Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 978166(22) Заявлено 1512 ЯО (21) 324 4962/18-24 Р 1 М Кз с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 06 С 7/62 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) У СТВО ДЛУТРЕНН МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯО СГОРАНИЯ 5 5 5 Изобретение относится к вычисли,тельной технике и может найти приме нение в тренажерах для обучения водителей транспортных средств и в исследовательских стендах.По основному авт. св. Р 802973 известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла, 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 с вторым входом блока сравнения и первым входом первого блока нелинейности, вы 2 ход которого соединен с вторым входом интегратора, а также второй блок нелинейности, вход которого черезВусилитель соединен с вторым входом первого блока нелинейности, регулятор подачи топлива, управляемый делиТель напряжения, второй сумматор и блок задания внешнего момента, причем регулятор подачи топлива механически связан с управляемым делителем напряжения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к вы ходу интегратора, а выход сумматора соединен с входом второго блока нели нейности, блок задания внешнего момента соединен с третьим входом интегратора, один вывод управляемого делителя напряжения подключен к выходу источника постоянного напряжения, другой вывод управляемого делителя напряжения соединен с шиной нулевого потенциаламиНедостатком устройства является то что оно не позволяет моделировать работу двигателя в аварийных режимах например, при падении давления масла. Применение такого устройства в тренажере транспортных средств снижа ет его методические возможности в плане обучения водителей в аварийных ситуациях.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет моделирования отказа двигателя при падении давления масла.Эта цель достигается тем, что в устройство введен коммутатор, второй блок сравнения и последовательно сое диненные датчик давления масла, тре 978166тий блок сравнения, элемент И, релевремени и согласующий усилитель, вы-хоц которого соединен с управляющимвходом коммутатора, первый и второйвходы коммутатора соответственно соединены с выходом первого блока нелинейности и с источником постоянногонапряжения, выход коммутатора соеди"нен с вторым входом интегратора, выход которого через второй блок срав-нения соединен с другим входом элемента И, а вторые входы второго итретьего блоков сравнения соединеныс источником постоянного напряжения.На фиг. 1 изображена функциональнщ схема устройства; на фиг. 2 - 15поле рабочих характеристик двигателя, йа фиг. 3 и 4 - схемы блоковнелинейности. Устройство содержитрегулятор 1 подачи топлива, управляемый делитель 2 напряжения, второй 20сумматор 3, второй блок 4 нелинейности, усилитель 5, блок б задания внешнего момента, интегратор 7, первыйблок 8 нелинейности, коммутатор 9,выпрямительный элемент 10, датчик 11температуры масла, первый сумматор12, первый блок 13 сравнения, второйблок 14 сравнения, датчик 15 давления масла, третий блок 16 сравнения,элемент И 17, реле 18 времени, согла-З 0сующий усилитель 19, источник 20 постоянного напряжения. Блоки 4 и 8нелинейности содержат диоды 21, операционные усилители 22 и резисторы23,Устройство работает следующим образом.Основное уравнение, на. которомоснована работа устроиства,имеет403 = и (,9)-игде 3 - момент инерции, приведенный к валу двигателя;- угловая скоРость вращения вала двигателя,И(ж,9) - крутящий момент двигателя, зависящий от угловойскорости вала движения иколичества топлива;М - момент сопротивлениявращению.Указанное уравнение решается с помощью интегратора 7, входными величинами которого является напряжение, снимаемое с блока б задания внешнего момента (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе под нагрузкой . моменту сопротивления) . 60Зависимость М (,9) формируется с помощью первого блока 8 нелинейности, на первый вход которого подается напряжение с интегратора 7, пропорциональное оборотам двигателя, а на 65 другой - напряжение, пропорциональное величине подачи топлива.При отсутствии напряжения на выходе интегратора 7 на выходе блока 13 сравнения имеется напряжение, пропорциональное статическому моменту сопротивления. Величина этого напряжения зависит от напряжения, пропорционально: о температуре масла, снимаемого с датчика 11 температуры масла. Запуск двигателя осуществляется напряжением, пропорциональным крутящему моменту стартера Ом . Если (Ом Ом 1, то на выходе интегратора 7 напряжение О, начинает увеличиваться, при этом напряжение проР порциональное крутящему моменту Ом йа выходе первого блока 8 нелинейности, изменяется по внешней характеристике (фиг, 2),Когда О) станет больше напряжения пропорционального минимальноустойчивым оборотам двигателя, напряжение на выходе блока 13 сравнения изменяет свою полярность, и выпрямительный элемент 10 не пропускает егона вход интегратора 7. Следовательно, действие момента статического сопротивления равно нулю, т.е. двигатель запускается. В этом случае напряжение О с блока 6 задания внешнегомомента отключается и увеличение обо.ротов происходит без воздействия внешних источников. При этом напряжение с выхода первого блока 8 нелинейности продолжает изменяться по внешней характеристике.Работа на внешней характеристикеопределяется тем, что ца втрой входпервого блока 8 нелинейности подается максимальное положительное напряжение, определяемое напряжением со второго блока 4 нелинейности. Когда напряжение с выхода интегратора 7 становится больше напряжения с выхода управляемого делителя 2 напряжения,напряжение на выходе нторого сумматора 3 меняет знак. При этом напряжение на выходе второго блока 4 нелинейности, а следонательно, и на втором входе первого блока 8 нелинейности, начинает резко уменьшаться, что приводит к снижению напряжения Омна выходе первого блока 8 нелинейности, т.е. формируется регуляторная характеристика двигателя. Положение регуляторных характеристик двигателяопределяется положением управляемогоделителя 2 напряжения.При отсутствии напряжения Ом ,пропорционального моменту сопротивления М с блока 6 задания ннешнего момента, значение напряжения Ом равно нулю. Рабочая точка, определяемая координатами крутящего момента и оборотов ш, находится ва оси оборотов, например, в точке А. При увеличении Омрабочая точка находится на регуляторной характеристике, т.е, напряжение Од будет уменьшаться, При дальнейшем увеличении О рабочая точка выйдет на внешнюю характеристику, в этом случае напряжение О, станет меньше5 напряжения, снимаемого с делителя 2.Дальнейшее увеличение Ои происходит по внешней характеристике. Если Ор ) Омпроисходит заглохание по первой части внешней характеристи ки.Рассмотрим случай Формирования тормозных характеристик.Допустим, рабочая точка находится на регуляторной характеристике (точ ,ка В). В этом случае напряжение ООмс и Ор = сопят, т.е. имеет место устайовившийся режим работы двигателя. При изменении положения регулятора 1 подачи топлива в сторону умень шения подачи топлива напряжение с выхода управляемого делителя 2 напряжения становится меньше О , при этом меняется знак на выходе второго сумматора 3, что, в свою очередь, при водит к смене знака и резкому увеличению напряжения на выходе блока 4 нелинейности. Последнее через усилитель 5 действует на второй вход перного блока 8 нелинейности и изменяет 30 полярность его выходного напряжения, т.е, рабочая точка переходит по регуляторной характеристике в область тормозных моментов (например в точку С), В этом случае напряжение О, 35 разряжает интегратор 7, что приводит к снижению О,. Это снижение будет происходить до тех пор, пока О,сравняется с напряжением с выхода делителя 2, т.е. рабочая точка выйдет 40 на новую регуляторную характеристику (точка 0).Моделирование работы двигателя в аварийном режиме осуществляется следующим образом. 45При нормально работающем двигателе на выходе интегратора 7 имеется напряжение, пропорциональное оборотам коленчатого вала двигателя, а на выходе датчика 15 давления масла - напряжение, пропорциональное давлению масла в системе смазки двигателя.Датчик 15 давления масла может представлять собой либо потенциометр с помощью которого выставляется необходимое давление масла в системе, либо устройство для моделирования давления масла в двигателе, где на: пряжение, пропорциональное давлению масла, Формируется автоматически в зависимости от оборотон коленчатого вала и температуры масла.Напряжение О, пропорциональное давлению масла, поступает на блок 13 сравнения, на другой вход которо 65 го поступает постоянное напряжение с источника питания, Это напряжение выбирается таким, чтобы оно было равно по абсолютной величине и противоположно по знаку напряжению,пропорциональному минимальному давлению масла, при котором допустима ра". бота двигателя. Если ОрОрю,ь Оист. то на выходе блока 16 сравнения напряжение равно нулю. Если при моделировании давление масла ниже минимально допустимого ОрОр ," Оист, то на выходе третьего блока 16 сравнения появляется напряжение. Это напряжение поступает на первый вход элемента И 17. Если на втором входе элемента И 17 тоже имеется напряжение, то на его выходе появляется напряжение, которое включает реле 18 времени. Через некоторое время (время работы двигателя без давления масла в системе) на выходе реле 18 времени появляется напряжение, которое преобразуется согласующим усилителем 19 в напряжение, необходимое длясрабатывания коммутатора 9.При отсутствии на управляющем входе коммутатора 9 сигнала с согласующего усилителя 19 напряжение с выхода первого блока 8 нелинейности, пропорциональное крутящему моменту, поступает на второй вход интегратора 7, обеспечивая тем самым нормальную работу двигателя. Если коммутатор 9 сработал, то на второй вход интегратора 7 поступает напряжение с источника питания через второй вход коммутатора 9, пропорциональное тормозному моменту, которое остановит двигатель.Второй блок 14 сравнения служит для создания напряжения, .характеризующего наличие оборотов коленчатого вала двигателя. Это необходимо для того, чтобы реле 18 времени-не вклю" чалось при остановленном двигателе, когда давление масла отсутствует,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет моделировать работу двигателя внутреннего сгорания внормальном режиме и в аварийном, когда давление масла в системе смазкидвигателя упало. Применение устройства в тренажере для обучения водителей транспортных средств позволит расширить воэможности тренажа, чтов свою очередь, повысит качество обучения водителей, а выработанные на таком тренажере навыки определения и управлвния в аварийных ситуациях создадут экономию средств, затраченных на преждевременный ремонт транспортных средств. Формула изобретенияУстройство для моделирования дви.гателя внутреннего сгорания по авт, 9781660 св, Р 8 О 2973, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей за счетмоделирования отказа двигателя припадении давления масла, оно дополнительно содержит коммутатор, второйблок сравнения и последовательно соединенные датчик давления масла, третий блок сравнения, элемент И, релевремени и согласующий усилитель, выход которого соединен с управляющимвходом коммутатора, первый и второйвходы коммутатора соответственно соединены с выходом первого блока нелинейности и с источником постоянного напряжения, выход коммутатора соединен с вторым входом интегратора, выход которого через второй блок сравнения соединен с другим входом элемента И, а вторые входы второго и третьего блоков сравнения соединены с источником постоянного напряжения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 802973, кл, С 06 С 7/62, 19799781 б 6 иг. Ц Редакт 1/бб ВНИИ Тираж 731И Государственного комитетаделам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская на Заказ 9 ПодписиСР д. 4/5 113 илиал ППП "Патент", г. Ужгород л. Проектная Составитель В,ФукаловИ,Ковальчук Техред Ж.Кастелевич Корректор С.Шекмар