Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1978 года по МПК G06G7/62 

1

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может найти применение при совместной работе аналоговых вычислительных машин с нагрузочными испытательными стендами, при аналоговом моделировании силовой цепи транспортных средств или в различных устройствах для тренировки водителей.

Известны устройства, моделирующие посредством операционных блоков аналоговых вычислительных машин нагрузочные характеристики двигателя, где воздействующими параметрами являются: расход топлива и скорость вращения выходного вала двигателя, а выходом - момент двигателя 1.

Имеются также модели двигателей, воспроизводящие посредством набора на аналоговых вычислительных мащинах рабочий процесс, газообмен, обслуживающие различные механизмы и агрегаты и автоматические системы регулирования.

Однако при исследовании динамических процессов в силовой цепи транспортных средств реально необходимыми входными параметрами, воздействующими на двигатель, являются: момент сопротивления и положение управляющего органа двигателя, нанример, положение педали подачи топлива. Для исследования в целом динаМИКИ системы «человек-силовая цепь транспортного средства - дорога нет необходимости в таких сложных устройствах как по построению, так и по обеспечению взаимосвязи с другими элементами изучаемой системы.

Известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее регулятор подачи топлива, интегратор, сумматоры, инверторы, источник входного сигнала, источник опорного напряжения и реле 2.

Однако это устройство не обеспечивает достаточной точности моделирования, поскольку оно моделирует двигатель, работающий в узком дианазоне изменяющейся нагрузки, и не может воспроизьестп всю совокупность реально существующих нагрузочно-скоростных режимов работы двигателя внутреннего сгорания, причем рассматривая и инерционность, и режим «заглохания его, и где бы входными параметрами являлись момент сопротивления и положение педали подачи топлива, изменяемые по закону случайных чисел.

Целью изобретения является позыптение точности моделирования.

Для этого в устройство введены управляемый делитель напряжения, блоки 1елцпейностп, и)ерцпонный блок и блокп сравнения, причем источник йходного сигнала подключен к входам первого и второго блоков нелинейности и к одному и:-; входов первого сумматора, другой вход KoioporiJ соединен с управляемым дели1-ejiew напряжения, связанным с регу,; ятором подачп топлива и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход первого блока иелииейности соедннси с иервыми входами второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с выходом второго блока нелинейности и с выходом первого инвертора, подключенного входом к выходу первого сумматора, еоедииенному с одним из входов четвертого блока сравиения, другой вход которого связан с выходом вгорого блока нелинейности, соединенным со входом второго инвертора, выходом связанного через последовательно включепные замыкающий контакт первого реле размыкающие контакты второго и трстье1о реле, со входом инерционного блока, выход первого сумматора соединен через noc.;ieдовательно включенные размыкаюнипт контакт четвертого реле, замыкающий контакт второго реле и размыкающий контакт третьего реле со входом инерционного блока, причем обмотки реле подключены к выходам одноименных блоков сравнения, выход инерцноииого блока соединен с установочным входом интегратора, выход которого подключен к входу третьего блока нелинейности, а вход интегратора через замыкающнй контакт пятого реле соедниен с выходом второго сумматора, входы которого соединены соответственно с выходом третьего блока нелинейности и источником входного сигнала. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит первый сумматор 1 для воспроизведения регуляториой характериетики двигателя, управляемый делитель наиряжения 2, регулятор 3 подачи топлива, инерционный блок 4 для имитации инерциоиности двигателя; интегратор 5, инверторы 6, 7, блоки 8-10 иелииейностей для восироизведения частей виещней характериетики двигателя, блоки 11 -14 сравнения, реле 15-23, второй сумматор 24, источник 25 опорного наиряжеиия. Работает устройство следующим образом. Режим работы двигателя характеризуется совокуиностью ряда параметров, к которым относятся: крутящий момент, число оборотов коленчатого вала и положение педали подачи топлива. Возможиые режимы работы двигателя охватывают некогорую область, которая может быть изображена графически в виде площади, ограниченпой внешней и регуляторной характе26 - ристпками двигателя (фиг. 2), В каждый момент времени координаты точки этою поля характеризуют режим работы двигателя. Внешняя характеристика двигателя представляется двумя зависимостями оборотов двигателя от момента: одна в диапазоие максимального момента - момента при максимальной мощности, которая реализуется блоком 10 нелинейности, а другая от нуля до максимального момента блоком 9. Такое иредставление внешней характеристики исключает ее двухзначность при одном и том же зиачении момента сопротивления. Таким образом, все поле работы двигателя разделяется на две части (1 и II, фиг. 2 линией АВ). Работа ь юй или иной области определяется блоком 14 сравнения, на первый вход которого поступает отрицательный сигнал с управляемого делителя напряжения, связанного с регулятором 3 подачи топлива, а па второй вход положительное напряжение с источника 25 онорного напряжения. К выходу блока подключено .поляризованное реле 17, которое ироизводит переключение либо в I, либо во II область поля работы двигателя в зависимости от положения регулятора подачи топлива. Выбор первой или второй части виещней характеристики двигателя осуществляется блоком 12 сравнения, на выходе которого стоят иоляризованные реле 18 и 19, для отключения начальных условий от интегратора 5, когда двигатель работает по первой части внешней характеристики, т. е. в режиме «заглохания (при моменте сопротивлепия большем, чем момент, развиваемый двигателем); и для подключения источника питания к реле 21, контакты которого включают реле 22 и реле 23. Реле 22 служит для подключения к выходу устройства напряжения, пропорциоиального моменту нервой части внешней характеристики двигателя, снимаемого с блока пелииейности 8. Реле 23 подключает ко входу интегратора 5, когда двигатель работает в режиме «заглохания, выход сумматора 24, измеряющего увеличение скорости вращения колеичатого вала двигателя. На фиг. 1 показано положение, когда двигатель работает во II области поля возможных режимов работы. Ноложение регулятора иодачи топлива определяет изменение момента по заданной егуляторной характеристике. Например, либо по прямой CiDi, либо по (фиг. ). Допустим, чтов данный момент времени вигатель работает во второй области поя. При увеличении момента сопротивлеия обороты вала изменяются по регуляорной прямой C-iD-i. При достижении точи 2 срабатывает блок 13 еравнения и ри дальнейшем увеличении Же обороты вигателя изменяются по второй части нещней характеристики двигателя вплоть

до максимального крутящего момента, т. е. до точки А. Если Мс больше My,„ая-, то блок 12 сравнения переведет работу на первую часть внешней характеристики двигателя и происходит «заглохание двигателя напряжением с сумматора 24, выдаюш,его ускорение «заглоха1 ия двигателя, сраоатыванием через контакты реле 21 и далее реле 22 и 23 с соответствуюш,ей коммутанией и подключением к выходу устройства интегратора 5 и блока нелинейности 8.

Если регулятор нодачи топлива находится в положении, когда двигатель работает по регуляторной характеристики , то блок 14 сравнения переключает контакты реле 17 и при непрерывном увеличении Мс двигатель достигает точки DZ, где срабатывает блок 11 сравнения, который контактами реле 16 отключает от интегратора 5 начальные условия по оборота1М двигателя, включает реле 20, через контакты которого иодается напряжение на реле 21 и происходит «заглохание двигателя, как это описаио выше.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в широком диапазоне исследовать динамические ироцессы в сложных силовых системах транспортных средств.

Возможность широкого, быстрого и иростого варьирования параметров моделируемого двигателя в описываемом устройстве сокраш,ает в 5-8 раз выбор и расчет оптимальных режимов работы и параметров динамических систем по сравнению с методом их математического дискретного вычисления.

Формула изобретения

Устройство для моделирования, двигателя внутреннего сгорания, содержашее регулятор подачи топлива, интегратор, сумматоры, инверторы, источник входного сигнала, источник оиориого напряжения и реле, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены уиравляемый делитель напряжения, блоки нелинейности, инерционный блок и блоки сравнения, причем источник входного сигнала подключен к входам первого и второго блоков нелинейности и к одному из входов первого сумматора, другой в.од которого соединен с управляемым делителем напряжения, связанным с регулятором подачи топлива и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход первого блока нелинейности

соединен с первыми входами второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с выходом второго блока нелинейности и с выходом первого инвертора, иодключенного

входом к выходу первого сумматора, соединенному с одним из входов четвертого блока сравнения, другой вход которого связан с выходом второго блока нелинейности, соединенным со входом второго инвертора,

выходом связанного через иоследовательно включенные замыкающий контакт первого реле и размыкающие контакты второго и третьего реле, со входом инерционного блока, выход первого сумматора соединен

через последовательно включенные размыкающий контакт четвертого реле, замыкающий контакт второго реле н размыкающий контакт третьего реле со входом ннерцнонного блока, ирнчем обмотки реле подключены к выходам одноименных соответствующих блоков сравнения, выход инерционного блока соединен с установочным входом интегратора, выход которого подключен ко входу третьего блока нелинейности, а вход ннтегратора через замыкающий контакт пятого реле соединен с выходом второго сумматора, входы которого соединены соответственно с выходом третьего блока нелинейности и источником входного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.НИИинформтяжмаш«Двигатели внутреннего сгорания, реф. 4-75-5

«Применение ЭВЛ1 для исследоваиня динамики двигателей с турбоподдувом.

2.Известия высших учебных заведений. Машиностроение, N° 12, 1965, изд. МВТУ, М., с. 48.

pez

25

Фиг. t

.„

с 2 r-V-- „L/

) Vlu

rajL $

21 2Z 23