ПОЛУНАТУРНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВС

Полезная модель относиться к области автоматического регулирования и может быть использована при испытаниях систем автоматического управления автомобильных бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен стенд для испытания системы автоматического управления двигательными установками (изобретение РФ №2063622, кл G01M 15/00; 10.07.1996; авторы Куликов Г.Г., Погорелов Г.И., Минаев И.И.), предназначенный для проведения комплексных испытаний систем автоматического управления газотурбинными двигателями в составе многодвигательной силовой установки, содержащий полунатурную модель первой двигательной установки и информационные модели остальных n-1 двигательных установок.
Известен стенд для испытаний систем автоматического управления авиационных силовых установок (по св. РФ на полезную модель №18107 (кл. G01М 15/00, 20.05.2001; авторы Куликов Г.Г., Арьков В.Ю., Брейкин Т.В., Струков И.Т.), предназначенный для проведения испытаний в условиях случайных возмущений.
Недостатком указанных устройств является ограниченность в плане диагностики датчиков, т.к. используются только имитаторы датчиков, которые, в принципе, не могут отразить все возможные отказы датчиков, систематические и восстанавливающиеся.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является «Полунатурный стенд для испытаний систем автоматического управления и контроля газотурбинных двигателей» (св-во РФ на полезную модель №68070 МПК F02C 9/28, опубликовано 10.11.2007), содержащий электронную систему управления, имитатор исполнительных механизмов, первый сумматор, первый интегратор, имитатор датчиков, усилитель с линейно нарастающими коэффициентами усиления А+ΔA(t), усилитель с линейно нарастающими коэффициентами усиления В+ΔB(t), наборное поле, источник питания, k кнопок включения отказов, причем выход электронной системы управления соединен с входом имитатора исполнительных механизмов, выход первого сумматора соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с входом имитатора датчиков, выход имитатора датчиков соединен с входом электронной системы управления.
Недостатком полунатурного стенда является невозможность моделирования возмущающих воздействий, оказывающих существенное влияние на работу ДВС, таких, как низкая детонационная стойкость бензина, недостаточное количество охлаждающей жидкости в двигателе и другие.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности результатов и сокращение времени испытаний систем управления (СУ) ДВС за счет моделирования возмущающих воздействий и использования в системе блоков реальных датчиков и исполнительных механизмов.
Поставленная задача решается с помощью полунатурной модели СУ ДВС, включающей электронный блок управления (ЭБУ), имитатор исполнительных механизмов, имитатор датчиков, причем первый вход ЭБУ соединен с выходом имитатора датчиков, которая, в отличие от прототипа, дополнительно содержит блок задания режимов работы ДВС, узел дроссельной заслонки, блок исполнительных механизмов, первый и второй блоки датчиков, первое и второе устройства сопряжения, имитатор возмущающих воздействий, модель ДВС, причем выход блока задания режимов работы ДВС подключен по входу (приводу) узла дроссельной заслонки, который, с одной стороны, соединен со вторым входом имитатора исполнительных механизмов (а именно, узлом подачи воздуха), а с другой стороны, второй выход узла дроссельной заслонки (привод датчика положения дроссельной заслонки) подключен ко входу первого блока датчиков, выход которого подключен к первому входу первого устройства сопряжения, второй вход этого устройства соединен с выходом блока исполнительных механизмов, а третий вход первого устройства сопряжения подключен к первому выходу второго блока датчиков, выход первого устройства сопряжения подключен к первому входу модели ДВС, на второй вход которой подается сигнал с выхода имитатора возмущающих воздействий; первый выход модели ДВС соединен со входом имитатора датчиков, а второй выход модели ДВС соединен со входом второго устройства сопряжения, выход которого соединен с первым входом имитатора исполнительных механизмов, выход данного имитатора подключен ко входу второго блока датчиков, второй выход которого соединен со вторым входом ЭБУ.
Сущность полезной модели поясняется с помощью фиг.1, где представлена схема заявленной полунатурной модели СУ ДВС.
Полунатурная модель содержит (см. фиг.1) ЭБУ 1, блок задания режимов работы ДВС 2, узел дроссельной заслонки 3, блок исполнительных механизмов 4, первый блок датчиков 5, первое устройство сопряжения 6, имитатор возмущающих воздействий 7, модель ДВС 8, имитатор датчиков 9, второе устройство сопряжения 10, имитатор исполнительных механизмов 11, второй блок датчиков 12, причем первый вход ЭБУ 1 соединен с выходом имитатора датчиков 9, выход блока задания режимов работы ДВС 2 подключен ко входу (приводу) узла дроссельной заслонки 3, который, с одной стороны, соединен со вторым входом имитатора исполнительных механизмов 11 (а именно, узлом подачи воздуха), а с другой стороны, второй выход узла дроссельной заслонки (привод датчика положения дроссельной заслонки) подключен ко входу первого блока датчиков 5, выход которого подключен к первому входу первого устройства сопряжения 6, второй вход этого устройства соединен с выходом блока исполнительных механизмов 4, а третий вход первого устройства сопряжения 6 подключен к первому выходу второго блока датчиков 12, выход первого устройства сопряжения 6 подключен к первому входу модели ДВС 8, на второй вход которой подается сигнал с выхода имитатора возмущающих воздействий 7; первый выход модели ДВС 8 соединен со входом имитатора датчиков 9, а второй выход модели ДВС соединен со входом второго устройства сопряжения 10, выход которого соединен с первым входом имитатора исполнительных механизмов 11. выход данного имитатора подключен ко входу второго блока датчиков 12. второй выход которого соединен со вторым входом ЭБУ 1.
Полунатурная модель работает следующим образом. Режим работы ДВС (холостой ход, разгон, режимы частичных нагрузок и полной мощности, торможение двигателем) задается блоком задания режимов 2 и в соответствии с ним выдается сигнал на привод дроссельной заслонки узла 3. В результате перемещения дроссельной заслонки по определенному закону меняется поток воздуха через узел подачи воздуха, входящий в имитатор исполнительных механизмов 11, и приводится в движение датчик положения дроссельной заслонки, входящий первый блок датчиков 5. Сигнал с этого датчика через первое устройство сопряжения 6 поступает на программную модель ДВС 8, на другой вход которой подается сигнал имитатора возмущающих воздействий 7, соответствующий, например, недостаточной детонационной стойкости бензина или низкому уровню охлаждающей жидкости. Одна группа выходных сигналов модели ДВС подается на имитатор датчиков 9 ДВС, а именно тех датчиков, которые сложно заставить работать в условиях обычной лаборатории без вытяжки и дополнительных мер обеспечения пожарной безопасности (датчики кислорода, детонации, температуры охлаждающей жидкости, скорости, фаз), и с выхода имитатора поступает на первый вход ЭБУ 1. Со второго выхода модели ДВС 8 управляющие сигналы через второе устройство сопряжения 10 поступают на второй вход имитатора исполнительных механизмов 11, который, помимо узла подачи воздуха, содержит узел привода задающего диска для обеспечения работы датчика положения коленчатого вала (ДПКВ), который вместе с датчиком массового расхода воздуха (ДМРВ) входит во второй блок датчиков 12. С выходов этого блока сигналы обоих датчиков поступают на второй вход ЭБУ 1 и на третий вход первого устройства сопряжения 6. На второй вход первого устройства сопряжения 6 с блока исполнительных механизмов 4 подаются сигналы управления форсунками и модулем зажигания. Все перечисленные сигналы необходимы для функционирования модели ДВС 8 в режиме реального времени.