一種汽車輪胎降溫裝置

　　摘要：輪胎作為汽車行駛過(guò)程中最為關(guān)鍵的零部件，汽車行駛過(guò)程中輪胎與地面直接接觸，不停地產(chǎn)生變形及摩擦，產(chǎn)生大量的能量損耗，造成輪胎溫度升高，而高溫不僅會(huì)加速輪胎的老化，降低輪胎的性能，由于熱量太高易造成爆胎危險(xiǎn)。因此本文對(duì)汽車輪胎的降溫裝置進(jìn)行了研究，介紹了一種汽車輔助系統(tǒng)裝置。這種降溫裝置在汽車行駛過(guò)程中通過(guò) ECU 自動(dòng)控制對(duì)輪胎進(jìn)行降溫，保證輪胎處于合適的溫度范圍內(nèi)，旨在降低汽車行駛中的安全隱患，保障行車安全。

　　宮靜; 楊松銘; 楊根， 內(nèi)燃機(jī)與配件 發(fā)表時(shí)間：2021-08-23

　　關(guān)鍵詞：爆胎;降溫裝置;ECU 自動(dòng)控制;行車安全

　　0 引言

　　輪胎是整車與路面直接接觸的唯一一個(gè)零部件，其性能及安全性直接影響著整車表現(xiàn)，包括其安全性、操縱穩(wěn)定性、舒適性、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)型等，其中安全性為最關(guān)鍵的性能保障，也是駕駛員最為關(guān)注的對(duì)象。輪胎由橡膠、簾布層、鋼絲帶等組成，而橡膠本身是一種粘彈性體。車輛高速行駛時(shí)，輪胎與地面直接接觸，不停地變形及摩擦，產(chǎn)生大量的能量損耗，造成輪胎溫度快速升高，高溫會(huì)加速輪胎的老化，降低輪胎的安全性能，且容易因熱量太高而造成爆胎。

　　目前汽車輪胎一般靠行車過(guò)程中環(huán)境氣流進(jìn)行冷卻降溫，這種降溫方式效果不可控，特別是在炎熱的夏季，環(huán)境溫度本身就比較高，輪胎與地面接觸摩擦后會(huì)產(chǎn)生更大的熱量，此時(shí)通過(guò)環(huán)境氣流進(jìn)行冷卻降溫，效果非常不理想，幾乎無(wú)法達(dá)到很好的降溫效果。

　　目前市場(chǎng)上由很多減小爆胎幾率的方法，包括安裝在汽車后備箱內(nèi)的水箱，分別安裝在汽車的四個(gè)輪罩上并位于輪胎上方的滴管及連接水箱與各滴管的連接管道，使用水對(duì)輪胎進(jìn)行降溫，但這種結(jié)構(gòu)的輪胎降溫裝置對(duì)輪胎的降溫效果并不佳。此外還有缺氣保用輪胎，自修復(fù)輪胎等等，但每種措施都有相應(yīng)缺點(diǎn)，比如缺氣保用輪胎通過(guò)增強(qiáng)胎側(cè)支撐力達(dá)到防爆胎目的，輪胎重量大，剛度大，整車舒適性能差。而自修復(fù)輪胎是通過(guò)胎內(nèi)側(cè)涂抹自修復(fù)液實(shí)現(xiàn)，成本高，對(duì)修復(fù)液本身的材料要求極高，易出現(xiàn)高速動(dòng)不平衡量大引起的方向盤抖動(dòng)問(wèn)題。

　　本文介紹的該汽車輔助裝置，包括安裝在輪罩內(nèi)側(cè)面上的基座，基座上安裝有可朝向輪胎吹風(fēng)的吹風(fēng)葉輪。汽車行駛過(guò)程中通過(guò)吹風(fēng)葉輪對(duì)輪胎進(jìn)行吹風(fēng)，從而對(duì)輪胎進(jìn)行降溫，防止輪胎溫度過(guò)高，延緩了輪胎的老化，避免了因輪胎溫度過(guò)高而出現(xiàn)的爆胎現(xiàn)象，消除了輪胎溫度過(guò)高帶來(lái)的安全隱患。

　　1 降溫裝置方案設(shè)計(jì)

　　為了解決輪胎溫度過(guò)高易爆胎問(wèn)題，本文采用的技術(shù)方案是加裝一種汽車輪胎降溫裝置，該汽車輪胎降溫裝置包括安裝在輪罩內(nèi)側(cè)面上的基座，基座上安裝有可朝向輪胎吹風(fēng)的吹風(fēng)葉輪。汽車行駛過(guò)程中通過(guò)吹風(fēng)葉輪對(duì)輪胎進(jìn)行吹風(fēng)，從而對(duì)輪胎進(jìn)行降溫，防止輪胎溫度過(guò)高，延緩了輪胎的老化，避免了因輪胎溫度過(guò)高而出現(xiàn)的爆胎現(xiàn)象，消除了輪胎溫度過(guò)高帶來(lái)的安全隱患。另外，吹風(fēng)裝置的啟動(dòng)和暫停是由一種帶有 ECU 溫度控制器的控制裝置自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)根據(jù)溫度大小啟動(dòng)裝置或者停止降溫。具體如圖 1 所示為輪胎降溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖 2 為吹風(fēng)葉輪的連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖 3 為驅(qū)動(dòng)葉輪的連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖 4 為專制驅(qū)動(dòng)葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　圖 1-圖 4 中：1-基座，2-吹風(fēng)葉輪，3-防護(hù)罩，4-噴射管，5-液氮噴頭，6-液氮輸送管，7-驅(qū)動(dòng)葉輪，8-轉(zhuǎn)軸，9- 葉片，10-輔助驅(qū)動(dòng)片，11-安裝座，12-軸承，13-網(wǎng)罩，14- 擋板，15-輪罩。

　　這種降溫裝置，首先在車輪輪罩內(nèi)側(cè)面上安裝一個(gè)基座，基座上安裝有可朝向輪胎吹風(fēng)的吹風(fēng)葉輪，吹風(fēng)葉輪外側(cè)安裝有防護(hù)罩，防護(hù)罩上均布設(shè)有若干根噴射管，噴射管上安裝有若干個(gè)液氮噴頭，液氮噴頭朝向輪胎設(shè)置，防護(hù)罩上安裝液氮輸送管，噴射管均與液氮輸送管連通，液氮輸送管連接液氮儲(chǔ)罐，液氮儲(chǔ)罐安裝在汽車上，液氮輸送管上安裝電磁閥，基座上安裝有溫度檢測(cè)器，溫度檢測(cè)器、電磁閥與汽車 ECU 電連接。另需要指出吹風(fēng)葉輪同軸連接由風(fēng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)葉輪，驅(qū)動(dòng)葉輪設(shè)置在輪罩外側(cè)，驅(qū)動(dòng)葉輪和吹風(fēng)葉輪之間連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在輪罩上。驅(qū)動(dòng)葉輪包括若干片均布設(shè)置的葉片，葉片外表面上垂直設(shè)有輔助驅(qū)動(dòng)片，輔助驅(qū)動(dòng)片均呈沿著逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蛲钩龅幕⌒谓Y(jié)構(gòu)。

　　在基座內(nèi)安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與吹風(fēng)葉輪連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接汽車 ECU，汽車 ECU 采集輪胎轉(zhuǎn)速信號(hào)，汽車 ECU 通過(guò)采集到的溫度檢測(cè)器的溫度信號(hào)和輪胎轉(zhuǎn)速信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)裝置啟停自動(dòng)化控制。基座通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接安裝座，安裝座和轉(zhuǎn)軸之間安裝軸承，安裝座緊固安裝在輪罩上。

　　2 降溫裝置工作原理

　　該汽車降溫裝置的工作原理為，基座上安裝有可朝向輪胎吹風(fēng)的吹風(fēng)葉輪，基座上吹風(fēng)葉輪外側(cè)安裝有防護(hù)罩，防護(hù)罩上均布設(shè)有六根噴射管，噴射管上安裝有兩個(gè)液氮噴頭，液氮噴頭朝向輪胎設(shè)置，防護(hù)罩上安裝液氮輸送管，噴射管均與液氮輸送管連通，液氮輸送管連接液氮儲(chǔ)罐，液氮儲(chǔ)罐安裝在汽車上，液氮輸送管上安裝電磁閥，基座上安裝有溫度檢測(cè)器，溫度檢測(cè)器、電磁閥與汽車 ECU 電連接。吹風(fēng)葉輪同軸連接由風(fēng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)葉輪;驅(qū)動(dòng)葉輪設(shè)置在輪罩外側(cè)，驅(qū)動(dòng)葉輪和吹風(fēng)葉輪之間連接轉(zhuǎn)軸;轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在輪罩上。驅(qū)動(dòng)葉輪包括若干片均布設(shè)置的葉片，葉片外表面上垂直設(shè)有輔助驅(qū)動(dòng)片，輔助驅(qū)動(dòng)片均呈沿著逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蛲钩龅幕⌒谓Y(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)軸上連接安裝座，安裝座和轉(zhuǎn)軸之間安裝軸承;安裝座緊固安裝在輪罩上，安裝座上連接有網(wǎng)罩，驅(qū)動(dòng)葉輪設(shè)置網(wǎng)罩內(nèi)，輪罩內(nèi)側(cè)面上基座上方安裝有擋板。

　　另外，基座上安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與吹風(fēng)葉輪連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接汽車 ECU，汽車 ECU 采集輪胎轉(zhuǎn)速信號(hào)，汽車 ECU 通過(guò)采集到的溫度檢測(cè)器的溫度信號(hào)和輪胎轉(zhuǎn)速信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)。汽車 ECU 根據(jù)溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的輪胎位置的溫度信號(hào)，控制電磁閥的通斷。當(dāng)檢測(cè)到的溫度高于設(shè)定值時(shí)，汽車 ECU 控制電磁閥開啟，液氮儲(chǔ)罐內(nèi)的高壓液氮，通過(guò)液氮輸送管、噴射管，從液氮噴頭朝向輪胎噴射出來(lái)，低溫高壓的氮?dú)鈱?duì)輪胎進(jìn)行快速降溫，同時(shí)吹風(fēng)葉輪向輪胎吹風(fēng)打散低溫氮?dú)猓沟蜏氐獨(dú)鈱?duì)輪胎的降溫更加均勻。汽車行駛過(guò)程中驅(qū)動(dòng)葉輪被氣流帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸打動(dòng)吹風(fēng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)吹風(fēng)葉輪不間斷轉(zhuǎn)動(dòng)向輪胎吹風(fēng)降溫。這種結(jié)構(gòu)設(shè)置不需要汽車電源提供能量，節(jié)能環(huán)保，而且隨著車速的不斷提高，作用在驅(qū)動(dòng)葉輪上的氣流不斷在增大，從而提高驅(qū)動(dòng)葉輪的轉(zhuǎn)速，也就可以提高吹風(fēng)葉輪的轉(zhuǎn)速，從而增大吹向輪胎的風(fēng)力，提高降溫效果。使汽車行駛過(guò)程中 ，輪胎始終保持合適的溫度，減少輪胎橡膠因溫度升高導(dǎo)致的老化現(xiàn)象，降低爆胎幾率，提高行車安全。

　　3 結(jié)論

　　論文中研究了輪胎降溫的方法和自動(dòng)控制裝置的啟停。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種汽車輔助裝置的有益效果是：汽車輪胎降溫裝置對(duì)輪胎降溫效果好，行車過(guò)程中輪胎表面不易出現(xiàn)高溫，延緩了輪胎的老化，避免了因輪胎溫度過(guò)高而出現(xiàn)的爆胎現(xiàn)象，消除了輪胎溫度過(guò)高帶來(lái)的安全隱患。同時(shí)這種控制是一種自控控制，按實(shí)際需要進(jìn)行，增加了汽車智能化及自動(dòng)控制化的高科技感，為未來(lái)汽車行業(yè)智能化控制提供了幫助。