Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<„I978166 (61) Дополнительное к авт, свид-ву У 802973 (22) Заявлено 15.12ЯО (21) 324 4962/18-24 ($1) М. Кл.з с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

G G 7/62

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 301182. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 30.1182 (33) УДК 681. 3 (088. 8) (72) Автор изобретения

A.A. Бельке (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ (ВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

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

По основному авт. св. Р 802973 известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик температуры масла,выход которого соединен с первым 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 первым входом первого блока нелинейности, выход которого соединен с вторым входом интегратора, а также второй блок нелинейности, вход которого через

В усилитель соединен с вторым входом первого блока нелинейности, регулятор подачи топлива, управляемый делитель напряжения, второй сумматор и блок задания внешнего момента, причем регулятор подачи топлива механически связан с управляемым делителем напряжения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к вы ходу интегратора, а выход сумматора соединен с входом второго блока нелинейности, блок задания внешнего момента соединен с третьим входом интегратора, один вывод управляемого делителя напряжения подключен к выходу источника постоянного напряжения, другой вывод управляемого делителя напряжения соединен с шиной нулевого потенциалаМ.

Недостатком устройства является

15 то что оно не позволяет моделировать работу двигателя в аварийных режимах, например, при падении давления масла. Применение такого устройства в тренажере транспортных средств снижает его методические возможности в плане обучения водителей в аварийных ситуациях.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет моделирования отказа двигателя при падении давления масла.

Эта цель достигается тем, что в устройство введен коммутатор, второй блок сравнения и последовательно соединенные датчик давления масла, тре978166 тий блок сравнения, элемент И, реле времени и согласующий усилитель, вы- хоц которого соединен с управляющим входом коммутатора, первый и второй входы коммутатора соответственно соединены с выходом первого блока нелинейности и с источником постоянного напряжения, выход коммутатора соеди» нен с вторым входом интегратора, вы-! ход которого через второй блок срав- нения соединен с другим входом эле- 10 мента И, а вторые входы второго и третьего блоков сравнения соединены с источником постоянного напряжения.

На фиг. 1 изобра>кена функциональнав(схема устройства; на фиг. 2 — 15 поле ° рабочих характеристик двигателя, йа фиг. 3 и 4 — схемы блоков нелинейности. Устройство содержит регулятор 1 подачи топлива, управляе мый делитель 2 напряжения, второй 2{) сумматор 3, второй блок 4 нелинейности, усилитель 5, блок 6 задания внешнего 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-ЗО сующий усилитель 19, источник 20 постоянного напряжения. Блоки 4 и 8 нелинейности содержат диоды 21, операционные усилители 22 и резисторы

23.

Устройство работает следующим образом.

Основное уравнение, на, котором основана работа устроиства,имеет

40 (-,9) - с, где 3 — момент инерции, приведенный к валу двигателя;

<<> угловая скорость враще 45 ния вала двигателя;

И(<>,9) — крутящий момент двигателя, зависящий от угловой скорости вала движения и количества топлива;

М вЂ” момент сопротивления вращению.

Указанное уравнение решается с помощью интегратора 7, входными величинами которого является напря>кение, снимаемое с блока 6 задания внешнего момента (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе под нагрузкой моменту сопротивления) . 60

Зависимость М (w, g ) формируется с помощью первого блока 8 нелинейности, 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

13 сравнения 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 0м . Если ,(Ом)>)0м), то на выходе интегратора 7 напряжение 0„, начинает увеличиваться, при этом напряжение проР порциональное крутящему моменту U

ha выходе первого блока 8 нелинейности, изменяется по внешней характеристике (фиг. 2).

Когда О@ 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 U„« c блока 6 задания внешнего момента отключается и увеличение оборотов происходит без воздействия внешних источников. При этом напряжение с выхода первого блока 8 нелинейности продолжает изменяться по внешней характеристике.

Работа на внешней характеристике определяется тем, что ца вт<>рой 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 нторого сумматора 3 меняет знак. При этом напряжение на выходе второго блока 4 нелинейности, а следонательно, и на втором входе первого блока 8 нелинейности, начинает резко уменьшаться, что приводит к снижению напряжения U 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 0 <.,пропорционального моменту сопротивления

М с блока 6 задания ннешнего момента, значение напряжения 0< равно нулю. Рабочая точка, определяемая координатами крутящего момента и оборотов ш, находится на оси оборотов, например, в точке A. При увеличении 0м

978166 рабочая точка находится на регуляторной характеристике, т.е. напряжение

U будет уменьшаться. При дальнейшем увеличении 0 рабочая точка выйдет на внешнюю характеристику, в этом случае напряжение U станет меньше

5 напряжения, снимаемого с делителя 2.

Дальнейшее увеличение Оис происходит по внешней характеристике. Если Ор > U „ происходит заглохание по первой части внешней характеристи- о ки.

Рассмотрим случай формирования тормозных характеристик.

Допустим, рабочая точка находится на регуляторной характеристике (точ- 15 ка В) . В этом случае напряжение U

U c и 0,„ = const, т.е. имеет место устайовившийся режим работы двигателя. При изменении положения регулятора 1 подачи топлива в сторону умень- 2() шения подачи топлива напряжение с выхода управляемого делителя 2 напряжения становится меньше U, при этом меняется знак на выходе второго сумматора 3, что, в свою очередь, при- 25 водит к смене знака и резкому увеличению напряжения на выходе блока 4 нелинейности. Последнее через усилитель 5 действует на второй вход перного блока 8 нелинейности и изменяет 30 полярность его выходного напряжения, т. е. рабочая точка переходит по регуляторной характеристике в область тормозных моментов (например в точку С). В этом случае напряжение U 35 разряжает интегратор 7, что приводит к снижению 0 . Это снижение будет происходить до тех пор, пока О„,сравняется с напряжением с выхода делителя 2, т.е. рабочая точка выйдет 4р на новую регуляторную характеристику (точка О).

Моделирование работы двигателя в аварийном режиме осуществляется следующим образом. 45

При нормально работающем двигателе на выходе интегратора 7 имеется напряжение, 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 для моделирования давления масла в двигателе, где на: пряжение, пропорциональное давлению масла, формируется автоматически в зависимости от оборотон коленчатого вала и температуры масла.

Напряжение Up, пропорциональное давлению масла, поступает на блок

13 сравнения, на другой вход которо 65

ro поступает постоянное напряжение с источника питания. Это напряжение выбирается таким, чтобы оно было равно по абсолютной величине и противоположно по знаку напряжению,пропорциональному минимальному давлению масла, при котором допустима ра": бота двигателЯ. Если Ор ОР.П,„ Uèñò. то на выходе блока 16 сравнения напряжение равно нулю. Если при моделировании давление масла ниже минимально допустимого Up < Up n, п Оист, 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, пропорциональное 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, .характеризующего наличие оборотов коленчатого вала двигателя. Это необходимо для 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 воэможности тренажа, что в свою очередь, повысит качество обучения водителей, а выработанные на таком тренажере навыки определения и управлвния в аварийных ситуациях создадут экономию средств, затраченных на преждевременный ремонт транспортных средств.

Формула изобретения

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания по авт.

978166

10 св. Р 8О2973, о т л и ч а ю щ е е с 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

Р 802973, кл. Q 06 G 7/62, 1979 (прототип).

9781бб

Рие.д

Составитель В. Фукалов

Редактор И. Ковальчук Техред Ж. Кастелевич Корректор C° . Шекмар

Заказ 9221/бб Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4