Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<>968828 (61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 920774 (22) Заявлено 15. 12. 80 (21) 3244961/18-24

f5) ) М. Кд,з

G G 7/62 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет153} УДК 681 333 (088. 8) Опубликовано 2Ы082. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания23 ° 10 ° 82 (72) Авторы изобретения

A. A. Бельке и Н. М. Купцов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

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

По основному авт. св. Р 920774 известно устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержашее 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 со вторым входом блока сравнения и с первым входом первого блока нелинейности, выход которого соединен со вторым входом интегратора, а также второй блок нелинейности, выход которого через усилитель соединен со вторым входом первого блока нелинейности, регулятор подачи топлива, управляемый делитель напряжения, второй сумматор и блок задания внешнего момента, при чем регулятор подачи топлива механически связан с управляемым делителем напряжения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора второй вход которого подключен к выхс ду интегратора, а выход сумматора соединен со 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 потенциала t 1). устройство не позволяет моделировать работу двигателя в аварийных режимах, например, при перегреве двигателя. Применение такого устройства в тренажере снижает его методические возможности при обучении водителей

20 действиям в аварийных ситуациях.

Целью изобретения является расши" рение функциональных воэможностей .эа счет моделирования отказа двигате. ля при его перегреве. Эта цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит переключатель, последовательно соединенные .датчик температуры охлаждаюцей жидкости, второй блок сравнения, ре ле времени и согласуниций усилитель, 968828 выход которого соединен с управляющйм входом переключателя, выход которого подключен ко второму входу интегратора, первый и второй информационные входы переключателя соответственно соединены с выходом первого блока нелинейности и с источником постоян.ного напряжения, другой вход второго блока сравнения подключен к источнику постоянного напряжения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2— поле рабочих характеристик двигателя; на фиг. 3 - схема блока нелинейности, на фиг. 4 - то же.

Устройство содержит регулятор 1 подачи топлива, управляемый делителв

2 напряжения, второй сумматор 3, второй блок 4 нелинейности, усилитель 5, блок 6 задания внешнего момента, интегратор 7, первый блок 8 нелинейности, переключатель 9, выпрямительный элемент 10, датчик 11 температуры масла, первый сумматор 12, первый блок 13 сравнения, датчик 14 температуры охлаждающей жидкости, второй блок 15 сравнения, реле 16 времени, 5 согласующий усилитель 17, источник

18 постоянного напряжения. B состав блоков 4 и 8 входят резисторы 19, диоды 20, операционные усилители 21.

Устройство работает следующим обзр разом.

Основное уравнение, на котором основана работа устройства, имеет вид где J момен т инерции, прив еде нный к валу двигателя; (у) — угловая скорость вращения 40 вала двигателя;

М(Ж,q)-крутящий момент двигателя, зависящий от угловой скорости вала двигателя и количества топлива; 45

М вЂ” момент сопротивления враС щения.

Уравнение решается с помощью интегратора 7, выполняющего функцию сумматора-интегратора, входными величинами которого является напряжение, снимаемое с блока 6 задания внешнего момента (при запуске оно пропорционально моменту стартера, при работе под нагрузкой оно пропорционально моме н ту с опрот ивл ени я) .

Зависимость М(щ, q) формируется с помощью первого блока 8 воспроизведения нелинейности, на первый вход которого подается напряжение с интегратора 7, пропорциональное оборотам 60 двигателя, а на другой. — напряжение, пропорциональное величине подачи топлива.

При отсутствии напряжения на выходе интегратора 7, на выходе блока 13 65 сравнения имеется напряжение, пропорциональное статическому моменту сопротивления. Величина этого напряжения зависит от напряжения пропорционального температуре масла, снимаемо. го с датчика 11 температуры масла.

Запуск "двигателя" осуществляется напряжением, пропорциональным крутящему моменту стартера V „. Если м r /Пмс, то на выходе интек о ст ратора 7 напряжение Ц,„начинает увеличиваться, при этом напряжение,пропорциональное крутящему моменту U на выходе первого блока 8 воспроизведения нелинейности, изменяется по внешней характеристике (фиг. 2).

Когда 0 „ станет больше напряжения, пропорционального минимально устойчивым оборотам двигателя, напряжение на выходе блока 13 сравнения изменит свою полярность, и выпрямительный элемент 10 не пропустит его на вход интегратора 7.Следовательно, действие момента статического сопротивления двигателя станет равно нулю, т. е.двигатель запустится. В этом случае напряжение U, . с блока 6 задания внешнего момента отключается и увеличение оборотов происходит без воздействия внешних источников. При этом напряжение с выхода первого блока 8 воспроизведения нелинейности продолжает изменяться по внешней характеристике.

Работа на внешней характеристике определяется тем, что на второй вход первого блока 8 воспроизведения нелинейности подается максимальное положительное напряжение, определяемое напряжением со второго блока 4 воспро. изведения нелинейности. Когда напряжение Ци, 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 воспроизведения нелинейности, а следователь- но и на втором входе первого блока 8 воспроизведения нелинейности, начинает резко уменьшаться, что приводит к снижению напряжения U на выходе первого блока 8 воспроизведения нелинейности, т.е. формируется регуляторная характеристика двигателя. Положение регуляторных характеристик двигателя определяется положением управляемого делителя 2 напряжения.

При отсутствии напряжения U пропорционального моменту сопротивления Мс с блока 6 задания внешнего момента, значение напряжения У.м раано нулю. Рабочая точка определяемая координатами крутящего момента и оборотов ..(и .находятися на оси оборотов, например, в точке А, При увеличении рабочая точка находится на регуМс ляторной характеристике, т.е. напря968828

Формула изобретения

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания по авт. св. 9.920774, 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 его перегреве, оно дополнительно содержит переключатель, последонательно соединенные датчик температуры охлаждающей жидкости, второй блок сравнения, реле времени, согласующий усилитель, выход которого соединен с управляющим входом.переключателя, выход которого подключен ко второму входу интегратора, первый и второй информационные нходы переключателя соответственно соединены с выходом первого блока нелинейности и с источником постоянного напряжения, другой вход второго блока сравне-! ния подключен к источнику постоянного напряжения. жение U+ уменьшается. При дальнейшем увеличении U c рабочая точка выйдет на внешнюю характеристику, в этом случае напряжение U ñòàíåò меньше напряжения, снимаемого с делителя 2.

Дальнейшее увеличение U c происхо5 дит по внешней характеристике. Если

Ц,д У с,„, то происходит "загло" хание" по первой .части внешней харак- теристики.

Рассмотрим случаи формирования тор-1О мозйых характеристик.

Допустим, рабочая точка находится на регуляторной характеристике (точка В). В этом случае, напряжение U„, =

=U H U =const,T.е.имеется устано- . 15 вившийся режим работы двигателя. При изменении положения регулятора 1 подачи топлива в сторону уменьшения подачи топлива напряжение с выхода управляемого делителя 2 напряжения 7П становится меньше U, при этом меняется знак на выходе второго сумматора 3, что, в свою очередь, приводит к смене знака и резкому увеличению напряжения на выходе второго блока 4 нелинейности. Последнее через усилитель 5 действует на второй вход первого блока 8 воспроизведения нелинейности и изменяет полярность его выходного напряжения, т.е. рабочая точка переходит по регуляторной характеристике в область тормозных моментов.

В этом случае напряжение U разряжает интегратор 7 что приводит к снижению Б,н . Это снижение будет происходить до тех пор, пока U не сравняется с напряжением выхода управляемого ограничителя, т.е. рабочая точка вый -. дет на новую регуляторную характеристику.

Влияние на процесс моделирования 40 работы двигателя, перегрева двигателя осущестнляется следующим образом.

На первый и второй входы блока 15 сравнения поступают напряжения с датчика 14, пропорциональное температуре 45 охлаждающей жидкости, и с источника

18 .постоянного напряжения, пропорциональное максимально допустимой тем пературе Vg,„

Если U< < 1 „, то напряжения на выходе второго блока 15 сравнения нет, а следовательно и не включено реле 16 времени и переключатель 9.

В этом положении первый вход коммутатора соединен с выходом, а следовательно со вторым входом интегратора 7, т.е. двигатель работает в нормальном режиме.

Если 13 U+rncx. то на выходе второго блока 15 сравнения появляется напряжение,.характеризующее наличие перегрева двигателя. Это.напряжение включает реле 16 времени, в результате чего через некоторое время, определяющее возможность работы двигателя до его отказа, на выходе реле

16 времени появится напряжение, которое через согласующий усилитель 17 воздействует на управляющий вход переключателя 9, подключая его второй вход к выходу, тем самым, включается напряжение, пропорциональное тормозному моменту, от источника. постоянного напряжения ко второму входу интегратора 7, н результате чего "двигатель останавливается".

Если же водитель своевременно, т.е. в течение времени срабатывания репе

16 времени заметит перегрев двигателя и устранит причину, вызывающую перегрев, то напряжение на выходе блока

15 сравнения вновь станет равным нулю и остановки днигателя не произойдет.

Таким образом, предложенное устройство позволяет моделировать отказ работы двигателя при его перегреве.

Применение его устройства -н тренажере позволит расширить методические возможности тренажера, что, в сною очередь, повысит качество обучения водителей, а выработанные на таком тренажере навыки управления в аварийных ситуациях создадут экономию средств, затрачиваемых на преждевременный ремонт транспортных средств, вышедших из строя в результате обычного недосмотра водителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельст.. о СССР

9 920774,. кл.,G 06 П 7/62, 1980 (прототип).

968828 фигЗ

Составитель В. Фукалов

Редактор Н. Бобкова Техред A.Ач Корректор Л. Бокшан

Заказ 8177/78 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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