Патент на изобретение №2272160

(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ И ТРАНСМИССИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области гусеничных и колесных машин, оснащенных автоматической системой связного управления двигателем и трансмиссией. Система регулирования содержит двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, датчик включенной передачи, датчик скорости движения машины, датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры масла в системе смазки двигателя, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, микропроцессорный блок управления, блок коммутации, электропривод шторы (жалюзи) радиатора, гидромуфту вентилятора, шторы (жалюзи) радиатора, вентилятор, датчик включения блокировочного фрикциона, обеспечивающие регулирование температурного режима работы двигателя и трансмиссии, дополнительно введены микропроцессорный блок управления; блок коммутации; электропривод шторы (жалюзи) радиатора; гидромуфта вентилятора; вентилятор; штора (жалюзи) радиатора; датчики включенной передачи, скорости движения машины, температуры наружного воздуха, температуры масла в системе смазки двигателя, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала двигателя, включения блокировочного фрикциона. Изобретение обеспечивает автоматизацию процесса регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии. 4 ил.

Изобретение относится к области гусеничных и колесных машин, оснащенных автоматической системой связного управления двигателем и трансмиссией.

Известно, что (см. Использование вооружения и военной техники. Учебное пособие / В.Ф.Куценко, А.Г.Рудь, Р.В.Сидоренко и др. М.: Военная академия бронетанковых войск им. Маршала Советского Союза Малиновского Р.Я., 1996. 174 с.) двигатель, как правило, можно эксплуатировать при температуре охлаждающей жидкости 55-105°С и масла 55-110°С. В указанном рабочем диапазоне имеется только небольшой интервал оптимальной температуры 70-90°С (см. фиг.1), при котором износы трущихся частей двигателя за время его эксплуатации до среднего ремонта будут наименьшими. При такой температуре двигатель работает наиболее экономично, имея наименьший удельный расход горючего g_e, и развивает наибольшую мощность (см. фиг.2). При более высокой температуре мощность двигателя снимается главным образом за счет ухудшения коэффициента наполнения. Одновременно ухудшается теплоотвод, а температура деталей двигателя продолжает непрерывно расти. Поэтому при таком тепловом режиме двигателя можно использовать только непродолжительное время (несколько минут). А затем принимаются меры для его охлаждения (см. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур. Семенов Н.В. М.: Транспорт, 1993. – 190 с.).

Рассмотрение влияния режимов на основные эксплуатационные показатели работы двигателя, а следовательно, и агрегатов трансмиссии, ходовой части показывают, что определяющая роль принадлежит температурному режиму работы двигателя. Именно по этой причине в руководствах по эксплуатации двигателей, объектов техники обязательно указывается значения температуры ОЖ и масла.

Регулирование температурного режима осуществляется путем изменения эффективности отвода тепла. Основное количество теплоты, отбираемое теплоносителем у нагретых элементов силовой установки и трансмиссии, рассеивается радиатором. Поэтому регулирование температуры достигается путем изменения количества воздуха, проходящего сквозь соты радиатора. Регулирование осуществляется изменением положения регулирующих органов (жалюзи) или изменением частоты вращения вентилятора.

В случае невозможности поддержания температуры охлаждающей жидкости и масла в пределах рабочих диапазонов указанным способом регулирование теплового режима двигателя и трансмиссии осуществляется изменением режимов их работы: изменением частоты вращения двигателя, изменением нагруженности двигателя включением (выключением) блокировочного фрикциона или переходом на повышенную (пониженную) передачу.

За прототип взяты устройства (см. Антонов С.Л., Трофимов В.А., Штурюкин А.И. и др. Автомобили Урал моделей 4320-01, – 5557: Устройство и техническое обслуживание М.: Транспорт, 1994. – 245 с.), применяемые в системе охлаждения, представленной на фиг.3, содержащих такие основные элементы как двигатель внутреннего сгорания 1, трансмиссия 2, термостаты 3, включатель гидромуфты привода вентилятора 4, водяной насос 5, гидромуфта привода вентилятора 6, вентилятор 7, радиатор 8, штора (жалюзи) радиатора 9 и в системе смазки – масляный радиатор. Для лучшего понимания представленного изобретения из всей системы охлаждения более подробно рассмотрим принцип работы термостата 3, шторы (жалюзи) радиатора 9 и вентилятора 7, а в системе смазки – масляного радиатора.

Термостаты 3 с твердым наполнителем (церезин) предназначены для автоматического регулирования теплового режима работы двигателя 1. При прогревании холодного двигателя патрубок, соединяющий водяные полости блока с радиатором, перекрыт клапанами термостатов, а перепускной канал к водяному насосу открыт другими клапанами. При данном положении клапанов термостатов охлаждающая жидкость циркулирует, минуя радиатор 8, что ускоряет прогревание двигателя 1. При нагреве охлаждающей жидкости до температуры 70…72°С клапан исправного термостата начинает открываться в патрубке, соединяющим водяные полости блока с радиатором 8, а полное открытие клапана наступает при температуре 82…85°С, и в это время закрывается клапан в перепускном канале к водяному насосу 5. При данном положении клапанов термостатов охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор 8.

Штора (жалюзи) радиатора 9 предназначена для регулирования интенсивности обдува радиатора 8, управляется водителем из кабины водителя с помощью ручного привода (цепи управления шторой радиатора).

Вентилятор 7 приводится во вращение через гидромуфту 6 и вращается в кожухе, который способствует увеличению скорости движения потока воздуха через радиатор 8. Частота вращения вентилятора 7 зависит от количества масла, поступающего в гидромуфту 6 через включатель 4 с помощью термостатического элемента, установленного в передней части двигателя на патрубке трубы, подводящей охлаждающую жидкость к правому полублоку. Включатель гидромуфты 6 может обеспечивать три режима работы вентилятора 7: О – вентилятор отключен независимо от температуры охлаждающей жидкости, П – вентилятор включен постоянно независимо от температуры охлаждающей жидкости, А – вентилятор работает в автоматическом режиме (основной режим). При повышении температуры охлаждающей жидкости до 85…90°С включатель гидромуфты 4 включает вентилятор 7. При понижении температуры охлаждающей жидкости ниже 85°С – вентилятор 7 отключается. Благодаря этому поддерживается наивыгоднейшая температура двигателя 1 и соответственно трансмиссии 2, а затраты на привод вентилятора снижаются. При отказе включателя гидромуфты во время работы в автоматическом режиме (характеризуется перегревом двигателя) следует принудительно включить вентилятор в положение П с помощью тяги, установленной на включателе гидромуфты.

Масляный радиатор – трубчато-пластинчатый, двухрядный, воздушного охлаждения. При температуре окружающего воздуха ниже 10°С необходимо отключить масляный радиатор, закрывая кран, находящийся на корпусе фильтра центробежной очистки масла.

Недостатки устройств в представленных системе охлаждения и системе смазки будут следующие:

– общим недостатком систем регулирования температурного режима с термостатами является уменьшение циркуляции охлаждающей жидкости через радиатор при низкой температуре окружающей среды. В случае заполнения системы охлаждения водой это может привести к ее замерзанию в нижнем бачке или в трубках сердцевины и вывести из строя радиатор;

– управление водителем шторы (жалюзи) радиатора осуществляется с помощью ручного привода без учета угла открытия жалюзи и скорости потока воздуха , а также когда температура охлаждающей жидкости значительно превышает интервал оптимальной температуры 70-90°С, как правило, при срабатывании датчика и загорании сигнальной лампы, оповещающей о перегреве двигателя, что приводит к падению мощности двигателя, повышает удельный расход горючего g_e, и происходит повышенный износ двигателя;

– при температуре окружающего воздуха ниже 10°С необходимо водителю отключить масляный радиатор, закрывая кран, находящийся на корпусе фильтра центробежной очистки масла. Во время работы двигателя при температуре масла выше допустимой кран необходимо будет открыть. Открытие крана необходимо производить водителю при полной остановке машины;

– водитель осуществляет регулирование температуры охлаждающей жидкости и масла с использованием ручных приводов, когда она находится за пределами рабочего диапазона, только в том случае, если водитель внимательно следит за контрольно-измерительными приборами и датчиками, что существенно влияет на его внимание за дорожной обстановкой;

– регулирование температуры охлаждающей жидкости и масла водитель осуществляет без учета параметров внешних условий и самой машины.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение автоматизации процесса регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии.

Эта задача решается за счет введения в известную систему регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии датчиков включенной передачи, скорости движения машины, температуры наружного воздуха, температуры масла в системе смазки двигателя, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала двигателя, включения блокировочного фрикциона, микропроцессорного блока управления, блока коммутации, электропривода шторы (жалюзи) радиатора, обеспечивающих регулирование температурного режима работы двигателя и трансмиссии во время движения машины с учетом параметров внешних условий и самой машины без участия водителя.

При этом система регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии, содержащая двигатель внутреннего сгорания; трансмиссию; гидромуфту вентилятора; вентилятор; шторы (жалюзи) радиатора, отличается тем, что дополнительно введены микропроцессорный блок управления, входы которого соединены с выходами датчиков включенной передачи, скорости движения машины, температуры наружного воздуха, температуры масла в системе смазки двигателя, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала двигателя, включения блокировочного фрикциона, а также с выходами гидромуфты вентилятора и шторы (жалюзи) радиатора, а выход имеет соединение с входом блокам коммутации; блок коммутации, входы которого соединены с выходом микропроцессорного блока управления, а выход – с электроприводом шторы (жалюзи) радиатора, двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией; электропривод шторы (жалюзи) радиатора, вход которого соединен с выходом блока коммутации, а выход – со шторой (жалюзи) радиатора; датчик скорости движения машины, вход которого имеет соединение с выходом трансмиссии, и выход которого соединен с входом микропроцессорного блока управления; датчик температуры охлаждающей жидкости, вход которого имеет соединение с двигателем внутреннего сгорания, и выход которого соединен с входом микропроцессорного блока управления; датчики включенной передачи, включения блокировочного фрикциона имеют соединение с трансмиссией, и выходы которых соединены с соответствующими входами микропроцессорного блока управления; датчик температуры наружного воздуха, выход которого соединен с входом микропроцессорного блока управления; датчики температуры масла в системе смазки двигателя, частоты вращения коленчатого вала двигателя, входы которых имеют соединение с двигателем внутреннего сгорания, а выходы соединены с соответствующими входами микропроцессорного блока управления.

Изобретение поясняется фиг.1, 2, 3 и 4.

На фиг.1 представлен график зависимости износа трущихся частей двигателя, за время его эксплуатации до среднего ремонта, при различных температурах охлаждающей жидкости. На фиг.2 представлена зависимость внешних характеристик двигателя, удельного расхода горючего g_e и мощность двигателя, при различных температурах охлаждающей жидкости. Таким образом, фиг.1 и 2 представлена графически значимость поддержания оптимальной температуры, 70-90°С, при которой износы трущихся частей двигателя за время его эксплуатации до среднего ремонта будут наименьшими, и двигатель будет работать наиболее экономично, имея наименьший удельный расход горючего g_e и развивая наибольшую мощность. На фиг.3 представлена функциональная схема прототипа, в состав которого входят следующие элементы:

1 – двигатель внутреннего сгорания;

2 – трансмиссия;

3 – термостаты;

4 – включатель гидромуфты привода вентилятора;

5 – водяной насос;

6 – гидромуфта привода вентилятора;

7 – вентилятор;

8 – радиатор;

9 – штора (жалюзи) радиатора.

На фиг.4 представлена функциональная схема система регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии, в состав которой входят следующие элементы:

1 – двигатель внутреннего сгорания;

2 – трансмиссия;

6 – гидромуфта привода вентилятора;

7 – вентилятор;

9 – шторы (жалюзи) радиатора;

10 – датчик включенной передачи;

11 – датчик скорости движения машины;

12 – датчик температуры наружного воздуха;

13 – датчик температуры масла в системе смазки двигателя;

14 – датчик температуры охлаждающей жидкости;

15 – датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;

16 – микропроцессорный блок управления;

17 – блок коммутации;

18 – электропривод шторы (жалюзи) радиатора;

19 – датчик включения блокировочного фрикциона.

Двигатель внутреннего сгорания 1 предназначен для преобразования теплоты, выделяющейся при сгорании топлива внутри рабочего цилиндра двигателя, в крутящий момент (полезную работу) на маховике двигателя. Дополнительная установка датчиков температуры масла в системе смазки двигателя 13, температуры охлаждающей жидкости 14, частоты вращения коленчатого вала двигателя 15, имеющих соединение с выходами двигателя внутреннего сгорания 1 и блока коммутации 17 с входом двигателя внутреннего сгорания 1, позволят развить наибольшую мощность, имея наименьший удельный расход горючего g_e по сравнению с прототипом.

Трансмиссия 2 предназначена для преобразования (трансформации) крутящего момента от маховика двигателя и распределения его между ведущими колесами. При установке датчиков включенной передачи 10, скорости движения машины 11, включения блокировочного фрикциона 19 и гидромуфты вентилятора 6, имеющих соединение с выходами трансмиссии 2, а также блока коммутации 17 с входом трансмиссии 2 позволят не только получать недостающую информацию микропроцессорному блоку управления 16 об условиях функционирования и режимах работы фрикционного устройства, но и вырабатывать микропроцессорному блоку управления 16 управляющее воздействие на трансмиссию 2, что обеспечит работу не только трансмиссии, но и двигателя в оптимальном тепловом режиме.

Гидромуфта вентилятора 6 предназначена для включения и выключения вентилятора 14 в зависимости от температуры в системе охлаждения и обеспечения режимов работы вентилятора. Представляет собой устройство, позволяющее при достижении верхней или нижней границы эксплуатационного температурного режима двигателя в зависимости от температуры в системе охлаждения производить включения и выключения вентилятора 7. Применение гидромуфты вентилятора 6 позволит быть одним из средств поддержания температурного режима двигателя в заданных параметрах.

Вентилятор 7 предназначен для увеличения объема воздуха, проходящего через радиатор. Представляет собой устройство с четырьмя или шестью лопастями, расположенными попарно под разными углами для уменьшения шума. Применение вентилятора 7 позволит быть одним из средств поддержания температурного режима двигателя в заданных параметрах.

Шторы (жалюзи) радиатора 9 предназначены для изменения количества воздуха, проходящего через радиатор. Представляет собой устройство створчатого типа. Использование данного устройства позволит быть одним из средств для поддержания наивыгоднейшей температуры двигателя.

Датчик включенной передачи 10 предназначен для того, чтобы определить, какая передача включена в данный момент в трансмиссии машины. Представляет собой датчик, позволяющий определять номер включенной передачи. Применение данного датчика позволит получать необходимую информацию, в результате обработки которой будет определяться недостающая информация о режимах работы двигателя и трансмиссии, необходимая для формирования управляющего воздействия микропроцессорным блоком управления 16.

Датчик скорости движения машины 11 предназначен для определения скорости движения. Представляет собой прибор, позволяющий определять скорость движения машины. Использование данного датчика позволит получать требуемую информацию, в результате обработки которой микропроцессорным блоком управления 16 будет определяться недостающая информация об условиях функционирования и режимах работы фрикционного устройства и вырабатываться управляющее воздействие на трансмиссию 2.

Датчик температуры наружного воздуха 12 предназначен для определения температуры наружного воздуха. Представляет собой датчик, позволяющий определять температуру воздуха вне машины. Использование данного датчика позволит микропроцессорному блоку управления 16 сформировать управляющее воздействие, учитывающее влияние полученных данных с этого датчика на процесс регулирования температуры охлаждающей жидкости и масла.

Датчик температуры масла в системе смазки двигателя 13 предназначен для определения температуры масла в системе смазки двигателя. Представляет собой датчик, позволяющий определять температуру масла в системе смазки двигателя. Использование данного датчика позволит обеспечить поддержание оптимального температурного режима по маслу.

Датчик температуры охлаждающей жидкости 14 предназначен для определения температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя машины. Представляет собой прибор, позволяющий определять температуру охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя машины. Применение данного датчика позволит микропроцессорному блоку управления 16 на основании полученной информации формировать управляющий сигнал для управления режимами работы двигателя и трансмиссии с целью регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии, а также производить контроль температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя машины непосредственно водителем.

Датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя 15 предназначен для определения частоты вращения коленчатого вала двигателя. Представляет собой датчик, позволяющий определять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Применение данного датчика позволит получать необходимую информацию, в результате обработки которой будет определяться недостающая информация о режимах работы двигателя, необходимая для формирования управляющего воздействия микропроцессорным блоком управления 16.

Микропроцессорный блок управления 16 предназначен для автоматического связного управления двигателем и трансмиссией с целью регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии путем формирования управляющего сигнала на основании обработки полученных данных и определения недостающей информация об условиях функционирования, режимах работы двигателя и трансмиссии, а также количества и марки охлаждающей жидкости путем проведения расчетов. Представляет собой адаптивную систему управления с элементами интеллектуально-информационного обмена.

Блок коммутации 17 предназначен для усиления и подачи на двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию и электропривод шторы (жалюзи) радиатора сформированного микропроцессорным блоком управления 16 управляющего сигнала. Представляет собой устройство, преобразующее проходящие через него сигналы.

Электропривод шторы (жалюзи) радиатора 18 предназначен для регулирования положения шторы (жалюзи) радиатора. Представляет собой устройство, имеющее механическое соединение с ручным приводом. Применение данного электропривода шторы (жалюзи) радиатора позволит обеспечить регулирование интенсивности обдува воздухом радиатора без вмешательства водителя.

Датчик включения блокировочного фрикциона 19 предназначен для того, чтобы определить состояние блокировочного фрикциона. Представляет собой датчик, позволяющий определять, включен или нет блокировочный фрикцион. Использование данного датчика позволит контролировать состояние блокировочного фрикциона, включен он или выключен.

Работа предлагаемого изобретения происходит следующим образом.

Большое число параметров внешних условий и самой машины влияет на процесс регулирования температуры охлаждающей жидкости и масла и влияет также на качество и устойчивость процесса управления.

На примере системы охлаждения силовой установки рассмотрим процесс регулирования теплового режима работы двигателя.

Система охлаждения является сложной динамической системой, переходные процессы изменения температуры в которых описываются дифференциальными уравнениями в частных производных. Однако теоретическое исследование систем охлаждения может быть упрощено, поскольку можно принять допущение о том, что выделение и рассеивание тепла происходит в одном месте (см. Основы авиационной автоматики. / И.И.Кринецкий. М.: “Машиностроение”, 1969. – 404 с.).

Дифференциальное уравнение системы охлаждение как объекта регулирования может быть получено из уравнения теплового баланса при неустановившемся режиме:

где: – регулируемая температура теплоносителя на выходе из радиатора или на входе в двигатель;

Q_m – количество тепла, которое силовая установка отдает теплоносителю в единицу времени;

Q_p – количество тепла, рассеиваемое радиатором в единицу времени;

c_m – средняя весовая теплоемкость системы охлаждения;

М – приведенная масса теплоносителя и всех элементов, участвующих в теплообмене.

Величины Q_m и Q_p являются функциями ряда параметров. Величина Q_m зависит от температуры теплоносителя на входе в двигатель , температуры теплоносителя на выходе из двигателя _вых и количества рабочей жидкости М_ж, проходящей через двигатель в единицу времени. Причем температура _вых и количество рабочей жидкости М_ж определяются режимом работы силовой установки, характеризуемой мощностью N_e. Таким образом, функциональную зависимость для Q_m можно записать в виде

Q_m=Q_m(,N_e,М_ж).

Величина Q_p зависит от температуры рабочей жидкости , массы воздуха, проходящего в единицу времени через соты радиатора, и его температуры _возд на входе и выходе из радиатора.

В свою очередь, масса воздуха, проходящего через радиатор, зависит от его плотности _в, угла открытия жалюзи и скорости потока воздуха . С учетом сказанного функциональная зависимость для Q_p может быть записана в виде

Q_p=Q_p(,,,_в,_возд).

Кроме того, динамические характеристики процесса теплообмена зависят от состояния системы охлаждения и изменяются при изменении количества (уровня) охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Таким образом, система регулирования теплового режима двигателя обеспечивает требуемый температурный режим работы независимо от условий, режимов функционирования и состояния объекта.

Функции, определяющие процессы теплообмена в системе охлаждения, являются нелинейными. С целью упрощения задачи разложим их по степеням малых приращений всех параметров и ограничимся в разложении линейными членами:

Подставляя выражения (2) и (3) в уравнение (1), получим

Обозначим и разделим все члены уравнения (4) на коэффициент . После введения ряда обозначений и простых преобразований окончательно получим

где: – постоянная времени системы охлаждения;

– коэффициент усиления жалюзи как регулирующего органа по подаче охлаждающего воздуха;

– функция, характеризующая возмущающие воздействия, вызванные изменением внешних условий и режимов работы двигателя и трансмиссии.

Постоянная времени Т и коэффициент усиления К существенно зависят от режимов работы двигателя и трансмиссии, температуры окружающего воздуха и других факторов. Это видно из выражения для постоянной времени Т и коэффициента усиления К (5), в которое входит величина

зависящая от внешних условий и режимов работы силовой установки и трансмиссии. При изменении этих условий частные производные и для различных установившихся режимов имеют различные значения, и поэтому их разность, а стало быть, и коэффициент не является постоянной величиной.

Это означает, что регулирование температурного режима двигателя и трансмиссии можно осуществлять как изменением положения жалюзи, так и за счет управления режимами работы силовой установки и трансмиссии изменением подачи топлива в цилиндры и нагрузки в результате переключения передач и блокировки (разблокировки) фрикциона гидропередачи.

Поскольку коэффициенты Т и К изменяются в больших пределах при изменении условий движения и режимов работы силовой установки и трансмиссии, то и характер переходных процессов в системе охлаждения также существенно зависит от этих факторов.

Задача оптимизации формулируется следующим образом: определить наивыгоднейшую для данных внешних условий и режима работы настройку автоматического регулятора температуры для системы охлаждения двигателя, при которой значение перерегулирования температуры минимально

J=_пр–(t),

где _пр – предельное значение температуры охлаждающей жидкости;

(t) – текущее значение температуры охлаждающей жидкости.

где – постоянная времени системы охлаждения, ;

– коэффициент усиления жалюзи как регулирующего органа по подаче охлаждающего воздуха;

– функция, характеризующая возмущающие воздействия, вызванные изменением внешних условий и режимов работы двигателя и трансмиссии.

Закон изменения температуры в переходном процессе

Во время прогрева двигателя внутреннего сгорания 1, до рабочей температуры охлаждающей жидкости и системы смазки двигателя, сигналы от датчиков включенной передачи 10, скорости движения машины 11, температуры наружного воздуха 12, температуры масла в системе смазки двигателя 13, температуры охлаждающей жидкости 14, частоты вращения коленчатого вала двигателя 15, включения блокировочного фрикциона 19 поступают в микропроцессорный блок управления 16, где происходит их обработка и формирование управляющего сигнала. В соответствии с управляющими сигналами двигатель внутреннего сгорания 1 машины выводится на работу с оптимальной частотой коленчатого вала, гидромуфта вентилятора 6 отключена, соответственно вентилятор 7 отключен, а усиленный и преобразованный блоком коммутации 17 сигнал на электропривод шторы (жалюзи) радиатора 18 обеспечивает закрытие шторы (жалюзи) радиатора 9. Таким образом, обеспечивается быстрый прогрев двигателя внутреннего сгорания 1 без непосредственного участия водителя в данном процессе.

После окончания прогрева двигателя внутреннего сгорания, при движении машины, при повышении температуры охлаждающей жидкости или системы смазки двигателя до 90°С на основании сигналов от датчиков включенной передачи 10, скорости движения машины 11, температуры наружного воздуха 12, температуры масла в системе смазки двигателя 13, температуры охлаждающей жидкости 14, частоты вращения коленчатого вала двигателя 15, включения блокировочного фрикциона 19, поступающих в микропроцессорный блок управления 16, происходит их обработка в микропроцессорном блоке управления 16 и формирование управляющего сигнала. Из микропроцессорного блока управления 16 команда, поступая в блок коммутации 17, усиливается и преобразуется, а затем поступает на электропривод шторы (жалюзи) радиатора 18, обеспечивая приоткрытие шторы (жалюзи) радиатора 9 на установленный командой угол открытия жалюзи , обеспечивающий обдув радиатора воздушным потоком таким образом, чтобы температура охлаждающей жидкости или системы смазки двигателя не поднималась выше 90°С. Если температура охлаждающей жидкости или системы смазки двигателя станет уменьшаться до 70°С, то в соответствии с управляющим сигналом из микропроцессорного блока управления 16, на основании полученной информации от датчиков, через блок коммутации 17, электропривод шторы (жалюзи) радиатора 18 обеспечит прикрытие шторы (жалюзи) радиатора 19, не допустив в дальнейшем падения температуры охлаждающей жидкости или системы смазки двигателя.

Если шторы (жалюзи) радиатора 9 открыты полностью, а температура охлаждающей жидкости или системы смазки двигателя увеличивается и стала более 90°С, происходит включение гидромуфты вентилятора 6, приводящей в работу вентилятор 7. Вентилятор 7 будет работать до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости или системы смазки двигателя не уменьшится до 90°С, и не произойдет отключение гидромуфты вентилятора 6.

Если температура охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания продолжает увеличивается при полностью открытых жалюзи, то это свидетельствует о перегрузке двигателя. Для ее уменьшения необходимо снизить нагрузочный режим работы двигателя. Поэтому, на основании информации от датчиков микропроцессорный блок управления 16, сформировав управляющую команду через блок коммутации 17, будет воздействовать на трансмиссию 2, осуществив разблокировку фрикциона гидропередачи, а если и это не поможет, то последует команда на переключение передач на одну ступень ниже и на двигатель внутреннего сгорания 1, обеспечив повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличением подачи топлива с целью сохранения скорости движения и увеличения частоты вращения вентилятора. Если температура охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания 1 будет продолжать увеличиваться, последует управляющая команда из микропроцессорного блока управления 16 на остановку двигателя внутреннего сгорания 1 с целью недопущения выхода его из строя. При чрезмерном повышении температуры масла, на технически исправном образце техники, указывающем на повышенный скоростной режим двигателя, микропроцессорный блок управления 16, сформировав управляющую команду через блок коммутации 17, будет воздействовать на двигатель внутреннего сгорания 1, обеспечив снижение частоты вращения коленчатого вала двигателя уменьшением подачи топлива.

Проблема заключается в сложности получения информации о параметрах, характеризующих процесс регулирования температуры охлаждающей жидкости и масла. Однако в предложенном техническом решении информация, получаемая прямым измерением – от датчиков включенной передачи 10, скорости движения машины 11, температуры наружного воздуха 12, температуры масла в системе смазки двигателя 13, температуры охлаждающей жидкости 14, частоты вращения коленчатого вала двигателя 15, включения блокировочного фрикциона 19, поступает в микропроцессорный блок управления 16. В результате обработки полученных данных и осуществления процедуры идентификации определяется недостающая информация об условиях функционирования и режимах работы двигателя внутреннего сгорания 1 и трансмиссии 2, необходимая для формирования управляющего воздействия, которое подается на двигатель внутреннего сгорания 1, трансмиссию 2 и электропривод шторы (жалюзи) радиатора 18, обеспечивая регулирование температурного режима работы двигателя и трансмиссии.

Обеспечение регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии осуществляется управлением приводом жалюзи, а также режимами работы силовой установки за счет введения микропроцессорного блока управления; блока коммутации; электропривода шторы (жалюзи) радиатора; гидромуфты вентилятора; вентилятора; шторы (жалюзи) радиатора; датчиков включенной передачи, скорости движения машины, температуры наружного воздуха, температуры масла в системе смазки двигателя, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала двигателя, включения блокировочного фрикциона.

Таким образом, предлагаемая система регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии имеет, по сравнению с прототипом, следующие преимущества:

– система регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии обеспечивает поддержание оптимальной температуры в системе охлаждения и масляной системе двигателя и системе смазки и гидроуправления трансмиссии при любых режимах работы и условиях функционирования машины, а также при возможных резких изменениях этих режимов, что обеспечивает постоянный удельный расход горючего g_e, высокую эффективную мощность двигателя, безопасную работу силовой установки и трансмиссии, так как перегрев приводит к выходу их из строя, и пониженный износ двигателя;

– регулирование температурного режима работы двигателя и трансмиссии осуществляется без участия водителя.

Литература

1. Использование вооружения и военной техники. Учебное пособие / В.Ф.Куценко, А.Г.Рудь, Р.В.Сидоренко и др. М.: Военная академия бронетанковых войск им. Маршала Советского Союза Малиновского, Р.Я. 1996. – 174 с.

2. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур. Семенов Н.В. М.: Транспорт, 1993. – 190 с.

3. Автомобили Урал моделей 4320-01, – 5557: Устройство и техническое обслуживание / Антонов C.Л., Трофимов В.А., Штурюкин А.Л. и др. М.: Транспорт, 1994. – 245 с. Прототип, открытое издание.

4. Основы авиационной автоматики. / И.И.Кринецкий. М.: “Машиностроение”, 1969. – 404 с.

Формула изобретения

Система регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии, содержащая двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, гидромуфту вентилятора, вентилятор, шторы (жалюзи) радиатора, отличающаяся тем, что дополнительно введены микропроцессорный блок управления, входы которого соединены с выходами датчиков включенной передачи, скорости движения машины, температуры наружного воздуха, температуры масла в системе смазки двигателя, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала двигателя, включения блокировочного фрикциона, а также с выходами гидромуфты вентилятора и шторы (жалюзи) радиатора, а выход имеет соединение с входом блока коммутации; блок коммутации, входы которого соединены с выходом микропроцессорного блока управления, а выход – с электроприводом шторы (жалюзи) радиатора, двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией; электропривод шторы (жалюзи) радиатора, вход которого соединен с выходом блока коммутации, а выход – со шторой (жалюзи) радиатора; датчик скорости движения машины, вход которого имеет соединение с выходом трансмиссии и выход которого соединен с входом микропроцессорного блока управления; датчик температуры охлаждающей жидкости, вход которого имеет соединение с двигателем внутреннего сгорания и выход которого соединен с входом микропроцессорного блока управления; датчики включенной передачи, включения блокировочного фрикциона имеют соединение с трансмиссией и выходы которых соединены с соответствующими входами микропроцессорного блока управления; датчик температуры наружного воздуха, выход которого соединен с входом микропроцессорного блока управления; датчики температуры масла в системе смазки двигателя, частоты вращения коленчатого вала двигателя, входы которых имеют соединение с двигателем внутреннего сгорания, а выходы соединены с соответствующими входами микропроцессорного блока управления.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.11.2006

Извещение опубликовано: 10.07.2008 БИ: 19/2008