Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК G06G7/64 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в тренажерах для обучения водителей транспортных средств и в исследовательских стендах.

Цель изобретения - повышение точности моделирования двигателя при работе на частичных скоростных ха- рактер истиках.

На фиг. 1 представлена структур-, ная схема устройства; на фиг. 2 - скоростные характеристики двигателя; на фиг. 3 - схема управляемого нагруженного делителя напряжения с кусочно-линейной характеристикой; на фиг. 4 - статическая характеристика нагруженного управляемого делителя.

Устройство содержит последовательно соединенные делитель 1 напряжения, интегратор 2, блок 3 задания напряжения, пропорционального внешнему моменту, усилитель 4 и кусочно- линейный функциональный преобразователь 5. Блок 3 содержит ограничительные резисторы 6 и переменный резистор 7.

Интегрирование уравнения движения осуществляется фазоинвертирующим интегратором 2, выходное напряжение которого пропорционально угловой скорости вращения вала двигателя, а входное напряжение равно алгебраической сумме трех напряжений. На первый вход интегратора подается напряжение с блока 3, пропорциональное -моменту стартера при моделировании процесса запуска двигателя и моменту сопротивления при моделировании его рабо ы. На второй вход инФегратора 2 поступает напряжение с делителя 1, пропорциональное эффективному моменту по скоростной статической характеристике двигателя. На третий вход интегратора 2 подключено напряжение отрицательной обратной связи с выхода интегратора 2, пропорциональное моменту потерь в двигателе.

Блок 3 состоит из двух делителей .

В тяговом режиме работы двигателя регулируемое положительное напряжени другого делителя через переключатель поступает на выход блока 3. 2 Знак напряжения на выходе делите- ля 1 отрицательный, знак напряжения обратной связи положительньш.

Область рабочих характеристик дви гателя в осях момент - скорость ог- 10 раничена слева минимальной величиной Н скорости холостого хода, зависящей от температуры масла двигателя, сверху - внешней скоростной характеристикой А, справа - регуляторной 15 ветвью D, снизу - характеристикой мо мента С потерь в двигателе (фиг. 2). Если момент двигателя в этой облас- ти увеличить на величину момента G

потерь, получается область, ограниче 20 ная скоростью минимального холостого хода Н, внешней характеристикой В, регуляторной ветвью F и осью абсцисс графика. Ломанная Н, В, F аппроксими руется кусочно-линейной функцией и моделируется преобразователем 5. Отрицательная обратная, связь интеграто ра 2 на его третий вход приводит к уменьшению момента двигателя на вели чину G потерь и к восстановлению ра- бочей области характеристик в границах Н, А, D, G (фиг. 2). Функция Н, В, F моделируется преобразователем 5, а функция G - отрицательной обратной связью интегратора 2 на его 35 третий вход.

Частичные скоростные характеристики, например Q, получаются путем преобразования напряжения с выхода преобразователя 5, Простейшим преоб- 40 разованием является линейное. Его можно применить в моделях двигателя, используемых в тренажерах, где не требуется высокой точности. В этом случае на выходе преобразователя 5 45 включается делитель 1 напряжения, коэффициент передачи которого зави - сит от положения движка, которым задается угол открытия дроссельной

заслонки карбюратора. С целью повынапряжения (ограничительные резисто- о шения точности моделирования частичных характеристик делитель 1

ры 6) и трехпозиционного переключателя режимов (переменный резистр 7). В режиме запуска двигателя отрицательное напряжение с выхода одного из делителей через переключатель режимов поступает на выход блока 3. В режиме работы делителя на холостом ходу оба делителя отключены и на выходе блока 3 напряжение равно нулю.

напряжения должен быть нелинейным. Б частности, для получения кусочно- линейной характеристики может быть 55 использована схема нагруженного делителя, простейший вариант которой с двумя нагружающими резисторами 6 приведен на фиг. 3, оптическая характеристика - на фиг. 4.

В тяговом режиме работы двигателя регулируемое положительное напряжение другого делителя через переключатель поступает на выход блока 3. Знак напряжения на выходе делите- ля 1 отрицательный, знак напряжения обратной связи положительньш.

Область рабочих характеристик двигателя в осях момент - скорость ог- раничена слева минимальной величиной Н скорости холостого хода, зависящей от температуры масла двигателя, сверху - внешней скоростной характеристикой А, справа - регуляторной ветвью D, снизу - характеристикой момента С потерь в двигателе (фиг. 2). Если момент двигателя в этой облас- ти увеличить на величину момента G

потерь, получается область, ограничен- ная скоростью минимального холостого хода Н, внешней характеристикой В, регуляторной ветвью F и осью абсцисс графика. Ломанная Н, В, F аппроксимируется кусочно-линейной функцией и моделируется преобразователем 5. Отрицательная обратная, связь интегратора 2 на его третий вход приводит к уменьшению момента двигателя на величину G потерь и к восстановлению ра- бочей области характеристик в границах Н, А, D, G (фиг. 2). Функция Н, В, F моделируется преобразователем 5, а функция G - отрицательной обратной связью интегратора 2 на его третий вход.

Частичные скоростные характеристики, например Q, получаются путем преобразования напряжения с выхода преобразователя 5, Простейшим преоб- разованием является линейное. Его можно применить в моделях двигателя, используемых в тренажерах, где не требуется высокой точности. В этом случае на выходе преобразователя 5 включается делитель 1 напряжения, коэффициент передачи которого зави - сит от положения движка, которым задается угол открытия дроссельной

напряжения должен быть нелинейным. Б частности, для получения кусочно- линейной характеристики может быть использована схема нагруженного делителя, простейший вариант которой с двумя нагружающими резисторами 6 приведен на фиг. 3, оптическая характеристика - на фиг. 4.

в известном устройстве регулятор- ные характеристики получаются путем смещения регуляторной ветви D вдоль оси абсцисс при изменении топливо- передачи, Регуляторные характеристики, выполненные более пологими, моделируют в определенной рабочей зоне линеаризованные частичные скоростные характеристики двигателя.

В предлагаемом устройстве частичные скоростные характеристики получены смещением вдоль оси ординат внешней скоростной характеристики Н, А, DC одновременной трансформацией ее формы и угла наклона вплоть до характеристики G потерь, поэтому более точно моделируют реальные физические процессы регулирования двигателя, работающего на частичных скоростных характеристиках, например карбюраторного.

Усилитель 4 предназначен для усиления и инвертирования входного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

При моделировании залуска двигателя с выхода блока 3 на вход интегратора 2 поступает отрицательное напряжение, пропорциональное крутящему моменту стартера. На выходе интегратора 2 увеличивается положительное напряжение, пропорциональное скорости двигателя. Если оно превысит величину, пропорциональную ми нимально устойчивым оборотам холостого хода, на выходе делителя 1,появляются отрицательное напряжение, пропорциональное моменту двигателя в соответствии с его внешней или частичной скоростной характеристикой.

После окончания моделирования процесса запуска двигателя и ручного включения режима работы модели двигателя на холостом ходу выходное напряжение блока 3 отключается. Управляя делителем 1, моделируют устано- - вившиеся и неустановившиеся режимы работы двигателя на холостом ходу.

Работа двигателя под нагрузкой моделируется с момента включения тдго85500 4

вого режима и подачи на вход интегратора 2 с блока 3 положительного напряжения, пропорционального моменту нагрузки. Изменяя положение движ- с ка делителя 1, получают некоторую частичную или внешнюю скоростную характеристику двигателя. Установившееся значение момента и скорости определяется точкой Р пересечения

fO характеристики С нагрузки с характеристикой, например Q, двигателя (фиг. 2).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повьш1ение точf5 ности.,моделирования двигателя при его работе на частичных скоростных характеристиках, дает возможность задать ограничение минимально устойчивой скорости, моделировать тормоз20 ные свойства двигателя и регулятор- ные ветви характеристик без усложнения схемы. Применение данного устройства в тренажерах для обучения водителей позволит реализовать с по25 мощью простой схемы многообразие функций, имеющих место в реальном двигателе, что способствует созданию требуемых навыков управления двигателем у обучанлцихся и повьш1ению зф30 фективности обучений.

Формула изобретения

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержа- 35 щее блок задания напряжения, пропорционального внешнему моменту, выход которого соединен с первым информационным входом интегратора, второй информационный вход которого соеди-. 40 нен с выходом делителя напряжения, выход интегратора подключен к входу усилителя, выход которого соединен с входом кусочно-линейного функционального преобразователя, выход кото45 рого подключен к входу делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования при работе на частичных скоростных характеристиках, выход ин0,тегратора соединен с третьим информационным входом интегратора.

фиг. г

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в тренажерах для обучения водителей транспортных средств. Цель изобретения - повьшение точности моделирования при работе на частичных скоростных характеристиках. Устройство содержит блок задания напряжения, пропорционального внешнему моменту, интегратор, усилитель, кусочно-линейный функциональный преобразователь, делитель напряжения. Устройство обеспечивает повышение , точности, дает возможность задать ограничение минимально устойчивой скорости, моделировать тормозные свойства двигателя и регуляторные ветви характеристик без усложнения схемы, позволяет реализовать с помощью простой схемы многообразие функций, имекицих место в реальном двигателе. 4 ил. i т cpt/z.f

в,

0

%/ж

ф1/г.З

фиг Л

Редактор И.Николайчук

Составитель В.Фукалов

Техред В.Кадар Корректор О.Луговая

Заказ 7527/52Тираж 670 Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4