Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащее датчик напряжения, пропорционального подаче топлива, сумматор, ограничитель и последовательно соединенные блок задания напряжения , пропорционального внешнему моменту, первый интегратор и блок нелинейности, выход которого соединен с другим входом первого интегратора , выход последнего подключен к управляющему входу ограничителя, выход которого соединен с другим входом блока нелинейности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены блок нелинейности типа зона нечувствительности, выполненный в виде диодно-резисторной цепочки, состоящей из резистора и двух диодов, катоды которых объединены и соединены с одним выводом резистора, и последовательно соединенные квадратор, второй интегратор и третий интегратор, выход которого соединен с информационным входом ограничителя и первым входом сумматора, второйвход которого подключен к источнику опорс € ного напряжения, выход сумматора соединенс вторым входом второго интегратора, анод первого диода диодно-резисторной цепочки подключен к выходу второго интегратора, а анод второго диода соединен с третьим входом второго интегратора, другой вывод резистора диодно-резисторной цепочки подключен к выходу датчика напряжения, пропорционального подаче топлива, а вход квадратора подключен к выходу первого интегратора.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.Я0„„1120 1 А

3(51) G 06 С 7/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3620173/24-24 (22) 13.07.83 (46) 23. 10.84. Бюл. N - 39 (72) M.Н. Родин, Н.M. Купцов и А.A. Бельке (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 942066, кл. G 06 G 7/62, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

N 920774, кл . С 06 G 7/62, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 951335, кл. G 06 G 7/64, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчик напряжения, пропорционального подаче топлива, сумматор, ограничитель и последовательно соединенные блок задания напряжения, пропорционального внешнему моменту, первый интегратор и блок нелинейности, выход которого соединен с другим входом первого интегратора, выход последнего подключен к управляющему входу ограничителя, выход которого соединен с другим входом блока нелинейности, о т л ичающееся тем,что,сцелью повышения точности моделирования, в него введены блок нелинейности типа "зона нечувствительности", выполненный в виде диодно †резисторной цепочки, состоящей из резистора и двух диодов, катоды которых объединены и соединены с одним выводом резистора, и последовательно соединенные квадратор, второй интегратор и третий интегратор, выход которого соединен с информационным входом ограничителя и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход сумматора соединен. с вторым входом второго интегратора, анод первого диода диодно-резисторной цепочки подключен к выходу второго интегратора, а анод второго диода соединен с третьим входом второго интегратора, другой вывод резистора диодно-резисторной цепочки подключен к выходу датчика напряжения, пропорционального подаче топлива, а вход квадратора подключен к выходу первого интегратора.

1120371

Известно устройство. для моделкровякия двигателя внутреннего сгорания, содержащее первый и второй блоки нелинейности и интегратор (1) .

Известно также устройство для

10 моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик педали подачи топлива сумматор блок

15 задания внешнего момента, интегратор, блок нелинейности )2J .

Наиболее близким к изобретен!по является устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее последовательно соединеннь1е блок задания напряжения, г!ропорциокалького внешнему моменту, интегратор и перьый блок нелинейности, вь!ход которого соединен с другим вхо- 25 дом интегратора, последовательно соединенные сумматор и второй блок нелинейности, первый и второй входы сумматора соответственно соединены с выходом интегратора и выходом

30 датчика напряжения, пропорционального расходу топлива, управляемый ограничитель напряжения, информационный вход которого соединен с выходом второго блока нелинейности, а управляющий вход — с выходом интегратора, выход управляемого ограничителя напряжения соединен с вторым входом первого блока нелинейности (3J .

Недостатком известных устройств является то, что в них не учитываются инерционные свойства регулятора, в результате чего в переходных режимах погрешности достигают значительных величин. 45

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Поставлен!!ая цель достигается тем„ что в устройство,цля моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик напряжения, пропорционального подаче топлива, сумматор, ограничитель и последовательно соединенные блок задания напряжения, пропорционального внеш- 55 нему моменту, первый интегратор и блок нелинейности, выход которого соединен с другим входом первого

Изобретение относится к вычислительной технике и может .найти примепение в тренажерах для обучения водителей транспортньг средств и ис— следовательских стендах. 5 интегратора, выход последнего подключен к управляющему входу ограничителя. вьгход которого соедин н с дру- гим входом блока нелинейности. введены блок нелинейности тига "зона нечувствительности, выло.п|екный в вице диодно-резистсрной цепочки, состоящей из резистора и двух диодов, катоды которых объединены и соединены с одкгь! выводом резистора, и последовятсльно соединенные квапратор, второй интегратор и третий интегратор, выход которого соединен с информационным входом ограничителя и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источ»ику опорного напряжения, выхоц сумматора соединен с вторым входом второго интегратора, акод первого диода диод»о-резисторной цепг>чки подк:г!о гек к выходу второго иктегратора, я анод второго диода соединен с третьим входом второго интеггатора, другой вывод резистора диод»о-резисторной цепочки подключен к вьгходу дят чика няпряжекия, пропорционального подаче топлива., а вход квадратора подключен к выходу r!epвого интегратора.

На фиг. 1 изобргжека блок-схема предлагаемого устройства," на фиг.2 схема блока нелинейности; на фиг. 3 — поле рабочих харяктеристик двигателя.

Устройство содержит датчик 1 капряжения, ггропорциок !ьь!ого пода е топлива, квадратор 2, блок 3 задания напряжения,, пропорционального внешнему моменту, блок ч неликейнссти типа "зона нечувствительнос- ти, выполненный в виде диод»о-резистор»ой цепочки, второй иктегратор 5, сумматор б, первый 7 и третий 8 интеграторы, ограничитель 9 и блок 10 нели !ейности, выход которого соединен с вторым входом пер— вого интегратора 7, выход послед—

:его через последовательно соединенные квадратор 2, иктеграторы 5 и 8 и ограничитель 9 соединен с вторым входом блока 10 »елинейкости, первый вход которого соединен с вьгходом интегратора 7, первым входом соегпгкенкorî с выходом блока 3.

Выход интегратора 8 через суммагор о соедине H с вторым входо!я интегратора 5, .в обратную связь которого включена диодно-резистор»ая

1120371

1О

) " Д („1 g ) 9

25

55 занное равновесие нарушается. Например, водитель выжал педаль на некотоцепочка, вход которой соединен с выходом датчика 1. Устройство содержит также резисторы 11, диоды 12, операционные усилители 13 и конденсатор 14.

Устройство работает следующим образом.

Основное уравнение, на решении которого основана работа устройства, имеет вид где I — момент инерции, приведенный к валу двигателя, 4) — угловая скорость вала двигателя, М (63, g) — крутяший момент двигателя, зависящий от угловой скорости вала двигателя и количества топлива, M — внешний момент, приложенный к валу двигателя.

Уравнение решается с помощью интегратора 7, входными величинами которого являются напряжения, снимаемые с блока 3 (при запуске оно пропорционально моменту стартера, а при работе — величине внешнего момента, приложенного к валу двигателя) и блока 10 нелинейности, который формирует напряжение, пропорциональное величине M (Я, g) .

При работе двигателя в зависимости от приложенного к валу внешнего момента рабочая точка находится выше оси абсцисс — момент внешних сил является моментом сопротивления вращения, на оси абсцисс — момент

;внешних сил равен нулю (внутренними потерями пренебрегаем), ниже оси абсцисс — момент внешних сил является раскручивающим моментом, так как двигатель работает в тормозном режиме.

Управление двигателем осуществляется за счет изменения подачи топлива.

При незапущенном двигателе напряжение 1, пропорциональное оборотам коленчатого вала, на выходе интегратора 7 равно нулю.

В этом случае напряжение на выходе квадратора 2 также равно нулю. Квадратор служит для формирования положительного напряжения

U

Следовательно, напряжение на первом входе интегратора 5 при неза— пушенном "двигателе" равно нулю.

За счет опорного положительного напряжения на втором входе сумматора 6 напряжение на выхоце иятегратора 8 равно опорному, но с противоположным знаком.

Это напряжение П пропорционально положению рейки топливного насоса и в данном случае соответствует максимальной подаче топлива. Через ограничитель 9 оно подается па второй вход блока нелинейности. В данном случае напрягенпе U< не огра,ничивается, так как ограничитель работает по отрицательной полярности по вьг.-оду (ограничитель инвертирующий) .

Перед запуском двигателя водитель вьглямает педаль подачи топлива на определенный угол.

При этом с датчика 1 снимается отрицательное напряжение Нд„,, пропорциональное положению педали подачи топлива. Это напряжение поступает на диодно-резисторную цепочку, которая задает зону нечувствительности интегратора 5 (в данном случае для положительной полярности по выходу интегратора 5) .

В результате этого напряжение на выходе интегратора появляется только тогда, когда напряжение U с выхода квадратора 2 становится больше напряжения U „ . В этом случае напряжение на выходе интегратора 5 пропорционально скорости перемещения рейки топливного насоса. Последнее интегрируется интегратором 8, в результате чего напряжение на выходе интегратора 8 уменьшается от Uq до т.е. двигатель переходит д 9 в ормозной режим. При этом напряжение Бш уменьшается до тех пор, пока не наступит равенство Uпqq =- Uu Б, т.е. моделируется равенство между центробежной силой и силой натяжения пружины регулятора..

Для изменения числа оборотов водитель изменяет положение педали подачи топлива, в результате чего укарый угол, т.е. U„ становится больше U

1120371 вительности, определяемая блоком 4, увеличивается, и напряжение U на первом входе интегратора 5 не оказывает влияние на выходное напряжение интегратора 5. 5

Поэтому напряжение на выходах интеграторов 5 и 8 определяется зйачением опорного напряжения на втором входе сумматора 6. т.е. напряжение

U1, на выходе интегратора 8 и ограничителя 9 соответствует максимальной подаче топлива. Следовательно, на второй вход интегратора 7 подается напряжение Б, пропорциональное крутящему моменту двигателя, соответствующее работе двигателя по внешней характеристике.

В результате напряжение U íà выходе интегратора 7, а следовательно, и напряжение U>< на выходе квадратора 2 увеличивается.

Данный процесс происходит до тех пор, пока вновь не наступит равновесие, т,е. установится новое значение напряжения Ц, ЦПпт пропорциональное оборотам двигателя.

Если с блока 3 напряжение равно нулю (двигатель работает без нагрузки), то рабочая точка находится 30 на оси абсцисс. При увеличении значения Ид, пропорционального раскручивающему моменту, рабочая точка двигастся по регулярной характеристике в области тормозного момента, поскольку увеличение (1,. на выходе

43 интегратора 7 приводит к увеличению напряжения на выходе квадратора 2 и на выходе интегратора 8 . Если напряжение на выходе интегратора 8 меньше (по абсолютной величине) уровня ограничения ограничителя 9, то напряжение с выхода интегратора 8 проходит без ограничения.

В этом случае рабочая точка находится на отрезке AF. В противном случае точка выходит на линию FL что соответствует режиму раскрутки вала двигателя внешним моментом (фиг. 3).

Таким образом, предложенное устройство моделирует работу дизельного двигателя с регулятором, при этом учитываются инерционные свойства регулятора . В результате значительно повышается точность моделирования работы двигателя, особенна в переходных режимах, которые наиболее характерны для транспортных средств.

Применение предложенного устройства в тренажерах транспортных средств позволит повысить точность

1 моделирования динамики движения транспортных средств и, как следствие, повысить эффективность обучения водителей транспортных средств.

I12037! Рог. f гО371

Составитель В. Фукалов

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Гергель Корректор C„ .Черни

Заказ 7745/38 Тираж б98 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r..Óæãîðîä, ул. Проектная, 4