Электронный стенд контактного зажигания и работы поршневой группы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

УДК

Н.В. Мазанов

Красноярский индустриально-металлургический техникум (КГБПОУ «КрИМТ»), г. Красноярск, Российская Федерация

Электронный стенд контактного зажигания и работы поршневой группы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

 Для более эффективного изучения устройства двигателя внутреннего сгорания (ДВС)  предлагаю использовать демонстрационный электронный стенд контактного зажигания и работы поршней группы ДВС. Он представляет собой наглядное пособие, дополненное электронным устройством, дающим представление об устройстве и работе систем автомобиля в красочной, эффективной форме с использованием светодиодов различных цветов. Стенд полностью отображает рабочий цикл двигателя и может работать как в динамическом, так и статическом режимах.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, рабочий цикл двигателя, электронный стенд контактного зажигания и работы поршней группы двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Nikolai V. Mazanov

Krasnoyarsk Industrial Metallurgical College, Krasnoyarsk, the Russian Federation

Electronic board of contact ignition and internal combustion engine (ICE) work

Demonstrative electric board of contact ignition and ICE pistons work can be used for more effective studying ICE structure and working principles. The board represents visual material with electronic device providing insight into the device itself and work of car systems. It is colourful and effective and uses multicolour LED lights/ the board shows a full engine work cycle and functions in both dynamic and static modes.

Keywords: Internal combustion engine (ICE), engine work cycle, Electric board of contact ignition and ICE piston work

            Электронный стенд контактного зажигания и работы поршней группы ДВС в наглядной, доступной форме помогает обучающимся понять процессы, происходящие в четырехкратном рядном двигателе и системе зажигания.

Принципиальная схема разработки действующей модели стенда

         Систему зажигания и работу поршневой группы автомобиля удобно просматривать на действующей модели электронного стенда.

         На схеме показано устройство четырехкратного рядного двигателя и системы зажигания.

         Аккумулятор (8) представляет собой источник питания автомобиля 12 В. Катушка зажигания (7) состоит из металлического сердечника на который, на втулке, намотана вторичная обмотка с большим количеством медного провода. Поверх вторичной обмотки намотана первичная низковольтная обмотка с небольшим количеством витков толстого провода. Когда по первичной обмотке проходит ток низкого напряжения, сердечник намагничивается и вокруг обмоток создается сильное магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя (4) ток в первичной обмотке прекращается, созданное им магнитное поле, исчезая, пересекает витки вторичной обмотки и создает в ней высокое напряжение, достигающее 12-24 кВ.

         Прерывание контактов прерывателя происходит за счет вращения валика и поворота кулачка (5) от распределительного вала механизма двигателя.

          Распределитель зажигания (6) состоит из объединённых в одном корпусе прерывателя тока низкого напряжения, центробежного регулятора и распределителя (бегунка 3) тока высокого напряжения.

          С распределителя зажигания высокое напряжение в определенном порядке поступает на свечи зажигания (2).

Рассмотрим работу ДВС.

Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называют совокупность процессов, повторяющихся в цилиндре в такой последовательности: впуск свежего заряда, сжатие, рабочий ход, выпуск. Часть рабочего цикла, проходящего на один ход поршня (10), называется тактом при повороте коленчатого вала (12) на 180 градусов.

Рисунок 1- Устройство четырехкратного рядного двигателя и системы зажигания

   Таблица 1

Порядок работы четырехтактного рядного двигателя

Таблица    2

Начало тактов работы ДВС

Начало тактов работы ДВС  

                               Впуск                                                            Рабочий ход

                               Сжатие        Выпуск

         Начало каждого такта в таблице и на стенде обозначено определенным цветом. При помощи стенда можно показать, что происходит в цилиндрах (9) в любой момент времени, т.к. он может работать в динамическом и статическом режимах.

Электронная модель стенда

         Для того чтобы показать на действующей модели стенда порядок подачи тока по цепям питания и саму работу, выполнена электронная схема на цифровых микросхемах, транзисторах и светодиодах. Схема состоит из генератора импульсов на цифровой микросхеме DD1.1, DD1.2 и счётчика импульсов на микросхеме DD2. Скорость переключения светодиодов в схеме зависит от резистора R1 и ёмкости конденсатора С1. Выключатель SА позволяет остановить работу схемы в любом состоянии переключения, что даёт возможность наиболее подробно ознакомиться с работой устройств.        

          Десятичный счётчик - делитель имеет десять дешифрированных выходов Q0-Q9, схема счётчика имеет высокоскоростной счётчик и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти выходов.

          Если на входе разрешения счёта С2 присутствует низкий уровень, счётчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе C1. При высоком уровне на входе сброса R счётчик очищается до нулевого отсчёта. Счётчик имеет выход переноса CR, положительный фронт выходного сигнала появляется на нём через десять тактов. Поскольку имеются четыре свечи и четыре паузы в работе распределяются, то используются 8 выходов счётчика DD2.  Для сброса счётчика в нулевое состояние выполнен триггер на микросхеме DD1.3, DD1.4, действие которого приводит к появлению высокого уровня на входе и очищения до нулевого отсчёта.

         Звуковой прибор BF реагирует одиночные переключения импульсов на выходе генератора.

Составные транзисторы VT1- VT5... VT4-VT8 позволяют увеличить ток нагрузки. Питание электрической схемы может осуществляться от 8 батареек 1,5 В или от выносного адаптера с напряжением 12В.

Рисунок 2 - Схема электрическая принципиальная стенда

Конструкция корпуса и используемый материал

         Корпус электронного стенда выполнен из ДВП, так как изготовленное устройство является не только действующим, но и демонстрационным. При проектировании его конструкции  учитывались следующие требования: надёжность, лёгкость и простота сборки, предельная масса и габариты, требования дизайна (органичность и целостность внешней формы, пропорциональность, гармоничность линий, объёмных и цветовых элементов).

         В данном случае корпус изготовляется из древесно - волокнистой плиты (ДВП) толщиной 3мм. Он прост в сборке и состоит из 4 деталей.

Необходимые данные приведены в спецификации.

 Таблица 3

Материал, используемый для изготовления корпуса электронного стенда

Расчёт себестоимости изделия

          Себестоимостью изделия принято считать сумму затрат на изготовления и реализацию изделия. Её можно определить по формуле: С=Мэ+Роп+Ао+Очсс+Окр+Здр, где:

С-себестоимость продукции; Мэ- материальные затраты на производство и реализацию продукции; Роп- расходы на оплату труда; Ао- амортизационные отчисления на восстановление основных производственных фондов;

Очсс- отчисления на государственное социальное страхование;

Окр- оплата по краткосрочным кредитам банка, кроме процентов по просроченным ссудам, выделенных на пополнение собственных оборотных средств; Здр- другие затраты на производство и реализацию продукции, включая расходы по всем видам ремонта основных производственных фондов.

В нашем случае материальные затраты складываются из стоимости выполнения монтажной схемы и корпуса электронного стенда.

                                                                                                                                          Таблица 4

Расчёт себестоимости изделия

         Стоимость материала, необходимого для изготовления корпуса из ДВП, равна 35 рублей.

         Для изготовления прибора были использованы обрезки брусков и 8 саморезов по цене 0,5  руб/шт. Себестоимость сборки корпуса электронного стенда составляет 39 руб. В устройстве используем плакат, цена которого равна 400 руб. Так как в данном случае речь идёт о разовом изготовлении прибора, то себестоимость можно признать равной материальным затратам-1149руб.

Для изучения системы зажигания и работы поршневой группы требуется 5 учебных плакатов, стоимость каждого 400 руб., итого-2000 руб. Следовательно, себестоимость электронного стенда в 1,7 раз меньше себестоимости учебных плакатов.

Заключение

          В результате проведенной мною работы было создано новое устройство - электронный стенд контактного зажигания и работы поршней группы ДВС, которое выгодно отличается от аналога. Была осуществлена экспериментальная проверка стенда на учебных занятиях в КГБПОУ «Красноярский индустриально-металлургический техникум» и подсчитана себестоимость изготовления электронного стенда.   При создании стенда светодиоды АЛ 307 были заменены на сверхяркие светодиоды, увеличено их количество, а также количество других радиоэлементов, что привело к расширению функций устройства.

         В результате у обучающихся возрос интерес к изучению дисциплины «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей» и к практической радиоэлектронике в учебных заведения СПО.

Рисунок 3- Фотография готового стенда

Научный руководитель – преподаватель И. А. Казаченко, КГБПОУ «КрИМТ».

Список литературы

1. Борисов, В. Г. Электронные автоматы - своими руками / В. Г. Борисов. - М. : Патриот, 1995. - 192 с. - ISBN 5-7030-0763-1.
2. Якубовский, С. В., Ниссельсон, Л. И., Кулешова, В. И. и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Под ред С. В. Якубовского — М.: Радио и связь, 1990. — 496 с.