节水式货车辅助降温装置

李鑫+张玉鹏+赵亚群

摘 要：对于目前货车加装的辅助降温设备存在安全隐患、操作不便捷、耗水量大等问题，对单片机自动控制、超声波测距传感器、辐射式温度传感器、微型增压水泵等进行研究，提出一套节水式货车喷雾装置，拟为货车降温提供新思路。

关键词：节水；降温装置；单片机控制

中图分类号：U436.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0077-01

1 项目背景

由于我国地形复杂，西部、西南部等地多山，道路连续下坡、长距离下坡较为常见。大型货车制动鼓、轮胎的散热一直是困扰司机们的难题。基于装置技术成熟、价格低廉、维修成本低等因素，国内大货车的制动器普遍采用鼓式制动器。而鼓式制动器散热性差，当大货车长时间下坡时，司机频繁使用制动器，制动摩擦片与制动鼓摩擦产生大量热量，导致汽车制动鼓、轮胎温度的不断升高。这将可能导致爆胎、制动失效等严重后果[1]。因此，及时给制动鼓以及轮胎降温对于保障司机行车安全具有重大意义。

2 实施方案

该节水式货车辅助降温装置主要组成部分包括水箱、微型高压水泵、控制箱、电磁阀控式喷嘴和置于驾驶室的显示屏，如图1所示。

2.1 工作方式

該装装置主要有两种工作模式，即高速路控温和长下坡制动降温。

（1）高速路控温。货车在高速路上长时间高速运行时，红外测温传感器一旦探测到轮胎或制动鼓的实际温度高于设定值T0，系统自动控制微型电动水泵取水，并通过电磁阀打开喷水开关。喷头将高压水雾喷洒至轮胎或制动鼓以降温。据温度持续反馈的温度信息，控制系统相应地调整喷水时间和喷水量。在节约水资源的同时防止过多的水洒落到路面，造成路面结冰而影响交通安全。

（2）长下坡制动降温。司机可根据路标提示提前打开手动开关，启动降温装置预冷制动鼓、车轮。即将到达坡口时关闭手动开关，此后装置开始自动控温。

2.2 组成模块

2.2.1 监测模块

（1）液位监测传感器。该液位传感器实质为超声波测距传感器，传感器安装于水箱顶部，通过非接触式[2]测量水箱内液面相对箱顶的距离，以反映水箱内剩余水量。水箱剩余水量将通过置于驾驶室的屏幕以图形化的方式表达。水位低于警戒线（司机可自定义）时，幕也将显示提醒补水的信息以提醒司机及时补充冷却水。通过该传感器单片机还将记录本装置一段时间内用水量。

（2）温度监测模块。采用红外测温传感器来实时监测制动鼓、车胎的温度，为单片机提供判断依据，同时该温度信息也将通过置于驾驶室的屏幕显示出来。红外测温传感器为非接触式测温传感器[3]，制成独立模块，便于更换。

2.2.2 增压模块

目前市场上的货车辅助降温装置按水的动力源来分可分为两种，即自流式和气压式[4]。自流式淋水器一般将水箱装载于较高的位置，依靠水的重力作用向下流淌。该种方式成本小，但存在水压不高、容易堵塞等缺陷。气压式淋水器通过与货车储气筒相连，将水箱中的水压出去。该种方式压力充足，但由于气压淋水器是从储气筒中取气，长时间使用会使刹车气压不够而影响刹车系统的正常运行，具有一定安全隐患。

鉴于以上分析，本装置取水动力将依靠微型电动水泵，相比于自流式和气压式，该种方式压力充足，且不影响刹车系统，效果好、安全性高。一般该种微型增压水泵采用12V直流供电，功率低至20～60W，可接车载电瓶。

2.2.3 屏幕显示模块

在驾驶室设置一个触控液晶屏幕模块用于显示当前轮胎、制动鼓温度和水箱内剩余水量，并提供装置工作方式的切换，即用户可通过该上位机实现手动控温和自动控温之间的切换选择。用户还可通过屏幕设置安全温度范围以及安全水位。触摸屏模块与控制箱内的主控单片机之间遵循RS232通讯协议。

2.3 控制方案

该装置控制系统框图如图2所示，单片机对红外测温模块、液位监测模块传送的数据进行实时处理，并做出相应反馈。当车胎、制动鼓温度高于预设“安全值”时，单片机控制电磁阀开，使得喷头开始喷雾降温。当水箱液位低于安全水位时，通过屏幕发出报警信息，提醒司机及时补充冷却水。触摸屏置于驾驶室，司机可通过屏幕获取当前测量温度、剩余水量，也可通过屏幕设置安全温度T0和安全水位，还可通过屏幕切换装置工作方式（自动或手动）。

3 结语

该装置以单片机为控制核心，借助超声波测距传感器、红外测温传感器实现对轮胎、制动鼓温度有效自动控制。且自带增压装置，保障了其可靠性。该装置将使司机能专注于驾驶，减少由于人工操纵降温装置不灵活、分散注意力而酿成交通事故的隐患，保障其行车安全。

参考文献

[1]陈朝晖.汽车制动对安全行驶的影响[J].热带农业工程，2003（02）：31-32.

[2]苑洁，常太华.基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计[J].电子设计工程，2011（15）：76-78.

[3]张日欣.基于MLX90614的非接触式体温测量系统设计[J].软件导刊，2009（03）：105-107.

[4]闫松涛.加装制动淋水器的正确方法_闫松涛[J].汽车科技，2007（1）：54.