專利名稱：一種基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于汽車輔助裝置，特別是一種基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，該裝置能夠在低溫下快速幫助汽車啟動。
背景技術：
我國國土面積廣袤，在我國的北方地區(qū)，低溫時間長達半年，自然條件非常惡劣，例如在我國的東北地區(qū)，冬季時氣溫較低，一般在-5 V至-25 °C，最低的時候氣溫可達-40°C以下，在這樣的氣候下，發(fā)動機必須具備低溫啟動的功能，否者會給我們的生活和生產帶來諸多的不便，甚至造成重大損失。此外，低溫也會給汽車的運行產生了重要的影響，例如在低溫下汽車的啟動，會出現明顯的啟動困難，燃油消耗量增加，排氣污染加劇等一系列問題。在這些嚴寒地區(qū)，人們?yōu)榱私鉀Q低溫啟動問題，根據經驗總結出了一些發(fā)動機低溫啟動的方法，像直接給罐體內灌熱水、用噴燈烘烤油底殼、烘烤進氣管、火焰預熱等。由于受條件限制且其過程較為繁瑣，往往難以實現，而且這些方法存在嚴重的安全隱患。因此， 研究低溫下發(fā)動機安全快捷的啟動方法就具有十分重要的意義。
發(fā)明內容本實用新型的目在于，提供一種幫助發(fā)動機在低溫條件下快速啟動的輔助裝置， 通過檢測發(fā)動機周圍環(huán)境溫度，從進氣歧管預熱和發(fā)動機預熱兩種方法中，選擇合適的啟動預熱方法，幫助發(fā)動機快速啟動，同時降低啟動過程中的機械磨損和排氣污染。為了實現上述任務，本實用新型采用如下技術解決方案予以實現一種基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，包括發(fā)動機，單片機、溫度傳感器、加熱金屬絲、蓄電池、顯示器件和繼電器，其特征在于所述的溫度傳感器有兩個，一個安裝在蓄電池保溫箱內，一個安裝在發(fā)動機機體周圍；所述的金屬加熱絲有三個，一個安裝在發(fā)動機的進氣歧管內，一個安裝在發(fā)動機機體內，另外一個安裝在蓄電池保溫箱內；所述的繼電器有三個，一個用于控制發(fā)動機的進氣歧管的金屬加熱絲，一個控制發(fā)動機機體內的金屬加熱絲，另一個控制蓄電池保溫箱的金屬加熱絲；所述的蓄電池有兩個，一個蓄電池用于為蓄電池保溫箱內的金屬加熱絲供電，另一個用于為發(fā)動機的進氣歧管和發(fā)動機機體內的金屬加熱絲供電；所述的顯示器件有三個，一個用于顯示發(fā)動機進氣歧管的金屬加熱絲工作，另一個用于顯示發(fā)動機機體內的金屬加熱絲工作，再一個顯示蓄電池保溫箱的金屬加熱絲工作；兩個溫度傳感器和三個繼電器均和單片機相連接。本實用新型的其它特點是[0014]所述溫度傳感器采用數字傳感器，繼電器選用直流電磁式繼電器，金屬加熱絲選用康銅絲，單片機選用8位單片機，顯示器件選用發(fā)光二極管。本實用新型的基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，采用的原理是，當發(fā)動機啟動時，單片機通過溫度傳感器檢測到發(fā)動機機體周圍的溫度和蓄電池保溫箱箱內溫度較低時，單片機控制繼電器接通加熱金屬絲進行加熱首先用加熱金屬絲加熱蓄電池保溫箱提高蓄電池的供電效率，確保蓄電池有足夠的電量來加熱可燃混合氣和機體，其次通過加熱金屬絲加熱可燃混合氣或機體，從而使可燃混合氣霧化充分和機體潤滑良好，確保發(fā)動機快速啟動，減低機械磨損和排氣污染。

圖I為本實用新型的單片機最小系統(tǒng)原理圖。圖2為本實用新型的溫度傳感器電路原理圖。圖3為本實用型專利的顯示電路原理圖。圖4為本實用新型專利的加熱電路原理圖。圖5為本實用新型專利的加熱金屬絲安裝布置圖。圖中的標記分別表示1、絕緣層，2、水道，3、加熱金屬絲，4、油道，5、啟動型蓄電池，6、普通蓄電池，7、蓄電池保溫箱，8、進氣歧管，9、發(fā)動機機體壁。圖6為本實用新型專利的流程圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
具體實施方式
本實施例給出一種基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，包括發(fā)動機，單片機、溫度傳感器、加熱金屬絲、蓄電池、顯示器件和繼電器。所述的單片機有I個，單片機起控制作用，該單片機應具有較強的抗干擾能力，較低的成本，可選用8位的單片機。所述的蓄電池有2個，一個蓄電池用于為蓄電池保溫箱加熱電路供電，由于加熱密閉環(huán)境，蓄電池的輸出電流不應過大，可選用普通的鉛酸電池；另一個容量相對較大的蓄電池用于為進氣歧管和機體加熱電路供電，蓄電池應具有輸出電流大的優(yōu)點，可選用啟動型蓄電池。所述的溫度傳感器有2個，一個安裝在蓄電池保溫箱內，一個安裝在發(fā)動機機體周圍，溫度傳感器應該具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用單片機接口少等優(yōu)點，可選用數字溫度傳感器。所述的金屬加熱絲有3個,一個安裝在發(fā)動機進氣歧管內，一個安裝在發(fā)動機機體內，另外一個安裝在蓄電池保溫箱內，金屬加熱絲應該具有較低的電阻溫度系數，較寬的使用溫度范圍等優(yōu)點，可選用康銅絲。所述的繼電器有3個，一個用于控制發(fā)動機的進氣歧管的金屬加熱絲，一個控制發(fā)動機機體內的金屬加熱絲，另一個控制蓄電池保溫箱的金屬加熱絲；該繼電器流過的電流應為直流，可選用直流電磁式繼電器。所述的顯示器件有3個，一個顯示發(fā)動機進氣歧管的金屬加熱絲的工作與否，另
4一個顯示發(fā)動機機體內的金屬加熱絲的工作與否，另一個顯示蓄電池保溫箱的金屬加熱絲的工作與否，可選用典型的發(fā)光二極管。裝置采用電加熱方式，對影響發(fā)動機低溫啟動的關鍵部位(機體和進氣)進行加熱，并不是對汽車整個啟動回路進行加熱。當環(huán)境氣溫低于_25°C時汽車采用“發(fā)動機機體預熱啟動”；當外在溫度高于_25°C的低溫環(huán)境時，對汽車采用“進氣預熱啟動”。加熱蓄電池，是為了提高蓄電池的使用效率。蓄電池在0°C至40°C，提供電量為100%，在0°C時，可提供電量為65 %，在-20 0C時可提供電量僅為40 %。本裝置采用通過單片機檢測發(fā)動機周圍環(huán)境溫度和蓄電池保溫箱箱內溫度，獲取發(fā)動機的啟動環(huán)境條件。溫度獲取后便決定是否加熱蓄電池保溫箱、進氣空氣和發(fā)動機機體。加熱蓄電池保溫箱，使保溫箱中的蓄電池能有較大的使用效率；加熱進氣空氣，使發(fā)動機的啟動溫度降低，可燃混合氣霧化充分，降低排氣污染；預熱機體，使機體溫度升高，水溫和油溫也隨之上升，降低機件磨損，減少啟動阻力矩，從而使啟動容易。通過對蓄電池保溫箱、進氣空氣和機體的預熱，可以保證發(fā)動機快速安全啟動，同時降低啟動過程中的機械磨損和排氣污染，是對低溫氣候下，汽車快速安全啟動方法的創(chuàng)新。參見圖1，本實施例的單片機可選用P89C52系列的單片機。該單片機要正常工作， 需要一個最小系統(tǒng)電源電路、復位電路、晶振電路，使用5伏直流電源為單片機供電，使用電容Cl、C2和晶振XTAL構成晶振電路，使用電阻Rl、R2、電容C3和開關SI構成復位電路。參見圖2，數字溫度傳感器選擇DS1820數字溫度傳感器，裝置共使用了 2個。一個 DS1820數字溫度傳感器接單片機的P2端口的P2. I管腳，該DS1820數字溫度傳感器用于測量發(fā)動機機體周圍環(huán)境溫度；另一個DS1820數字溫度傳感器接單片機的P2端口的P2. 2 管腳，該DS1820數字溫度傳感器用于測量蓄電池保溫箱箱內的溫度。圖中只畫了一個測量電路，另一個類似，只是單片機的接口管腳不一樣，使用P2. 2控制。參見圖3，裝置使用了 3個發(fā)光二極管LED，為了便于區(qū)別可選用分別使LED1、 LED2、LED3分別發(fā)紅、黃、綠光的發(fā)光二極管。LEDl用于顯示混合可燃進氣需要預熱，開啟進氣歧管加熱電路；LED2用于顯示發(fā)動機需要預熱，開啟機體加熱電路；LED3用于顯示蓄電池需要預熱，開啟蓄電池保溫箱加熱電路。當Pl中相應管腳為低電平時，就會有電流流過發(fā)光二極管，發(fā)光二極管就會發(fā)光，所以我們通過單片機的Pl的1、2、3管腳高低電平的變化控制LED1、LED2、LED3的亮滅狀態(tài)。參見圖4，金屬加熱絲使用單片機控制繼電器構成加熱電路，繼電器的一路引出到 P2端口上，另一路控制一個金屬加熱絲的工作。從圖中可以看出，繼電器的1、2端為常閉端；1、3端為常開端。通過4、5端的電流由三極管Ql來控制，當單片機的控制端P2. 5給三極管的基極B送低電平時，三極管導通，繼電器4、5端有電流流過，繼電器吸合；當單片機的控制端P2. 5給三極管的基極B送高電平時，三極管截止，繼電器4、5端無電流流過，繼電器斷開。當4、5端通過一定電流后，線圈產生的磁效應將接通1、3端，這時加熱電路工作，電熱絲發(fā)熱加熱相應器件，其中電阻R9為限流電阻，防止電流過大，燒毀加熱絲，R8為可調電阻，改變其阻值可調節(jié)電流，調控金屬絲的發(fā)熱強度。圖中只畫了一路加熱電路，另外二路類似，只是單片機的接口管腳不一樣，分別使用P2. 6和P2. 7控制。P2. 5控制蓄電池加熱電路，使用普通鉛酸電池供電；P2. 6和P2. 7分別控制機體加熱電路和進氣歧管加熱電路，使用啟動型蓄電池供電。[0036]參見圖5,對于發(fā)動機機體,加熱金屬絲安裝在機體內部,加熱絲表面有絕緣層包圍，防止漏電；對于進氣歧管，加熱金屬絲安裝在進氣管道內部；對于蓄電池保溫箱，加熱金屬絲安裝在保溫箱內部。圖中的標記分別表示1、絕緣層，2、水道，3、加熱金屬絲，4、油道，5、啟動型蓄電池，6、普通蓄電池，7、蓄電池保溫箱，8、進氣歧管，9、發(fā)動機機體壁。參見圖6，該裝置的工作過程是第一步，發(fā)動機機體上的溫度傳感器檢測啟動時的環(huán)境溫度tl，若tl大于_5°C， 則不需要輔助啟動裝置，直接結束；若tl低于_5°C，則點亮發(fā)光二極管(LED1小燈)，LEDl 小燈發(fā)紅光，提示發(fā)動機的進氣需要加熱；若溫度在-5°C至_25°C之間，則直接進入第二步；若tl低于_25°C，則點亮發(fā)光二極管(LED2小燈)，LED2小燈發(fā)黃光，提示發(fā)動機的機體需要加熱，進入第二步。第二步，蓄電池保溫箱內的溫度傳感器檢測啟動時蓄電池的溫度t2，若t2高于 10°c，則直接進入第三步；若低于10°C，則點亮LED3小燈，小燈發(fā)綠光，提示蓄電池加熱，單片機控制繼電器，開啟蓄電池加熱電路，保溫箱溫度隨之提高。當溫度上升到10°C后，單片機控制繼電器，使蓄電池加熱電路停止工作，進入第三步。第三步，若tl低于_25°C，單片機控制繼電器，開啟進氣歧管加熱電路和發(fā)動機加熱電路，進氣溫度和發(fā)動機溫度隨之升高，當tl升高到-25度后，單片機控制繼電器，關閉發(fā)動機機體加熱電路，當tl升高到-5度后單片機關閉進氣加熱電路，輔助裝置結束工作。 此時，發(fā)動機機體和可燃混合氣得到充分預熱，發(fā)動機可以正常啟動。
權利要求1.一種基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，包括發(fā)動機，單片機、溫度傳感器、 加熱金屬絲、蓄電池、顯示器件和繼電器，其特征在于所述的溫度傳感器有兩個，一個安裝在蓄電池保溫箱內，一個安裝在發(fā)動機機體周圍；所述的金屬加熱絲有三個，一個安裝在發(fā)動機的進氣歧管內，一個安裝在發(fā)動機機體 內，另外一個安裝在蓄電池保溫箱內；所述的繼電器有三個，一個用于控制發(fā)動機的進氣歧管的金屬加熱絲，一個控制發(fā)動 機機體內的金屬加熱絲，另一個控制蓄電池保溫箱的金屬加熱絲；所述的蓄電池有兩個，一個蓄電池用于為蓄電池保溫箱內的金屬加熱絲供電，另一個 用于為發(fā)動機的進氣歧管和發(fā)動機機體內的金屬加熱絲供電；所述的顯示器件有三個，一個用于顯示發(fā)動機進氣歧管的金屬加熱絲工作，另一個用 于顯示發(fā)動機機體內的金屬加熱絲工作，再一個顯示蓄電池保溫箱的金屬加熱絲工作；兩個溫度傳感器和三個繼電器均和單片機相連接。
2.如權利要求1所述的基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，所述的溫度傳感器 采用數字傳感器。
3.如權利要求1所述的基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，所述的金屬加熱絲 選用康銅絲。
4.如權利要求1所述的基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，所述的繼電器選用 直流電磁式繼電器。
5.如權利要求1所述的基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，所述的顯示器件選用發(fā)光二極管。
6.如權利要求1所述的基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，所述的單片機選用 8位單片機。
專利摘要本實用新型公開了一種基于單片機控制的汽車低溫輔助啟動裝置，包括發(fā)動機，單片機、溫度傳感器、加熱金屬絲、蓄電池、顯示器件和繼電器，當發(fā)動機啟動時，單片機通過溫度傳感器檢測到發(fā)動機機體周圍的溫度和蓄電池保溫箱箱內溫度較低時，單片機控制繼電器接通加熱電路進行加熱首先用加熱金屬絲加熱蓄電池保溫箱提高蓄電池的供電效率，確保蓄電池有足夠的電量來加熱可燃混合氣和機體，其次通過加熱金屬絲加熱可燃混合氣或機體，從而使可燃混合氣霧化充分和機體潤滑良好，確保發(fā)動機快速安全啟動，減低機械磨損和排氣污染。
文檔編號F02M31/13GK202348490SQ20112043765
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者李遠彬, 梁景雨, 段燕妮, 趙康, 趙紅芬, 鄭楚清 申請人:長安大學