Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

Союз СоветскмкСоцмапмстмческмкРеспубики ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 920774(22)Заявлено 01.02.80 (21) 2877768/18-2 Йс нрнсоедннением заявки М -(53)М. Кл. О 06 а 7/62 9 мудврстаеы квинтет СССР в ааин имбрвтвиий и юткрытий(088.8). Дата опубликования опксания 15, Оч,82(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИзобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в тренажерах для обучения водителей транспортных средств и в исследовательских стендах.Известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее регулятор подачи топлива, интегратор, сумматор, инверторы, источник входного сигнала, источник опорного напряжения,реле, управляемый делитель напряжения, блоки нелинейности, инерционный блок и блоки сравнения Г 1 1.Недостатком этого устройства явля" ется то, что оно не позволяет моделировать тормозные. и пусковые харак" теристики двигателя. Если применить это устройство в тренажерах для подготовки водителей наземных транспортных средств, то иэ процесса обучения будет исключено формирование навыка торможения транспортного средства двигателем, последнее, особенно для быстроходных гусеничных машин, двигающихся по пересеченной местности, является основным видом торможения изапуска двигателя. Кроме того, извест 5ное устройство имеет довольно сложную конструкцию и большое количествоэлектромеханических элементов (реле),снижающих общую надежность устройст"ва.Наиболее близким к предлагаемомупо техническому решению является устройство для моделирования двигателявнутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла, сумматор, блоки сравнения, интегратор и блоки нелинейности 23Недостатком этого устройства является отсутствие воэможности моделирования тормозных и регуляторных характеристик двигателя,Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей за счетвоспроизведения тормозных и регуляторных характеристик двигателя, 920774Поставленная цель достигается тем,что в устройство для моделированиядвигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла,выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй входкоторого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выходпервого сумматора соединен с первымвходом блока сравнения, выход которо ого через выпрямительный элемент соединен с первым входом интегратора,выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с первым входом первого блока нелинейности, выход которого соединен с вторым входоминтегратора, а также второй блок нелинейности, выход которого через усилитель соединен с вторым входом первого блока нелинейности, дополнитеЛьно введены регулятор подачи топлива,управляемый делитель напряжения, второй сумматор и блок задания внешнегомомента, причем регулятор подачи топлива механически связан с управляемым делителем напряжения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которогоподключен к выходу интегратора, авыход сумматора соединен с входомвторого блока нелинейности, блок задания внешнего момента соединен стретьим входом интегратора, один вывод управляемого делителя напряженияподклюцен к выходу источника посто 35янного напряжения, другой вывод управляемого делителя напряжения соединен с шиной нулевого потенциала.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 240поле рабочих характеристик двигателя.Устройство содержит регуляторподачи топлива, управляемый делитель 2 напряжения, первый сумматор3, первый блок 4 нелинейности, усилитель 5, блок б заданил внешнегомомента, интегратор 7, второй блок8 нелинейности, выпрямительный элемент 9, датчик 1 О температуры масла, источник 11 постоянного напряжения, второй сумматор 12, блок 13сравнения,Устройство работает следующим образом.Основное уравнение, на которомоснована работа модели, имеет виддЕ ( ф где 3 - момент инерции, приведенный к валу двигателя;цз - угловая скорость вращения вала двигателя;И,ц,)- крутящий момент двигателязависящий от угловой скорости вала двигателя иколичества топлива;И - момент сопротивления вращению.Указанное уравнение решается спомощью интегратора 7, входной величиной которого является напряжение,снимаемое с блока 6 задания внешнего момента (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе под нагрузкой - моменту сопротивления),Зависимость М(ц), ) формируется спомощью первого блока 4 нелинейностина первый вход которого подается напряжение с интегратора 7, пропорциональное оборотам двигателя, а на другой - напряжение, зависящее от подацитоплива,Ори отсутствии напряжения на входе интегратора 7 на выходе блока 13сравнения имеется напряжение, пропорциональное статическому моменту сопротивления. Величина этого напряжения зависит от напряжения, пропорционального температуре масла, снимаемого с датчика 10 температуры масла.Запуск двигателя осуществляетсянапряжением, пропорциональным крутящему моменту стартера 0 мет . Если10 мт 1 ) 10 о, то на выходе интегратора 7 напряжение Оц начинает увеличиваться, .при этом напрлжение, пропорциональное крутящему моменту на выходе первого блока 4 нелинейности, изменяется по внешней характеристике(см. фиг, 2). Когда 0 ц, становится больше напряжения, пропорционального минимально устойчивым оборотам двигателя, напряжение на выходе блока сравненил 13 изменяет свою полярность, и выпрями- тельный элемент 9 не пропускает его на вход интегратора 7Следовательно, действие момента статического сопротивления двигателя становится равно нулю, т. е. двигатель запустилсл, В этом случае напряжение 0 с блока 6 отключается и увеличение оборотов происходит без воздействия внешних источников. При этом напряжение с выхода первого блока 4 нелинейности,92 О 77 Формула изобретения 5продолжает изменяться по внешнейхарактеристике.Работа по внешней характеристикеопределяется тем, что на второй входпервого блока 4 нелинейности подаетсямаксимальное положительное напряжение, определяемое напряжением со второго блока 8 нелинейности, Когда напряжение Оц с выхода интегратора 7становится больше напряжения с выхо- Ода управляемого делителя 2 напряжения, напряжение на выходе второго сумсумматора 12 меняет знак, При этомнапряжение на выходе второго блока 8нелинейности, а следовательно, и на Ивтором входе первого блока .4 нелинейности, начинает резко уменьшаться,что приводит к снижению напряженияО на выходе первого блока 4 нелинейности, т. е, Формируется регуля фторная характеристика двигателя. Положение регуляторных характеристикдвигателя определяется положением уп"равляемого делителя 2 напряжения.При отсутствии напряжения О , 23пропорционального моменту сопротивле-.ния Мс с блока б, значение напряженияО, равно нулю, Рабочая точка, определяемая координатами крутящего момента и оборотов (и), находится на оси Звоборотов, например, в точке А. Приувеличении Ом рабочая точка находится по регуляторной характеристикет. е, напряжение Оуменьшается. Придальнейшем увеличении Ом рабочаяточка выходит на внешнюю характеристику, в этом случае напряжение Оц,становится меньше напряжения, снимаемого с делителя 2.Дальнейшее увеличение Ом происходит по внешней характеристике.Если ОО,с, происходит "заглоха"ние" по первой части внешней характеристики.Рассмотрим случай Формированиятормозных характеристик,Допустим, рабочая точка находитсяна регуляторной характеристике (точка В). 8 этом случае напряжение Оц =О 1 и О, - сопят, т. е. имеем установйвшийся режим работы двигателя. Приизменении положения регулятора 1 подачи топлива в сторону уменьшенияподачи топлива напряжение с выходауправляемого делителя 2 напряжениястановится меньше О, при этом меняется знак на выходе второго сумматора 12, что, в свою очередь, приводит к смене знака и резкому увеличению напряжения на выходе второгоблока 8 нелинейности, Последнее черезусилитель .5 действует на второй входпервого блока 4 нелинейности и изменяет полярность его выходного напряжения, т, е. рабочая точка переходитпо регуляторной характеристике в область тормозных моментов (например,в точку С). В этом случае напряжениеО разряжает интегратор 7, что приводит к снижению О . Это снижение происходит до тех пор, пока Ом не сравняется с напряжением с выхода управляемого ограничителя 2, т. е. рабочаяточка выйдет на новую регуляторнуюхарактеристику точка 0) . Таким образом, предложенное устройствоо позволяет моделировать работу двигателя в тормозном и регуляторном режимах. Устройство для моделирования дви" гателя внутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла, вы"ход которого соединен с первыь. входомпервого сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника по" стоянного напряжения, а выход первого сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которого через выпрямительный элемент соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с вторым входом блокасравнения,и с первым входом первого блока нелинейности, выход которого со" единен с вторым входом интегратора, а также второй блок нелинейности, вы,". ход которого через усилитель соединен с вторым входом первого блока нелинейности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциоф нальных воэможностей за счет воспроизведения регуляторнцх и тормозныххарактеристик двигателя, в него дополнительно введены регулятор подачитоплива, управляемый делитель напряжения, второй сумматор и блок заданиявнешнего момента, причем регуляторподачи топлива механически связан суправляемым делителем напряжения, выход которого соединен с первым входомвторого сумматора, второй вход которого подключен к выходу интегратора,а выход сумматора соединен с входомвторого блока нелинейности, блок за 7 920774 8дания внешнего момента соединен с тре Источники информации,тьим входом интегратора, один вывод принятые во внимание при экспертизеуправляемого делителя напряжения под. Авторское свидетельство СССРключен к выходу источника постоянного, У 640326, кл. 6 06 6 7/62, 1976,напряжения, другой вывод управляемого 5 2. Авторское свидетельство СССРделителя напряжения соединен с шиной по заявке И 2745200/18-24,нулевого потенциала. кл. С 06 С 7/62, 1979 (прототип),920774 Л. Веселов акт л Заказ 23 Подписноеного комитета СССРний и открытийРаущская наб., д, 4/ НИИПИ по д 3035, м