ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к конструкции вспомогательных тормозных систем.
Известен моторный замедлитель грузовых автомобилей принятый за прототип (патент РФ №2187660, F01L 13/06, 10.04.00), содержащий масляный насос, поршень, цилиндр, выпускной клапан с клапанной пружиной, коромысло, толкатель, связанный с гидроприводом, гидравлическое устройство, маслораспределитель, электромагнитные клапаны слива и включения, заслонку впускного патрубка, гидроцилиндр, воздухораспределитель, воздушный клапан, ресивер, тормозной кран, при этом электромагнитные клапаны слива и включения установлены в корпусе масляного насоса, гидравлическое устройство состоит из втулки, в которой выполнено Т-образное окно, в ней расположен толкатель со сквозным отверстием внутри, верхняя часть толкателя выполнена в виде цилиндра, в которой входит поршенек, взаимосвязанный с выпускным клапаном и его пружиной через коромысло, причем ресивер через тормозной кран и воздухораспределитель соединен с воздушным клапаном посредством воздухопроводов, а сам воздушный клапан расположен в верхней части цилиндра двигателя, в котором находится поршень, гидравлическая секция тормозного крана посредством гидромагистрали связана с гидроцилиндром, соединенным с заслонкой впускного клапана.
Недостатками прототипа являются: усложненная применением гидравлического управления конструкция, определяющая снижение надежности и зависимость работоспособности гидравлического устройства от давления масла, а также низкая тормозная мощность при работе двигателя в режиме четырехтактного компрессора.
Технический результат направлен на упрощение конструкции и повышение надежности работы вспомогательной тормозной системы заменой гидравлического управления на электронное и увеличение тормозной мощности переводом двигателя в режим двухтактного компрессора [1].
Технический результат достигается тем, что вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением содержит заслонку впускного патрубка, ресивер, соединенный посредством воздухопроводов через тормозной кран с воздушным клапаном, расположенным в верхней части цилиндра двигателя, при этом воздушный клапан выполнен электромагнитным, ресивер подпитывается сжатым воздухом от штатного компрессора основной тормозной системы и связан воздухопроводами через тормозной кран с пневмоцилиндром отключения подачи топлива, а также пневмоцилиндрами привода заслонок впускного и выпускного патрубка, имеется электронный блок управления, который получает сигнал от датчика положения коленчатого вала и при замыкании контактов тормозного крана через электрические провода открывает воздушный клапан за 20-30° поворота коленчатого вала до прихода поршня в мертвые точки и закрывает его в момент прихода поршня в мертвые точки.
Отличительным признаком от прототипа является то, что воздушный клапан выполнен электромагнитным, ресивер подпитывается сжатым воздухом от штатного компрессора основной тормозной системы и связан воздухопроводами через тормозной кран с пневмоцилиндром отключения подачи топлива, а также пневмоцилиндрами привода заслонок впускного и выпускного патрубка, имеется ЭБУ, который получает сигнал от датчика положения коленчатого вала и при замыкании контактов тормозного крана через электрические провода открывает воздушный клапан за 20-30° поворота коленчатого вала до прихода поршня в мертвые точки и закрывает его в момент прихода поршня в мертвые точки.
На фиг. 1 приведена схема вспомогательной тормозной системы автомобиля с электронным управлением;
на фиг. 2 - схема тормозного крана;
на фиг. 3 - расчетная развернутая индикаторная диаграмма работы двигателя ЯМЗ-238М2 в режиме торможения с предлагаемой и штатной вспомогательной тормозной системой.
Вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением содержит пневматический и электрический контуры.
Пневматический контур (Фиг. 1) включает в себя компрессор 1 основной тормозной системы, связанный воздуховодами 2 с одной стороны с воздушным фильтром 3 и воздухозаборником 4 штатной системы питания воздухом, а с другой стороны через нагнетательный клапан 5 с ресивером 6 основной тормозной системы. Ресивер 6, в свою очередь, воздуховодами 2 через пневматическую секцию 7 тормозного крана 8 и электромагнитный воздушный клапан 9 связан с надпоршневым пространством 10, сообщающимся через впускной клапан 11 и выпускной клапан 12 с впускным патрубком 13 и выпускным патрубком 14 соответственно. Кроме того, ресивер 6 воздуховодами 2 через пневматическую секцию 7 тормозного крана 8 связан с пневмоцилиндром 15 привода заслонки 16 впускного патрубка 13, пневмоцилиндром 17 привода заслонки 18 выпускного патрубка 14, а также пневмоцилиндром отключения подачи топлива 19 ТНВД 20.
Тормозной кран 8 состоит из корпуса 21 (Фиг. 2) с подводящим штуцером 22 и отводящим штуцером 23 пневматической секции 7, крышки 24, в которой на оси 25 размещен рычаг 26, соединенный с одной стороны через шток 27 с педалью 28, а с другой с золотником 29, имеющим проточку 30, возвратной пружины 31 и деталей крепления 32 и уплотнения 33.
Электрический контур включает в себя выключатель 34 с кнопкой 35 (Фиг. 2), соединенный электрическими проводами 36 через ЭБУ 37 (Фиг. 1), получающий сигнал от датчика положения коленчатого вала 38, с обмоткой электромагнитного воздушного клапана 9. Причем выключатель 34 присоединен при помощи деталей крепления 32 к корпусу тормозного крана 21 таким образом, чтобы золотник 29, находясь в исходном положении под действием пружины 31, нажимал на кнопку 35 выключателя 34, размыкая его контакты.
Вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением работает следующим образом.
В ресивере 6 при совместной работе нагнетательного клапана 5 и компрессора 1, присоединенного параллельно к штатной системе питания воздухом, поддерживается давление в интервале от 0,6 до 0,75 МПа, равное давлению в основной тормозной системе автомобиля. При воздействии водителя на педаль 28 тормозного крана 8 перемещение через шток 27 и рычаг 26 передается на золотник 29, при этом кольцевая проточка 30 совмещается с сечениями каналов подводящего 22 и отводящего 23 штуцера пневматической секции 7, сообщая ресивер 6 через воздуховоды 2 с электромагнитным воздушным клапаном 9 и пневмоцилиндрами 15, 17 и 19. При этом под воздействием давления сжатого воздуха заслонка 16 перекрывает впускной патрубок 13, а заслонка 18 перекрывает выпускной патрубок 14, разобщая надпоршневое пространство цилиндра 10 и атмосферу независимо от фаз газораспределения, а рейка ТНВД 20 перемещается в положение нулевой подачи.
В то же время, при перемещении золотника 29 тормозного крана 8 он перестает нажимать на кнопку 35, вследствие чего контакты выключателя 34 замыкаются и по электрическим проводам 36 напряжение подается на ЭБУ 37. При этом ЭБУ 37, постоянно получающий сигнал от датчика положения коленчатого вала 38, за 20-30° до прихода поршня в мертвые точки через электрические провода 36 подает напряжение на обмотку электромагнитного воздушного клапана 9, вследствие чего он открывается и сжатый воздух через воздухопроводы 2 из ресивера 6 через открытую пневматическую секцию 7 тормозного крана 8 и электромагнитный воздушный клапан 9 поступает в надпоршневое пространство 10. В момент прихода поршня в н.м.т. и в.м.т. ЭБУ 37 прекращает подачу напряжения на обмотку электромагнитного воздушного клапана 9, вследствие чего он закрывается.
Таким образом, при нажатии водителем педали 28 тормозного крана 8: в интервале от в.м.т. до 20-30° до н.м.т. (от точки r до точки a на такте впуска, от точки e до точки a′ на такте расширения, Фиг. 3) двигателем совершается преимущественно отрицательная работа за счет разрежения, достигнутого перекрытием впускного 13 и выпускного 14 патрубков и отключением подачи топлива ТНВД 20; в интервале от 20-30° до н.м.т. до н.м.т. (от точки a до точки b на такте впуска, от точки a′ до точки b′ на такте расширения) двигателем совершается преимущественно положительная работа, обусловленная поступлением в надпоршневое пространство 10 сжатого воздуха из ресивера 6 через электромагнитный воздушный клапан 9; в интервале от н.м.т. до 20-30° до в.м.т. (от точки b до точки d на такте сжатия, от точки b′ до точки d′ на такте выпуска) совершается максимальная отрицательная работа сжатия, достигнутая за счет высокого начального давления сжатия в точках b и b′, а также перекрытия впускного 13 и выпускного 14 патрубков; в интервале от 20-30° до в.м.т. до в.м.т. (от точки d до точки е на такте сжатия, от точки d′ до точки r′ на такте выпуска) совершается отрицательная работа выпуска сжатого воздуха из надпоршневого пространства 10 через электромагнитный воздушный клапан 9 в ресивер 6, также обусловленная перекрытием впускного 13 и выпускного патрубков 14 и дросселированием потока воздуха в каналах и проточках пневматического контура.
Отличие конструкции предлагаемой системы для использования на карбюраторных двигателях заключается в отсутствии необходимости установки пневмоцилиндра отключения подачи топлива 19.
Расчет параметров газообмена и показателей работы двигателя ЯМЗ-238М2 в режиме моторного замедлителя при использовании предлагаемой и штатной (выпускной) систем торможения двигателем (Фиг. 3) показал, что для повышения тормозного момента разработанной системы целесообразно увеличивать давление в ресивере до значений, ограниченных прочностью материалов КШМ, ресивера и трансмиссии, а также приближать положение точек d и d′ к верхней мертвой точке до значений, ограниченных необходимой пропускной способностью пневмоконтура и электромагнитного воздушного клапана. Кроме того, допустимо проектирование и установка предлагаемой системы на быстроходные двигатели, согласуя при этом расходные характеристики электромагнитного воздушного клапана.
Источники информации:
1 ГОСТ 22895-77. Тормозные системы и тормозные свойства автотранспортных средств. Нормативы эффективности [Текст] - М.: Изд-во стандартов, 1977.
Технико-экономическое обоснование на полезную модель «Вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением»
Анализ применения существующих типов тормозных систем показал, что такие требования, как эффективность торможения, надежность и простота в обслуживании не удовлетворяются в полной мере тормозами фрикционного типа. Предлагаемая вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением, напротив, имеет ряд преимуществ:
- повышение тормозного момента в 2,5-3 раза при переводе двигателя в режим работы двухтактного компрессора и конструкция тормозного крана, обеспечивающая следящее действие за счет изменение проходного сечения пневматической секции, позволяют применять на большинстве режимов торможения предлагаемую систему, а штатную тормозную систему фрикционного типа использовать как резервную;
- при использовании предлагаемой системы на длительных спусках в горных условиях двигатель не переохлаждается вследствие осуществления тепло-массообмена с ресивером, что увеличивает ресурс двигателей и улучшает их пусковые качества;
- использование предлагаемой системы обеспечивает экономию топлива и снижение количества и токсичности отработавших газов, снижение затрат на замену тормозных накладок и барабанов;
- замена гидравлического управления на электронное позволяет снизить стоимость изготовления и объем технического обслуживания, повысить надежность и точность управления, заложить перспективу для гибкого многопараметрового регулирования тормозного усилия.