節(jié)水式貨車輔助降溫裝置

李鑫+張玉鵬+趙亞群

摘 要：對(duì)于目前貨車加裝的輔助降溫設(shè)備存在安全隱患、操作不便捷、耗水量大等問題，對(duì)單片機(jī)自動(dòng)控制、超聲波測距傳感器、輻射式溫度傳感器、微型增壓水泵等進(jìn)行研究，提出一套節(jié)水式貨車噴霧裝置，擬為貨車降溫提供新思路。

關(guān)鍵詞：節(jié)水；降溫裝置；單片機(jī)控制

中圖分類號(hào)：U436.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）09-0077-01

1 項(xiàng)目背景

由于我國地形復(fù)雜，西部、西南部等地多山，道路連續(xù)下坡、長距離下坡較為常見。大型貨車制動(dòng)鼓、輪胎的散熱一直是困擾司機(jī)們的難題。基于裝置技術(shù)成熟、價(jià)格低廉、維修成本低等因素，國內(nèi)大貨車的制動(dòng)器普遍采用鼓式制動(dòng)器。而鼓式制動(dòng)器散熱性差，當(dāng)大貨車長時(shí)間下坡時(shí)，司機(jī)頻繁使用制動(dòng)器，制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓摩擦產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致汽車制動(dòng)鼓、輪胎溫度的不斷升高。這將可能導(dǎo)致爆胎、制動(dòng)失效等嚴(yán)重后果[1]。因此，及時(shí)給制動(dòng)鼓以及輪胎降溫對(duì)于保障司機(jī)行車安全具有重大意義。

2 實(shí)施方案

該節(jié)水式貨車輔助降溫裝置主要組成部分包括水箱、微型高壓水泵、控制箱、電磁閥控式噴嘴和置于駕駛室的顯示屏，如圖1所示。

2.1 工作方式

該裝裝置主要有兩種工作模式，即高速路控溫和長下坡制動(dòng)降溫。

（1）高速路控溫。貨車在高速路上長時(shí)間高速運(yùn)行時(shí)，紅外測溫傳感器一旦探測到輪胎或制動(dòng)鼓的實(shí)際溫度高于設(shè)定值T0，系統(tǒng)自動(dòng)控制微型電動(dòng)水泵取水，并通過電磁閥打開噴水開關(guān)。噴頭將高壓水霧噴灑至輪胎或制動(dòng)鼓以降溫。據(jù)溫度持續(xù)反饋的溫度信息，控制系統(tǒng)相應(yīng)地調(diào)整噴水時(shí)間和噴水量。在節(jié)約水資源的同時(shí)防止過多的水灑落到路面，造成路面結(jié)冰而影響交通安全。

（2）長下坡制動(dòng)降溫。司機(jī)可根據(jù)路標(biāo)提示提前打開手動(dòng)開關(guān)，啟動(dòng)降溫裝置預(yù)冷制動(dòng)鼓、車輪。即將到達(dá)坡口時(shí)關(guān)閉手動(dòng)開關(guān)，此后裝置開始自動(dòng)控溫。

2.2 組成模塊

2.2.1 監(jiān)測模塊

（1）液位監(jiān)測傳感器。該液位傳感器實(shí)質(zhì)為超聲波測距傳感器，傳感器安裝于水箱頂部，通過非接觸式[2]測量水箱內(nèi)液面相對(duì)箱頂?shù)木嚯x，以反映水箱內(nèi)剩余水量。水箱剩余水量將通過置于駕駛室的屏幕以圖形化的方式表達(dá)。水位低于警戒線（司機(jī)可自定義）時(shí)，幕也將顯示提醒補(bǔ)水的信息以提醒司機(jī)及時(shí)補(bǔ)充冷卻水。通過該傳感器單片機(jī)還將記錄本裝置一段時(shí)間內(nèi)用水量。

（2）溫度監(jiān)測模塊。采用紅外測溫傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)測制動(dòng)鼓、車胎的溫度，為單片機(jī)提供判斷依據(jù)，同時(shí)該溫度信息也將通過置于駕駛室的屏幕顯示出來。紅外測溫傳感器為非接觸式測溫傳感器[3]，制成獨(dú)立模塊，便于更換。

2.2.2 增壓模塊

目前市場上的貨車輔助降溫裝置按水的動(dòng)力源來分可分為兩種，即自流式和氣壓式[4]。自流式淋水器一般將水箱裝載于較高的位置，依靠水的重力作用向下流淌。該種方式成本小，但存在水壓不高、容易堵塞等缺陷。氣壓式淋水器通過與貨車儲(chǔ)氣筒相連，將水箱中的水壓出去。該種方式壓力充足，但由于氣壓淋水器是從儲(chǔ)氣筒中取氣，長時(shí)間使用會(huì)使剎車氣壓不夠而影響剎車系統(tǒng)的正常運(yùn)行，具有一定安全隱患。

鑒于以上分析，本裝置取水動(dòng)力將依靠微型電動(dòng)水泵，相比于自流式和氣壓式，該種方式壓力充足，且不影響剎車系統(tǒng)，效果好、安全性高。一般該種微型增壓水泵采用12V直流供電，功率低至20～60W，可接車載電瓶。

2.2.3 屏幕顯示模塊

在駕駛室設(shè)置一個(gè)觸控液晶屏幕模塊用于顯示當(dāng)前輪胎、制動(dòng)鼓溫度和水箱內(nèi)剩余水量，并提供裝置工作方式的切換，即用戶可通過該上位機(jī)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控溫和自動(dòng)控溫之間的切換選擇。用戶還可通過屏幕設(shè)置安全溫度范圍以及安全水位。觸摸屏模塊與控制箱內(nèi)的主控單片機(jī)之間遵循RS232通訊協(xié)議。

2.3 控制方案

該裝置控制系統(tǒng)框圖如圖2所示，單片機(jī)對(duì)紅外測溫模塊、液位監(jiān)測模塊傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并做出相應(yīng)反饋。當(dāng)車胎、制動(dòng)鼓溫度高于預(yù)設(shè)“安全值”時(shí)，單片機(jī)控制電磁閥開，使得噴頭開始噴霧降溫。當(dāng)水箱液位低于安全水位時(shí)，通過屏幕發(fā)出報(bào)警信息，提醒司機(jī)及時(shí)補(bǔ)充冷卻水。觸摸屏置于駕駛室，司機(jī)可通過屏幕獲取當(dāng)前測量溫度、剩余水量，也可通過屏幕設(shè)置安全溫度T0和安全水位，還可通過屏幕切換裝置工作方式（自動(dòng)或手動(dòng)）。

3 結(jié)語

該裝置以單片機(jī)為控制核心，借助超聲波測距傳感器、紅外測溫傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎、制動(dòng)鼓溫度有效自動(dòng)控制。且自帶增壓裝置，保障了其可靠性。該裝置將使司機(jī)能專注于駕駛，減少由于人工操縱降溫裝置不靈活、分散注意力而釀成交通事故的隱患，保障其行車安全。

參考文獻(xiàn)

[1]陳朝暉.汽車制動(dòng)對(duì)安全行駛的影響[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程，2003（02）：31-32.

[2]苑潔，常太華.基于STM32單片機(jī)的高精度超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011（15）：76-78.

[3]張日欣.基于MLX90614的非接觸式體溫測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].軟件導(dǎo)刊，2009（03）：105-107.

[4]閆松濤.加裝制動(dòng)淋水器的正確方法_閆松濤[J].汽車科技，2007（1）：54.