Устройство для моделирования шума двигателя Советский патент 1988 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может найти применение в устройствах для имитации двигателя в тренажерах транспортных средств.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет имитации шума турбокомпрессора в двигателях с турбоиадцувом.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для моделирования шума двигателя; на фиг.2 - блок моделирования двигателя внутреннего сгорания.

Устройство содержит источник 1 шума, фильтр 2.низкой частоты, первый полосовой фильтр 3 с перестраиваемой резонансной частотой, первый перемножитель 4, усилитель 5 с переменным коэффициентом усиления, блок 6 задания номера включенной передачи, второй перемножитель 7, первьй ключ 8, второй сумматор 9., первый пшротно- ймпульсный модулятор 10, третий сумматор 11,. генератор 12 с управляемой частотой сигнала, первый сумматор 13, первый компаратор 14, первый развязывающий диод 15, блок 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания, третий перемножитель 17, второй развязывающий диод 18, второй полосовой фильтр 19 с перестраиваемой резонансной частотой, второй широтно-импульс- ньй модулятор 20, инерционное звено 21, четвертьй перемножитель 22, второй компаратор 23, второй ключ 24.

Блок 16 (фиг.2) включает датчик 25 напряжения, сумматор 26, второй блок 27 нелинейности, управляемый ограничитель 28, блок 29 задания внешнего момента, интегратор 30, первый блок 31 нелинейности.

Устройство для моделирования шума двигателя работает следующим образом.

Сигнал с источника 1 шума поступает на фильтр 2,где ограничивается до диапазона, в котором находится основная энергия спектра шума реального двигателя, а затем поступает на вход первого полосового фильтра 3.

При имитации, например, акустического шума первой передачи в блоке 6 срабатьгоает ключ (не показан), соответствующий первой передаче, и подключает к первому полосовому фильт ру 3 радиоэлементы (не показаны), позволяющие выделить полосу частот.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соответствукнцую первой передаче, резонансная частота полосового фильтра 3 изменяется в зависимости от напряжения, пропорционального оборотам двигателя, которое поступает с блока 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания через первьй широтно- импульсньй модулятор 10.

Основное уравнение, на решении которого основана работа блока 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания, имеет вид:

I f М({0,д)-М,

где I - Момент инерции, приведенный к валу двигателяJ СЭ - угловая скорость вала двигателя;

М(оо,д)- крутящий момент двигателя, зависящий от угловой скорости вала и количества топлива;

М - врешний момент, пропорцио- нальньй изменению дорожных условий.

Напряжение U, пропорциональное оборотам вала двигателя в блоке 16, формируется интегратором 30, а напряжение и, пропорциональное крутящему моменту двигателя, формирует блок 31 нелинейности,

В генераторе 12 вырабатывается сигнал с частотой, изменяющейся от напряжения, пропорционального оборотам двигателя закону f KllQ, где К - зависит от числа цилиндров и тактности двигателя, а также от масштаба U .

На сумматоре 11 формируется моделирующий сигнал с частотой генератора 12, полярность которого имеет один знак за счет суммирования сигнала генератора 12 с постоянной составляющей от источника опорного напряжения. Перемножитель 4 используется в качестве модулятора, на котором сигнал с выхода полосового фильтра 3 модулируется по амплитуде сигналом с выхода сумматора 11, в результате чего он приобретает прерьюистый характер, хорошо различимый при малых частотах вращения двигателя и почти не различимый при больших частотах, что соответствует реальному шуму двигателя. Сигнал с перемножителя 4 поступает на усилитель 5 с переменным коэффициентом, коэффициент усиления

которого изменяется дискретно под воздействием блока 6 в зависимости от номера включенной передачи. С выхода усилителя 5 сигнал шума, относительный уровень которого соответствует выбранной передаче, поступает на второй перемножитель 7, где изменяется по уровню пропорционально напряжению с выхода первого сумматора 13, На выходе сумматора 13 формируется сигнал в соответствии со следующим выра- .

о.

KjUM.

где К,,К

7

«Г

масштабные коэффициенты сзт 1мирОвания, причем К становится равным нулю при смене

Напряжение, пропорциональное оборотам турбокомпрессора,с выхода инерционного звена через второй широтно- импульсный модулятор 20 изменяет резнака момента, разви- 20 зонансную частоту второго полосового ваемого двигателем. Фильтра 19 в пределах, в которых изменяется спектр шума турбокомпрессоV

м - лпропорциос раскручивающего на тормозной, за счет диода 15, полярность включения которого за- 25 висит от полярности напряжения U напряжение, нальное оборотам двигателя; 30 напряжение, пропорциональное моменту,развиваемому двигателем.

Данное выражение достаточно хорошо аппроксимирует зависимость уровня шума двигателей внутреннего сгорания от оборотов и момента.

С выхода перемножителя 7 сигнал шума через ключ 8 поступает на первый вход сумматора 9. Ключ 8 управляется компаратором 14, который срабатывает, закрьтая ключ 8, при оборотах двигателя, близких к нулю, предотвращал проникновение сигнала шума на выход устройства при заглушенном двигателе.

Шум турбокомпрессора турбонаддува зависит в основном от оборотов турбокомпрессора. Турбина турбокомпрессора раскручивается за счет энергии вы- 50 хлопных газов, которая пропорциональна мощности, развиваемой двигателем. В первом приближении можно считать, что обороты турбины пропорциональны развиваемой двигателем мощности с 55 некоторым запаздьюанием, определяемой инерционными свойствами турбины.С учетом указанного в предлагаемом устрой35

40

45

ра при изменении его оборотов.

Из сигнала источника 1 шума вторым перестраиваемьм полосовым фильтром 19 вьщеляется часть спектра, соответствующая его полосе и резонансной частоте (в каждый конкретный момент времени).

С выхода второго перестраиваемого полосового фильтра 19 сигнал шума поступает на четвертый перемножитель 22, где его уровень изменяется пропорционально оборотам турбокомпрессора сигналом с выхода инерционного звена 21. С выхода четвертого перемножителя 22 сигнал шума турбокомпрессора через второй ключ 24 поступает на второй вход первого сумматора,где суммируется с основным шумом двигателя и поступает на выход имитатора шума двигателя.

Второй ключ 24 управляется вторым компаратором 23, который срабатывает, закрывая ключ 24 при минимальных оборотах турбокомпрессора, предотвращая проникновение сигнала шума на выход устройства при напряжении с инерционного звена 21, стремящемся к нулю.

Формула изобретения

Устройство для моделирования шума двигателя-, содержащее блок моделирования двигателя внутреннего сгорания, выход оборотов вала двигателя которого соединен с входом первого широт

392 ,

стве шума обороты турбокомпрессора моделируются на выходе инерционного звена, на вход которого через второй диод 18 подается сигнал, пропорциональный мощности двигателя, формируемый на выходе третьего перемножителя 17 из сигналов, пропорциональных оборотам и моменту, развиваемым дви- гателем. Диод 18 служит для предотвращения попадания на инерционное звено сигнала противоположной полярности.

например, в режиме торможения двигателем, когда момент, развиваемый двигателем, меняет знак.

Напряжение, пропорциональное оборотам турбокомпрессора,с выхода инерционного звена через второй широтно- импульсный модулятор 20 изменяет ре50

0 5

5

0

5

ра при изменении его оборотов.

Из сигнала источника 1 шума вторым перестраиваемьм полосовым фильтром 19 вьщеляется часть спектра, соответствующая его полосе и резонансной частоте (в каждый конкретный момент времени).

С выхода второго перестраиваемого полосового фильтра 19 сигнал шума поступает на четвертый перемножитель 22, где его уровень изменяется пропорционально оборотам турбокомпрессора сигналом с выхода инерционного звена 21. С выхода четвертого перемножителя 22 сигнал шума турбокомпрессора через второй ключ 24 поступает на второй вход первого сумматора,где суммируется с основным шумом двигателя и поступает на выход имитатора шума двигателя.

Второй ключ 24 управляется вторым компаратором 23, который срабатывает, закрывая ключ 24 при минимальных оборотах турбокомпрессора, предотвращая проникновение сигнала шума на выход устройства при напряжении с инерционного звена 21, стремящемся к нулю.

Формула изобретения

Устройство для моделирования шума двигателя-, содержащее блок моделирования двигателя внутреннего сгорания, выход оборотов вала двигателя которого соединен с входом первого широтно-импульсного модулятора, с входом управления частотой генератора с управляемой частотой сигнала, с первым входом первого сумматора и входом первого компаратора, второй вход первого сумматора через первый развязывающий диод подключен к выходу крутящего момента двигателя блока моделирования двигателя внутреннего сгорания, источник шума, выход которого соединен с входом фильтра низкой частоты, выход которого подключен к входу настройки полосы пропускания первого полосового фильтра с перестраиваемой частотой, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя, выход которого подключен к информационному входу усилителя, с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, выход которого

го ключа, блок задания номера включенной передачи, выход которого соединен с входом задания коэффициента усиления усилителя с переменным коэффициентом усиления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет имитации шума турбокомпрессора в двигатепях с турбонаддувом, в него введены третий и четвертый перемножители, второй развязывающий диод, второй полосовой фильтр с перестраиваемой резонансной частотой, четвертый источник опорного напряжения, второй широтно-импульсный модулятор, инерционное звено, второй компаратор и второй ключ, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, первый и второй входы третьего перемножителя соединены соответственно с. выходами оборотов вала двигателя и крутящего момента двигателя, блока моделирования двигателя внутреннего сго

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в устройствах для имитации шума двигателя в трена - жерах транспортных средств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет имитации шума турбокомпрессора в -двигателях с турбонаддувом. Для достижения поставленной -цели в устройство введены два перемножителя, развязьшающий диод, полосовой фильтр с перестрдиваемой резонансной частотой, источник опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор, инерционное звено, компа- ;ратор и ключ. Введенные блоки позволяют получить акустический шум турбокомпрессора в режиме турбонаддува двигателя, что способствует обучению вождению транспортных машин. 2 ил.

соединен с первым входом второго сум- 25 рания, выход третьего перемножителя

матора, выход которого является выходом устройства, выход первого широт- но-импульсного модулятора соединен с вторым входом задания резонансной частоты первого полосового фильтра с перестраиваемой частотой, выход третьего сумматора подключен к второму входу первого перемножителя, выход генератора с управляемой частотой сигнала соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которо- го подключен к выходу первого источника опорного напряжения, выход второго источника опорного напряжения соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого подключен к второму входу второго перемножите-- ля, выход третьего источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого компаратора, выход которого

подключен к управляющему входу перво0

0

5

через второй развязывающий диод подключен к входу инерционного звена, выход которого соединен с первыми входами второго компаратора и четвертого перемножителя и с входом второго ши- ротно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу задания резонансной частоты второго полосового фильтра с перестраиваемой резонансной частотой, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, выход четвертого источника опорного напряжения соединен с вторым входом второго компаратора, выход которого подключен к управляющему вкоду второго ключа, выход источника шума соединен с входом настройки полосы пропускания второго полосового фильтра.с перестраиваемой резонансной частотой.

фув./