Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК G06G7/64 

(5t) УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

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

Известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее регулятор подачи топлива, интегратор, сумматор, источник входного сигнала, источник опорного напряжения, управляемый делитель напряжения, блоки нелинейности СО.

Известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее первый и второй блоки нелинейности и интегратор С2.

Недостатками данных устройств является отсутствие возможности моделирования тормозных и регуляторных характеристик двигателя.

Наиболее близким по техническому решению н изобретению является устройство, для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник постоянного напряжения, регулятор подачи топлива, механически связанный с управляемым делителем напряжения, последовательно соединенные блок задания внешнего момента, интегратор и первый блок нелинейности, выход которого соединен с вторым входом интегратора, выход последнего через сумматор соединен с

10 входом второго блока нелинейности, второй вход сумматора соединен с выходом управляемого делителя напряжения, один вывод которого соединен с источником постоянного напряже15ния, другой - с шиной нулевого потенциала Сз J.

Недостатком данного устройства является то, что при подаче с блока задания внешнего момента напряже20ния, пропорционального раскручивающему моменту, торможение двигателем осуществляется по регуляторной характеристике. В результате возни39кает превышение максимально допустимых оборотов, что, в свою очередь, приводит к поломке двигателя Таким образом, при использовании данного технического решения в тренажере для обучения водителей транспортных средств не моделируется увеличение оборотов двигателя при приложении к его валу раскручивающего момента. Такие ситуации возникают, например, при переключении с высшей передачи на низшую или при движении с включен ной передачей на затяжном спуске, . т.е. из процесса обучения на тренажере исключаются отдельные ситуации, встречающиеся при упра влении реальным транспортным средством. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Поставленная цель достигается тем что в устройстве, содержацее последовательно соединенные блок задания напряжения, пропорционального внешнему моменту, интегратор и первый блок нелинейности, выход которо го соединен с другим входом интег-. ратора, последовательно соединенные сумматор и второй блок нелинейности первый и второй входы сумматора соответственно соединены с выходом интегратора и выходом датчика напря жения, пропорционального расходу топлива, введен управляемый ограничитель напряжения, информационный вход которого соединен с выходом второго блока нелинейности, а управляющий вход ограничителя напряжения соединен с выходом интегратора, выход управляемого ограничителя напряжения соединен с вторым входом первого блока нелинейности. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства) на фиг. 2 поле рабочих характеристик двигателя; на фиг. 3 - схема первого блока нелинейности; на фиг. k - схема вто рого блока нелинейности. Устройство содержит датчик 1 напряжения, пропорционального расходу топлива, сумматор 2, второй блок 3 нелинейности, управляемый ограничитель k напряжения, блок 5 задания внешнего момента, интегратор 6, пер вый блок 7 нелинейности. В состав блоков 3 и 7 нелинейности входят резисторы 8, диоды Э, операционные усилители 10. Устройство работает следующим об разом. 4 Основное уравнение, на решении которого основана работа устройства, имеет вид -I W . / м (,9;)где Л - момент инерции, приведенный к валу двигателя; и) - угловая скорость вала двигателя;(и) ос)- крутящий момент двигателя, зависящий от угловой скорости вала двигателя и количества топлива ft - внешний момент, приложенный к валу двигателя. Уравнение решается с помощью интегратора 6, входными величинами которого являются напряжения, снимаемые с блока задания внешнего момента 5 (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе оно пропорционально величине внешнего момента, приложенного к валу двигателя) и с первого блока 8 нелинейности, который формирует напряжение, пропорциональное величине М (Ю, eg ). При работе двигателя, в зависимости от приложенного к валу внешнего момента, рабочая точка находится выше оси абсцисс - момент внешних сил является моментом сопротивления вращению, на оси абсцисс момент внешних сил равен нулю (внутренними потерями пренебрегаем), ниже оси абсцисс - момент внешних сил является раскручивающим моментом, т.е. двигатель работает в тормозном режиме. Рассмотрим работу устройства в режиме торможения двигателем при приложении к валу двигателя раскручивающего внешнего момента. Допущением в данном случае будет то, что линия BD аппроксимируется прямой BE. Пусть внешний момент, приложенный к валу двигателя, равен нулю, то есть рабочая точка находится на оси абсцисс, например, точка А. В этом случае на выходе интегратора 6 имеется напряжение 1, пропорциональное оборотам вала двигателя, а на выходе первого блока 8 нелинейности напряжение .U|, пропорциональное крутящему моменту двигателя, равное нулю. Положение точки А на оси абсцисс определяется

напряжением с выхода датчика 1. Есл это напряжение равно напряжению U по величине, но противоположно по знаку, то на выходе сумматора напряжение равно нулю. На выходе второго блока 3 нелинейности формируется напряжение, которое без изменения проходит через ограничитель 4 и, действуя на второй вход первого блока 7 нелинейности, приводит к тому, что разность M(i«J, g) в данном случае то и М(ш, д)0, то есть .

Если с помощью блока задания внешнего момента увеличивать значение UH-P, как напряжения, пропорционального раскручивающему моменту, то рабочая точка движется по регуляторной характеристике в области тормозного режима, так как увеличение на выходе интегратора приводит к увеличению напряжения на выходе сумматора 2 и на выходе второго блока 3 нелинейности. Напряжение с выхода блока 3 без изменения по величине пройдет через ограничитель на второй вход блока 7, при этом напряжение на выходе блока 7 изменяется так, что разность 0, т.е. рабочая точка занимает новое положение, например, в точке F.

Дальнейшее увеличение Uji/ приводит к тому, что напряжение на выходе второго блока 3 нелинейности ста новится выше уровня ограничения ограничителя k. (Уровень ограничения последнего определяется напряжением Цу за счет чего достигается необходимый наклон линии BE). Следователь но, напряжение на выходе ограничителя изменится незначительно, пропорционально наклону линии BE, т.е. увеличение на выходе первого блока 7 нелинейности будет незначительным.

В результате этого напряжение Uyjвозрастает, т.е. вал двигателя раскручивается внешним моментом.

Таким образом моделируется работа двигателя в режиме раскрутки вала двигателя внешним моментом, что повышает ;точность моделирования двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее последовательно соединенные блок задания напряжения, пропорционального внешнему моменту, интегратор и первый блок нелинейности, выход которого соединен с другим входом интегратора, последовтельно соединенные сумматор и второ блок нелинейности, первый и второй входы сумматора соответственно соединены с выходом интегратора и выходом датчика напряжения, пропорционального расходу топлива, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит управляемый ограничитель напряжения, информационный вхо которого соединен с выходом второго блока нелинейности, а управляющий вход ограничителя напряжения соединен с выходом интегратора, выход управляемого ограничителя напряжения соединен с вторым входом первого блока нелинейности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G Об G 7/02, 1978.

кл. G Об G 7/62, 1979.

3 fu/Mjr/i )aparf(/rrfpucfrttjffcf

PesyjfX/Tfoj f u/e Wffaffmfpifc/rrt/fffj

0ue.Z