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

тий блок сравнения, элемент И, реле времени и согласующий усилитель, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, первый и второй входы коммутатора соответственно сое динены с выходом первого блока нели нейности и с источником постоянного напряжения, выход коммутатора соединен с вторым входом интегратора, выход которого через второй блок срав|нения соединен с другим входом элемента И, а вторые входы второго и третьего блоков сравнения соединены С источником постоянного напряжения На фиг. 1 изображена функциональHq схема устройства; на фиг. 2 йоЛе Рабочих характеристик двигателя) на фиг. 3 и 4 - схемы блоков нелинейности. Устройство содержит регулятор 1 подачи топлива, управляе мый делитель 2 напряжения, второй сумматор 3, второй блок 4 нелинейнос ти, усилитель 5, блок 6 задания внеш него момента, интегратор 7, первый блок -8 нелинейности, коммутатор 9, выпрямительный элемент 10, датчик 11 температуры масла, первый сумматор 12, первый блок 13 сравнения, второй блок 14 сравнения, датчик 15 давления масла, третий блок 16 сравнения элемент И 17, реле 18 времени, согла сующий усилитель 19, источник 20 постоянного напряжения. Блоки 4 и 8 нелинейности содержат диоды 21, операционные усилители 22 и резисторы 23. Устройство работает следующим об разом. Основное ypaвнeJ иe, нац котором основана работа устройства,имеет fi Л М (u;,g)-Mc,, где 3 -момент инерции, приведенный к валу двигате 1я -угловая скорость вращения вала двигателя; M(uj,g) -крутящий момент двигателя, зависящий от угловой скорости вала движения и количества топлива; -момент сопротивления вращению. Указанное уравнение решается с по мощью интегратора 7, входными величинами которого является напряжение снимаемое -с блока 6 задания внешнего момента (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе под нагрузкой - моменту сопротивления) . Зависимость М ш,д) формируется с помощью первого блока 8 нелинейнос ти , на первый вход которого подается напряжение с интегратора 7, пропорциональное оборотам двигателя, а на другой - напряжение, пропорциональное величине подачи топлива. При отсутствии напряжения на выходе интегратора 7 на выходе блока 13сравнения имеется напряжение, пропорциональное статическому моменту сопротивления. Величина этого напряжения зависит от напряжения, пропорционально: -о температуре масла, снимаемого с датчика 11 температуры масла. Запуск двигателя осуществляется напряжением, пропорциональным крутящему моменту стартера UM, ,IU(vi(,Tl UMc то на выходе интегратора 7 напряжение начинает увеличиваться, при этом напряжение, пропорциональное крутящему моменту U йа выходе первого блока 8 нелинейности, изменяется по внешней характеристике (.фиг. 2). Когда станет больше напряжения,, пропорционального минимально устойчивым оборотам двигателя, напряжение на выходе блока 13 сравнения изменяет свою полярность, и выпрямительный элемент 10 не пропускает его на вход интегратора 7. Следовательно, действие момента статического сопротивления равно нулю, т.е. двигатель запускается. В этом случае напряжение блока 6 задания внешнего момента отключается и увеличение оборотов происходит без воздействия внешних источников. При этом напряже;ние с выхода первого блока 8 нелинейности продолжает изменяться по внешней характеристике. ° Работа на внешней характеристике определяется тем, что ца вход первого блока 8 нелинейности подается максимальное положительное напряжение , определяемое напряжением со второго блока 4 нелинейности. Когда напряжение с выхода интегратора 7 становится больше напряжения с выхода управляемого делителя 2 напряжения, напряжение на выходе второго сумматора 3 меняет знак. При этом напряжение на выходе второго блока 4 нелинейности, а следовательно, и на втором входе первого блока 8 нелинейности, начинает резко уменьшаться, что приводит к снижению напряжения Unv на выходе первого блока 8 нелинейности, т.е. формируется регуляторная характеристика двигателя. Положение регуляторных характеристик двигателя определяется положением управляемого делителя 2 напряжения. При отсутствии напряжения .пропорционального моменту сопротивления MC с блока 6 задания внешнего момента, значение напряжения U,, равно нулю. Рабочая точка, определяемая координатами крутящего момента и оборотов О), находится на оси оборотов, например, в точке А. При увеличении Км рабочая точка находится на регулятор ной характеристике, т.е. напряжение Uu) будет уменьшаться. При дальнейшем увеличении U рабочая точка вый дет на внешнюю характеристику, в это случае напряжение ( станет меньше напряжения, снимаемого с делителя 2. Дальнейшее увеличение UM происходит по внешней характеристике. Если UM. Uwrnoix происходит заглохание по первой части внешней характеристи ки. Рассмотрим случай формирования. . тормозных характеристик. Допустим, рабочая точка находится на регуляторной характеристике (точ. ка в) . В этом случае напряжение U UiM(j. и DU) const, т.е. имеет место установившийся режим работы двигателя. При изменении положения регулято ра 1 подачи топлива в сторону умень1аения подачи топлива напряжение с вы хода управляемого делителя 2 напряже ния становится меньше Ui, при этом меняется знак на выходе второго сумматора 3, что, в свою очередь, приводит к смене знака и резкому увеличению напряжения на выходе блока 4 нелинейности. Последнее через усилитель 5 действует на второй вход первого блока 8 нелинейности и изменяет полярность его выходного напряжения, т.е. рабочая точка переходит по регуляторной характеристике в област тормозных моментов (например в точку С) . В этом случае напряжение и,, разряжает интегратор 7, что приводит к снижению . Это снижение будет происходить до тех пор, пока срав няется с напряжением с выхода делителя 2, т.е. рабочая точка выйдет на новую регуляторную характеристику (точка D). Моделирование работы двигателя в аварийном режиме осуществляется следуклаим образом. При нормально работающем двигателе на выходе интегратора 7 имеется напр$1жение, пропорциональное оборотам коленчатого вала двигателя, а на выходе датчика 15 давления масла напряжение, пропорциональное давлению масла в системе смазки двигателя. Датчик 15 давления масла может представлять собой либо потенциометр с помощью которого выставляется необходимое давление масла в системе, либо устррйство дпя моделирования давления масла в двигателе, где на пряжение, пропорциональное давлению масла, формируется автоматически в зависимости от оборотов коленчатого вала и температуры масла. Напряжение Up, пропорциональное давлению масла, поступает на блок 13 сравнения, на другой вход которо-го поступает постоянное напряжение с источника питания. Это напряжение выбирается таким, чтобы оно было рарно по абсолютной величине и противоположно по знаку напряжению,пропорционсшьному минимсшьному давлению масла, при котором допустима работа двигателя. Если Up ,«« UvicTf то на выходе блока 16 сравнения напряжение равно нулю. Если при моделировании давление масла ниже минимально допустимого Up UMCT , то на выходе третьего блока 16 сравнения появляется напряжение. Это напряжение поступает на первый вход элемента И 17. Если на втором входе элемента И 17 тоже имеется напряжение, то на его выходе появляется напряжение, которое включает реле 18 времени. Через некоторое время (время работы двигателя без давления масла в системе) на выходе реле 18 времени появляется напряжение, которое преобразуется согласующим усилителем 19 в напряжение, необходимое для срабатывания коммутатора 9. При отсутствии на управляющем входе коммутатора 9 сигнала с согласующего усилителя 19 напряжение с выхода первого блока 8 нелинейности, пропорцйональное крутящему моменту,поступает на второй вход интегратора 7, обеспечивая тем самым нормальную работу двигателя. Если коммутатор 9 сработал, то на второй вход интегратора 7 поступает напряжение с источника питания через второй вход коммутатора 9, пропорциональное тормозному моменту, которое остановит двигатель. Второй блок 14 сравнения служит для создания напряжения, -характери-. зующего наличие оборотов коленчатого вала двигателя. Это необходимо дпя того, чтобы реле 18 времени-не включалось при остановленном двигателе, когда давление масла отсутствует. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет моделировать работу двигателя внутреннего сгорания в нормальном режиме и в аварийном, когда давление масла в системе смазки двигателя упало. Применение устройства в тренажере для обучения водителей транспортных средств позволит расширить возможности тренажа, что в свою очередь, повысит качество обучения водителей, а выработанные на таком тренажере навыки определения и управления в аварийных ситуациях создадут экономию средств, затраченных на преждевременный ремонт транспортных средств. Формула изобретения Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания по авт.

ев, № 802973, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования отказа двигателя при падении давления масла, оно дополнительно содержит коммутатор,второй блок сравнения и последовательно соединенные датчик давления масла, третий блок сравнения, элемент И, реле времени и согласующий усилитель, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, первый и второй входы коммутатора соответственно;соединены с выходом первого блока нели-нейности и с источником постоянного напряжения, выход коммутатора соединен с вторым входом интегратора, выход которого через второй блок сравнения соединен с другим входом элемента И, а вторые входы второго и третьего блоков сравнения соединены с источником постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 802973, кл. Я 06 G 7/62, 1979 (прототип).

Sf/fU/f jfOpOfff fp

Реес/-

i.n

yapOffmppcff/TJi/ffCi

Ц) иг. I mpiyf fJ t

2ff

I « i. V -j-4II3-4 M-ClZb

П

3

22

-ff