Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 968828(22) Заявлено 15, 12. 80(21) 3244961/18-24 51 М, Кд,з С 06 С 7/62 с присоединением заявки МоГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий) Авторы обретени кеиН упцов 1) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГА ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ2 напряжения, выход которого соединенс первым входом второго сумматоравторой вход которого подключен к выхсду интегратора, а выход сумматорасоединен со входом второго блока нелинейности, блок задания внешнегомомента соединен с третьим входом интегратора, один вывод управляемого. делителя напряжения подключен к выходуисточника постоянного напряжения,другой вывод управляемого делителянапряжения соединен с шиной нулевогопотенциала 1,Устройство не позволяет моделировать работу двигателя в аварийных режимах, например, при перегреве двигателя. Применение такого устройствав тренажере снижает его методическиевозможности при обучении водителейО действиям в аварийных ситуациях.Целью изобретения ярение функциональных вза счет моделированияля при его перегреве.Эта цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит переключатель, последовательно соединенные .датчик температуры охлаждаюшейжидкости, второй блок сравнения, реле времени и согласующий усилитель,вляется расшиоэможностейотказа двигате Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в тренажерах для обучения водителей транспортных средств и в исследовательских стендах.По основному авт. св, Р 920774 известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержашее датчик температуры масла, 10 выход которого соединен с первым входом первого сумматора; второй вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выход первого сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которого через выпрямительный элемент соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения и с первым входом первого блока нелинейности, выход которого соединен со вторым входом интегратора, а также второй блок нелинейности, выход которого через усилитель соединен со вторым входом первого блока нелинейности, ре 2 гулятор подачи топлива, управляемый делитель напряжения, второй сумматор и блок задания внешнего момента, при чем регулятор подачи топлива механически связан с управляемым делителемвыход которого соединен с управляющйм входом переключателя, выход которого подключен ко второму входу интегратора, первый и второй информационные входы переключателя соответственно соединены с выходом первого блока нелинейности и с источником постоян,ного напряжения, другой вход второго блока сравнения подключен к источнику постоянного напряжения.На фиг. 1 представлена функцио нальная схема устройства; на фиг. 2 - поле рабочих характеристик двигателя; на фиг. 3 - схема блока нелинейности; на фиг. 4 - то же.Устройство содержит регулятор 1 подачи топлива, управляемый делителв 2 напряжения, второй сумматор 3, второй блок 4 нелинейности, усилитель 5, блок 6 задания внешнего момента, интегратор 7, первый блок 8 нелинейности, переключатель 9, выпрямительный элемент 10, датчик 11 температуры масла, первый сумматор 12, первый блок 13 сравнения, датчик 14 температуры охлаждающей жидкости, второй блок 15 сравнения, реле 16 времени,5 согласующий усилитель 17, источник 18 постоянного напряжения. В состав блоков 4 и 8 входят резисторы 19, диоды 20, операционные усилители 21,Устройство работает следующим об 30 разом.Основное уравнение, на котором основана работа устройства, имеет вид35 где 3момент инерции, приведенный к валу двигателя;а - угловая скорость вращения 40вала двигателя;М(Жц)- крутящий момент двигателя,зависящий от угловой скорости вала двигателя и количества топлива; 45М - момент сопротивления враСщения.Уравнение решается с помощью интегратора 7, выполняющего функцию сумматора-интегратора, входными величинами которого является напряжение, снимаемое с блока 6 задания внешнего момента (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе под нагрузкой оно пропорционально моменту сопротивления).Зависимость М( И, ц) формируется с помощью первого блока 8 воспроизведения нелинейности, на первый вход которого подается напряжение с интегратора 7, пропорциональное оборотам 60 двигателя, а на другой. - напряжение, пропорциональное величине подачи топлива.При отсутствии напряжения на выходе интегратора 7, на выходе блока 13 Ь 5 сравнения имеется напряжение, пропорциональное статическому моменту сопротивления. Величина этого напряжения зависит от напряжения пропорционального температуре масла, снимаемо го с датчика 11 температуры масла. Запуск "двигателя" осуществляется напряжением, пропорциональным крутящему моменту стартера П, Если /Ц / ) /Ц /, то на выходе интегМстратора 7 напряжение Ц,начинает увеличиваться, при этом напряжение,пропорциональное крутящему моменту Ц , на выходе первого блока 8 воспроизведения нелинейности, изменяется по внешней характеристике (фиг. 2).Когда 13 станет больше напряжения, пропорционального минимально устойчивым оборотам двигателя, напряжение на выходе блока 13 сравнения изменит свою полярность, и выпрямительный элемент 10 не пропустит его на вход интегратора 7.Следовательно, действие момента статического сопротивления двигателя станет равно нулю, т. е,двигатель запустится, В этом случае напряжение Ц . с блока 6 задания внешнего момента отключается и увеличение оборотов происходит без воздействия внешних источников. При этом напряжение с выхода первого блока 8 воспроизведения нелинейности продолжает изменяться по внешней характеристи. ке.Работа на внешней характеристике определяется тем, что на второй вход первого блока 8 воспроизведения нелинейности подается максимальное положительное напряжение, определяемое напряжением со второго блока 4 воспро изведения нелинейности. Когда напряжение Ци, с выхода интегратора 7 становится .больше напряжения с выхода управляемого делителя 2 напряжения, напряжение на выходе второго сумматора 3 меняет знак. При этом напряжение на выходе второго блока 4 воспроизведения нелинейности, а следователь-но и на втором входе первого блока 8 воспроизведения нелинейности, начинает резко уменьшаться, что приводит к снижению напряжения П на выходе первого блока 8 воспроизведения нелинейности, т.е. формируется регуляторная характеристика двигателя. Положение регуляторных характеристик двигателя определяется положением управляемого делителя 2 напряжения.При отсутствии напряжения Ц,с, пропорционального моменту сопротивления Мс с блока 6 задания внешнего момента, значение напряжения У, равно нулю. Рабочая точка определяемая координатами крутящего момента и оборотов,Ю .находятися на оси оборотов, например, в точке А, При увеличении Ц рабочая точка находится на регуесляторной характеристике, т.е. напря25 формула изобретения Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания по авт. св. 9.920774, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования отказа двигателя при его перегреве, оно дополнительно содержит переключатель, последонательно соединенные датчик температуры охлаждающей жидкости, второй блок сравнения, реле времени, согласующий усилитель, выход которого соединен с управляющим входом.переключателя, выход которого подключен ко второму входу интегратора, первый и второй информационные нходы переключателя соответственно соединены с выходом первого блока нелинейности и с источником постоянного напряжения, другой вход второго блока сравне 1 ния подключен к источнику постоянного. напряжения. жение 11,6 уменьшается. При дальнейшем увеличении Умс рабочая точка выйдет на внешнюю характеристику, в этомслучае напряжение О,станет меньшенапряжения, снимаемого с делителя 2.Дальнейшее увеличение 11,с происхо 5дит по внешней характеристике. ЕслиЦмсПс, то происходит "заглохание" по первой .части внешней харак-теристики.Рассмотрим случаи формирования тор омозйых характеристик.Допустим, рабочая точка находитсяна регуляторной характеристике точка В). В этом случае, напряжение У ==О и Ц;сопьс,т.е,имеется устано- . 15вившийся режим работы двигателя. Приизменении положения регулятора 1 подачи топлива в сторону уменьшенияподачи топлива напряжение с выходауправляемого делителя 2 напряжения 2 Остановится меньше Цц, при этом меняется знак на выходе второго сумматора 3, что, в свою очередь, приводитк смене знака и резкому увеличениюнапряжения на выходе второго блока 4нелинейности. Последнее через усилитель 5 действует на второй вход первого блока 8 воспроизведения нелинейности и изменяет полярность его выходного напряжения, т,е. рабочая точкапереходит по регуляторной характеристике в область тормозных моментов.В этом случае напряжение Ц разряжаетинтегратор 7 что приводит к снижению Бц, . Это снижение будет происходить до тех пор, пока Бне сравняется с напряжением выхода управляемого ограничителя, т.е. рабочая точка вый- дет на новую регуляторную характеристику.Влияние на процесс моделирования 40 работы двигателя, перегрева двигателя осущестнляется следующим образом.На первый и второй входы блока 15 сравнения поступают напряжения с датчика 14, пропорциональное температуре 45 охлаждающей жидкости, и с источника 18 .постоянного напряжения, пропорциональное максимально допустимой температуре УЕсли Б1 , то напряжения 5 О на выходе второго блока 15 сравнения нет, а следовательно и не включено реле 16 времени и переключатель 9. В этом положении первый вход коммута" тора соединен с выходом, а следовательно со вторым входом интегратора 7, т.е. двигатель работает в нормальном режиме.Если Ц 7 Б , , то на выходе второго блока 15 сравнения появляется напряжение,.характеризующее наличие перегрева двигателя. Это,напряжение включает реле 16 времени, в ре. зультате чего через некоторое время, определяющее возможность работы двигателя до его отказа, на выходе реле 16 времени появится напряжение, которое через согласующий усилитель 17 воздействует на управляющий вход переключателя 9, подключая его второй вход к выходу, тем самым, включается напряжение, пропорциональное тормозному моменту, от источника постоянно" го напряжения ко второму входу интегратора 7, н результате чего "двигатель останавливается".Если же водитель своевременно, т,е. в течение времени срабатывания реле 16 времени заметит перегрев двигателя и устранит причину, вызывающую перегрев, то напряжение на выходе блока 15 сравнения вновь станет равным нулю и остановки днигателя не произойдет.Таким образом, предложенное устройство позволяет моделировать отказ работы двигателя при его перегреве. Применение его устройства н тренажере позволит расширить методические возможности тренажера, что, в сною очередь, повысит качество обучения водителей, а выработанные на таком тренажере навыки управления в аварийных ситуациях создалут экономию средств, затрачиваемых на преждевременный ремонт транспортных средств, вышедших из строя в результате обычного недосмотра водителей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР М 920774 кл.,6 06 П 7/62, 1980 (прототип).пи 4влиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 8177/78 Тираж 731 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени 113035, Москва, Ж-Э 5, Пкомитета ССи открытийушская наб.,