Устройство для моделирования системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет моделирования термостата . Для достижения цели в устройство введены блок умножения, три компаратора и два инвертора. Предложенное устройство позволяет моделировать работу системы охлаждения с термостатом. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s G 06 G 7/57

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4295252/24 (22) 03.07.87 (46) 30.03.93. Б,юл. М 12 (72) А.А,.Бельке и А.И.Нуждин (56) Авторское свидетельство СССР

М 922807, кл. G 06 G 7/57, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1380491, кл. 6 06 G 7/62, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Q 1287202, кл. G 06 G 7/64, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет моделирования термостата, На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит кнопку l "Сброс". элемент И-НЕ 2, блок 3 моделирования двигателя, переключатель 4, третий ключ 5, блок 6 умножения, четвертый ключ 7, датчик

8 включения подогревателя, первый интегросумматор 9, первый разделительный диод 10, первый компаратор 11, первый ключ 12, первый инвертор 13, сумматор 14, третий компаратор 15, ограничивающий резистор

16, пятый ключ 17, второй ключ 18, седьмой ключ 19, второй инвертор 20, второй разделительный диод 21., второй компаратор 22, второй интегросумматор 23, датчик 24 положения жалюзи, шестой ключ 25..„.. Ж,„, 1466539 А1 (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств. Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет моделирования термостата. Для достижения цели в устройство введены блок умножения, три компаратора и два инвертора. Предложенное устройство позволяет моделировать работу системы охлаждения с термостатом. 1 ил.

Устройство для моделирования системы охлаждения описывается системой уравнений оТдж 1 — (х10п + 0дв — Ож); (1) бt С1

Qw = (Кт1+ Х2 т2)(Тжд — Тжр); (2) — = (Ож - Qp); (3) бТж 1 б Т С2 Тжд

Qp = (Kp1 + Х2 1жКр2)Тжр, (4) где Тжд- температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя;

C1 — приведенная теплоемкость охлаждающей жидкости, циркулирующей через двигатель и металл двигателя;

Q — количество тепла, отдаваемого подогревателем охлаждающей жидкости; х1 — логическая переменная, (1 — подогреватель включен х1=

0 — подогреватель выключен, 1466539

О д — количество тепла, отдаваемого сгораемым в двигателе топливом охлаждающей жидкости;

Q® — количество тепла, забираемого от двигателя охлаждающей жидкостью;

Кт1, Ка — коэффициенты, характеризующие теплоотдачу от двигателя к охлаждающей жидкости;

xz — логическая переменная, 0 — двигатель запущен

Х21 — двигатель остановлен;

Cz — приведенная теплоемкость радиатора, Кр1, Kpz — коэффициенты, характеризующие теплопередачу между радиатором и окружающей средой;

T+p — температура охлаждающей жидкости на выходе радиатора;

Ор — количество тепла, забираемого радиатором у охлаждающей жидкости;

h® — параметр, учитывающий положение жалюзи.

1 — жалюзи открыты

ho=

0 — жалюзи закрыты, Величина Одв определяется из выражения {4):

3600 Ni

Одв где Ni — индикаторная мощность;

, — индикаторный КПД, Принимая tp = сопз1 да= КФ мдв где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Mi — индикаторный момент; вд, — частота вращения двигателя.

Уравнения (1) и (5) решаются блоками 3 и 6, ключом 7, датчиком 8 и интегросумматором 9.

С первого и второго выходов блока моделирования двигателя снимается напряжение, пропорциональное М и ад .

Устройство работает следующим образом, Напряжения, пропорциональные М и

Ы.-„-умножаются с помощью блока 6 умножения, на выходе которого формируется напряжение Оад, пропорциональное Оде.

Последнее поступает на вход интегросумматора 9, на выходе которого формируется напряжение U< пропорциональное темпеУ ратуре охлаждающей жидкости на выходе из двигателя.

Количество тепла, отдаваемого подогревателем охлаждающей жидкости, Q> величина постоянная и определяется уровнем постоянного напряжения, которое подается на соответствующий вход интегросумматора 9 через ключ 7 при включении датчика 8 подогревателя.

Уравнение (2) решается с помощью сумматора 14, ключа 17 и ограничивающего ре"0 эистора 16. На входы сумматора 14 поступают нап ряжения Отя(д О ж причем. последнее поступает с противоположным знаком, для этого используется инвертор

20. Коэффициент К учитывается входными

"5 резисторами сумматора 14, а коэффициент

Кт — резистором 16, который закорачивается ключом 17 при подаче на него сигнала, соответствующего запущен ному дви гател ю.

Этот сигнал снимается с выхода элемента

20 И вЂ” НЕ 2.

Таким образом, на выходе ключа 17 формируется напряжение Uax, пропорциональное Q+, которое с противоположным знаком напряжению Оад за счет инвертора

13 поступает на четвертый вход интегросумматора 9, замедляя при этом заряд интегросумматора 9. Ключ 17, включаясь при запуске двигателя, резко увеличивает коэффициент передачи цепи вход сумматора 14

30 — выход ключа 17, что моделирует наличие циркуляции в контуре охлаждения, т.е. включение водяного насоса.

Напряжение Ug также поступает на второй вход интегросумматора 23 и через ключ 19 — на третий вход этого интегросумматора. Отключение ключа 19 осуществляется с помощью компаратора 15, который настраивается на значение температуры жидкости двигателят80 С. Это значение оп40 ределяется опорным напряжением, проступающим на второй вход компаратора 15.

Таким образом, компаратор 15 совместно с ключом 19 и входным резистором интегросумматора 23 изменяет постоянную времени интегросумматора 23, что моделирует включение и отключение термостата, т.е. охлаждение идет по большому или малому контуру. При охлаждении по большому контуру в процессе охлаждения участвует

50 значительное больше жидкости, а следовательно, и больше постоянная времени интегросумматора (ключ 19 отключен), При поступлении Ua® на вход интегросумматора 23 на выходе формируется на55 и ряжение U p, пропорциональное температуры жидкости на выходе из радиатора, т.е. решается уравнение (3) системы.

В цепь обратной связи интегросумматора 23 включены ключ 25 и датчик 24 положе ния жалюзи. Последний мож.ет быть

1466539

25

50 выполнен в виде выключателя, при закрытых жалюзи цепь ключ 25 — второй вход интегросумматора 23 разомкнута, при отрытым замкнута, в последнем случае при замкнутом ключе 25 моделируется отбор тепла радиатора в окружающую среду..

Ключ 25 включается от сигнала, соответствующего запущенному двигателю с выхода запуска двигателя блока 3 моделирования двигателя.

Таким образом, устройство моделирует работу системы охлаждения двигателя при наличии в ней термостата.

Установка начальных условий, т.е. задание температуры окружающей среды, осуществляется с помощью переключателя 4, который с помощью ключей 12 и 18 подключает опорное напряжение на соответствующие входы компараторов 11 и 22, настроенные на различные напряжения, пропорциональные температуре окружающей среды. При исходном положении переключателя 4 ключи 12 и 18 разомкнуты, следовательно, компараторы 11 и 22 работают.как нуль-органы, i.е. они перебрасываются в другую полярность при малейшем изменении напряжения на первых входах в ту или иную полярность.

На первые входы компараторов 11 и 22 подаются напряжения соответственно Одежд и U> p. 3a нулевую температуру принимается напряжение, равное нулю, т.е. начальным условием в данном случае будет температура окружающей среды, равная

Ь С, при этом Тжд = Тир = Токр.

Любые другие исходные значения можно выставлять переключателем 4 как в сторону положительных, так и в сторону отри цэтел ьн ых температур.

Работает устройство для установки начальных значений следующим образом.

Пусть переключатель находится в среднем положении, что соответствует температуре окружающей среды, например, 20 С, тогда при десятивольтовом масштабе напряжения на выходе интегросумматоров 9 и

23 соответственно должны быть равны + 2

В. Как правило, при включении устройства за счет переходных процессов напряжения на выходе интегросумматоров 9 и 23 могут быть любыми, больше или меньше+ 2 B.

Если напряжение меньше + 2 В, то на выходе компараторов 11 и 22 появляются максимальные (для операционного усилителя) отрицательные напряжения, которые проходят через разделительные диоды и поступают на третий и пятый входы соответственно интегросуммэторов 9 и 23 и быстро заряжают интегросуммэторы до значения напряжений+ 2 B.

При достижении значения 0т кд = Оу р =

- 2 В на выходах компараторов 11 и 12 появляется положительное напряжение, которое за счет диодов 10 и 21 не оказывает влияния на работу интегросумматоров 9 и

23, т.е. осуществляется установка начальных условий интегросумматоров 9 и 23, причем погрешность установки определяется погрешностью срабатывания компараторов

11 и 22, которая для операционных усилителей в микросхемном исполнении равна нескольким милливольтам.

При работе устройства напряжения

Отжд Pl 0тжр могут достигать зйачений до+10

В и для того, чтобы привести эти напряжения в соответствие с температурой внешней среды (время разряда интеграторов будет большим), необходимо нажать на кнопку 1

"Сброс". Сигнал с этой кнопки поступает на вход элемента И вЂ” НЕ 2, на котором также присутствует сигнал остановленного двигателя. В результате на выходе элемента ИНЕ появляется сигнал логического нуля, который с,помощью ключа 5 подключает положительное напряжение на соответствующие входы интегросумматоров 9 и 23, которое разряжает их до уровня напряжения срабатывания компараторов 11 и 22, т,е. до напряжения, характеризующего темперэтуру окружающей среды

Формула изобретения

Устройство для моделирования системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащее элемент И вЂ” НЕ, кнопку сброса, блок моделирования двигателя, семь ключей, сумматор, датчик включения подогревателя, два интегросумматорэ, два разделительных диода, датчик положения жалюзи, ограничивающий резистор, пеоеключатель, подвижный контакт которого cQединен с выходом первого источника постоянного напряжения, первый неподвижный контакт переключателя подключен к управляющему входу первого ключа, второй неподвижный контакт переключателя подключен к управляющему входу второго ключа, информационный вход первого ключа подключен к входу установки начальной температуры устройства, первый вход элемента И вЂ” НЕ через кнопку сброса соединения с выодом второго источника постоянного напряжения, выход элемента

И вЂ” НЕ соединен с управляющим входом третьего ключа, информационный вход которого соединен с входом начальной установки устройства, выход третьего ключа соединен с первым входом первого интегросумматора, выход датчика включения подогревателя подключен управляющему входу четвертого ключа, информационный вход чооэ з которого соединен с выходом третьего источника постоянного напряжения, а выход— с вторым входом первого интегросумматора, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом пятого ключа, информационный вход и выход которого подключены к соответствующим выводам ограничивающего резистора, выход второго интегросумматора соединен с информационным входом шестого ключа, выход которого через датчик положения жалюзи подключен к первому входу второго интегросумматора, отл ич а ю щеес я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет моделирования термостата,. оно содержит блок умножения за счет моделирования термостата, оно содержит блок умножения, три компаратора и два инвертора, выход пятого ключа соединен с информационным входом седьмого ключа, вторым входом второго интегросумматора и через первый инвертор подключен к третьему входу первого интегросумматора, четвертый вход которого через первый разделительный диод соединен с выходом первого компаратора, выход седьмого ключа подключен к третьему входу второго интегросумматора, -четвертый вход которого соединен с выходом третьего ключа, выход второго интегросумматора соединен с первым входом второго компаратора и через второй инвертор подключен к второму входу сумматора, выход индикаторного

5 момента двигателя блока моделирования двигателя соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом угловой скорости вращения вала двигателя блока моделирования двигателя, 10 выход запуска двигателя блока моделирования двигателя соединен с вторым входом элемента И вЂ” НЕ и управляющими входами пятого и шестого ключей, выход первого ин тегросумматора подключен к первым вхо15 дам первого и третьего компараторов, второй вход третьего компаратора соединен с выходом четвертого источника постоянного напряжения, выход третьего компаратора подключен к управляющему

20 входу седьмого ключа, выход блока умножения соединен с пятым входом первого интегросумматора, пятый вход второго интегросумматора через разделительный диод соединен с выходом второго компара25 тора, информационный вход второго ключа объединен с информационный входом первого ключа, выход которого подключен к вторым входам первого и второго компараторов, выход второго ключа соединен с третьими вхо30 дами первого и второго ключей..

1466539

Составитель А.Куренков

Редактор О.Филиппова Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 1964 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101