Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК G06G7/62 

, Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в тренйжерах для обучения водителей транспортных средств и в исследовательских стендах. Известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания содержащее регулятор подачи топлива, интегратор, сумматор, инверторы, источник входного сигнала, источник опорного напряжения, реле, управляемый делитель напряжения, блоки нелинейности, инерционный блок и блоки сравнения 1. Недостатком этого устройства явля ется то, что оно не позволяет моделировать тормозные и пусковые характеристики двигателя. Если применить это устройство в тренажерах для подготовки водителей наземных транспорт ных средств, то из процесса обучения будет исключено формирование навыка торможения транспортного средства двигателем, последнее, особенно для быстроходных гусеничных машин, двигающихся по пересеченной местности, является основным видом торможения и запуска двигателя. Кроме того, известное устройство имеет довольно сложную конструкцию и большое количество электромеханических элементов (реле), снижающих общую надежность устройства. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла, сумматор, блоки сравнения, интегратор и блоки нелинейности 2. Недостатком этого устрЬйства является отсутствие возможности моделирования тормозных и регуляторных характеристик двигателя. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения тормозных и регуляторных характеристик двигателя. 39 Поставленная цель достигается те что в устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла, выход которого соединен с первым вх дом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу источни ка постоянного напряжения, а выход первого сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которо го через выпрямительный элемент соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с вторым вх дом блока сравнения и с первым входом первого блока нелинейности, выход которого соединен с вторым входо интегратора, а также второй блок не линейности, выход которого через ус литель соединен с вторым входом пер вого блока нелинейности, дополнитаЛ но введены регулятор подачи топлива управляемый делитель напряжения, вто рой сумматор и блок задания внешнег момента, причем регулятор подачи то лива механически связан с управляемым делителем напряжения, выход кото рого соединен с первым входом второ го сумматора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход сумматора соединен с входом второго блока нелинейности, блок за дания внешнего момента соединен с третьим входом интегратора, один вы вод управляемого делителя напряжени подключен к выходу источника постоянного напряжения, другой вывод управляемого делителя напряжения соединен с шиной нулевого потенциала. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 поле рабочих характеристик двигателя. Устройство содержит регулятор 1 подачи топлива, управляемый делитель 2 напряжения, первый сумматор 3, первый блок нелинейности, усилитель 5 блок 6 задания внешнего момента, интегратор 7, второй блок 8 нелинейности, выпрямительный элемент 9 датчик 10 температуры масла, источник Непостоянного напряжения, второй сумматор 12, блок 13 сравнения. Устройство работает следующим об разом. Основное уравнение, на котором основана работа модели, имеет вид М(шд)- Мс, где П - момент инерции, приведен. ный к валу двигателя; UJ - угловая скорбеть вращения вала двигателя; М,(и;|(- крутящий момент двигателя зависящий от угловой скорости вала двигателя и количества топлива; М - момент сопротивления вращению. Указанное уравнение решается с помощью интегратора 7, входной величиной которого является напря ;{ение, снимаемое с блока 6 задания внешнего момента (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе под нагрузкой - моменту сопротивления) . Зависимость М(а)| формируется с помощью первого блока t нелинейности, на первый вход которого подается напряжение с интегратора 7, пропорциональное оборотам двигателя, а на другой - напряжение, зависящее от подачи топлива. При отсутствии напряжения на входе интегратора 7 на выходе блока 13 сравнения имеется напряжение, пропорциональное статическому моменту сопротивления. Величина этого напряжения зависит от напряжения, пропорционального температуре масла, снимаемого с датчика ТО температуры масла. Запуск двигателя осуществляется напряжением, пропорциональным крутящему моменту стартера . Если 1 и мет 1 UbI то на выходе интегратора 7 напряжение и, начинает увеличиваться, .при этом напряжение, пропорциональное крутящему моменту,на выходе первого блока Ц нелинейности, изменяется по внешней характеристике (см. фиг. 2). Когда становится больше напряжения, пропорционального минимально устойчивым оборотам двигателя, напряжение на выходе блока сравнения 13 изменяет свою полярность, и выпрямительный элемент 9 не пропускает его на вход интегратора 7. Следовательно, действие момента статического сопротивления двигателя становится равно нулю, т. е. двигатель запустился. В этом случае напряжение с блока 6 отключается и увеличение оборотов происходит без воздействия внешних источников. При этом напряжение с выхода первого блока i нелинейности. продолжает изменяться по внешней характеристике. Работа по внешней характеристике определяется тем, что на второй вход первого блока нелинейности подаетс максимальное положительное напряжение, определяемое напрях ением со вто рого блойа 8 нелинейности. Когда напряжение с выхода интегратора 7 становится больше напряжения с выхода управляемого делителя 2 напряжения, напряжение на выходе второго су сумматора 12 меняет знак. При этом напряжение на выходе второго блока 8 нелинейности, а следовательно, и на втором входе первого блока Л нелиней ности, начинает резко уменьшаться, что приводит к снижению напряжения OfH на выходе первого блока Ц нелинейности, т. е. формируется регуляторная характеристика двигателя. Положение регуляторных характеристик двигателя определяется положением уп равляемого делителя 2 напряжения. При отсутствии напряжения L, пропорционального моменту сопротивле ния MC с блока 6, значение напряжени Uf равно нулю. Рабочая точка, опреде ляемая координатами крутящего момента и оборотов (п), находится на оси оборотов, например, в Чочке А. При увеличении U| рабочей точка находится по регуляторной характеристике т. е. напряжение U(,y уменьшается. При дальнейшем увеличении U рабочая точка выходит на внешнюю характеристику, в этом случае напряжение становится меньше напряжения, снимаемого с делителя 2. Дальнейшее увеличение О происходит по внешней характеристике. Если и (ti происходит заглоха ние по первой масти внешней характе ристики. Рассмотрим случай формирования тормозных характеристик. , Допустим, рабочая точка находится на регуляторной характеристике (точка В) . В этом случае напряжение Uj wc. const, т. е. имеем устано вившийся режим работы двигателя. При изменении положения регулятора 1 ггодами топлива в сторону уменьшения подачи топлива напряжение с выхода управляемого делителя 2 напряжения становится меньше , при этом меняется знак на выходе второго сумматора 12, что, в свою очередь, приводит к смене знака и резкому увели96 чению напряжения на выходе второго блока 8 нелинейности. Последнее через усилитель 5 действует на второй вход первого блока ( нелинейности и изменяет полярность его выходного напряжения, т. е. рабочая точка переходит по регуляторной характеристике в область тормозных моментов (например, в точку С). В этом случае напряжение Уц разряжает интегратор 7, что приводит к снижению U(jj. Это снижение происходит до тех пор, пока Uio не сравняется с напряжением с выхода управляемого ограничителя 2, т.е. рабочая точка выйдет на новую регуляторную характеристику (точка 0). Таким образом, предложенное устройство позволяет моделировать работу двигателя в тормозном и регуляторном режимах. Формула изобретения Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла, выход которого соединен с первык входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выход первого сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которого через выпрямительный элемент соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения,и с первым входом первого блока нелинейности, выход которого соединен с вторым входом интегратора, а также второй блок нелинейности, выг. ход которого через усилитель соединен с вторым входом первого блока нелинeйнoctи, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения регуляторных и тормозных характеристик двигателя, в него дополнительно введены регулятор подачи топлива, управляемый делитель напряжения , второй сумматор и блок задания внешнего момента, причем регулятор подачи топлива механически связан с управляемом делителем напряжения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход сумматора соединен с входом второго блока нелинейности, блок заДания внешнего момента соединен с т ре тьим входом интегратора, один вывод управляемого делителя напряжения подключен к выходу источника постоянного напряжения, другой вывод управляемого делителя напряжения соединен с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетбЬьство СССР N , кл. G 06 G 7/62, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 27 5200/18-2,

кл. G 06 G 7/62, 1979 (прототип). Фиг. 2. днеш/ я/) )iapa/(ff7ff/}ucfnL//raf Peii pmo/ff jk/e xapa/ mff/ e/c nt/At/