Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

.ЯО 06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 43/ 18-24(прототип) В 31В.В. Бод видетельство СССС 7/62, 1976.детельство СССРС 7/62, 1980 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее последовательно соединенные датчик температуры масла, первый сумматор, блок сравнения, выпрямительный элемент, интегратор и первый блок нелинейности, выход интегратора соединен с другим входом блока сравнения и с первым входом второго сумматора, выход которого через последовательно соединенные второй блок нелинейности и усилительlсоединен с другим входом первого блока нелинейности, вторые входы первого и второго сумматоров соединены соответственно с источником постоянного напряжения и выходом датчика напряжения угла поворота педали подачи топлива, а выход блока задания внешнего момента соединенс вторым входом интегратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей путем моделирования пусковых характеристик двигателя и тяговых характеристик электростартера,оно дополнительно содержит первыйи второй коммутаторы., элемент задержки, инвертор, последовательно содиненные кнопку запуска и третийблок нелинейности, выход которогосоединен с третьим входом интегратора, выход которого через инверторподключен к второму входу третьегоблока нелинейности, третий входкоторого соединен с выходом датчикатемпературы масла, информационныйвход и выход первого коммутатора подключены соответственно к выходу первого блока нелинейности и к четвертому входу интегратора, а управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом блока сравнения и через элемент задержки - с управляю- .щим входом второго коммутатора,вход и выход которого соответственносоединены с источником опорного напряжения и третьим входом первогосумматора.Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в тренажерах транспортных средств.Известно устройство для моделиро вания механической передачи, содержащее последовательно соединенные первый интегратор, второй интегратор, инвертирующий усилитель и третий интегратор, последовательно соединенные четвертый интеграторблок нелинейности типа сухое трение и пятый интегратор, а также два мостовых выпрямителя и три инвертора 11.,Наиболее близким к изобретению 15 является устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее,последовательно соединенные датчик температуры масла, первый сумматор, блок сравнения, выпрямитель ный элемент, интегратор и первый блок нелинейности, выход которого соединен с вторым входом интегратора, выход интегратора одновременно соединен с вторым входом блока сравнения и с первым входом второго сумматора, выход которого через последовательно соединенные второй блок нелинейности и усилитель соединен с вто рым входом первого блока нелинейнос- ЗО ти, вторые входы первого и второго сумматоров соответственно соединены с источником постоянного напряжения и датчиком угла поворота педали подачи топлива, а блок задания внешщ,го момента соединен с третьим входом интегратора 21.Недостатком известного устройстваявляется то, что с его помощью немодулируются пусковые характеристики 4 Одвигателя и тяговые характеристикиэлектростартера, что не позволяетправильно смоделировать процесс запуска двигателя электростартером.Это приводит к тому, что при использовании известного устройства,например,в тренажерах, обучаемомунельзя привить правильные навыки позапуску двигателя электростартером.Цель изобретения - расширение 50функциональных возможностей устройства путем моделирования пусковыххарактеристик двигателя и тяговыххарактеристик электростартера.Поставленная цель достигается 55тем, что устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания,содержащее последовательно соединецные датчик температуры масла, пер. вый сумматор, блок сравцеция, ныпрямительный элемент, интегратор и первый блок целицейцости, выход интегратора соединен с другим входом блока сравнения и с первым входом второго сумматора, выход которого через последовательно соединенные второй блок нелинейности и усилитель соединен с другим входом первого блока нелинейности, вторые входы первого и второго сумматоров соединены соответственно с источникомпостоянного напряжения и выходом датчика напряжения угла поворота педали подачи топлива, а выход блока задания внешнего момента соединен с вторым. входом интегратора, дополнительно содержит первый и второй коммутаторы, элемент, задержки, инвертор, последовательно соединенные кнопку запуска и третий блок нелинейности, выход которого соединен с третьим входом интегратора, выход ко. торого через инвертор подключен к второму входу третьего блока нелинейности, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры масла, информационный вход и выход первого коммутатора подключены соответственно к выходу первого блока нелинейности и к четвертому входу интегратора, а управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом блока сравнения и через элемент задержки - с управляющим входом втоФрого коммутатора, вход и выход которого соответственно соединены с источником опорного напряжения и третьим входом первого сумматора.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 поле рабочих характеристик двигателя; на фиг, 3-5 - возможные реализации схем блоков нелинейности.1Устройство содержит датчик 1 напряжения угла поворота педали подачи топлива, кнопку 2 запуска, второй сумматор 3, ицвертор 4, третий блок 5 нелинейности, блок 6 за-. дания внешнего момента датчик 7 температуры масла, второй блок 8 нелинейности, первый коммутатор 9, интегратор 10, выпрямительный элемент 11, первый сумматор 12, элемент 13 задержки, второй коммутатор 14, усилитель 15, первый блок 16 нелинейности, блок 17 сравнения, выход ко горого45 этом на выходе датчика 1 появляется напряжение, которое, пройдя через сумматор 3, блок 8 нелинейности и усилитель 15, преобразуется в напряжение, пропорциональное величине5 подачи топлива (в данном случае максимальная подача), а с датчика кнопки 2 на первый вход блока 5 нелинейности поступает постоянное напряжение, пропорциональное максимальному Моменту стартера (при Ыд =, О). На третий вход блока 5 нелинейности поступает напряжение с выхода датчика 7 температуры масла, которое при заглушенном двигателе соответствует температуре окружающей среды. В результате на выходе блока 5 нелинейности появляется напряжение, пропорциональное Мс и зависящее от температуры окружающей среды (чем больше температура, тем больше момент)1 которое поступает на четвертый вход интегратора 10. На первый вход интегратора 10 поступает напряжение, пропорциональное Мо , с блока.17 сравнения через выпрямительный эле" мент 11, а на третий вход интегратора поступает напряжение, пропорциональное Мвц с блока задания внешних моментов. 30Если О, 1 )Омц +О , то на выходе интегратора 10 появляется растущее напряжение Цпропорциональное частоте вращения вала двигателя.Напряжение Ощ через инвертор 4, не- З 5 обходимый для согласования напряжения по знаку, поступает на второй вход блока 5 нелинейности, уменьшая при этом напряжение Оы (фиг, 5), что, в свою очередь, влечет за собой 40 уменьшение скорости нарастания напряжения О на вьгходе интегратора10, и, при условии01 10 м ф Ом ц заряд интегратора прекращается. Запуск двигателя осуществляется лишь в том случае, если напряжение Оц.с выхода интегратора 10 становится больше напряжения на выходе сумматора 12, пропорционального минимальной частоте запуска двигателя (Юцд, 50При этом на выходе блока 17 сравнения напряжение изменяет свою полярность и выпрямительный элемент 11 не пропускает его на вход интегратора 1 О, что эквивалентно уменьше нию М до нуля, Одновременно напряжением с выхода блока 17 замыкается первый коммутатор 9, на второй вход интегратора 10 поступает напряжение Ом ,пропорциональное крутящему моменту двигателя при работе его на внешней характеристике, формируемое на выходе блока 16, В дальнейшем кнопка 2 может быть отпущена, дальнейший заряд интегратора 10 осуществляется за счет наличия на его втором входе напряжения Омов. Через время, определяемое временем задерж ки элемента 13 задержки, замыкается коммутатор 14, на третий вход сумматора 12 поступает постоянное напряжение и на его выходе появляется напряжение, пропорциональное 60 Мкоторое поступает на первый вход блока 17 сравнения. Время задержки элемента 13 выбрано из такого расчета, что напряжение на выходе интегратора 10 успевает вырасти до значения О 4 ) Оц М уВ этом случае напряжение на выходе блока 17 сравнения не изменяется, и коммутаторы 9 и 14 остаются замкнутыми, что соответствует запущенному двигателю. Изменяя напряжение на выходе датчика 7 температуры масла, который может представлять собой, например, потенциометр, возможно изменение крутящего момента стартера Мт и минимальной частоты запуска Ымцц,Причем при уменьшении температуры Мт уменьшается, а Ымц увеличивается, что приводит к увеличе" нию времени запуска или даже к невозможности его.ФПосле окончания процесса запуска разгон двигателя продолжает осуществляться за счет крутящего момента Мьв =ХМЧ 1 . Указанная зависимость формируется с помощью первого блока 16 нелинейности, на первый вход которого подается напряжение с интегратора 10, а на другой - напряжение, пропорциональное величине подачи топлива, Причем разгон в этом случае осуществляется по внешней характеристике.Работа на внешней характеристике определяется тем, что на второй вход блока 16 нелинейности подается максимальное положительное напряжение, определяемое напряжением с второго блока 8 нелинейности. Когданапряжение с выхода интегратора 10 становится больше напряжения с выхода датчика 1 угла поворота педалиподачи топлива, напряжение на выходе второго сумматора 3 меняет знак, При этом напряжение на выходе второго блока 8 нелинейности, начинает резко уменьшаться, что приводит к ,снижению напряжения 0.4 дп на выходе 5 первого блока 16 нелинейности, т.е. формируется регуляторная характеристика двигателя. Положение регуляторных характеристик двигателя определяется напряжением с датчика 1.10При отсутствии напряжения Омпер, пропорционального моменту сопротивления Яп с блока 6 задания внешнего момента, значение напряжения ОМ равно нулю. Рабочая точка, определяемая 15 координатами крутящего момента Мдв и оборотов Ю , находится на оси оборотов, например в точке А. При увеличении Ирабочая точка находится на регуляторной характеристике, т.е. 20 напряжение Оп уменьшается, При дальнейшем увеличении Омрабочая точка выходит на внешнюю характеристику. В этом случае 0 становится меньше напряжения, снимаемого с датчи 25 ка 1.При дальнейшем увеличении Ом, рабочая точка перемещается по внешней характеристике в сторону уменьшения оборотов. Если ОмперЦцл , то 30 происходит "заглохание" по первой части внешней характеристики.Рассмотрим случай формирования тормозных характеристик. Допустим, рабочая точка находится на регулятор-З 5 ной характеристике (точка В). В этом случае напряжение Ц :0и О=сопф , что соответствует установившемуся режиму работы двигателя. При изменении напряжения с выхода 40 датчика 1 угла поворота педали по-.дачи топлива в сторону уменьшенияподачи топлива напряжение с выходадатчика 1 становится меньше О дПри этом меняется знак на выходе второго сумматора 3, что, в свою очередь,приводит к смене знака и резкомуувеличению напряжения на выходе блока 8. Последнее через усилитель 15действует на второй вход первогоблока 16 нелинейности и изменяетполярность его выходного напряжения,т.е. рабочая точка переходит по регуляторной характеристике в областьтормозных моментов, например в точку С. В этом случае напряжениеразряжает интегратор 10, что приводит к снижению Ощ, . Это снижениепроисходит до тех пор, пока Оо несравняется с напряжением с выходадатчика 1 угла поворота педали подаситоплива, т.ерабочая точка выходитна новую регуляторную характеристику(точка Р ). Таким образом, устройство позволяет моделировать, кроме рабочих режимов, режим запуска двигателя электро- стартером, причем, в зависимости от желания инструктора можно менять условия запуска, например запуск в летних или зимних условиях.Применение предлагаемого устройства в тренажере для обучения водителей транспортных средств позволяет обучаемому отрабатывать правильные приемы запуска двигателя электро- стартером в разных климатических условиях, что повьппает качество обучения водителей транспортных средств.-й йод В.Фукаловочка оставител ехред Т.М рректор С.Шекмар ктор Н.Бобков одписное Заказ 6086/3 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, 99енного комитета СССРтений и открытий