Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ц640326

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.12.76 (21) 2455060/18-24 (51) Ч Кч 2

G 06G 7/62 с присоединением заявки ¹â€” ло делам изобретений (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень ЛЪ 48 (53) УДК 681.333 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.12,78 (72) Авторы изобретения

С. Е. Бурцев и А. С. Власов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Гасударственный комитет (23) риоритет

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 аналого- 10 вых вычислительных машин нагрузочные характеристики двигателя, где воздействующими параметрами являются: расход топлива и скорость вращения выходного вала двигателя, а выходом — момент двига- 15 теля (1).

Имеются также модели двигателей, воспроизводящие посредством набора на аналоговых вычислительных машинах 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, например, положение педали подачи топлива. Для исследования в целом дина- 30 мики системы «человек †силов цепь транспортного средства — дорога» нет необходимости в таких сложных устройствах как по построению, так и по обеспечению взаимосвязи с другими элементами изучгемой системы.

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

Однако это устройство не обеспечивает достаточной точности моделирования, поскольку оно моделирует двигатель, работающий в узком диапазоне 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 позышенпе точности моделирования.

Для этого в устройство вв". åíû управляемый делитель напряжения, блоки нелинейности, инерционный блок и блоки срав3 пения, причем источник входного снгна ta и дключен к в«ода:,i первого и второго олоков нелинейности и к одному из B .одов первого сумматоры, другой в«о,< которого сосдннсlt с управляемым,.слнгелс м напряжения, связанным с регулятором пода ltl топлива и с первым входом перво|о блока сравнения, второй в«од кото, ого иодксиочен и источнику опорного папря5кепп5), вы«од первого блока нелинейности соедин< и с первыми в«одами второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых со"динены соответственно с вы«одом второго блока нелинейности и с вы«одом первого инвертора, подключенного в«одом к выходу первого сумматора, соединенному с здннм из в«одов четвертого блока сравнения, другой вход которого связан с выходом вгорого блока нелинейности, соединенным со входом второго инвертора, выходом связанного через последовательно включенные замыкающий контакт первого реле и размыкающие контакты второго и третьего рслс, со в одом инерционного блока, выход псрвого сумматора соединен через последовательно включенные размыкающий контакт четвертого реле, замыкающий кон) акт второго реле и размыкающий контакт третьего реле со входом инерционного блока причем обмотки реле подкгиочены к вы1 кодам одноименны«блоков сравнения, вы«од инерционного бло ;a соединен е ус;ановочным в«одом интегратора, вы«од которого подключен к входу третьего блока нелинейности, а вход интегратора через замыкающий контакт пятого реле соединен выходом второго сумматора, входы которого соединены соотвстственно с вы.;одом третьего блока нелинейности и источником входного сигнала.

На фиг. 1 представлена блок-с«ема устройства; на фиг. 2 — - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый сумматор 1 для воспроизведения регуляторной характеристики двигателя, управляемый дели тель напряжения 2, регулятор 3 подачи топлива инерционный блок 4 для имитации

Г инерционности двигателя; интегратор о, пнверторы 6, 7, 0JIQKIt 8 — 10 нелинейностей для воспроизведения частей внешней характеристики двигателя, блоки 11- — 14 сравнения, реле 15 — 23, второй сумматор

24, источник 25 опорного напряжения.

Работает устройство следующим образом.

Режим работы двигателя характериз,ется совокупностью ряда параметров, к которым относятся: крутящий момент, число оборотов коленчатого вала и положение педали подачи топлива. Возможные ре)кимы работы двигателя охватывают некоторую область, которая может быть изобра)кена графически в виде площади, ограниченной внешней и регуляторной характе640326

4 рисгпками двигате)я (фиг 2) В каждый момент времени координаты точки это о поля характеризуют режим работы двигателя.

5 Внешняя «ыры Teðtte t ttêы,двигателя прсдл авляется двумя зависимостями оборотов двигателя от момента: одна в диапазоне максимального момента — момен га при максимальной мощности, которыя реалнзу10 ется блоком 10 нелинейности, а другая от нуля до максимального момента блоком 9.

Такое представление внешней «арактеристики исключает ее двухзначность при одном и том же значении момента сопротив15 ления. Таким образом, все поле работы двигателя разделяется на две части (1 и

II, фиг. 2 линией АВ). Работа ь ой или иной области определяется блоком 14 сравнения, на первый вход которого поступает

20 отрицательный сигнал с управляемого делителя напряжения, связанного с регулятором 3 подачи топлива, а на второй вход поло)кительпое напряжение с пс гочника 25 опорного напряжения. К выходу

25 блока подключено поляризованное реле 17, которое производит перекгпочение лпоо в

1, либо во II область поля работы двигателя в зависимости от положения регулятора подачи топлива. Выбор первой или гто30 рой части внешней характеристгп<.л двигателя осуществляется блоком !2 сравнения, на выходе которого стоят поляризованные реле 18 и 19, для отк.лючепия начальных условий от интегратора 5, когда двигатель работает по первой части внешней характеристики, т. е. в pe)tutt.te «загло«ания» (при моменте сопротивления большем, чем момент, развиваемый двигателем); и для подключения источника питания к реле 21, 40 контакты которого включают реле 22 и реле 23. Реле 22 служит для подключения к выходу устройства напряжения, пропорционального моменту первой части внешней характеристики двигателя, снимаемого

45 с блока нелинейности 8. Реле 23 подключает ко входу интегратора 5, когда двигатель работает в режиме «заглохания», выход сумматора 24, измеряющего увеличение скорости вращения коленчатого вала

50 двигателя. На фиг. 1 показано положение, когда двигатель работает во II области поля возможных режимов работы.

Положение регулятора подачи топлива определяет изменение момента по заданной регуляторной характеристике. Например, либо по прямой С505, либо по С,В, (фиг.

2) . Допустим, что в данный момент времени двигатель работает во второй области поля. При увеличении момента сопротивле50 ния обороты вала изменяются по регуляторной прямой С D . При достижении точки 0 срабатывает блок 13 сравнения и при дальнейшем увеличении М, обороты двигателя изменяются по второй части

65 внешней характеристики двигателя вплоть

640326 до максимального крутящего момента, т. е. до точки А. Если М, больше М,,„... то блок

12 сравнения переведет работу на первую часть внешней характеристики двигателя и происходит «заглохание» двигателя напряженпс-и с i умматора 24, выдающего ускорение «заглохания» двигателя, срабатыванием через контакты реле 21 и далее реле 22 и 23 с соответствующей коммутацией и подключением к выходу устройства интегратора 5 и блока нелинейности 8.

Если регулятор подачи топлива находится в положении, когда двигатель работает по регуляторной характеристики C,D3, то блок 14 сравнения переключает контакты реле 17 и при непрерывном увеличении М, двигатель достигает точки Dz, где срабатывает блок 11 сравнения, который контактами реле 16 отключает от интегратора 5 начальные условия по оборотам двигателя, включает реле 20, через контакты которого подается напряжение на реле 21 и происходит «заглохание» двигателя, как это описано выше.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в широком диапазоне исследовать динамические процессы в сложных силовых системах транспортны.; средств.

Возможность широкого, быстрого и простого варьирования параметров моделируемого двигателя в описываемом устройстве сокращает в 5 — 8 раз выбор и расчет оптимальных режимов работы и параметров динамических систем по сравнению с методом их математичсского дискретного вычисления.

Формула изобретения

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее регулятор подачи топлива, интегратор, сумматоры, инверторы, источник входного сигнала, источник опорного напряжения и реле, о т л ич а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены управляемый 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 вход которого соединен с управляемым делителем

5 напряжспия, связанным с регулятором подачи топлива и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход первого блока нелинейности

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

15 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, 20 выходом связанного через последовательно включенные замыкающий контакт первого реле и размыкающие контакты второго и третьего реле, со входом инерционного блока, выход первого сумматора соединен

25 ерез последовательно включенные размыкающий контакт четвертого реле, замыкающий контакт второго реле и размыкающий контакг третьего реле со входом инерционного блока, причем обмотки реле под50 ключены к выходам одноименных соответствующих блоков сравнения, выход инерционного блока соединен с установочным входом интегратора, выход которого подключен ко входу третьего блока нелинейЗ5 ности, а вход интегратора 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

4 «Применение ЭВМ для исследования динамики двигателей с турбоподдувом».

2. Известия высших учебных заведений, Машиностроение, № 12, 1965, изд. МВТУ, М., с. 48.

640326

2/ 22 25

Фиг /

M„,М, и//и

/ /длах

C/ / » Х»

e//z 2

Составитель И. Лебедев

Корректоры: Л. Брахнина и Т. Добровольская

Техред С. Антипенко

Редактор Ю. Челюканов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2221/16 Изд. № 783 Тираж 799 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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