устройство для регулирования двух двигателей автомобиля

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВУХ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ, содержащее орган управления, исполнительный механизм, кинематически связанный с органом управления и топливными насосами двигателей, отличающийся тем, что, с целью снижения мощности, затрачиваемой на поворот автомобиля, исполнительный механизм выполнен в виде серьги с цапфой и шестерней, кинематически связанной с органом управления, двуплечего рычага с продольным пазом и зубчатой рейкой, установленного с возможностью поворота относительно цапфы и связанного с топливными насосами, гибкого вала, кинематически связанного с колонкой рулевого управления автомобиля с одной стороны и шестерней с другой стороны, причем цапфа серьги установлена в продольном пазу рычага, шестерня входит в зацепление с зубчатой рейкой, а серьга установлена с возможностью перемещения относительно рычага.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортным средствам, а более конкретно, к автомобилям с двумя двигателями, каждый из которых осуществляет привод на ведущие колеса одной стороны (борта).

Известны устройства для синхронизации и согласования работы двух или более двигателей, установленных на одном транспортном средстве. На автомобилях такое согласование заключается в обеспечении одинаковых усилий воздействия на узел, управляющий подачей топлива (рычаг топливного насоса высокого давления дизельного двигателя).

На судах, тепловозах применяются сложные электронные регулирующие устройства для управления параллельно работающими двигателями. Их действие основано на обеспечении равного перемещения реек топливных насосов за счет электронного блока управления и реверсирования электродвигателей, перемещающих рейки (1).

В некоторых известных устройствах задается нагрузка одному двигателю непосредственно, а специальным устройством обеспечивается достижение и поддержание такой нагрузки на параллельно работающих двигателях с помощью различных датчиков и электронных устройств. Недостатком этих систем является большая сложность и высокая инертность электронного привода по сравнению с механическим, что не пригодно для автомобилей, которые эксплуатируются с более динамично меняющимися условиями движения. Кроме того, эти устройства не предусматривают возможность перераспределения нагрузки между параллельно работающими двигателями в некоторых заданных пределах, что может потребоваться, в частности, при повороте автомобиля с двумя двигателями, каждый из которых приводит во вращение ведущие колеса одного борта.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является привод управления топливными насосами в силовой установке, содержащей по меньшей мере два двигателя внутреннего сгорания. В этом устройстве усилие, прикладываемое водителем к педали, через систему тяг и рычагов передается на топливные насосы высокого давления, при этом обеспечивается равенство усилий на рычаги насосов каждого двигателя. Однако в этом случае, если из двух двигателей каждый приводит во вращение колеса только одного борта, при повороте колеса забегающей стороны вращаются быстрее колес отстающей, так как проходят больший путь, и соответственно изменяются частоты вращения двигателей. При работе дизельного двигателя с регулятором оборотов даже относительно небольшое изменение частоты вращения за счет большой крутизны регуляторной характеристики вызывает значительное изменение крутящего момента. У двигателя отстающего борта этот момент резко повышается при одновременном снижении крутящего момента, развиваемого двигателем забегающего борта. Таким образом, работа по движению автомобиля при повороте осуществляется в основном одними из двигателей, при этом возрастают нагрузки в трансмиссии отстающего борта и снижается суммарная мощность, развиваемая двигателями.

Целью изобретения является снижение нагрузок в трансмиссии и затрат мощности на совершение поворота.

Указанная цель достигается тем, что в приводе управления двигателями устанавливается устройство, приводимое в действие от рулевого управления и изменяющее в зависимости от угла поворота рулевого колеса силы воздействия на рычаги топливных насосов высокого давления, увеличивая усилие на двигателе забегающего борта и уменьшая на двигателе отстающего.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием механической связи между рулевым управлением автомобиля и приводом управления двигателями.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1, 2 представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит шестерню 1, установленную на валу 2 рулевого колеса. Шестерня 1 находится в зацеплении с шестерней 3, которая соединена с гибким валом 4. Педаль управления двигателями 5 соединена последовательно с тягой 6, рычагом 7, тягой 8 и с двуплечим рычагом 9, который соединен с рычагами топливных насосов высокого давления 12 и 13. Тяга 8 соединена с двуплечим рычагом 9 посредством серьги 14. Двуплечий рычаг 9 имеет продольный паз, в который входит палец 15 серьги 14. На задней части двуплечего рычага 9 выполнена зубчатая рейка, в зацеплении с которой находится шестерня 16, установленная в серьге 14 на подшипниках. К шестерне 16 подсоединен гибкий вал 4. В продольном пазу двуплечего рычага 9 установлены пружины 17 и 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Гибкий вал 4 собирается с шестерней 16 серьги 14 так, чтобы при положении рулевого колеса, соответствующем прямолинейному движению автомобиля, серьга 14 находилась в среднем положении относительно рычага 9. Этим обеспечивается равенство усилий, передаваемых к рычагам топливных насосов 12 и 13 от педали 5. При повороте автомобиля вращение от вала рулевого колеса 2 через шестерни 1, 3, гибкий вал 4 передается на шестерню 16. Последняя находится в зацеплении с зубчатой рейкой рычага 9 и смещает серьгу 14 в сторону двигателя, противоположного направлению поворота. Так как усилие от серьги 14 на рычаг 9 передается пальцем 15 и последний сместится от среднего положения, на рычаг топливного насоса двигателя забегающего борта будет действовать сила большая, чем на рычаг топливного насоса двигателя отсутствующего борта. Это позволяет обеспечивать на колесах бортов равные силы тяги и уменьшить нагрузки в трансмиссии, исключить циркуляцию мощности при повороте.

Если считать, что изменение усилий, создаваемых устройством, должно быть пропорционально изменению угловых скоростей колес забегающего и отстающего боротов, то требуемое максимальное перемещение серьги от среднего положения можно определить по формуле

x= , где х - смещение серьги от среднего положения, м;

В - колея машины, м;

l - длина двуплечего рычага, м;

r - радиус поворота минимальный по следу наружного колеса, м.

Требуемое значение перемещения обеспечивается подбором передаточных чисел зубчатых передач устройства. Вместо гибкого вала может быть применена система тяг, валов и рычагов.

Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить равные нагрузки на колесах и в трансмиссии забегающего и отстающего боротов. Возможно также обеспечить большую силу тяги на колесах забегающего борта, что облегчает совершение поворота автомобилем. Повышается суммарная мощность, развиваемая и реализуемая двигателями, снижаются нагрузки в трансмиссии, уменьшается циркуляция мощности.

Проведенные теоретические расчеты показывают, что применение предлагаемого устройства на автомобиле с двумя двигателями, приводящими во вращение колеса каждый одного борта, снизит затраты мощности на совершение поворота на 5-8%.

Эффективность использования транспортного средства с предлагаемым устройством в сравнении с автомобилем типа БАЗ-6950, принятым за базовый объект, определена на основании технических расчетов, проведенных по принятой в Институте комплексных транспортных проблем при Госплане СССР методике (см. кн. Развитие автомобильных транспортных средств. Под ред. чл.-корр. АН СССР Д.П.Великанова. М., Транспорт, 1984, с.114-119).

В качестве основного критерия для сравнительной оценки эффективности применялись приведенные затраты на перевозки, представляющие собой сумму эксплуатационных расходов и годового эффекта использования капитальных вложений, отнесенных к единице транспортной работы.

Среднегодовая производительность ( в т.км) определялась по формуле

W_г= , где q - номинальная грузоподъемность, т;

- коэффициент использования грузоподъемности;

- коэффициент использования пробега;

V_т - техническая скорость, км/ч;

Т_н - время в наряде, ч;

₁ - коэффициент использования машины;

l_с - средняя длина ездки с грузом, км;

t_п-р - время простоя под погрузкой-разгрузкой за ездку, ч.

Среднегодовой пробег (в км) рассчитывался по зависимости

L_г=

Годовая производительность (в тоннах) определялась по формуле



Для оценки эффективности использования автомобиля типа ВАЗ-6950 с предлагаемым устройством были установлены численные значения технико-эксплуатационных показателей его использования, а также сравниваемого с ним базового объекта, которые были положены в основу расчетов. Для установления этих показателей были использованы работы НАМИ, НИИАТ и другие.

Такие показатели, как , ₁, и Т_н, которые не зависят от технической скорости машины, а зависят только от организации перевозок, приняты одинаковыми для сравниваемых машин (соответственно 0,8, 0,78, 0,9 и 12,5). Для сравнительных расчетов было принято нормативное время простоя под погрузкой-разгрузкой равное 1,64 ч.

Проведенные расчеты показали, что для базового образца машины техническая скорость составляет 46,4 км/ч, а для машины с предлагаемым устройством 50,1 км/ч.

В таблице представлены рассчитанные по вышеприведенным зависимостям среднегодовые производительности и пробеги сравниваемых машин при средней длине ездки с грузом = 150 км.

Из таблицы видно, что годовая производительность (в тыс.т.км) машины с предлагаемым устройством на 6,0% выше, чем у базового образца.

Следовательно, при одинаковых эксплуатационных расходах и одинаковом эффекте использования капитальных вложений приведенные затраты на перевозки у машины с предлагаемым устройством на 5,4% ниже, чем у базового образца.