Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК б 0 7/64 ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТОРСНОМУ ЕТЕЛЬСТВ ышениего в ок ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 942066, кл, С Об С 7/62, 1980.2. Авторское свидетельство СССР И 920774, кл . С 06 С 7/62, 1979.3. Авторское свидетельство СССР Р 951335, кл, С 06 С 7/64, 1980 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчик напряжения, пропорционального подаче топлива, сумматор, ограничитель и последовательно соединенные блок задания напряжения, пропорционального внешнему моменту, первый интегратор и бл нелинейности, выход которого соединен с другим входом первого интегратора, выход последнего подключен к управляющему входу ограничителя, выход которого соединен с другим входом блока нелинейности, о т л и 9)ЯОИ 1) 1 1 20 1 А ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюпов я точности моделирования,в н ведены блок нелинейноститипа "зона нечувствительности",выполненный в виде диодно-резисторной цепочки, состоящей из резистора и двух диодов, катоды которыхобъединены и соединены с однимвыводом резистора, и последовательно соединенные квадратор, второйинтегратор и третий интегратор, выход которого соединен с информационным входом ограничителя и первым входом сумматора, второйвходкоторого подключен к источнику опорного напряжения, выход сумматорасоединен с вторым входом второгоинтегратора, анод первого диода ди"одно-резисторной цепочки подключенк выходу второго интегратора, а анодвторого диода соединен с третьимвходом второго интегратора, другойвывод резистора диодно-резисторнойцепочки подключен к выходу датчиканапряжения, пропорционального подаче топлива, а вход квадратора подключен к выходу первого интегратора.Известно устройство для моделирования двигателя вцутреццего сгорания, содержащее первый и второй блоки нелинейности и интегратор 1 .Известно также устройство для 10 моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик педали подачи топлива сумматор блок15задания внешнего момента, интегратор, блок нелинейности 121.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания,содержащее последовательно соедиценнь 1 е блок задания напряжения, г 1 ропорциоцяльцого внешнему моменту, интегратор и перьый блок нелинейности,выход которого соединен с другим входом интегратора, последовательносоединенные сумматор и второй блокнелинейности, первый и второй входы сумматора соответственно соединены с В 1 жодом интегратора и выходом30датчика напряжения, пропорционального расходу топлива, управляемыйограничитель напряжения, информационный вход которого соединен с выходом второго блока нелинейности,а управляющий вход - с выходом ин- З 5тегратора, выход управляемого ограничителя напряжения соединен свторым Входом первого блока нелинейности 3,Недостатком известных устройствявляется то, что в них не учитываются инерционные свойства регулятора, в результате чего в переходныхрежимах погрешности достигают значительных величин. 45Цель изобретения - повьццение точности моделирования.Поставленная цель достигаетсятем что в устройство,цля моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик напряжения,пропорционального подаче тогглива,сумматор, ограничитель и последовательно соединенные блок заданиянапряжения, пропорционального внешнему моменту, первый интегратор иблок нелинейности, выход которогосоединен с другим входом первого Изобретение относится к вычислительной технике и может .найти приме- пение в тренажерах для обучения водителей транспортньгх средств и ис - следовательских стендах. 5 ицтегратора, Выход последнего подключен к управляющему входу ограничителя, вьгход которого соединен с дру- гим ВхОДОм блока нелинейности. Введены блок нелинейности тига "зона. нечувствительности, выло;п 1 еццый в виде диодно-резисторцой цепочки, состоящей из резистора и двух диодов, катоды которых объединены и соединены с од 1 цы выводом резистора, и последоватсльцо соединенные квапратор, второй интегратор и третий интегратор, Выход которого соединен с ицформациоццьц 1 входом ограничителя и первым Входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику опорцого напряжения, выход сумматора соедицец с вторым входом второго интегратора, анод первого диода диодцо-резисторной цепглки подк:почец к выходу второго ицтеграторя я яцод Втоэого диодя соединен с третьим входом второго интеггатора, 1 ругой вывод резистора диодцо-резисторцой цепочки подключен к Вьгходятчика напряжения, пропорционального подаче топлива я вход квадратора подключен к Выходу первого интегратора.Ня фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства," на фиг.2 схема блока целинейцости, наФиг. 3 - поле рабочих харяктеристик двигателя, Устройство содержит датчик 1 цапРЯЖЕНИЯ, ггРОПОРЦИОЦаЛЬНОГО ПОДаЕ топлива, квадратор 2, блок 3 задания напряжения пропорционального Внешнему моменту, блок ч нелинейнссти типа "зона нечувствительнос- ти , Выполненный в виде диодцо-резисторцой цепочки, Второй интегратор 5, сумматор б, первый , и третий 8 интеграторы, ограничитель 9 и блок 10 нелю 1 ейности, выход которого соединен с Вторым входом ггервого интегратора 7, вьгход послед - него через последовательно соединенные квадратор 2, интеграторы 5 и 8 и ограничитель 9 соединен с Вторым входом блока 10 нелинейности, перВый Вход которого соединен с вьгходом интегратора 7, первым Входом соег 1 иценцого с выходом блока 3. Выход интегратора 8 через сумматор о соединен с вторым Входом интегратора 5, в обратную связь которого Вкл 1 очена диодно-резисторцаяцепочка, вход которой соединен с выходом датчика 1. Устройство содержит также резисторы 11, диоды12, операционные усилители 13 и конденсатор 14.Устройство работает следующим об разом.Основное уравнение, на решении которого основана работа устройства, имеет видгде 1 - момент инерции, приведенный к валу двигателя,д - угловая скорость валадвигателя,М (ю, я) - крутяший момент двигателя, зависящий от угловой скорости валадвигателя и количестватоплива;М - внешний момент, приложенный к валу двигателя.Уравнение решается с помощью интегратора 7, входными величинамикоторого являются напряжения, снимаемые с блока 3 (при запуске онопропорционально моменту стартера,а при работе - величине внешнего момента, приложенного к валу двигателя) и блока 10 нелинейности, который формирует напряжение, пропорциональное величине М ( Я, я).При работе двигателя в зависимости от приложенного к валу внешнегомомента рабочая точка находится выше оси абсцисс - момент внешнихсил является моментом сопротивлениявращения, на оси абсцисс - момент ;внешних сил равен нулю (внутренними потерями пренебрегаем), ниже осиабсцисс - момент внешних сил является раскручивающим моментом, таккак двигатель работает в тормозном режиме.Управление двигателем осуществляется за счет изменения подачитоплива.При незапущенном двигателе напряжение 1, пропорциональное оборотам коленчатого вала, на выходеинтегратора 7 равно нулю.В этом случае напряжение на выходе квадратора 2 также равно нулю. Квадратор служит для формирования положительного напряжения1 О ном случае напрягецце Б не огра,ничивается, так как ограничитель ра 20 25 55 занное равновесие нарушается. Например, водитель выжал педаль на некото. 30 35 40 45 50 Пд, пропорционального центробежной силе от вращения грузиков.Следовательно, напряжение на первом входе интегратора 5 прц незапушенном "двигателе" равно нулю.За счет опорного положительного напряжения на втором входе сумматора 6 напряжение на выхоце ицтегратора 8 равно опорному, но с противоположным знаком.Это напряжение Б пропорционально положению рейки топливного насоса и в данном случае соответствует максимальной подаче топлива. Через ограничитель 9 оно подается па второй вход блока нелинейности. В данботает по отрицательной полярности по выходу (ограничитель цнвертирующий) .Перед запуском двцгателя водительвьглямает педаль подачи топлива наопределенный угол. При этом с датчика 1 снимается отрицательное напряжение Пп, , пропорциональное положению педали подачи топлива. Это напряжение поступает на диодно-резисторную цепочку, которая задает зону нечувствительности интегратора 5 (в данном случае для положительной полярности по выходу интегратора 5) .В результате этого напряжение на выходе интегратора появляется только тогда, когда напряжение Б с выхода квадратора 2 становится больше напряжения Пщ . В этом случае напряжение на выходе интегратора 5 пропорционально скорости перемещения рейки топливного насоса. Последнее интегрируется интегратором 8, в результате чего напряжение на выходе интегратора 8 уменьшается от Б дот.е. двигатель переходитаалев тормозной режим, При этом напряжение Бш уменьшается до тех пор, покане нас упит равенство Ппп т.е. моделируется равенство между центробежной силой и силой натяжения пружины регулятораДля изменения числа оборотов водитель изменяет положение педали подачи топлива, в результате чего укарый угол, т.е. П становится больше Б , в этом случае зона нечувст(вительности, определяемая блоком 4,увеличивается, и напряжение Б о напервом входе интегратора 5 не оказывает влияние на выходное напряжение интегратора 5. 5Поэтому напряжение на выходах интеграторов 5 и 8 определяется зйачением опорного напряжения на второмвходе сумматора 6, т.е, напряжениеБ 1, на выходе интегратора 8 и ограничителя 9 соответствует максимальнойподаче топлива. Следовательно, навторой вход интегратора 7 подаетсянапряжение Б , пропорциональноекрутящему моменту двигателя, соответствующее работе двигателя по внешней характеристике,В результате напряжение Б на выходе интегратора 7, а следовательно,и напряжение УБ на выходе квадратора 2 увеличивается.Данный процесс происходит до техпор, пока вновь не наступит равновесие, т,е, установится новое значение напряжения Ц,(106. Ппропорциональное оборотам двигателя.Если с блока 3 напряжение равнонулю (двигатель работает без нагрузки), то рабочая точка находится 30на оси абсцисс, При увеличении значения Ид , пропорционального раскручивающему моменту, рабочая точкадвигастся по регулярной характеристике в области тормозного момента,поскольку увеличение П,. на выходеинтегратора 7 приводит к увеличениюнапряжения на выходе квадратора 2 ина выходе интегратора 8, Если напряжение на выходе интегратора 8меньше (по абсолютной величине) уров.ня ограничения ограничителя 9, тонапряжение с выхода интегратора 8проходит без ограничения.В этом случае рабочая точка находится на отрезке ЛГ. В противномслучае точка выходит на линию РС,что соответствует режиму раскруткивала двигателя внешним моментом(фиг, 3).Таким образом, предложенноеустройство моделирует работу дизельного двигателя с регулятором, приэтом учитываются инерционные свойства регулятора, В результате значительно повышается точность моделирования работы двигателя, особеннав переходных режимах, которые наиболее характерны для транспортныхсредств,Применение предложенного устройства в тренажерах транспортных средств позволит повысить точность1моделирования динамики движения транспортных средств и, как следствие, повысить эффективность обучения водителей транспортных средств.гО 371 Составитель В. Фовецкая Техред М,Гергель едактор 0 одписное и б.д. 4 атент", гужгород, ул. Проектная, 4 Филиал каз 7745/38 ВНИИПИ Го по дела 113035, МоскТираж б 98 ударственного комите изобретений и откры а, Ж, Раушская н ов КоРРектоР С. Черни