Устройство для моделирования шума двигателя

(51) 4 ОБРЕТЕНИ ОПИСАН ТЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ в о СССР 1980. елия1985. СССР 1980; ВАНИЯ ШУо(57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и моГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Авторское свидетельствВ 903914, кл. С 06 С 7/64,Техническое описание изд9 Ф 653 513.000.9,0000.00 ТО,Авторское свидетельствоВ 951335, кл. С 06 С 7/64,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОМА ДВИГАТЕЛЯ жет найти применение в устройСтвахдля имитации шума двигателя в тренажерах транспортных средств. Цельизобретения - расширение функциональных возможностей за счет имитации шума турбокомпрессора в двигателях стурбонаддувом. Для достижения поставленной цели в устройство введены дваперемножителя, развязывающий диод,полосовой 4 кльтр с перестраиваемойрезонансной частотой, источник опорного напряжения, широтно-импульсныймодулятор, инерционное звено, компаратор и ключ. Введенные блоки позволяют получить акустический шум турбкомпрессора в режиме турбонаддувадвигателя, что способствует обучениювождению транспортных машин. 2 ил.Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может найти применение в устройствах для имитации шума двигателя в тренажерах транспортных средств.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет имитации шума турбокомпрессора в двигателях с турбонаддувом. 10На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для моделирования шума двигателя, на фиг,2 - блок моделирования двигателя внутреннего сгорания. 15Устройство содержит источник 1 шума, фильтр 2.низкой частоты, первый полосовой Фильтр 3 с перестраиваемой резонансной частотой, первый перемножитель 4, усилитель 5 .с переменным 20 коэффициентом усиления, блок 6 задания номера включенной передачи, второй перемножитель 7, первый ключ 8, второй сумматор 9., первый широтно- импульсный модулятор 10, третий сум матор 11, генератор 12 с управляемой частотой сигнала, первый сумматор 13, первый компаратор 14, первый развязывающий диод 15, блок 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания, 30 третий перемножитель 17, второй развязывающий диод 18, второй полосовой фильтр 19 с перестраиваемой резонансной частотой, второй широтно-импульсный модулятор 20, инерционное звено 21, четвертый перемножитель 22, вто 35 рой компаратор 23, второй ключ 24.Блок 16 (фиг,2) включает датчик 25 напряжения, сумматор 26, второй блок 27 нелинейности, управляемый ограничитель 28, блок 29 задания внешнего момента, интегратор 30, первый блок 31 нелинейности.Устройство для моделирования шума двигателя работает следующим обра 45 зом.Сигнал с источника 1 шума поступает на фильтр 2,где ограничивается до диапазона, в котором находится основная энергия спектра шума реального двигателя, а затем поступает на вход первого полосового фильтра 3.При имитации, например, акустического шума первой передачи в блоке 6 срабатывает ключ (не показан), соответствующий первой передаче, и подключает к первому полосовому фильт" ру 3 радиоэлементы (не показаны), позволяющие выделить полосу частот,соответствующую первой передаче, резонансная частота полосового фильтра 3 изменяется в зависимости от напряжения, пропорционального оборотам двигателя, которое поступает с блока 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания через первый широтно- импульсный модулятор 1 О,Основное уравнение, на решении которого основана работа блока 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания, имеет вид:1 - = М(Я д)-МЙ( ф фгде 1 - момент инерции, приведенный к валу двигателяфЯ - угловая скорость вала двигателя;М(а,д)- крутящий момент двигателя,зависящий от угловой скорости вала и количестватопливаМ - врешний момент, пропорциональный изменению дорожныхусловий,Напряжение Ц пропорциональноеоборот;:и вала двигателя в блоке 16,формируется интегратором 30, а напряжение Цщ, пропорциональное крутя".щему моменту двигателя, формируетблок 31 нелинейности.В генераторе 12 вырабатываетсясигнал с частотой, изменяющейся отнапряжения, пропорционального оборотамдвигателя 0 по закону Г = Щд,где К " зависит от числа цилиндрови тактности двигателя, а также отмасштаба 0На сумматоре 11 формируется моделирующий сигнал с частотой генератора 12, полярность которого имеетодин знак за счет суммирования сигнала генератора 12 с постоянной составляющей от источника опорного напряжения. Перемножитель 4 используется вкачестве модулятора, на котором сигнал с выхода полосового фильтра 3 модулируется по амплитуде сигналом свыхода сумматора 11, в результатечего он приобретает прерывистый характер, хорошо различимый при малых частотах вращения "двигателя" и почтинв различимый при больших частотах,что соответствует реальному шуму двигателя, Сигнал с перемножителя 4 поступает на усилитель 5 с переменнымкоэффициентом, коэффициент усилениякоторого изменяется дискретно под воздействием блока 6 в зависимости от номера включенной передачи. С выхода усилителя 5 сигнал шума относитель 5 ный уровень которого соответствует выбранной передаче, поступает на второй перемножитель 7, где изменяется по уровйю пропорционально напряжению с выхода первого сумматора 13. На выходе сумматора 13 формируется сигнал в соответствии со следующим выражен%ем. к,и+ кр,К оп63где КК, К 315 масштабные коэффициенты суммирования, причем К становится рав 3ным нулю при смене знака момента, разви ваемого двигателем, с раскручивающего на тормозной, за счет диода 15, полярность включения которого за висит от полярности напряжения Б;напряжение, пропорциональное оборотам двигателя, 30 напряжение, пропорциональное моменту,развиваемому двигателем. 11 м Данное выражение достаточно хорошо аппроксимирует зависимость уровня 35шума двигателей внутреннего сгоранияот оборотов и момента,С выхода перемножителя 7 сигналшума через ключ 8 поступает на первый вход сумматора 9. Ключ 8 управляется компаратором 14, который срабатывает, закрывая ключ 8, при оборотах двигателя, близких к нулю, предотвращая проникновение сигнала шумана выход устройства при заглушенномдвигателе,Шум турбокомпрессора турбонаддувазависит в основном от оборотов турбокомпрессора. Турбина турбокомпрессора раскручивается за счет энергии выхлопных газов, которая пропорциональна мощности, развиваемой двигателем.В первом приближении можно считать,что обороты турбины пропорциональныразвиваемой двигателем мощности с 55некоторым запаздыванием, определяемойинерционными свойствами турбины.С учетом указанного в предлагаемом устройстве шума обороты турбокомпрессора моделируются на выходе инерционного звена, на вход которого через второй диод 18 подается сигнал, пропорциональный мощности двигателя, формируемый на выходе третьего перемножителя 17 кз сигналов, пропорциональных оборотам и моменту, развиваемым двигателем. Диод 18 служит для предотвращения попадания на инерционное звено сигнала противоположной полярности, например, в режиме торможения двигателем, когда момент, развиваемый двигателем, меняет знак.Напряжение, пропорциональное оборотам турбокомпрессора,с выхода инерционного звена через второй широтно- импульсный модулятор 20 изменяет резонансную частоту второго полосового фильтра 19 в пределах, в которых изменяется спектр шума турбокомпрессора при изменении его оборотов.Из сигнала источника 1 шума вторымперестраиваемьщ полосовым фильтром 19 выделяется часть спектра, соответствующая его полосе и резонансной частоте (в каждый конкретный момент времени).С выхода второго перестраиваемогополосового фильтра 19 сигнал шумапоступает на четвертый перемножитель 22, где его уровень изменяется пропорционально оборотам турбокомпрессора сигналом с выхода инерционного звена 21. С выхода четвертого перемножителя 22 сигнал шума турбокомпрессора через второй ключ 24 поступает на второй вход первого сумматора,где суммируется с основным пгумом двигателя к поступает на выход имитаторашума двигателя,Второй ключ 24 управляется вторьмкомпаратором 23, который срабатывает,закрывая ключ 24 при минимальныхоборотах турбокомпрессора, предотвращая проникновение сигнала шума навыход устройства при напряжении синерционного звена 21, стремящемся кнулю.Формула изобретенияУстройство для моделирования шума двигателя; содержащее блокмоделирования двигателя внутреннего сгорания, выход оборотов вала двигателя которого соединен с входом первого широт 1427392но-импульсного модулятора, с входом управления частотой генератора с управляемой частотой сигнала, с первым . входом первого сумматора и входом первого компаратора, второй вход первого сумматора через первый развязывающий диод подключен к выходу крутящего момента двигателя блока модели- . рования двигателя внутреннего сгорания, источник шума, выход которого соединен с входом фильтра низкой частоты, выход которого подключен к входу настройки полосы пропускания первого полосового Фильтра с перестраи 15 ваемой частотой, выход которого соединен с первым входом первого пере- множителя, выход которого подключен к информационному входу усилителя, с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с первым вхоцом второго перемножителя, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго сум матора, выход которого является выходом устройства, выход первого широтно-импульсного модулятора соединен с вторым входом задания резонансной частоты первого полосового фильтра с перестраиваемой частотой, выход третьего сумматора подключен к второму входу первого перемножителя, выход генератора с управляемой частотой сигнала соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения, выход второго источника опорного налряжения соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого подключен к второму входу второго перемножителя, выход третьего источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого компаратора, выход которого подключен к управляющему входу перво" го ключа, блок задания номера включенной передачи, выход которого соединен с входом задания коэффициентаусиления усилителя с переменным коэффициентом усиления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей эа счетимитации шума турбокомпрессора в двигателях с турбонаддувом, в него введены третий и четвертый перемножители,второй развязывающий диод, второйполосовой фильтр с перестраиваемойрезонансной частотой, четвертый источник опорного напряжения, второйширотно-импульсный модулятор, инерционное звено, второй компаратор и второй ключ, выход которого подключен квторому входу второго сумматора, первый и второй входы третьего перемножителя соединены соответственно с,выходами оборотов вала двигателя икрутящего момента двигателя, блока моделирования двигателя внутреннего сгорания, выход третьего перемножителячерез второй развязывающий диод подключен к входу инерционного звена, выход которого соединен с первыми входами второго компаратора и четвертогоперемножителя и с входом второго широтно-импульсного модулятора, выходкоторого подключен к входу заданиярезонансной частоты второго полосового фильтра с перестраиваемой резонанс"ной частотой, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход которого подключен кинформационному входу второго ключа,выход четвертого источника опорногонапряжения соединен с вторым входомвторого компаратора, выход которогоподключен к управляющему входу второго ключа, выход источника шума соединен с входом настройки полосы пропускания второго полосового фильтра,сперестраиваемой резонансной частотой.1427392 и оставительИ.Дубинина ехред М.Ходанич К актор Я,Спесивых ректор Л.Пилипенк аз 4854/46 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная Тираж 704ВИИИПИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, Ж, Раушс Подписноеомитета СССРоткрытийая наб., д, 4/