RU153247U1

RU153247U1 - ELECTRONICALLY CONTROLLED AUXILIARY BRAKE SYSTEM

Info

Publication number: RU153247U1
Application number: RU2014119639/06U
Authority: RU
Inventors: Максим Анатольевич Савельев; Сергей Васильевич Родин; Денис Валерьевич Прокофьев; Денис Николаевич Стрелков; Сергей Викторович Новиков; Владислав Андреевич Пашков; Андрей Владимирович Левченко
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-07-10

Abstract

Вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением, содержащая 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.The auxiliary brake system of an electronically controlled vehicle, comprising an inlet flap, a receiver connected via air lines through a brake valve to an air valve located at the top of the engine cylinder, the air valve is electromagnetic, the receiver is fed with compressed air from a standard compressor of the main brake system and connected by air ducts through the brake valve to the pneumatic cylinder for shutting off the fuel supply, as well as the pneumatic cylinders of the damper drive There is an electronic control unit that receives a signal from the crankshaft position sensor and, when the brake valve contacts are closed through electric wires, opens the air valve for 20-30 ° of crankshaft rotation before the piston arrives at the dead center and closes it at the moment of arrival piston to dead center.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к конструкции вспомогательных тормозных систем.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to the design of auxiliary brake systems.

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.Known motor retarder of trucks adopted as a prototype (RF patent No. 2187660, F01L 13/06, 10.04.00) containing an oil pump, a piston, a cylinder, an exhaust valve with a valve spring, a rocker arm, a pusher associated with a hydraulic actuator, a hydraulic device, an oil distributor , solenoid valves for draining and turning on, the inlet flap, hydraulic cylinder, air distributor, air valve, receiver, brake valve, while the solenoid valves for draining and turning are installed in the oil pump housing, hydraulically The device consists of a sleeve in which a T-shaped window is made, a pusher with a through hole inside it is located in it, the upper part of the pusher is made in the form of a cylinder, which includes a piston, interconnected with the exhaust valve and its spring through the beam, and the receiver through the brake the valve and the air distributor are connected to the air valve via air ducts, and the air valve itself is located in the upper part of the engine cylinder, in which the piston is located, the hydraulic section of the brake valve in the middle stvom gidromagistrali associated with hydraulic cylinder connected to the flap of the intake valve.

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.The disadvantages of the prototype are: complicated by the use of hydraulic control design, which determines the decrease in reliability and the dependence of the operability of the hydraulic device on oil pressure, as well as low braking power when the engine is in four-stroke compressor mode.

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].The technical result is aimed at simplifying the design and improving the reliability of the auxiliary brake system by replacing the hydraulic control with electronic and increasing the braking power by putting the engine into a two-stroke compressor mode [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.The technical result is achieved by the fact that the auxiliary brake system of an electronically controlled vehicle contains an intake manifold flap, a receiver connected via air lines through a brake valve to an air valve located in the upper part of the engine cylinder, while the air valve is electromagnetic, the receiver is powered by compressed air from a standard compressor of the main brake system and is connected by air ducts through the brake valve to the pneumatic cylinder for shutting off the fuel supply, and with pneumatic cylinders of the intake and exhaust flap valves, there is an electronic control unit that receives a signal from the crankshaft position sensor and, when the brake valve contacts are closed through electric wires, opens the air valve for 20-30 ° of crankshaft rotation before the piston reaches dead points and closes it at the moment the piston arrives at the dead center.

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.A distinctive feature of the prototype is that the air valve is electromagnetic, the receiver is fed with compressed air from a regular compressor of the main brake system and is connected by air ducts through the brake valve to the pneumatic cylinder to turn off the fuel supply, as well as to the pneumatic cylinders of the intake and exhaust flaps, there is an ECU that receives the signal from the crankshaft position sensor and when the brake valve contacts are closed through electric wires, opens the air valve for 20-30 ° rotating the crankshaft until the arrival of the piston at the dead point and closes it at the moment of arrival of the piston at the dead point.

На фиг. 1 приведена схема вспомогательной тормозной системы автомобиля с электронным управлением;In FIG. 1 shows a diagram of an auxiliary brake system of a car with electronic control;

на фиг. 2 - схема тормозного крана;in FIG. 2 is a diagram of a brake valve;

на фиг. 3 - расчетная развернутая индикаторная диаграмма работы двигателя ЯМЗ-238М2 в режиме торможения с предлагаемой и штатной вспомогательной тормозной системой.in FIG. 3 is a calculated detailed indicator diagram of the operation of the YaMZ-238M2 engine in braking mode with the proposed and standard auxiliary brake system.

Вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением содержит пневматический и электрический контуры.The auxiliary brake system of an electronically controlled vehicle contains pneumatic and electrical circuits.

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.The pneumatic circuit (Fig. 1) includes a compressor 1 of the main brake system connected by air ducts 2 on the one hand to the air filter 3 and the air intake 4 of the standard air supply system, and on the other hand through the discharge valve 5 with the receiver 6 of the main brake system. The receiver 6, in turn, by air ducts 2 through the pneumatic section 7 of the brake valve 8 and the electromagnetic air valve 9 is connected to the over-piston space 10, which communicates through the inlet valve 11 and the outlet valve 12 with the inlet pipe 13 and the outlet pipe 14, respectively. In addition, the receiver 6 through the air duct 2 through the pneumatic section 7 of the brake valve 8 is connected to the pneumatic cylinder 15 of the actuator of the shutter 16 of the inlet pipe 13, the pneumatic cylinder 17 of the actuator of the shutter 18 of the exhaust pipe 14, as well as the pneumatic cylinder for shutting off the fuel supply 19 of the injection pump 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.The brake valve 8 consists of a housing 21 (Fig. 2) with a supply fitting 22 and a discharge fitting 23 of the pneumatic section 7, a cover 24, in which a lever 26 is placed on the axis 25, connected to the pedal 28 through the stem 27 on the one side and on the other with a spool 29 having a groove 30, a return spring 31 and mounting parts 32 and seals 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.The electric circuit includes a switch 34 with a button 35 (Fig. 2), connected by electric wires 36 through an ECU 37 (Fig. 1), receiving a signal from the position sensor of the crankshaft 38, with a coil of an electromagnetic air valve 9. Moreover, the switch 34 is connected when using the fastening parts 32 to the body of the brake valve 21 so that the spool 29, being in the initial position under the action of the spring 31, pressed the button 35 of the switch 34, opening its contacts.

Вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением работает следующим образом.The auxiliary brake system of an electronically controlled car operates as follows.

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.In receiver 6, when the pressure valve 5 and compressor 1 work together, connected in parallel to the standard air supply system, a pressure in the range from 0.6 to 0.75 MPa is maintained, which is equal to the pressure in the main brake system of the car. When the driver acts on the pedal 28 of the brake valve 8, movement through the rod 27 and the lever 26 is transmitted to the spool 29, while the annular groove 30 is combined with the cross-sections of the channels inlet 22 and outlet 23 of the pneumatic section 7, communicating the receiver 6 through air ducts 2 with an electromagnetic air valve 9 and pneumatic cylinders 15, 17 and 19. In this case, under the influence of compressed air pressure, the valve 16 blocks the inlet pipe 13, and the valve 18 blocks the exhaust pipe 14, separating the over-piston space of the cylinder 10 and atmospheres y regardless of the valve timing, and the fuel rail 20 moves to the zero feed position.

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.At the same time, when moving the spool 29 of the brake valve 8, he stops pressing the button 35, as a result of which the contacts of the switch 34 are closed and the voltage is supplied to the ECU 37 through the electric wires 36. In this case, the ECU 37, which constantly receives a signal from the crankshaft position sensor 38 , 20-30 ° before the piston arrives at the dead points through electric wires 36 it supplies voltage to the coil of the electromagnetic air valve 9, as a result of which it opens and compressed air through the air ducts 2 from the receiver 6 through an open pneumatic section 7 of the brake valve 8 and the electromagnetic air valve 9 enters the over-piston space 10. At the time of arrival of the piston in the engine oil and m.t. ECU 37 stops supplying voltage to the coil of the electromagnetic air valve 9, as a result of which it closes.

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.Thus, when the driver depresses the pedal 28 of the brake valve 8: in the range from v.m. up to 20-30 ° BC (from point r to point a on the intake stroke, from point e to point a ′ on the expansion stroke, Fig. 3) the engine performs predominantly negative work due to the vacuum achieved by shutting off intake 13 and outlet 14 pipes and shutting off the fuel injection pump 20; in the range from 20-30 ° to nm to n.m.t. (from point a to point b at the intake stroke, from point a ′ to point b ′ at the expansion stroke), the engine performs mainly positive work, due to the receipt of compressed air from the receiver 6 into the over-piston space 10 through the electromagnetic air valve 9; in the range from nm up to 20-30 ° to VMT (from point b to point d on the compression stroke, from point b ′ to point d ′ on the exhaust stroke) the maximum negative compression work is achieved due to the high initial compression pressure at points b and b ′, as well as the overlap of inlet 13 and outlet 14 nozzles; in the range from 20-30 ° to v.m. to m.t. (from point d to point e on the compression stroke, from point d ′ to point r ′ on the exhaust stroke), the negative work of releasing compressed air from the supra-piston space 10 through the electromagnetic air valve 9 to the receiver 6 is also performed, also due to the overlap of the inlet 13 and the outlet pipes 14 and throttling the air flow in the channels and grooves of the pneumatic circuit.

Отличие конструкции предлагаемой системы для использования на карбюраторных двигателях заключается в отсутствии необходимости установки пневмоцилиндра отключения подачи топлива 19.The design difference of the proposed system for use on carburetor engines is that there is no need to install a pneumatic cylinder to turn off the fuel supply 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.Calculation of gas exchange parameters and performance of the YaMZ-238M2 engine in the moderator mode using the proposed and standard (exhaust) engine braking systems (Fig. 3) showed that to increase the braking torque of the developed system, it is advisable to increase the pressure in the receiver to values limited by the strength of the materials KShM, receiver and transmission, as well as bring the position of points d and d ′ to top dead center to values limited by the required throughput of the pneumatic circuit and the electromagnetic wow air valve. In addition, it is permissible to design and install the proposed system on high-speed engines, while coordinating the flow characteristics of the electromagnetic air valve.

Источники информации:Information sources:

1 ГОСТ 22895-77. Тормозные системы и тормозные свойства автотранспортных средств. Нормативы эффективности [Текст] - М.: Изд-во стандартов, 1977.1 GOST 22895-77. Brake systems and braking properties of vehicles. Performance standards [Text] - M .: Publishing house of standards, 1977.

Технико-экономическое обоснование на полезную модель «Вспомогательная тормозная система автомобиля с электронным управлением»Feasibility study on the utility model “Auxiliary brake system of a car with electronic control”

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:An analysis of the use of existing types of brake systems showed that requirements such as braking performance, reliability and ease of maintenance are not fully met by friction type brakes. The proposed auxiliary brake system of an electronically controlled vehicle, on the contrary, has several advantages:

- 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;- increasing the braking torque by 2.5-3 times when the engine is in the two-stroke compressor operation mode and the design of the brake valve, which provides a follow-up effect due to a change in the flow area of the pneumatic section, allows the proposed system to be used on most braking modes, and the standard friction-type brake system use as backup;

- 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;- when using the proposed system on long descents in mountain conditions, the engine does not cool down due to the implementation of heat and mass transfer with the receiver, which increases the life of the engines and improves their starting quality;

- использование предлагаемой системы обеспечивает экономию топлива и снижение количества и токсичности отработавших газов, снижение затрат на замену тормозных накладок и барабанов;- the use of the proposed system provides fuel economy and reduction in the quantity and toxicity of exhaust gases, reducing the cost of replacing brake linings and drums;

- 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.- replacing the hydraulic control with an electronic one allows reducing the manufacturing cost and the volume of maintenance, increasing the reliability and accuracy of control, laying the future for flexible multi-parameter regulation of braking force.

Claims

The auxiliary brake system of an electronically controlled vehicle, comprising an inlet flap, a receiver connected via air lines through a brake valve to an air valve located at the top of the engine cylinder, the air valve is electromagnetic, the receiver is fed with compressed air from a standard compressor of the main brake system and connected by air ducts through the brake valve to the pneumatic cylinder for shutting off the fuel supply, as well as the pneumatic cylinders of the damper drive There is an electronic control unit that receives a signal from the crankshaft position sensor and, when the brake valve contacts are closed through electric wires, opens the air valve for 20-30 ° of crankshaft rotation before the piston arrives at the dead center and closes it at the moment of arrival piston to dead center.