогично рассмотренному выше случаю.
Известно, что качество процесса регулирования скорости транспортной машины оценивается ошибкой регулирования, временем регулирования и величиной перерегулирования скорости в переходном процессе. Эти показатели зависят как от выбранной структуры управляющих устройств систем регулирования скорости на тяговых и тормозных режимах, так и, в немалой степени, от конструкции исполнительных устройств в этих системах.
Применение следящего электрогидравлического исполнительного привода в системе регулирования скорости вала двигателя оправдывается необходимостью получения высоких показателей качества регулирования скорости вала двигателя и скорости движения транспортной машины на тяговом режиме. Возможно применение таких же приводов в тормозной системе транспортной машины. Однако при этом регулятор скорости существенно усложняется и удорожается.
Применяемые в известных системах управления скоростью при торможении, а также в известных системах антиблокировочного торможения регуляторы и модуляторы давления выполняются по двухкаскадной схеме усиления с релейным режимом работы клапанов в первом каскаде усиления. При таком выполнении из-за запаздываний в срабатывании и отпускании электромагнитов, управляющих клапанами, получаются значительные перерегулирования по давлению и, как следствие, большие отклонения регулируемого параметра (скорости колеса) от оптимального значения, при котором коэффициент сцепления колеса с дорогой достигает максимума, а значит обеспечивается наибольшая эффективность торможения.
Циклическое изменение скорости колес приводит также к колебаниям продольного замедления транспортной машины в процессе торможения, которые могут достигать больших значений, что отражается на комфортабельности транспортного средства и ресурсе его работы.
В данном изобретении повышение качества управления скоростью без усложнения регулятора скорости и увеличения его стоимости обеспечено за счет использования электрогидравлического усилителя системы регулирования скорости вала двигателя и на тормозных режимах движения, путем автоматического переключения входа электрогидравлического усилителя на выходы управляющих устройств систем регулирования скорости на тяговых и тормозных режимах. Расчеты показывают, что при таком выполнении регулятора скорости удается повысить эффективность торможения транспортной машины не менее чем на 10% за счет уменьшения перерегулирования скорости колес машины относительно оптимального значения, а также уменьшить амплитуду колебаний продольного замедления транспортной машины.
Автоматическое включение моторного тормоза при движении транспортной машины под уклон на режиме стабилизации скорости позволяет уменьшить ошибку регулирования скорости до 0,2-0,3% от заданного уровня, упростить действия водителя при управлении и снизить загруженность рабочей тормозной системы.
Формула изобретения: 1. РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ, содержащий системы управления скоростью на тяговых и тормозных режимах, задатчик скорости вала двигателя, связанный с педалью управления двигателем, селектор максимального сигнала, управляющее устройство системы регулирования скорости вала двигателя, связанное с селектором максимального сигнала, датчиком угловой скорости вала двигателя и датчиком положения рейки топливного насоса двигателя, электрогидравлический усилитель, связанный с управляющим устройством, исполнительный цилиндр, управляемый от электрогидравлического усилителя и связанный с рейкой топливного насоса двигателя, вычислитель скорости транспортной машины, связанный с датчиками угловой скорости ведущих колес машины, систему переключения передач, связанную с вычислителем скорости транспортной машины, датчиком положения рейки топливного насоса двигателя, датчиком угловой скорости вала двигателя, датчиками положения исполнительных механизмов коробки передач и сцепления, формирователь задающего сигнала скорости вала двигателя на режиме стабилизации скорости транспортной машины, при переключении передач в коробке передач и при движении со скоростями, задаваемыми педалью торможения, связанный с вычислителем скорости транспортной машины и с системой переключения передач, задатчик скорости транспортной машины, связанный с педалью торможения, датчиками исходного и крайнего положения педали, вычислителем скорости транспортной машины и формирователем задающего сигнала скорости вала двигателя, управляющее устройство системы торможения, связанное с задатчиком скорости и вычислителем скорости транспортной машины, анализатор процесса торможения, управляющий коммутационным устройством в цепи передачи сигнала от задатчика скорости транспортной машины к формирователю задающего сигнала угловой скорости вала двигателя, приводы управления моторным тормозом двигателя и рабочей тормозной системой машины, содержащие клапаны с электромагнитным управлением, исполнительные цилиндры и устройства коммутации электрических цепей, отличающийся тем, что, с целью повышения качества процесса регулирования скорости транспортной машины путем использования единого электрогидравлического усилителя в системах управления скоростью на тяговых и тормозных режимах, он снабжен дополнительным коммутационным устройством, один рабочий вход которого связан с выходом управляющего устройства системы регулирования скорости вала двигателя, другой рабочий вход - с выходом управляющего устройства системы торможения, выход - с входом электрогидравлического усилителя, а управляющие входы - с датчиком исходного положения педали торможения и с выходом анализатора процесса торможения.
2. Регулятор скорости по п.1, отличающийся тем, что выход уменьшения подачи топлива электрогидравлического усилителя связан с нормально закрытыми входами давления двух клапанов с электромагнитным управлением, один из которых рабочим выходом связан с исполнительным цилиндром моторного тормоза двигателя, а другой - с управляющим входом регулятора давления тормозного привода, вход давления которого связан с насосом гидросистемы или ресивером пневматической системы транспортной машины, а рабочий выход - с исполнительными устройствами тормозных механизмов.
3. Регулятор скорости по пп.1 и 2, отличающийся тем, что электромагнит клапана моторного тормоза двигателя соединен с источником электропитания транспортной машины через коммутационное устройство, один управляющий вход которого связан с системой переключения передач, а другой - с выходом порогового элемента, вход которого соединен с выходом измерителя сигнала ошибки стабилизатора скорости, подключенного одним входом к выходу вычислителя скорости транспортной машины, а другим через коммутационное устройство, замкнутое в исходном положении педали торможения, - с выходом задатчика стабилизатора скорости и через коммутационное устройство, разомкнутое в исходном положении педали торможения и замыкаемое по сигналу анализатора процесса торможения, с выходом задатчика скорости системы управления торможением.
4. Регулятор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что электромагнит клапана регулятора давления тормозного привода соединен с источником электропитания транспортной машины через коммутационное устройство, один управляющий вход которого соединен через коммутационное устройство, замыкаемое в конце хода педали торможения, с делителем напряжения, а другой - с выходом порогового элемента, вход которого соединен с выходом измерителя сигнала ошибки управления системы торможения, один вход которого соединен с выходом вычислителя скорости транспортной машины, а другой - с выходом задатчика скорости системы управления торможением.
5. Регулятор скорости по п.1, отличающийся тем, что выход измерителя сигнала ошибки управления системы торможения соединен с входом анализатора процесса торможения.
6. Регулятор скорости по п.1, отличающийся тем, что формирователь задающего сигнала скорости вала двигателя снабжен вычислителем скорости вала двигателя, выход которого через контакт коммутационного устройства, замкнутый в исходном положении педали управления двигателем или при включенном стабилизаторе скорости, соединен с селектором максимального сигнала системы регулирования скорости вала двигателя, а два входа соединены соответственно с системой переключения передач и с выходом коммутационного устройства, один рабочий вход которого связан с вычислителем скорости транспортной машины, а другой через коммутационное устройство, замкнутое в исходном положении педали торможения, - с задатчиком стабилизатора скорости и через коммутационное устройство, разомкнутое в исходном положении педали торможения и замыкаемое по сигналу анализатора процесса торможения, с задатчиком скорости системы торможения, а управляющий вход - с системой переключения передач.