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汽车发动机冷却系统的单片机控制


2001 年 5 月                           农 机 化 研 究                               第 2 期

 汽车发动机冷却系统的单片机控制
翟  丽 1 齐自成 2 王新源 3 郭新民 1
1.山东农业大学 山东 泰安  271018 安试验设备厂 山东  泰安  271000 [摘  要]  介绍了单片机在汽车发动机冷却系统中的应用 并阐述了单片机控制的工作原理 同时给出了单片机 控制系统的硬件电路图以及系统程序流程图 汽车发动机的冷却系统采用单片机控制 可以实现对节温器 保温 帘和冷却风扇的多元联合控制 单片机可以根据实际行车速度 大气环境温度 发动机冷却液温度的变化 对冷 却系统的冷却能力进行自动控制 [关键词]  单片机控制 汽车发动机 冷却系统 [中图分类号] TP368.1 TK414.2  [文献标识码]  A           [文章编号]  1003─188X(2001)02─0038─02 2.山东费县大洋机械制造有限公司 山东 费县  273400 3.中国泰

随着现代电子技术和计算机技术的不断发 展 汽车各机构 系统的控制都趋向自动化和智能 化 特别是单片机智能控制在汽车上应用越来越广 泛 目前 传统的节温器 保温帘和冷却风扇仍被 国产汽车发动机的冷却系统采用 三者的工作互不 联系 不能根据发动机的实际散热要求准确地调节 冷却系统的散热能力 而且工作效率低 燃油浪费 率高 不适应现代汽车技术的发展 为此 山东农 业大学研制了单片机控制系统 对汽车发动机冷却 系统进行控制

1.3  单片机控制系统工作原理 由温度传感器感受发动机冷却液温度的变 化 同时把温度信号转变为同其成反比关系的电压 模拟信号 此电压模拟信号经过处理 电容低通滤 波 校正和电压跟随器耦合 送入 A/D 转换器 ADC0809 中 INO 信号通道 由 A/D 转换器把采 集来的模拟电压信号转换为数字信号 并送入单片 机 AT89C51 单片机 AT89C51 根据不同的输入信号 分析 处理 输出相应信号去控制驱动电路 实现 对节温器的电加热继电器 导风板双向电机继电器 和冷却风扇电机继电器的控制 系统工作原理如图 1 所示
温 度 传 感 器 发 动 机 冷 却 液 温 度

1  单片机控制系统的构成和工作原理
1.1  对控制部分的要求     为了实现单片机对冷却系统的控制 我们首先 将传统的冷却风扇改为电控冷却风扇 将传统的节 温器改为电控节温器 增设电控导风板 这样可使 单片机控制电路具有抗干扰 抗振动的能力 1.2  系统构成 系统由电控冷却风扇 电控节温器 电控导

控 制 驱 动 电 路

A/D 单 片 机 转 换 器

信 号 处 理

自动复位电路

风板和单片机控制电路组成 电控冷却风扇由电动 机驱动 电控节温器利用电加热引起双金属片变
电控冷却风扇 电控节温器 电控导风板

形 以此带动节温阀旋转运动 来改变冷却液的大 小循环 电控导风板由双向电机带动 用双向电机 的正反转来控制导风板的开启和关闭 单片机控制 电路是根据 AT89C51 单片机开发的
[收稿日期]  2000-08-08 [作者简介] 翟  丽 1973- 新民 1951-

手动控制

图 1  系统工作原理图

女 山东泰安人 山东农业大学工学硕士 主要从事汽车节能技术与测试技术研究及工业自动化的技术工作 郭

男 山东泰安人 山东农业大学教授 长期从事汽车发动机节能技术的研究工作

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2001 年 5 月                           农 机 化 研 究                               第 2 期

2  系统硬件结构
单片机控制系统硬件电路主要包括单片机 电源电路 信号采样处理电路 A/D 转换与单片机 接口电路 自动复位电路和控制驱动电路 2.1  单片机 采用 Inter 公司生产的 MCS-51 系列单片机 AT89C51 一种+5V 供电 40 脚封装 32 根 I/O 线 HMOSI 制造技术 布尔操作处理功能单片机 可以 对信号进行分析 处理计算机和控制输出 它是本 系统的核心 2.2  电源电路     直流电源+12V 经稳压芯片 CN7805 转换 得到 +5V 稳定直流电压 与直流电源-12V 构成二级输出 电源 此外 外接有滤波作用的电容和隔离作用的 二级管 从而使输入电压稳定 输入信号可靠 信号采样处理电路采用负温度系数热敏电阻 NTC 作为温度传感器 其温度值与模拟电压信号成 反比 模拟电压信号经电容滤波后送入 ADC0809 的 INO 模拟信号通道 2.3  A/D 转换器单片机接口电路 采用 ADC0809 二进制输出 逐次比较型转换 器 本系统温度模拟量通过通道 INO 输入 ADC0809 再由 ADC0809 模数转换后输入单片机 2.4  自动复位电路 当单片机控制系统运行出现错误时 ADC0809
水温 70 是 风扇关 节温器 开 导风板关 否 系统初始化 开 始 +C8(220UF) R7(12K) R11 500K N3 电压跟随器 5K EOC NPN

+12V

NE555

单片机

图 2  自动复位电路图 C9100UF  + 单片机

J3 NPN

+12V

图 3  控制驱动电路图

3  系统程序控制框图
    系统程序控制框图如图 4 所示

读取数据

的 EOC 中断申请 信号经两个与非门和由运放器 构成的电压跟随器的处理 得到一高电平信号 此 信号把三极管基极嵌到高电位 三极管导通 由 NE555 定时器组成的多谐振荡器开始向单片机发复 位脉冲 使单片机复位 此时系统会避开错误操作 而返回到正常状态 系统恢复正常状态后 EOC 信 号变为低电平 555 定时器在低电平的控制下便会 停止工作 如图 2 所示 2.5  控制驱动电路 单片机输出的控制信号首先送入电容和电阻 构成的延时电路 经延时处理后 再送入继电器驱 动三极管基极 由驱动三极管控制执行元件的继电 器 从而控制执行元件 电路图如图 3 所示 执行 元件的驱动电路图与控制驱动电路图相同 所以只 画出一个电路图

水温 80 是 风扇关 节温器 关 导风板开关



风扇处于 关闭状态 是 水温 95 是 风扇关 节温器 关 导风板开



水温 89 是





风扇开 导风板开, 节温器关

  图 4  系统程序控制框图

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2001 年 5 月                           农 机 化 研 究                               第 2 期 量为 0.45t 其生产工艺过程为 颗粒料 豆饼等 需要粉碎的原料 经粉碎机粉碎之后 沿吸入风机 经过输料管进入旋风卸料器 将粉料卸入混合机料 仓 输送气体则从旋风卸料器内筒顶部进入回风 管 回到粉碎机粉碎室 不需粉碎加工的原料 如 糠麸 添加剂等由人工从活动盖加入混合仓 立式 混合机混合作业按如下程序操作 转动旋转花筒的 手柄 使内筒和旋转花筒的长方孔重合 打开长方 孔 起动混合机电机 带动螺旋轴转动 饲料在 螺旋轴推动下从混合仓底部被提升到长方孔处 由 螺旋轴上的散料板从长方孔甩出 如此反复进行几 分钟 就结束混合作业 接着打开卸料管的插板 把麻袋套在卸料口上 再转动旋转花筒手柄 使长 方孔关闭 此时 饲料在螺旋轴的推动下越过长方 孔 上升到内筒顶部 由固定在螺旋轴上的拨料板 抛入卸料管 进行装袋 至此 完成了混配合饲料 加工的全过程

    与现有同类型机组相比较 低矮饲料加工机
组具有如下特点      1  该机组在半地下安装混合机 使混合仓 顶部距地面仅 1m 人工从活动盖往混合仓内加料 很方便 适合养殖大户使用      2  卸料管设计在内筒顶部 提高了出料口 的高度 适合用麻袋 尼龙袋装料      3  利用旋转花筒和内筒上的长方孔开或 闭 实现了混合机卸料与混合两种作业 其结构设 计简单 方便实用      4  利用回风管把旋风卸料器和混合仓内含 粉尘的气体送回粉碎室 进行二次使用 减少了工 作间的粉尘污染      5  混合机没设主料箱 副料箱或螺旋供料 装置 不仅结构简单 且降低造价 1500 元左右 6  机组采用低矮设计方式 安装高度适 合农村房舍 不破坏其屋顶结构

3  低矮型饲料加工机组的特点

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制在最佳阶段 从而延长发动机的使用寿命 提高 发动机的工作效率 减少发动机的故障 该控制系 统还可根据汽车的行驶速度和发动机的冷却液温度 来综合控制冷却系统 从而达到减少电耗 7% 10% 减少油耗 10%的效果

4  结束语
此汽车发动机冷却系统单片机控制装置实现 了汽车发动机散热能力控制的智能化 可以精确 自动地调节冷却液的温度 把发动机的工作温度限

[  参  考  文  献  ]

[1]  何立民. MCS-51 系列单片机应用系统设计[M].北京 北京航空航天大学出版社 1991.60. [2]  余志生. 汽车理论[M]. 北京 机械工业出版社 1992.105.

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