Устройство для моделирования шума двигателя

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в устройствах для имитации шума двигателя в трена - жерах транспортных средств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет имитации шума турбокомпрессора в -двигателях с турбонаддувом. Для достижения поставленной -цели в устройство введены два перемножителя, развязьшающий диод, полосовой фильтр с перестрдиваемой резонансной частотой, источник опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор, инерционное звено, компа- ;ратор и ключ. Введенные блоки позволяют получить акустический шум турбокомпрессора в режиме турбонаддува двигателя, что способствует обучению вождению транспортных машин. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

{19) (11). (51)4G06 G 7 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4 1 09288/24-24 (22) 16.06.8б (46) 30.09.88. Бюл. Р 36 ,(72) В.В,Бодугин, В.Н,Семенов и Г.И.Хазов (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 903914, кл. G 06 С 7/64, 1980.

Техническое описание иэделия

9Ф653 513.000,9.0000.00 ТО, 1985.

Авторское свидетельство СССР

В 951335, кл. С 06 G 7/64, 1980; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ШУМА ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в устройСтвах для имитации шума двигателя в тренажерах транспортных средств. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей sa счет имитации шума турбокомпрессора в двигателях с турбонаддувом. Для достижения поставленной. цели в устройство введены два перемножителя, раэвяэывающий диод, полосовой фильтр с перестраиваемой резонансной частотой, источник опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор, инерционное звено, компа:ратор и ключ. Введенные блоки позволяют получить акустический шум турбокомпрессора в режиме турбонаддува ю с двигателя, что способствует обучению вождению транспортных машин. 2 ил.

1427392

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может найти применение в устройствах для имитации шума двигателя в тренажерах транспортных средств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет имитации шума турбокомпрессора в двигателях с турбонаддувом. 10

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для моделирования шума двигателя; на фиг.2 — блок моделирования двигателя внутреннего сгорания. 15

Устройство содержит источник 1 шума, фильтр 2.низкой частоты, первый полосовой фильтр 3 с перестраиваемой резонансной частотой, первый перемножитель 4, усилитель 5 .с переменным 20 коэффициентом усиления, блок 6 задания номера включенной передачи, второй перемножитель 7, первый ключ 8, второй сумматор 9., первый широтноимпульсный модулятор 10, третий сумматор 11, генератор 12 с управляемой частотой сигнала, первый сумматор 13, первый компаратор 14, первый развязывающий диод 15, блок 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания, 30 третий перемножитель 17, второй развязывающий диод 18, второй полосовой фильтр 19 с перестраиваемой резонансной частотой, второй широтно-импульсный модулятор 20, инерционное звено

21, четвертый перемножитель 22, вто35 рой компаратор 23, второй ключ 24.

Блок 16 (фиг, 2) включает датчик 25 напряжения, сумматор 26, второй блок

27 нелинейности, управляемый ограничитель 28, блок 29 задания внешнего момента, интегратор 30, первый блок

31 нелинейности.

Устройство для моделирования шума двигателя работает следующим обра45 зом.

Сигнал с источника 1 шума поступает на фильтр 2,где ограничивается до диапазона, в котором находится основная энергия спектра шума реального двигателя, а затем поступает на вход первого полосового фильтра 3.

При имитации, например, акустического шума первой передачи в блоке 6 срабатывает ключ (не показан), соответствующий первой передаче, и подключает к первому полосовому фильт" ру 3 радиоэлементы (не пбказаны), позволяющие выделить полосу частот, соответствующую первой передаче, резонансная частота полосового фильтра 3 изменяется в зависимости от напряжения, пропорционального оборотам двигателя, которое поступает с блока 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания через первый широтноимпульсный модулятор 10.

Основное уравнение, на решении которого основана работа блока 16 моделирования двигателя внутреннего сгорания, имеет вид: где I — момент инерции, приведенный к валу двигателя, Q — угловая скорость вала двигателя;

М(а,д)- крутящий момент двигателя, зависящий от угловой скорости вала и количества топлива

М вЂ” врешний момент, пропорциональный изменению дорожных условий, Напряжение Б,„ пропорциональное оборот;:и вала двигателя в блоке 16, формируется интегратором 30, а напряжение Цщ, пропорциональное крутя-. щему моменту двигателя, формирует блок 31 нелинейности.

В генераторе 12 вырабатывается сигнал с частотой, изменяющейся от напряжения, пропорционального оборотам двигателя У,по закону f = Щд, где К " зависит от числа цилиндров и тактности двигателя, а также от масштаба 0

На сумматоре 11 формируется моделирующий сигнал с частотой генератора 12, полярность которого имеет один знак за счет суммирования сигнала генератора 12 с постоянной составляющей от источника опорного напряжения. Перемножитель 4 используется в качестве модулятора, на котором сигнал с выхода полосового фильтра 3 мо-дулируется по амплитуде сигналом с выхода сумматора 11, s результате чего он приобретает прерывистый характер, хорошо различимый при малых частотах вращения "двигателя" и почти нв различимый при больших частотах, что соответствует реальному шуму дви- . гателя. Сигнал с перемножителя 4 поступает на усилитель 5 с переменным коэффициентом, коэффициент усиления

1427392 которого изменяется дискретно под воздействием блока 6 в зависимости от номера включенной передачи. С выхода усилителя 5 сигнал шума относитель5 ный уровень которого соответствует выбранной передаче, поступает на второй перемножитель 7, где изменяется по уровйю пропорционально напряжению с выхода первого сумматора 13. На вы- 10 ходе сумматора 13 формируется сигнал в соответствии со следующим выраженйем.

KÿUþ + KРму

К оп

ЕЪ где К,,К, К315 масштабные коэффициенты суммирования, причем К становится рав3 ным нулю при смене знака момента, разви- 20 ваемого двигателем, с раскручивающего на тормозной, за счет диода 15, полярность включения которого за- 25 висит от полярности напряжения Б»„; напряжение, пропорциональное оборотам двигателя, 30 напряжение, пропорциональное моменту,развиваемому двигателем.

Данное выражение достаточно хорошо аппроксимирует зависимость уровня 35 шума двигателей внутреннего сгорания от оборотов и момента, С выхода перемножителя 7 сигнал шума через ключ 8 поступает на первый вход сумматора 9. Ключ 8 управляется компаратором 14, который срабатывает, закрывая ключ 8, при оборотах двигателя, близких к нулю, предотвращая проникновение сигнала шума на выход устройства при заглушенном двигателе.

Шум турбокомпрессора турбонаддува зависит в основном от оборотов турбокомпрессора. Турбина турбокомпрессора раскручивается за счет энергии вы- 50 хлопных газов, которая пропорциональна мощности, развиваемой двигателем.

В первом приближении можно считать, что обороты турбины пропорциональны развиваемой двигателем мощности с 55 некоторым запаздыванием, определяемой инерционными свойствами турбины.С учетом указанного в предлагаемом устройстве шума обороты турбокомпрессора моделируются на выходе инерционного звена, на вход которого через второй диод 18 подается сигнал, пропорциональный мощности двигателя, формируемый на выходе третьего перемножителя 17 из сигналов, пропорциональных оборотам и моменту, развиваемым двигателем. Диод 18 служит для предотвращения попадания на инерционное звено сигнала противоположной полярности, например, в режиме торможения двигателем, когда момент, развиваемый двигателем, меняет знак.

Напряжение, пропорциональное оборотам турбокомпрессора,с выхода инерционного звена через второй широтноимпульсный модулятор 20 изменяет резонансную частоту второго полосового фильтра 19 в пределах, в которых изменяется спектр шума турбокомпрессора при изменении его оборотов.

Из сигнала источника 1 шума вторым перестраиваемым полосовым фильтром 19 выделяется часть спектра, соответствующая его полосе и резонансной частоте (в каждый конкретный момент времени).

С выхода второго перестраиваемого полосового фильтра 19 сигнал шума поступает на четвертый перемножитель 22, где его уровень изменяется пропорционально оборотам турбокомпрессора сигналом с выхода инерционного звена 21. С выхода четвертого перемножителя 22 сигнал шума турбокомпрессора через второй ключ 24 поступает на второй вход первого сумматора,где суммируется с основным пгумом двигателя и поступает на выход имитатора шума двигателя.

Второй ключ 24 управляется вторьм компаратором 23, который срабатывает, закрывая ключ 24 при минимальных оборотах турбокомпрессора, предотвращая проникновение сигнала шума на выход устройства при напряжении с инерционного звена 21, стремящемся к нулю.

Формула изобретения

Устройство для моделирования шума двигателя; содержащее блокмоделирования двигателя внутреннего сгорания, выход оборотов вала двигателя которого соединен с входом первого широт1427392 но-импульсного модулятора, с входом управления частотой генератора с управляемой частотой сигнала, с первым . входом первого сумматора и входом первого компаратора, второй вход первого сумматора через первый развязывающий диод подключен к выходу крутящего момента двигателя блока модели- . рования двигателя внутреннего сгора- 1О ния, источник шума, выход которого соединен с входом фильтра низкой частоты, выход которого подключен к входу настройки полосы пропускания первого полосового фильтра с перестраи- 15 ваемой частотой, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя, выход которого подключен к информационному входу усилителя, с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с первым вхоцом второго перемножителя, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго сум- 25 матора, выход которого является выходом устройства, выход первого широтно-импульсного модулятора соединен с вторым входом задания резонансной частоты первого полосового фильтра с перестраиваемой частотой, выход третьего сумматора подключен к второму входу первого перемножителя, выход генератора с управляемой частотой сигнала соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения, выход второго источника опорного налряжения соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого подключен к второму входу второго перемножите-. ля, выход третьего источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого компаратора, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, блок задания номера включенной передачи, выход которого соединен с входом задания коэффициента усиления усилителя с переменным коэффициентом усиления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет имитации шума турбокомпрессора в двигателях с турбонаддувом, в него введены третий и четвертый перемножители, второй развязывающий диод, второй полосовой фильтр с перестраиваемой резонансной частотой, четвертый источник опорного напряжения, второй широтно-импульсный модулятор, инерционное звено, второй компаратор и второй ключ, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, первый и второй входы третьего перемножителя соединены соответственно с . выходами оборотов вала двигателя и крутящего момента двигателя, блока моделирования двигателя внутреннего сгорания, выход третьего перемножителя через второй развязывающий диод подключен к входу инерционного звена, выход которого соединен с первыми входами второго компаратора и четвертого перемножителя и с входом второго широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу задания резонансной частоты второго полосового фильтра с перестраиваемой резонансной частотой, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, выход четвертого источника опорного напряжения соединен с вторым входом второго компаратора, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, выход источника шума соединен с входом настройки полосы пропускания второго полосового фильтра.с перестраиваемой резонансной частотой.

1427392 фиг. 8

Составитель И.Дубинина

Техред М.Ходанич Корректор П.Пилипенко

Редактор A.ÑïåñHâûõ

Заказ 4854/4б Тираж 7.04 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4