Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

, ."4. 4 фЗ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ- РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство ГГСР М 942066, кл. 0 06 ", 7/62, 1979.Авторское свидетельство СССР 11 1285500, кл, 0 067/62, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОД 1,"Л 11 РОВА 1 ИЯДВИГАТЕЛЯ ВИУТРВИ 11 ЕГО СГОРАИ 11 Я 801348869 А 1(57) Изобретение относится к устройствам для моделирования двигателявнутреннего сгорания, 11 ель изобретения - расщирение Аункциональних возможностей за счет моделирования пусковмх и регуляторах характеристикдвигателя, 11 ля достижения цели в цепь моделирования индикаторного момента двигателя включен усилитель 6с регулируемым коэффициентом усиления, управляемый с помощью суммирующего усилителя 11 и блока нелинейности 12 типа "зона нечувствительности".2 ил,;ителй транспортях средств и вс 5слловятл ских с гецдях,11( ц)н) изобртеця явпятся рдсшиРЦИГ. С)УЦКИО :г(ЫХ ВОЗМОжЦОСтйУ(ТРО(.ТРЯ ЗД СЧ(.Г ГОД(1 Р 01 ЯЦИЯ 1 01 у с к 0 В ( 1 х и 1) 1 у л я т 0 р и нх х я ) д к т е р и с т икби их с.перятивцого регу еировдния,11 Я гьиг, Ддцд схмд устройства;егл Рцгг) - работа устроствя,Усгройг тО содржит цотцииомтр ,МЕХЛ)1:ГКИ СЕ)ЯЗЯЦЦ С Рг ,ЛЯтОРОМ 1 Г,Пог с(с(и Т)Г 1)ИВса .) ) ИЦТ РО(УММсаТОР 3 )уСИЛИ". ЛЬ ГГ, АГКДИОИ;(Нсц( (.ТПццойпробрд-гондтель ";, усилитель с;)улиру(пи ко )с 1 гАици( цтом усилеция ,бцокздг,(яеия вцшцго момента, здДатЧИК ЗЦЛЧЦИЧ МингМЯЛЬ(0 УСтОИЧИВОИ Г КОРОС ) И ДВ И ГД 11 Л 8 КО(1 ис 1 РЯТОа)гЕЕ. Ц(ЦйЦОС ТИ ТИПЯ ",0(Д Цг(У( ТитЛ-,)Г,г гц)с.тиУСИЛИТ сп 6 С РУЛИРУ НМ Ко)ффц 1(ЦТОМ У(ИЛЦЯ В)(гЮЧсТ 0 Г)сДЦИОЕ(1 ы(1 ус-.и:ц 1 тепь 1с рь зисторОч 1 с( вцпи Оа рицателцои Обратной сгг си и ЗоГ)тргцятЛЬЕОсг. Обрат( и Свяэи С рЕГулируг:мои .чи)0 г 0 сслц)отив:ция,1 Ь(ПО(И(.гО В ВИД( ИНО 1 НИЗ ТРЯ ЦИСТС)РЯс) И;)ГГОРД6,БЧОГ: ( З,ЯнЯ ЗЦЛЧЕЦИЯ ) Ц 1 ИЕГОНОМЕЦТ;С СГ,Г;РснГДВСГ 1)Е) ЕМ(. (Я Х 1) Е ЗИ СТОрсаГ и г В ) 1 КЛН)г 1 НЫХ НО 1(ОТИвцис)мтричс кой схем цд рс(э(опоярЦЕ ЦЯПРЯжЦИЯ И ТРг ХПОЗИ,ИОЦЦОГОперключлтеля 19, 1 Ок 1Включятпермнцыи рзисаор 2(3 и диод са 1,,ижок потегциомтра 1 механически связан с р( гулятором 2 подачи топЛИВЯ, БО.е ВЫокая тОЧИОСтЬ МОДЕЛИро нация мс)же Г 01 ть пол ) че 1 Я при ) с (5-10 сЬ 4 СВЯЕ 11 И ИЕНИЕ(ЕИ(ОГО ДЕ:ИТГ(Я1 тегросуння ГОг 3 предГявляетсобой Операциоцгг(11 усилитель с коцде(се(гором в цепи отрицательной обратной свнзи и тремя режимами работы:иТегрировяи(.", "Останов", "Здддггние начал, нюх условийРе)кмь рдбг)ты задаются коммутируюя(м устройством Во входной пепиИг(ТЕГРГТОРЯ (ДРУИМ КОММУТИРУЮЩИМстростгОГ ) цодк;н)чающим выход деЛИТЕ:Я ЦСЦРЕ(ж.гЯ Г ИСтОЧЦИК - ПЕРВЫЙРг 10, - Ег Г)Р 011 Р.)СС)Г) - ВЫХОД01 РЛЦ;Гг01 ) с)(1(ИТ:ГЕ КО ЕХОДУ опряциоццого усилителя, Отрицательная Обратная связь с выхода ицтегросумматора 3 ца г.го третий вход модепирует потери в двигателе и его вспоМОГЛТг.Е(1 (Х МХЯЦИЗМДХ,фуцкциоцальп.(й стценной преобраз 0 ятль 5 выполнен кусочно-лией(ым,КОМЕсаР(ТОР 9 ВЫПОЛЦЕЦ ПО СХЕМЕоперационного усилителя с большимкоэффициентом усидеция и ограничением выхоЕного сигналя,Суммирующий усилитель 11 выполненпо сх(ме операционного усилителя сцеремеццым резистором в цепи обратной связи лля измецения его коэффициента усиления,Работа устройства основана на интгрировдции уравнения движения коле)Ятоео вяля двигателяг с(с)гЗ,гдемомент ицерции, приведенный к валу двигателя;угловая скорость вала; время;индикаторный момент двигател .угол открытия дроссельной заслонки карбюратора; внешний момент, приложенный к валу двигателя;момент суммарных потерь в двигателе и его вспомогательньх механизмах,1 Итегре(ровдцие уравнения движенияОсугестнляется ицтегросумматором 3,входи"и напряжениями которого являются три напряжения, пропорциональные трем моментам в правой части уравнения. В режиме "Задание начальн(х условий" задяютгя нулевые начальные условия на интегросумматоре 3.Ицдикяторцлй монг нт двигателя 11)и полностью открытой дроссельной заслонке моделируется функциональным стпене(ым преобразователем ) (внеш - няя скоростная характеристика), Частичные скоростные характеристики получяотся путем линейного или нелинейного, преобразования внешней с ИОМОгЬЮ ПотЕНДИОМЕтра 1.Внешний момент двигателя мопелируется блоком 1, Я момент суммарньх потер. - Отрицательной обратной связью иетегрос) ммяторд 3 с выходя на его ретин вход,Переключателем 19 блока 7 задается три режима работы двигателя:"Запуск двигателя (в верхней (по схеме) положении преключателя); нХолостой ход" (в среднем); "Тяговый"(в нижнем положении переключателя19), Подстроечным резистором 17 устанавливдется величина отрицательного напряжения, пропорциональная пусковому моменту стартера, Резистором18 устанавливается и регулируется впроцессе работы двигателя положительное напряжение, пропорциональноевнешнему моменту нагрузки,Задатчиком значения минимальноустойчивой скорости двигателя 8 устандвливдется напряжение, пропорциональное минимально устойчивой скорости двигателя, а резистором 20 блока 12 задания нелинейности - напряжение, пропорциональное значениюскорости, при которой начинается ограничение момента по регуляторнойветви скоростной характеристики,Переменным резистором в обратнойсвязи суммирующего усилителя 11 устанавливается требуемое значение егокоэффициента усиления и, тем самым,наклон регуляторной ветви,Усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 6 осуществляет ограничение сигнала, поступающего на егоинформационный вход в соответствии ссигналом управления,Внешняя скоростная характеристикаиндикаторного момента ( Ы = 1), формируемая функциональным степенным преобразователем 5, соответствует функции ОАВС (фиг,2), При полностью закрытом дросселе ( О = 0) - это линияОУ. Задание минимально устойчивойскорости приводит к трансформациифункции ОАВС в функцию ОБАВС. Добавление регуляторной ветви характеристики ВТУ дает полную внешнюю характеристику ОИЛГТУ, Для примера приведена одна из частичных характеристик (О . ю с 1); ОМЛЕТУ,Аппроксимированная характеристика момента потерь - прямая 02,В результате суммирования на интегросумматоре 3 внешней, например, характеристики 01 АВТУ с характеристикой потерь ОЕ получим внешнюю тяговую характеристику О 1 ОБ двигателя, Примеры частичных тяговых характеристик: ОР 11 ЬБ 7, (О (с 1) и О Ю, ( = 0),Прямая ТК соответсзвует некоторому значению момента внешней нагрузки,д отрезок 07 - установившемуся значению скорости двигателя, работдюшего5с данной нагрузкой на упомянутойчастичной характеристике.Отрезок 011 соответствует значениюминимально устойчивой скорости, а ОХ -скорости ограничения момента в соответствии с регуляторной ветвью характеристики двигателя,Устройство работает следующим образом,Включается режимИнтегрированиеблока 3 и режим "Запуск двигателя"блока 7.Пд второй вход интегросумматора 3с резистора 17 блока 7 через переключатель 19 поступает отрицательноенапряжение, пропорциональное пусковому моменту стартера, Па выходе интегросумматора 3 появляется положительное напряжение, пропорциональное25 скорости двигателя, а на его третьемвходе - положительное напряжение,моделирующее момент потерь,Иа выходе усилителя 4 и на входестепенного функционального преобразователя 5 увеличивается отрицательное напряжение, пропорциональное скорости двигателя,Па выходе степенного функционального преобразователя 5 появляется35положительное напряжение, пропорциональное индикаторному моменту приполном дросселе.Когда скорость двигателя превыситминимально устойчивое значение, а напряжение на втором входе компаратора 9 соответственно, превысит уровень уставки, на выходе компаратора появляется положительный уровень напряжения, ограничиваемый ограничи тельным диодом 10, Транзистор 15 закрывается, коэффициент усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 6 повышается до максимального и отрицательный сигнал с его 50выхода через потенциометр 1 поступает на первый вход интегросумматора 3.Управляя регулятором 2 подачи топлива, повышаем выходное напряжение потенциометра 1. Зто приводит к повы 55 шению темпа нарастания сигнала навыходе интегросуммдтора 3. После здуска двигателя переключателем 19 устанавливается режимХолостой ход" В этом режиме момент внешней ндгруз ки равен нулю, что соответствут линии (" (Аиг,), Установившееся 1 1 4 Я ч 55 чФ О р м у л а и з о б р е т е и и яО ( значение скорости в этом режиме определяетг.я точкой прес:ечения частичной (или внешнй) характеристики сотрезком Р, например Ъ,Г включением режимаТяговой срезистора 18 на второй вход интегросумматора 3 поступает положительноенапряжение, моделирующее тормозноймомент внГней нагрузки, например,сЛТ,Напряжение на выходе интегросумматора 3 умен(щится, что соответствуетснижению скорости с величины ОЪ досЛГ на тойже час гичнойхарактеристике.При увеличении положительного напряжения на выходе блока 7 (вненеготормозного мс 1 мента) или перемещениярегуляторатопливоподачи в сторонууменыяения выходного напряжения поте(гциометра 1 (умен 1 ении топливоподачи) выходное напряжение интегросумматора 3 (скорог.ть двигателя) будет уменыпаться, и если они окажутсяниже 1(апряжения уставки на выходезадатчика значения минимально устойчивой скорости двигателя Й напряжение на выходе блска (5 (индикаторныймомент) и выходное напряжение интегрогумматора 3 падают до нуля (двигатель глохнет).Ес:(и ж модулируется повышение топливоподачи или уменьшение внешнего момента .-опротпвления, то скоростьдвигате.-(я возрагтает, и когда онадостигас т значения Огрзничения (ГХ),двпгатетц, начинает работать на регуляторнои ветви, а модели же в этотмомент Открв(1 тся диод 21 и на выходе б.1 ока 1 появляется напряжение,пропорциональное превьш(ению скоростиограничения, например, величине ХЪ,что приводит к снижению коэААициентачгил 5(я угилителя 6, пропорциональНО ВЛИЧИ 11 ."Ь, И УМЕНЬГ 51 НГГЮ ЕГО ВЫходн 01 О 11 апр 5 ж 11 ияЗО 3. 1 1 д Устройгтво для модлирования двигателя внутреннего сгорания, годержащее блок задания подачи топлива, вы(олненный в вид потенциометра,средний вывод которого соединен с первым входом интегросумматора, выход которого через усилитель подключен к входу степенного функционального преобразователя, и блок задания значения внешнего момента, выход которого содинен с вторым входом интегросумматора, вьсход которого подключен к его третьему входу, о т л и ч а ю щ е. ес я тем, что, с целью расширения функциональ 11 ь(х возможностей за счет моделирования пусковых и регуляторныххарактеристик двигателя, в него введены усилитель с регулируемым коэфАициентом усиления, блок задания нелинейности типа "Зона нечувствительности", компаратор, ограничительный диОд, суммирующий усилитель и задатчикзначения минимально устойчивой скорог.ти двигателя, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого через ограничительныйдиод подключн к первому входу сумм 11 руи 1 го усилителя, второй вход которого подсоединен к в 1(ходу блоказадания нелинейности типа "Зона нечувствительности", вход которого соединен с выходом усилителя, выходсуммирующего усилителя подключен куправляюк(ему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, информационный вход которого соединенг. выходом степенного функциональногопреобразователя и выход подключен кодному крайнему выводу потенциометра,другой крайний вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход интегросумматора является выходомустройства и соединен с вторым входом компаратора,Составитель В,ГечаРедактор И,Сегляник Техред И.Попович Корректор В,БутягаЗаказ 5192/50 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 11 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, 11 роектная,4