低功耗水雾冷却控制器的工作原理及制作方法

此款低功耗水雾冷却控制器电路原理图如下图所示。

大多数使用涡轮增压的汽油和柴油发动机都使用冷却散热器——在空气被增压涡轮压缩后降低空气的温度。使用冷却器一来可以提供更多的能量（摄入的空气温度低，而且密度更大），二来可以减少发动机爆炸的几率。

在大多数情况下，冷却器都是太小了而不能达到最佳的性能——尤其是在气温较高的时候。但是如果给它增加一个水雾喷射装置——蒸发水滴，从而降低其温度，就能极大地增强它的性能。

那么是怎样产生喷雾的呢？很多人是使用压力开关——但这种方法会浪费大量的水，因为即使冷却器的温度较低时它也会喷洒水雾。另一种办法是使用一种温度开关，但是这还是会浪费大量的水，因为它没有考虑到“热浸”（比如，当车在等一个比较长的交通灯时），因此一个简单的温度开关仍会继续喷洒水雾，直到水箱空了。此外，这两种方法都不能轻松的设置它们的最佳工作点。

因此，何时喷水，应由冷却器的温度和发动机负荷共同决定；当两个同为高时，水雾喷洒装置打开。这种装置会只浪费很少的水，因为它只会在真正需要时才喷洒水雾。

现在已经知道了需要的是什么了——但是如何去实现它呢？答案是：智能混合显示项目，它提供了几乎所有需要的。事实上，它甚至提供了更多的功能，连上彩色的发光二极管，可以以条形图的形式显示冷却器的温度。

为了给它加入新的功能，只需添加很少的几个器件，然后在PC板上做些简单的修改，没有需要切割轨道的地方。

这样就可以使得水雾冷却控制器的成本非常低，并且很容易制作。

智能混合仪表

智能混合显示被设计用来监视氧气传感器的输出端，它用来指示氧气／燃料比的高，低状态。它有两个输入——个来自氧气传感器（它的输出能在LED上直观的显示），另一个来自负荷传感器，如空气流量表。

当发动机负荷超过设定值，并且氧气传感器的输出显示混合燃料比例低时，一个压力警报器就会响起。

为了把智能混合显示改成一个能控制水雾喷洒的装置，它需要一个可调开关阈值的负载输入，当氧传感器的输入连接到一个热敏电阻时，其输出设定为随着温度的升高而下降。

因此，只需很少的改动，当温度冷却器与发动机负荷同时为高时，压力警报器就会响起。在这个电路中，用重型汽车继电器来代替压力蜂鸣器，去控制喷洒水泵。

最后，因为冷却器水雾喷洒在齿轮变动或负载迅速变动时不会关闭，增加了一个Is开延时和2s关闭延时。

改造混合仪器

可以用两种方法制作冷却器水雾控制器。第一种方法——如果你是个初学者的话最好——按照以前的说明精确地制作智能混合显示装置。这样，你就可以测试最后结果，并确保设备工作前进行了修改，把它改成了冷却器喷水控制器。另一种方法是建立从无到有的冷却器喷水控制器项目，然后把你的修改合成一体。下面的是需要修改的地方：

热敏电阻输入：如前所述，热敏电阻是用来读出冷却器内部温度的——热敏电阻的阻值是随温度的升高而变大的。因此从热敏电阻传来的电压信号永远也不会降低到0（这会使所有的LED熄灭），一个1.8kΩ的电阻与它串联。很容易就可以用电线将电阻与热敏电阻连接在一起，然后用热缩管将裸露的引脚盖住。热敏电阻／电阻是连接在氧气传感器的输入（现在是热敏电阻的输入）与地之间。

集成芯片LM3914用来驱动发光二极管，运放IC2b，晶体管Q2和继电器l用来控制水雾喷洒。

为了让它分压，需要给热敏电阻供电，这是由在热敏电阻输入端和IC1的脚7之间连接一个4.7kΩ的电阻实现的。新连接的电阻可以很容易的连接到PC板的背面，并且应该用热缩管将它裸露的引脚包裹住。就像所有的改动一样，电阻的位置如下图所示。

如果已经完成了智能混合显示板并想测试已经修改的地方，就可以给系统加上电，然后观测加热热敏电阻时LED的显示方式。

达林顿晶体管：原来的BC327晶体管Q2，因为没有足够大的电流去驱动重型的继电器，所以需要被换掉。替代品是一个BD682达林顿晶体管。注意，BD682的引脚与原来的BC327并不相同，所以在安装它时，必须按照下图所示的方式连接。

在这个阶段，去掉齐纳电阻ZD4上的680Ω的电阻，然后用新的晶体管代替，板子应该还能像以前一样工作。也就是说，通过适当设置VR4和VR5，发光二极管LED11和LED12应该能被开、关，并且当他们都发亮时，压电式蜂鸣器应该会发出警报。

二极管和继电器：继电器和晶体管取代了压电式蜂鸣器，用来保护二极管（D4）。二极管1N4004的摆放应该是阴极（有白环的部分）朝上（相对于PC板）。再次对着俯视图与照片检查一遍。

当插入并且焊接好这个二极管时，不要将它的引脚剪短。相反，给各个引脚留下足够的长度能够很容易的焊接通过它们的飞线。将这些飞线连接到继电器的连线。建议在这里使用一个重型汽车型的继电器，在这种情况下，这些引脚通常会连接到继电器的85和86端口上。

如果想检查的劳动成果，给板子加上电，会看到，当LED11和LED12同时亮时，继电器会合上，并伴有一声听得见的“啪”得响声。

延迟：开和关的延时是由一个代替了原来那个680Ω电阻的2200μF的电容控制的。它不能安装到板子上，所以它只能通过飞线连接，然后粘贴在盒子里或水平地放在新二极管的上面。当在俯视图上看时，电容的负极应朝右。

在测试完工的设计时，当LED11和LED12为亮的时候，在继电器闭合之前有一个小小的延时。同样，在一个或两个LED都熄灭时，在继电器松开之前有会一个较长的延时。如果想获得更长的延时，可以加大电容——可以增加另一个2200μF、16V的电容与它并联。如果想缩短延时，就减少电容的值。注意，由于这个电容是起到抗颤振作用的，所以它的最小值为1000μF。

水雾控制器是基于智能混合显示仪器的。需要7个新元件和简单的修改。当温度或负载同时超出警戒线时，水雾控制器会控制冷却器喷水。

在PC板的背面有两处需要修改的地方：①需要一个4.7kQ的电阻用来连接IC1的脚7和热敏电阻的输入；②添加两条飞线，替代了压力蜂鸣器的二极管的每个引脚连一条。这两条飞线是用来连接继电器的。如下图所示。

将Q2换成了BD682。它的引脚与原先的BC327不同了：新晶体管必须按下图所示方式安装。

选项：如果愿意，可以改变这些LED的位置，以便更好地表明冷却器的温度上升。比如，可以交换绿色和黄色LED的位置，这样，当温度上升时，LED点亮的顺序是绿，黄，红。或者可以用黄色的LED代替一些绿色的LED，等等。

校准

现在是校准阶段。首先将VR1和VR2调到它们的中间位置。做完这些后，确保热敏电阻是处于室温（-20CC）下，然后旋转VR1，直到LED 9（黄色）变亮。在此之后，稍微逆时针方向旋转VR1，使LED10恰好点亮。

用的手加热热敏电阻，然后使LED从LED 10到LED 9点亮。然后使用电吹风来加热热敏电阻，使它的温度更高。当它触摸起来感觉很热时（比如55摄氏度），旋转VR2，直到LED1（指示“最热”的灯）变亮。

确保不去动它，直到LED自动熄灭。当热敏电阻的温度降低的时候，可能需要去调整VR1。

当以这种方式校准，冷却器的温度大约可以在20。C~ 55℃的范围内调整。由于热敏电阻的器件特性，特征曲线并不是很直——在热端比在冷端需要更大的温度变化去驱动一个发光二极管。

安装

远程安装，热敏电阻应该焊接到一些双绞线，并且使用热缩管使它绝缘。热敏电阻应该从内部的后方插入，被很好地安置在冷却器的尾翅上。这个位置能得到最准确的冷却器的温度。而且热敏电阻需要用胶把它固定在某一地方。

水雾冷却控制器的负载输入能从空气流量计或MAP传感器的输出得到——如果这些不具备，就从油门位置的传感器输入。这些可由ECU或传感器来完成。

对照手册，找到负载传感器的输出，然后使用万用表，检测它们是否正常工作。负载传感器的输出电压应该高于发动机载荷。

但是请注意，一些汽车在空气流量表上使用了高频率的输出。在这种情况下，应该使用油门位置的传感器输出。

水雾冷却的水泵的继电器最好安装在壳下面，靠近水泵。可以测试：当VR4和VR5调整到合适的位置时，与它们相连的LED能亮，然后水泵打开，开始喷洒水雾。

测试一个助手在车上驾驶着车，并且监视着所显示的温度。点亮的LED应该能显示冷却器的温度是上升还是下降。调整VR4，直到与它相连的LED在冷却器的温度上升时变亮。然后调整VR5使与它相连的LED在汽车开始启动时变亮。

开动汽车，使冷却器变热并且汽车是欠载的，然后检测LED11和LED12。当两个灯同时点亮超过Is时，水雾喷洒装置开始工作。在监视完冷却器温度显示后，可以决定是否要进一步调整负荷或温度断路点。另一个在设定一些临界值时应牢记在心的重要方面是水的消耗量——几个星期检测一次，以确保的系统不会提前跳闸。

水雾冷却控制器能这样安装：将灯摆放在司机能看得到的地方，而其他的部件安装在司机看不见的地方。

总结

水雾冷却是一种非常高效并且便宜的提高冷却器性能的方法。然而，用“愚蠢的”系统去触发洒水，结果往往是需要频繁地给水箱加水。而使用这种方法，水雾冷却控制器能在不损失冷却效率的同时减少三分之二的水消耗量。

为什么要测量冷却器的温度？

乍一看，检测实际摄入的空气的温度要比测量冷却器内部的温度更好。但是，事实并不是这样。摄入的空气的温度有时也会在车辆停下的时候有相当大的改变，比如在等交通灯的时候。

但是，如果停车时间很短的话，冷却器不会变热。

如果用被监测的摄入空气温度来触发喷洒装置，喷雾会在当汽车在高负荷状态下停车时开启。但是冷却器实际上并不热——因此，水将会被浪费。

电路中LED作用如下：

LEDl-10：显示热敏电阻器的输入温度，LED1（红色）表示最热，LED10（绿色）表示最冷。

LED11：“亮”表示此行所代表的温度已经达到。

LED12：“亮”表明此行的负载点已经达到。