一種智能輪胎降溫系統的開發綜述

孫煦 吳珂珂 李志文 李一明 王琛

【摘 ?要】在夏日高溫條件下，貨車輪胎與路面摩擦產生大量的熱量，使得輪胎內側溫度急劇升高。基于此種情形，貨車極易發生爆胎事故，為此我們設計了一種智能輪胎降溫系統，經濟實用，測控準確，能夠嚴格控制駕駛員行駛過程中輪胎的最高溫度，最大限度的減少夏季因輪胎過熱引起爆胎事故的發生率，從而充分保證駕駛員在行駛過程中的人身安全。

【關鍵詞】智能輪胎降溫系統;紅外溫度傳感器;STM32F103C8T6型芯片;

前言

隨著運輸行業的快速發展，高速公路運輸成為了運送貨物的主流方式，其中大部分的貨物通過大中型貨車運輸。在夏日炎熱的天氣下，夏日溫度過高，貨車輪胎與路面摩擦產生大量的熱量，使得輪胎溫度急劇升高。在此種情形下，貨車極易發生爆胎事故，為此我們發明了一種智能輪胎降溫系統，它能夠實時監測輪胎溫度，并能過控制水泵作用實現輪胎的及時水冷，該種智能輪胎降溫系統，經濟實用，測控準確，能夠嚴格控制駕駛員行駛過程中輪胎的最高溫度，最大限度的減少夏季因輪胎過熱引起爆胎事故的發生率，從而充分保證駕駛員在行駛過程中的人身安全。

1設計思路

通過分析現有輪胎降溫裝置，研究小組發現此種裝置存在許多不足，其中主要體現在不能控制輪胎的表層溫度在一個恒定的范圍內;降溫水流的利用率低，且沒有水流量測定裝置。為此我們提出了以下解決方法。

利用紅外溫度傳感器實時測定輪胎表層溫度，將信號傳遞給中央處理芯片，利用芯片調控水滴管出水的流量，對輪胎進行同步降溫。同時將系統所測得的數據利用數顯裝置顯示到副駕駛前方的LED顯示屏上，為駕駛員提供參考數據，方便駕駛員進行油箱添水工作。

2設計總述

2.1系統主體設計

研究小組開發了一種智能輪胎降溫系統，包括由紅外線溫度傳感器、車載水箱、小型水泵、送水主管道、分流接頭、低壓變電器、車載電瓶、回路導線、控制芯片、芯片安裝盒、溫度顯示器、系統開關、報警指示燈組成;所述的紅外溫度傳感器安裝于擋泥板下方，包括底板，螺紋孔;所述的車載電瓶置于電瓶箱內，其上安裝有壓電頭;所述的控制芯片置于芯片安裝盒，芯片安裝盒固定于車載電瓶箱上方;所述的小型水泵安裝于車載水箱內部;所述的溫度顯示器安裝有系統控制開關與報警提示燈安裝于副駕駛座前方;所述分流接頭安裝于送水主管道一端，送水主管道另一端與小型水泵相連;整個系統由回路導線連接，按下系統控制開關，紅外溫度傳感器發出信號，經控制芯片接受處理，控制小型水泵吸水，通過送水主管道、分流接頭輸送液體到每個輪胎，使輪胎及時水冷。具體如下圖1。

2.2紅外傳感器設計

紅外傳感器由紅外線傳感器底座、螺栓孔、紅外發射燈組成。具體如下圖2。

2.3水泵安裝設計

控制用水泵放置于水箱中。安裝設計包括車載水箱、小型水泵。在出口處裝有送水主管道、分流接頭等。具體如下圖3。

2.4報警器、顯示器安裝設計

報警器、顯示器安裝設計包括溫度顯示器、系統開關、報警指示燈的位置安放與形狀設計。具體如下圖4。

3工作原理

一種智能輪胎降溫裝置，主要由紅外發射燈、車載水箱、送水主管道、低壓變電器、車載電瓶、控制芯片、溫度顯示器、系統開關、報警指示燈和小型水泵組成，所述紅外發射燈設置在紅外線傳感器底座上，所述車載水箱中設置有小型水泵，所述小型水泵的出水端連接送水主管道，所述送水主管道的另一端螺紋連接有分流接口，所述控制芯片置于芯片安裝盒中，并用針腳固定，所述車載電瓶通過回路導線與低壓變電器、控制芯片、溫度顯示器、系統開關、報警指示燈、紅外發射燈和小型水泵組成閉合回路。

本實施例中，所述紅外傳感器底座上設置有螺栓孔且通過螺栓孔將紅外傳感器底座固定在擋泥板的下方，所述紅外發射燈的發射方向朝向輪胎設置，實現實時監測輪胎的溫度。

本實施例中，所述回路導線通過電瓶壓電頭與車載電瓶相連，所述的車載電瓶置于電瓶箱內，所述電瓶箱的上方設置有芯片安裝盒。

為了使裝置更具人性化，所述系統開關設置在溫度顯示器的一側，所述溫度顯示器、系統開關和報警指示燈安裝于副駕駛座前方，可實時顯示輪胎溫度以及報警提醒。

在具體實施時，按下系統開關，整個裝置開始運行，紅外發射燈實時監測輪胎溫度并向控制芯片發出電信號，此時溫度顯示器也實時顯示該溫度，控制芯片處理該電信號，當溫度高于設定值時，控制芯片控制小型水泵吸水，通過送水主管道和分流接口輸送液體到每個輪胎，使輪胎及時水冷，在另一種情況，當輪胎溫度遠超過設定值或短時間急劇升高時，控制芯片還控制報警指示燈發出警報。

4總結

本設計通過上述具體實施方案，將輪胎水冷與智能監控的結合，同時具備二者的多重優點，能夠實現輪胎水冷溫度的量化，改變了以往憑借經驗水冷的情形，增加了輪胎水冷的準確性，減少了水資源的浪費，并能夠實時測控報警，保證駕駛員行駛過程中的人身安全，能更好地滿足人們的需求。

參考文獻：

[1].汽車輪胎降溫器[J].橡塑技術與裝備，2015，41（15）：75.

[2].楊洋，梅陽寒.汽車輪胎自動降溫控制系統硬件設計[J].微計算機信息，2009，25（35）：33-34.

[3].張馳也，陳洋，施正香，丁濤，宏帥，方露夢.奶牛噴淋降溫水滴形態特性的數值模擬[J].中國農業大學學報，2018，23（08）：85-94.

[4].劉洋，宋曉燕，劉寶林，李先明.水滴真空冷卻中降溫特性的實驗研究[J].上海理工大學學報，2016，38（02）：182-186.

（作者單位：山東科技大學機電工程系）