КП1 (економайзер)

Завданням курсового проекту є розвиток та закріплення навичок самостійної роботи при вирішенні конкретного завдання, оволодіння методикою розрахунку та конструювання виробів ЕАВТ.

Справа в тому, що місце перекриття подачі палива вбудованим в карбюратор електромагнітним клапаном «Солекс» знаходиться значно вище місця виходу паливно-повітряної суміші з каналу холостого ходу. Тому при переведенні двигуна з примусового холостого на холостий хід доводиться відновлювати подачу палива задовго до моменту настання режиму холостого ходу. Це необхідно для того, щоб канал холостого ходу карбюратора встиг заповнитися паливно-повітряною емульсією, інакше при зазначеній зміні режимів двигун зупиниться. При цій причині необхідний поріг включення електромагнітного клапана виявляється надмірно високим (при частоті обертання колінчастого валу двигуна 1900 хв-1).

1 РОЗШИРЕНЕ ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

1.1 Постановка задачі

Метою даної розробки є проектування пристрою, призначене для обмеження подачі палива в режимах примусового холостого ходу та холостого ходу карбюраторних двигунів.

Виріб, що розробляється, повинен вирішувати наступні завдання:

-мати два пороги включення: верхній nв і нижній nн;

-при зниженні частоти обертання валу рівня nн має відбуватися остаточне відновлення подачі палива;

-мати можливість модернізації залежно від типів карбюраторів.

1.2 Призначення та сфера застосування

1.3 Технічні та конструктивні вимоги

1.3.1 Технічні характеристики:

Напруга живлення, +12;

Допустиме відхилення напруги живлення, % 20;

Струм споживання не більше, А

-при вимкненомуелектромагнітний клапан 0,15;

- при включеному електромагнітному клапані 1,2;

Кількість керуючих входів 2.

1.3.2 Умови експлуатації та транспортування (ГОСТ 16019 – 78):

Температура довкілля, °С від - 40 до +60;

Вологість довкілля, % не вище 80;

Вплив лінійних прискорень, м/с 2 до 160;

Об'єкт розміщення бортовий;

Умови транспортування всіма видами транспорту.

1.3.3 Вимоги щодо надійності:

Середній час безвідмовної роботи, не менше 5000;

Інтенсивність відмов, год -1 2510 -6 ;

Гарантійний термін експлуатації, 3 роки.

1.3.4 Конструктивні вимоги:

Число марок застосовуваних матеріалів трохи більше 4;

Коефіцієнт застосування не менше 0,8;

Коефіцієнт уніфікації 0,9.

Застосовувані радіоелектронні елементи вітчизняного виробництва та призначені для загального застосування, а також повинні задовольняти умови ремонтопридатності та взаємозамінності.

Габаритні розміри та маса проектованого пристрою визначаються конструктивно.

1.3.5 Орієнтовна номенклатура конструкторської документації:

-Плата, складальний креслення - А2;

-Плата, компонувальне креслення - А1;

2 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ

2.1 Порівняльний аналіз аналогів.

При пошуку аналогів проектованого пристрою був знайдений наступний аналог:

Порівняння аналогів за технічними характеристиками зведемо до таблиці 1.

Таблиця 1 – Порівняльний аналіз аналогів

Для обмеження подачі палива в режимах холостого ходу

Напруга живлення,

Струм споживання, А

Кількість керуючих входів

Число порогів включення

Поріг відключення клапана при частоті обертання валу, мін-1

Виходячи з таблиці 1 можна зробити висновок, що проектований пристрій має переваги перед аналогом, так і недоліками.

Переваги проектованого пристрою:

-Має два пороги включення: верхній nв і нижній nн;

-в режимі примусового холостого ходу після того, як частота обертання знизиться до рівня nв, поновлює подачу палива на короткий відрізок часу tп (близько 1 с), а потім знову припиняти її;

-мати можливість модернізації залежно від типів карбюраторів;

-має широку межу напруги живлення, що необхідно при великих підвищеннях напруги при поломці регулятора напруги або при зниженні напруги при посадженому акумуляторі;

-Має найменший струм споживання;

-схема виконана на цифрових дискретних елементах, що підвищує стійкість схеми різних перешкод.

До недоліків можна віднести:

-Складність принципової електричної схеми;

Сигнал з котушки запалення надходить на «Вход1» блоку управління, і інверсному виході тригера DD3.1 виникає послідовність імпульсів тієї ж частоти, що й у імпульсів системи запалювання.

Тригер DD3.2 призначений виділення періоду T їх повторення. При низькому рівні на вході цього тригера він працює в рахунковому режимі внаслідок наявності зв'язку його входу D з інверсним виходом. При цьому на виході тригера DD3.2 формуються імпульси тривалістю, що дорівнює T, причому період їх повторення дорівнює 2T.

На конденсаторі C10, резисторах R14, R15 та логічному елементі DD2.2 виконаний формувач зразкових інтервалів часу, що задає значення nн (його встановлюють добіркою резистора R12). Такийж формувач зібраний на конденсаторі C11, резисторах R16, R17 та елементі DD1.3. Він задає значення nв (встановлюють добіркою резистора R17). Тригери DD1.1 та DD4.1 порівнюють період T з тривалістю паузи між імпульсами відповідно на виході елементів DD2.2 та DD2.3. Формувач, побудований на конденсаторі C7, резисторах R9, R10 та елементі DD5.1, служить для завдання інтервалу часу tп (близько 1 с). При натиснутій педалі на акселератор (дросельна заслінка відкрита) контакти датчика-гвинта розімкнені, тому «Вход2» блоку управління вільний (відключений від корпусу). При цьому тригери DD1.1, DD4.1 і DD1.2, DD4.4 блоковані відповідно в стані 0 і 1. На виході елементів DD2.4, DD5.1 і DD5.2 буде високий рівень, тому на виході елемента DD5 .4 також високий рівень, а отже транзистор VT2 буде відкритий і паливо безперешкодно протікає через електромагнітний клапан карбюратора. Через натискання на педаль акселератора частота обертання валу двигуна тією чи мірою підвищена – це залежить від глибини натискання на педаль та навантаження на двигун – порівняно з її значенням у режимі холостого ходу двигуна. Якщо тепер педаль акселератора відпустити, можливі три варіанти реакції блоку в залежності від вихідної частоти обертання валу в момент відпускання валу.

Варіант 1: 1900 хв-1. При цьому тригер DD1.2 переключиться в стан, протилежний тому, в якому він був при натиснутій педалі акселератора, а тригери DD1.1, DD4.1, DD4.2 залишаться в тому ж стані. На виході елементів DD2.4, DD5.2 з'явиться низький рівень, але в виході елемента DD5.1 – як і високий. Тому на виході елемента DD5.4 буде низький рівень, що відповідає припиненню подачі палива.

Після зниження частоти обертання валу до 1900 хв-1 тригерDD4.1, а за ним та DD4.2 переключаться в протилежний стан. Це призведе до появи на виході елемента DD2.4 рівня 1, а на виході DD5.1 – 0. Тому на виході елемента DD5.4 з'явиться високий рівень, швидко поновиться подача палива.

Через 1 з на виході елемента DD5.1 знову з'явиться сигнал 1, тому на виході елемента DD5.4 високий рівень зміниться на низький, подача палива буде припинено.

Після зниження частоти обертання валу до 1245 хв-1 тригер DD1.1 переключиться на одиничний стан. При цьому на виході елемента DD5.2 з'явиться рівень 1, що відповідає тепер уже остаточному відновленню подачі палива.

Зв'язок між виходом тригера DD1.1 та входом тригера DD3.2 забезпечує одноразове включення першого з них при відпущеній педалі акселератора. Завдяки цьому при n близькому до 1245 хв-1 відсутні багаторазові перемикання електромагнітного клапана, викликані нерівномірністю проходження імпульсів запалювання. З тією ж метою введено тригер DD4.2, який після відпускання педалі акселератора може спрацьовувати лише одноразово (внаслідок зв'язку його входу D з корпусом). Тому при n, близькому до 1900 хв-1, незважаючи на те, що тригер DD4.1 може перемикатися кілька разів, перше ж його перемикання в одиничний стан призводить до перемикання тригера DD4.2 стан 0, завдяки чому забезпечується чітка робота електромагнітного клапана . Все це позбавляє необхідності введення «гістерези» за частотою обертання.

2.3 Оцінка елементної бази

Використовувана елементна база широко застосовується у вітчизняній промисловості, має властивості безвідмовності, довговічності, збереження та хороші електричні показники, а також має багато вітчизняних та зарубіжних аналогів,що підвищує ремонтопридатність виробу.

Серія К561 має високу швидкодію, високу стійкість до перешкод і невелике, в порівнянні з іншими КМОП - мікросхемами енергоспоживання. Струм споживання одного корпусу мікросхеми становить близько 20-4 мА. Напруга живлення даної серії становить не більше 3…15 В. Діапазон робочих температур даної серії мінус 40. +60 С.

2.3.2 Резистори. Як розподільники електричної енергії між ланцюгами та елементами схеми проектованого пристрою застосовані металопленочні резистори загального призначення типу МЛТ-0.125 та МЛТ-0.5 постійного опору, призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного та імпульсного струму. Характеризуються високою стабільністю параметрів, слабкою залежністю опору від частоти та робочої напруги, високою надійністю. Діапазон робочих температур мінус 60. +125С.

Конденсатори постійної ємності типу КМ-3 та КМ-5 характеризуються високими електричними показниками, невеликою вартістю, великим опором ізоляції. Діапазон робочих температур мінус 60. +125 С. Можливе застосування конденсаторів інших типів, наприклад типу К10-23 та ін, габаритні розміри яких не перевищують обраних.

Електролітичний конденсатор типу К50 Конденсатори серії К50-6(полярний) – алюмінієвий оксидно-електролітичний з межею номінальної ємності 1-100мкФ та номінальною напругою 16В. Діапазон робочих температур -40…+85С.

2.3.5 Діоди. Діод КД103А відноситься до малопотужних випрямних діодів (максимальний прямий імпульсний струм 2 А; зворотна максимальна напруга 50 В), в проектованому пристрої застосовуються як слаботочні стабілізатори напруги. Діапазон робочих температур мінус 50 +100 0С.

Діод КД105А також відноситься домалопотужним випрямляючим діодам (максимальний прямий струм 0,3 А; зворотна максимальна напруга 400 В), у пристрої використовується як випрямляч вхідного сигналу, що подається на «Вход1». Діапазон робочих температур мінус 55 +100 0С.

Діод Д814Г є стабілітроном загального призначення з напругою стабілізації 11, зі струмом стабілізації 5 А. Застосовується для обмеження рівня напруги вхідного сигналу «Вхід1». Діапазон робочих температур мінус 60 +100 0С.

Діод КС191А є двоанодним стабілітроном з напругою стабілізації 9,1 В, зі струмом стабілізації 5 А. Застосовується для стабілізації напруги живлення цифрових мікросхем проектованого пристрою. Діапазон робочих температур мінус 50 +100 0С.

2.3.6 Транзистори. Транзистор КТ603Б є малопотужною високочастотною структурою n-p-n з максимальним струмом колектора 300 мА, з максимальною напругою колектор-база 30 В. У проектованому пристрої використовується як підсилювач напруги. Діапазон робочих температур мінус 50 +60 0С.

Транзистор КТ816Г є потужним низькочастотним структури p-n-p з максимальним імпульсним струмом колектора 3 А, з максимальною напругою колектор-база 80 В. У проектованому пристрої використовується як електронний ключ, в навантаження якого підключений електромагнітний клапан карбюратора. Діапазон робочих температур мінус 55 +85 0С.

Таблиця 2 – Основні конструктивні параметри елементної бази