SU922811A1

SU922811A1 - Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания ' 1

Info

Publication number: SU922811A1
Application number: SU802997369A
Authority: SU
Inventors: Andrej A Belke
Original assignee: Andrej A Belke
Priority date: 1980-09-04
Filing date: 1980-09-04
Publication date: 1982-04-23

Description

Изобретение относится к вычис- лйтельной технике и может найти применение в тренажерах для обучения водителей транспортных средств.

Известно устройство, моделирующее двигатель внутреннего сгорания, содержащее интегратор, выполненный на усилителе, выход которого одновременно соединен с входом модели регулятора и функционального преобразователя СП.

Наиболее близким техническим решением является устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее первый и второй блок воспроизведения нелинейности, инерционней блок, инвертор, интегратор,’ регулятор подачи топлива, сумматоры, источник входного .сигнала , источник напряжения и блоки сравнения [23.

Недостатком известных устройств является то, что с их помощью нель2

зя моделировать работу газотурбинного двигат.еля.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования работы га⁵ зотурбинного двигателя.

Зта цель достигается тем, что в устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник напряжения, интегратор, четыре сумматора и последовательно соединенные датчик положения педали топлива, первый блок воспроизведения нелинейности, инерционный блок, второй блок воспроизведения нелинейности и инвертор, введены мостовой выпрямитель, блок умножения, два резистора, усилитель, ограничительный диод, датчик положения ре50 гулируемого соплового аппарата и переключатель, причем выходы источника напряжения через резисторы соединены соответственно с одной парой вершин мостового выпрямителя, дру3

922811

4

гая пара которых подключена к первому входу и выходу интегратора соответственно, выход .интегратора подключен к первым входам четырех сумматоров и катоду диода·, анод кото- ₅рого соединен с.первым входом интегратора, второй вход Первого сумматора подключен к выходу второго блока воспроизведения нелинейности, а выход- первого сумматора соединен с ]θ

первым входом датчика положения регулируемого соплового аппарата, выход которого подключен к первому входу переклклателя, второй вход второго сумматора соединен с выходом ₁₅

инерционного блока, выход второго сумматора подключен к второму входу датчика положения регулируемого соплового аппарата и второму входу переключат еля,управляющий вход которого ₂₀

соединено выходом третьего сумматора, а выход - с входом усилителя, выход которого подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого- соединен с выходом инвер-' ₂₅тора, а выход подключен к бторому входу интегратора, зторые входы третьего и четвертого сумматоров являются соответствующими входами устройства, выход четвертого сумматора ₃θ подключен к другому входу инерционного блока.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 зависимость подачи топлива С от положения К педали подачи топлива; на ³⁵фиг.З “ зависимость момента М _ст силовой турбины от угловой скорости ω_τκ вращения вала турбокомпрессора.

Устройство содержит датчик 1 по- ⁴⁰ложения педали подачи топлива, первый блок 2 воспроизведения нелинейности, инерционный блок 3', второй блок 4 воспроизведения нелинейности'! инвертор 5, ограничительный 45

диод 6, мостовой выпрямитель 7, интегратор 8, источник 9 напряжения, !первый и второй сумматоры 10 и 11, датчик 12 положения регулируемого соплового аппарата» (РСА), переклю- 50 чатель 13, блок 14 умножения, усилитель 15, третий и четвертый сумматоры 16 и 17, резисторы 18 и операционные усилители 19'·

Первый блок 2 воспроизведения не- 55 линейности реализует зависимость подачи топлива 0 от положения Ь педали топлива (фиг.2).

Второй блок 4 воспроизведения нелинейности, реализующий зависимость момента Μ^γ· силовой турбины от угловой скорости αίρ/ вращения вала турбокомпрессора (фиг.З), выполнен в виде звена, реализующего степенную функцию.

Датчик 12 положения выполнен в виде потенциометра, средняя точка которого соединена с шиной нулевого потенциала, движок связан с педалью управления положения регулируемого соплового аппарата, а выводы потенциометра являются входами датчика.

Третий сумматор 16 в устройстве выполняет роль блока, моделирующего работу ограничителя оборотов силовой турбины. Четвертый сумматор 17 моделирует работу регулятора оборотов силовой турбины.

Устройство работает следующим образом.

Основное уравнение, на котором основана работа устройства имеет вид

3 = Мст - М_о, (1)

где 3 - момент инерции, приведенный к валу силовой турбины; угловая скорость вращения силовой турбины;

%т " крутящий момент, действующий на силовую турбину;

- момент сопротивления вращения.

Уравнение (1) решается с помощью, интегратора 8, мостовой выпрямитель 7 служит для предотвращения самопроизвольной "раскрутки" силовой турбины, вызываемой самозарядом интегратора 8.

Диод 6 служит для предотвращения "раскрутки" силовой турбины в противоположную от основного направления вращения сторону, вызываемую на пряжением пропорциональным М_ь.

Значение 1)м_Ст. пропорционального М_ст определяется из выражения для рабочего режима двигателя

М_ст= К [ М_ст(ьо_тк) М (ьО у |» ) - с4- ,

(2)

где ιχ>_Τ£ - угловая скорость вращения вала турбокомпрессора;

Η(ΐϋ_Τ(ί) - момент, приложенный к силовой турбине, как фукнция от при Ш£т=0;

5 9228

1Ц, ~ коэффициенты;

е( '- коэффициент, определяемый положением лопаток РСА,

Моделирование выражения в квадратных скобках осуществляется при 5 помощи первого сумматора 10, на который поступает напряжение, пропорциональное оборотам силовой турбины, с интегратора 8 и напряжение, пропорциональное крутящему моменту М, ¹⁰с блока 4 воспроизведения нелинейности. Блок 4 воспроизведения нелинейности формирует напряжение; определяемое зависимостью Μ=ί(υο_γ^) при шсг =0 (фиг.З)· ^,5

Напряжение, пропорциональное значению выражения в квадратных скобках поступает на датчик 12. Положение движка датчика 12 определяет величину коэффициента &, на кото- 20 рый умножается значение выражения в квадратных скобках, т.е. на выходе датчика 12 формируется напряжение, . пропорциональное значению выражения в квадратных скобках, умноженного на 25 значение коэффициента, ά. . Это напряжение через переключатель 13 и усилитель 15 поступает на первый вход блока 14 умножения. Переключатель 13 служит для моделирования 30

переключения работы двигателя из основного режима в тормозной при появлении сигнала на выходе сумматора 16, моделирующего ограничение оборотов силовой турбины. Усилитель 35 15 служит для согласования входа блока 14 умножения с выходом переключателя 14 по знаку и входному сопротивлению.

С помощью блока 14 умножения напря- до жение с выхода датчика 12 умножается на напряжение пропорциональное Μ (и>_Т(1) .снимаемого с блока 4. Инвертор 5 (служит для согласования напряжения пропорционального Μ(ω_Γ(ί ) по знаку.. Таким образом, на выходе блока 14 формируется напряжение, пропорциональное М_Сг и поступающее на вход интегратора 8, с помощью которого решается уравнение (1).

В случае, если напряжение и_Ш{._гдостигает величины, при которой включается регулятор оборотов силовой турбины, то на выходе четвертого сумматора 17 появляется напряжение, которое поступает на второй вход инерционного блока. Причем это напряжение приходит со знаком противоположным напряжению с первого бло11 6

ка 2 воспроизведения нелинейности, пропорциональному количеству подаваемого топлива, т.е. моделируется снижение подачи топлива в турбокомпрессор, работа которого моделируется с помощью инерционного блока 3«

Работа турбокомпрессора упрощенно описывается выражением

(3)

где Т - постоянная времени турбокомпрессора;

к - коэффициент.

Выражение (3) решается с помощью инерционного блока 3, на вход которого подается напряжение с первого блока 2 нелинейности. Последний реализует зависимость между положением датчика подачи топлива Ь и количеством С подаваемого топлива (фиг.2). Таким образом, снижение напряжения на входе инерционного блока 3 за счет включения сумматора 17, моделирующего регулятора, приводит к уменьшению напряжения на.выходе инерционного блока 3, что снижает напряжение на выходе блока 4, т.е. происходит снижение напряжения и_Мст пропорционального крутящему моменту силовой турбины.

В случае если и после снижения напряжения И_ст напряжение Иш_ст возрастает, то на выходе сумматора 16, моделирующего работу ограничителя силовой турбины, появляется напряжение, которое с помощью переключателя 13 подключает выход второго сумматора 11 и второй вход датчика 12 - к входу усилителя 15, что моделирует переход двигателя в тормозной режим, при котором меняется знак напряжения и Мст^{за сче7 чего}разряжается интегратор 8, а следовательно снижается напряжение П_Шсг.

При работе двигателя в тормозном режиме величина момента силовой турбины аппроксимируется следующим образом

^ст ^=К1 П(и)^^)'с1.(4)

•

Выражение в квадратных скобках моделируется вторым сумматором 11, на первый вход которого поступает напряжение ишг.т с интегратора 8, на второй вход-напряжение с выхода инерционного блока 3· В остальном устройство работает также, как и в рабочем режиме.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет моделировать работу газотурбинного двигателя с точностью, достаточной для тренажеров транспортных средств в качестве си- 5 ловой установки которых используется газотурбинный двигатель, что в свою очередь снизит затраты и повысит качество обучения водителей транспортных средств с газотурбинными двигателями, приблизив их к условиям работы в реальных условиях.

Claims

Формула изобретения

Устройство для моделирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник напряжения, интегратор, четыре сумматора и последовательно соединенные датчик положения педали топлива, первый блок воспроизведения нелинейности, инерционный блок, второй блок воспроизведения нелинейности и инвертор, о _лт л и чающееся тем, что/^с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования работы газотурбинного двигателя, оно содержит мостовой выпрямитель, блок умножения, два резистора, усилитель, ограничительный диод, датчик положения регулируемого соплового аппарата и переключатель,- причем выходы источника напряжения через резисторы соединены соответственно с одной парой вершин мостового выпрямителя, другая пара которых подключена к.первому входу и выходу интегратора соответственно, до

1 8 выход интегратора подключен к первым входам четырех сумматоров и катоду ограничительного диода, анод которого соединен с первым входом интегратора, второй вход первого сумматора подключен к выходу второго блока воспроизведения нелинейности, а выход первого сумматора соединен с первым входом датчика положения ю регулируемого соплового аппарата, выход которого подключен к первому входу переключателя, второй вход второго сумматора соединен с выходом инерционного блока, выход второго 15 сумматора подключен к второму входу датчика положения регулируемого соплового аппарата и второму входу переключателя, управляющий вход которого соединен с выходом третьего 20 сумматора, а выход -* с входом усилителя, выход которого подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом инвертора, а выход - подключен к 25 второму входу интегратора, вторые входы третьего и четвертого сумматоров являются соответствующими входами устройства, выход четвертого сумматора подключен к другому входу 30 инерционного блока.