基于溫度傳感器的內(nèi)燃機(jī)水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-01 12:42 本頁面
【正文】 基于溫度傳感器的 內(nèi)燃 機(jī)水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要： 內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展日益受到節(jié)能、環(huán)保、安全等方面的高要求。而且內(nèi)燃機(jī)在工作時的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性能直接與內(nèi)燃機(jī)水溫是否符合要求有重要的關(guān)系。本設(shè)計(jì)基于以上原因，設(shè)計(jì)了冷卻水溫度智能控制系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)將根據(jù)冷卻水當(dāng)前水溫、工作要求等參數(shù)，以單片機(jī)為控制核心元件，實(shí)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇 轉(zhuǎn)動 ，節(jié)溫器的開閉隨發(fā)動機(jī)工況變化自動調(diào)節(jié)的目的。冷卻風(fēng)扇采用直流電機(jī)作為驅(qū)動。 關(guān)鍵字： 內(nèi)燃機(jī)；水冷系統(tǒng)； 節(jié)溫器； 溫度傳感器；智能控制 1 內(nèi)燃機(jī)簡介： 內(nèi)燃機(jī)， 是一種動力機(jī)械，它是通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力 發(fā)動機(jī) 。 內(nèi)燃機(jī)性能主要包括動力性能和經(jīng)濟(jì)性能。動力性能是指內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的功率 (扭矩 )，表示內(nèi)燃機(jī)在能量轉(zhuǎn)換中量的大小，標(biāo)志動力性能的參數(shù)有扭矩和功率等。經(jīng)濟(jì)性能是指發(fā)出一定功率時燃料消耗的多少，表示能量轉(zhuǎn)換中質(zhì)的優(yōu)劣，標(biāo)志經(jīng)濟(jì)性能的參數(shù)有熱效率和 燃料消耗率 。 而內(nèi)燃機(jī)工作溫度的控制對內(nèi)燃機(jī)工作效率以及性能影響極其重要。 使發(fā)動機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。 2 方案設(shè)計(jì)的目的與意義： 發(fā)動機(jī)工作時，由于燃料的燃燒，氣缸內(nèi)氣體溫度高達(dá) 1927℃ 2527℃，大 約 1/3 做功轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，另外大部分隨廢氣排出，其余則被發(fā)動機(jī)零件吸收，使發(fā)動機(jī)零部件溫度升高，特別是直接與高溫氣體接觸的零件，若不及 時冷卻，則難以保證發(fā)動機(jī)正常工作。 高溫會破壞氣缸壁上的潤滑油膜 ,使?jié)櫥脱趸冑|(zhì) ,以致活塞、活塞環(huán)和氣缸套嚴(yán)重 磨損 、咬傷或粘著。此外，過高的溫度還會使進(jìn)入氣缸的空氣密度降低，引起 爆震 、早燃等不正常燃燒現(xiàn)象。內(nèi) 燃機(jī)在工作時的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性能直接與內(nèi)燃機(jī)水溫是否符合要求有重要的關(guān)系。內(nèi)燃機(jī)各工況下，水套散熱量呈非線性關(guān)系變化，冷卻系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)內(nèi)燃機(jī)水溫， 自動調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度，以使內(nèi)燃機(jī)獲得可靠和有效的熱狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能、減排的效果。為了保證內(nèi)燃機(jī)正常、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，必須通過冷卻系統(tǒng)對這些高溫機(jī)件冷卻。 隨著燃油價格的上漲和環(huán)境保護(hù)的壓力，冷卻技術(shù)已成為優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)溫度控制，提高燃油效率及改進(jìn)環(huán)境特性的重要環(huán)節(jié)。 3 水冷系統(tǒng)簡介： 水冷系統(tǒng)使高溫機(jī)件的熱量先傳給水，然后再將熱量散掉。水冷系統(tǒng)由節(jié)溫器、 散熱器、風(fēng)扇、水泵和水套等組成。在氣缸蓋和機(jī)件中鑄有存水的水套，以便使水接近受熱機(jī)件。一般采用結(jié)構(gòu)緊湊、輸水量大的離心水泵，由曲軸通過皮帶驅(qū)動水泵。冷卻水經(jīng)水泵供入水套并從氣缸壁和氣缸蓋吸收熱量后流入散熱器的上水箱內(nèi)。在散熱器的上下水箱間排列有許多用金屬材料制成的扁平直管，管的周圍裝有許多薄的散熱片。風(fēng)扇安裝在水泵皮帶輪上，風(fēng)扇帶動空氣高速從散熱片間流過散熱器。散熱器上水箱內(nèi)的熱水在流過散熱器的扁平管內(nèi)流往下水箱時，將熱量傳給空氣而得到冷卻。這種用泵強(qiáng)迫冷卻水循環(huán)的系統(tǒng)稱為強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)。還有一種不用泵的自然 對流冷卻系統(tǒng)。 水冷式發(fā)動機(jī)保持正常工作，其冷卻水的溫度應(yīng)在 80℃ 90℃ 之間， 此時：氣缸壁溫度不超過 200℃ 300℃ 汽缸蓋，活塞頂部的溫度不超過 300℃ 400℃ 潤滑油溫度在 70℃ 90℃ 風(fēng)冷發(fā)動機(jī)鋁氣缸壁的溫度準(zhǔn)許在 150℃ 180℃ 鋁氣缸蓋則為 160℃ 200℃ 4 節(jié)溫器簡介： 節(jié)溫器是控制冷卻液流動路徑的閥門。是一種自動調(diào)溫裝置，通常含有感溫組件，借著膨脹或冷縮來開啟、關(guān)掉空氣、 氣體或液體的流動。內(nèi)燃機(jī)節(jié)溫器可以 根 據(jù)冷卻水溫度的高低自動調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的水量，改變水的循環(huán)范圍，以調(diào)節(jié)冷卻系 統(tǒng) 的散熱能力，保證 內(nèi)燃機(jī) 在合適的溫度范圍內(nèi)工作。常用節(jié)溫器為蠟式節(jié)溫器 。 這里選用電磁繼電器控制的電磁閥來代替 。配合使用溫度傳感器。溫度傳感器將測量的溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給電磁繼電器，電磁繼電器控制電磁閥來控制發(fā)動機(jī)與散熱器的通道。 電磁繼電器是一種 電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種 “ 自動開關(guān) ” 。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁繼電器一般由 電磁鐵 ,銜鐵 ,彈簧片，觸點(diǎn) 等組成的，其工作 電路由低壓控制電路和 高壓 工作電路兩部分構(gòu)成。電磁繼電器還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動化控制。只要在線圈兩端加上一定的 電壓 ，線圈中就會流過一定的 電流 ，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電 磁力 吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的 動觸點(diǎn) 與 靜觸點(diǎn) （常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的 反作用力返回原來的 位置 ，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中 的導(dǎo)通、切斷的目的
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