摘 要

汽车发动机冷却液是冷却系统的重要构成部分，对发动机内热量的传导以及释放具有决定性的作用。可想而知，要了解发动机冷却系统的工作状态及效果，对冷却液的流量以及温度的实时监测是很有必要的。本文为了保障发动机正常工作，从冷却液流量和温度的监测角度,主要做了如下工作:

1.通过查阅资料了解发动机冷却系统的工作过程,对冷却液温度与流量监测系统方案进行设计与讨论。确定了温度和流量传感器通过单片机控制器进行数据的采集，利用串口通信将获得的数据在LabVIEW上位机面板进行显示的系统方案设计。

2.进行监测系统的软件设计，确定传感器连接的单片机I/O口，并将得到的数据发送到LabVIEW上位机，对数据进行处理后，通过前面板显示。

3.对该系统进行模拟实验，通过电源适配器给微型潜水泵供电，给流量传感器提供水流测量流量，将温度探头放入水中，测量液体温度。通过上位机前面板观察测量得到的数据。

关键词: 冷却系统 ；冷却液 ；流量与温度检测 ； 虚拟仪器

ABSTRACT

Automotive coolant is an important part of the cooling system, the engine heat conduction and release of a decisive role. It is conceivable that it is necessary to understand the working conditions and effects of the engine cooling system and to monitor the flow of coolant and the temperature in real time. In order to ensure the normal operation of the engine, from the perspective of coolant flow and temperature monitoring, the main work is as follows:

1. Through the access to information to understand the engine cooling system work process, the coolant temperature and flow monitoring system program design and discussion. The temperature and flow sensor through the MCU controller for data collection, the use of serial communication will be obtained in the LabVIEW data display panel display system design.

2. To monitor the software design of the system to determine the sensor connected to the microcontroller I / O port, and the data sent to the LabVIEW computer, the data processing, through the front panel display.

3. Simulation of the system, through the power adapter to the micro-submersible pump power supply to the flow sensor to provide water flow measurement flow, the temperature probe into the water, measuring the liquid temperature. Obtain the measured data from the front panel of the host computer.

Keyword:Cooling System, Coolant, Flow and temperature Detection; Virtual Instrument

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究概况 2

1.3 研究内容 2

第2章 监测系统的总体设计 3

2.1 硬件电路器件的选择 3

2.1.1 主控制器模块的选择 3

2.1.2 温度传感器的选择 3

2.1.3 流量传感器的选择 4

2.1.4 系统显示部分的选择 4

2.2系统的总体结构 5

2.3 本章小结 5

第3章 系统硬件电路 6

3.1 单片机控制器模块 6

3.2 温度测量模块电路 6

3.3 流量测量模块电路 9

3.4 本章小结 10

第4章 系统软件程序设计 11

4.1 Arduino程序设计 11

4.2 LabVIEW程序设计 12

4.3本章小结 15

第5章 系统模拟实验 16

5.1 系统实物连接 16

5.2 模拟系统工作状态 17

5.3 系统误差分析 20

第6章 总结 21

参考文献 22

致谢 23

附录 24

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

随着历史的进程，汽车行业的发展也是有目共睹的，从早期的蒸汽汽车到现代汽车，在很多方面都发生的翻天覆地的变化。由于人们对于汽车各方面的需求不断增加，使得汽车在外观和性能上都有很好的改善。据官方数据统计，中国在2009年成为最大汽车生产和销售销国。该行业与其它行业相互影响，共同维护社会经济的繁荣发展。但随着汽车行业的发展，也带来了各种各样的难题:能源、交通拥堵以及环境问题。资料显示，我国拥有的汽车数量巨大，消耗数以亿吨的燃油，汽车行驶排放的尾气对环境造成严重的污染，尤其是对空气质量造成的破坏难以想象，是导致我国雾霾现象严重的罪魁祸首之一。为了减少污染和节能，提高汽车性能已经变得尤为重要了^[1][2]。

随着人民经济收入的提高，汽车在家庭的普及性很高，人们对汽车的要求也越来越高，不仅需要时尚的外观、卓越的动力性、良好的舒适性、经济性和可靠性，同时也需要一定的绿色环保。这对汽车制造企业带来了不小的挑战性，这使得汽车研究、设计、制造者必须不断进行技术更新，提高汽车性能，使自己的产品具有很强的竞争力。发动机作为汽车的心脏，一个好的发动机可以源源不断的给汽车提供强劲的动力。发动机的工作状况的好坏，直接影响汽车的各种性能指标，要维持发动机在高功率下的持续运转，就要保证其工作环境的相对稳定，而这是通过冷却系统来实现的^[3][4]。冷却系统性能的好坏，能对动力系统直接造成影响，即使冷却系统一点细小的故障，就有可能对汽车造成难以想象的损害。

发动机在正常工作时，可燃气体在气缸内燃烧会产生很高的温度，这不利于发动机的正常工作。冷却液作为导热介质，在冷却系统中循环流动，将受热零件吸收的部分热量通过散热器以及风扇将其释放出来。因此循环管道里面冷却液的温度以及流量影响着冷却系统的工作效率，监测这两个物理量可以有助于对发动机冷却系统工作状况的研究^[5][6][7]。但是冷却系统的功能并非一味的降低发动机的温度，也要使发动机处在合适的温度中，可想而知，冷却系统的冷却效果必须适中。当发动机的冷却过度时，会带走发动机过多的热量，降低发动机的输出功率；还会使燃料雾化不良，并且会将已雾化的燃料顺气缸壁流入曲轴箱，这不仅会增加燃料的消耗量，还会造成润滑油的稀释，使润滑性能降低；当发动机的水温过低会使发动机的磨损更高。反之当冷却不足时，发动机会在高温下持续工作，使活塞的刚度和强度下降，降低其使用寿命，容易变形或折断；过高的温度会导致润滑液烧蚀，润滑系统工作不良，器件之间摩擦增大，导致发动机容易损坏。在发动机的工作中，冷却液带走的热量是非常多的，所以掌握好冷却液的温度，减少不必要的热量损失，对汽车节油有很重要的作用^[8][9]。所以要想了解发动机的工作环境，对冷却液的流量及温度的实时监测是十分必要。