一种汽车发动机涉水智能保护系统
阅读说明：本技术 一种汽车发动机涉水智能保护系统 (Intelligent wading protection system for automobile engine ) 是由 苏宇锋 黄茜 陈满秀 陈元浪 翟毅 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：一种汽车发动机涉水智能保护系统,包括单片机电路单元,单片机信号输入单元和单片机控制单元,所述单片机电路单元包括单片机U1,电源电路,下载器P2和振荡电路,单片机信号输入单元包括水位传感器L1和水位传感器L2,单片机控制单元包括蓝牙模块P1,点火控制电路和启动控制电路；本发明通过加装2个水位传感器用于监测汽车涉水深度,再通过单片机接收水位信号并进行处理,当水位达到水位传感器L1的监测高度时,系统将报警信号发送至驾驶员手机进行提醒,而当水位进一步升高,达到水位传感器L2的监测高度时,通过点火控制电路控制发动机熄火,还通过启动控制电路关闭启动系统、禁止发动机启动,避免发动机进水给驾驶员带来经济损失。(An automobile engine wading intelligent protection system comprises a single-chip microcomputer circuit unit, a single-chip microcomputer signal input unit and a single-chip microcomputer control unit, wherein the single-chip microcomputer circuit unit comprises a single-chip microcomputer U1, a power circuit, a downloader P2 and an oscillation circuit, the single-chip microcomputer signal input unit comprises a water level sensor L1 and a water level sensor L2, and the single-chip microcomputer control unit comprises a Bluetooth module P1, an ignition control circuit and a starting control circuit; according to the automobile wading depth monitoring system, 2 water level sensors are additionally arranged for monitoring the wading depth of an automobile, a water level signal is received and processed through a single chip microcomputer, when the water level reaches the monitoring height of the water level sensor L1, a system sends an alarm signal to a mobile phone of a driver for reminding, when the water level further rises to reach the monitoring height of the water level sensor L2, an ignition control circuit is used for controlling an engine to be flameout, a starting system is closed through the starting control circuit, the engine is prohibited from being started, and the situation that economic loss is brought to the driver due to water entering the engine is avoided.)
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种汽车发动机涉水智能保护系统。
背景技术
近年来，随着极端天气越来越多，全国多地每年都会有涨水、内涝的情况出现，汽车被水浸泡或涉水行驶是非常常见的情况，因发动机进水再启动而导致巨大财产损失的事故，往往是由于驾驶员的误操作造成的，在现实生活中，驾驶员在用车的过程中因涉水造成巨大财产损失的案例非常多；
当汽车置于水中时，若发动机仍然工作或启动发动机，在水位较深的情况下，容易导致发动机气缸进水，由于液体是不可压缩的，必定会造成发动机机械系统损伤，致使发动机连杆变形甚至折断，活塞、缸体受损等，严重的甚至会导致发动机报废，从而造成巨大经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车涉水后自动报警或关闭发动机的智能保护系统，在车辆涉水或被水浸的情形下，通过监测地面积水到汽车发动机进气口的高度位置，感应到水位到达设定的警戒高度时，通过远程逐步发出声光报警提示驾驶员，自动控制发动机熄火，切断电源、禁止发动机启动，以克服上述已有技术存在的不足。
本发明采取的技术方案是：一种汽车发动机涉水智能保护系统，包括单片机电路单元，单片机信号输入单元和单片机控制单元；
所述单片机电路单元包括单片机U1和电源电路，单片机信号输入单元包括水位传感器L1和水位传感器L2，单片机控制单元包括蓝牙模块P1，点火控制电路和启动控制电路；
所述单片机U1分别与电源电路，水位传感器L1，水位传感器L2，蓝牙模块P1，点火控制电路和启动控制电路连接，所述电源电路的输入端与汽车12V电源电性连接，其输出端分别与单片机U1，水位传感器L1，水位传感器L2和蓝牙模块P1连接，所述蓝牙模块P1还与手机无线连接，点火控制电路还与点火线圈连接，启动控制电路还与启动机连接；
所述单片机U1用于：（1）分别接收水位传感器L1和水位传感器L2发来的输入信号，并对水位信号进行逻辑分析；（2）将控制信号发送至蓝牙模块P1，点火控制电路和启动控制电路；
所述电源电路用于接收汽车12V电源发来的电源Dianyan_in，并降压输出电源VCC，给单片机U1、水位传感器L1、水位传感器L2和蓝牙模块P1供电；
所述蓝牙模块P1用于接收单片机U1发来的控制信号，并将信号通过无线传输方式发送至手机，对驾驶员进行报警提醒；
所述点火控制电路用于接收单片机U1发来的控制信号，并切断点火电源电路，使发动机熄火；
所述启动控制电路用于接收单片机U1发来的控制信号，并切断启动电源电路，使发动机不能启动；
所述水位传感器L1和水位传感器L2依次设于汽车发动机进气口下方，用于监测车辆的涉水深度情况。
其进一步的技术方案是：所述单片机电路单元还包括用于给单片机写入参数、控制程序的下载器P2，所述下载器P2之1脚接单片机U1之5脚，下载器P2之2脚接电源VCC，下载器P2之3脚接单片机U1之6脚，下载器P2之4脚接单片机U1之4脚，下载器P2之5脚接单片机U1之9脚，下载器P2之6脚接地。
进一步：所述单片机电路单元还包括为单片机U1提供工作时所需振荡信号的振荡电路，所述振荡电路包括晶体振荡器Y1、电容C1和电容C2，所述晶体振荡器Y1与单片机U1之18脚、19脚并联，晶体振荡器Y1之1脚还与电容C2一端连接，晶体振荡器Y1之2脚还与电容C1一端连接，电容C1另一端与电容C2另一端均接地。
进一步：所述单片机U1之9脚连接电阻R1后与电源VCC连接；
所述电源电路包括降压模块U2、二极管D1、电容C3、电容C4和电阻R2，所述二极管D1正极接汽车12V电源，负极接降压模块U2之3脚，降压模块U2之3脚还与电容C3一端连接，电容C3另一端接地（降压模块U2之1脚），降压模块U2之2脚、4脚与电容C4一端、电阻R2一端连接并输出5V电源VCC，电容C4另一端、电阻R2另一端均接地。
进一步：所述水位传感器L1之1脚接电源VCC，2脚接单片机U1之39脚，3脚接地，水位传感器L1设于汽车发动机进气口下方m厘米处，所述m的取值范围为30≤m≤40；
所述水位传感器L2之1脚接电源VCC，2脚接单片机U1之38脚，3脚接地，水位传感器L2设于汽车发动机进气口下方n厘米处，所述n的取值范围为10≤n≤20。
进一步：所述蓝牙模块P1之1脚接电源VCC，2脚接单片机U1之10脚，3脚接单片机U1之11脚，4脚接地。
进一步：所述点火控制电路包括常闭继电器KM1，所述常闭继电器KM1之线圈一端接单片机U1之8脚，另一端接地，常闭继电器KM1之触点K1为常闭状态，串联于汽车发动机之点火线圈的电源电路中；
所述启动控制电路包括常闭继电器KM2，所述常闭继电器KM2之线圈一端接单片机U1之7脚，另一端接地，常闭继电器KM2之触点K2为常闭状态，串联于汽车发动机之启动机的启动电源电路中。
更进一步：所述单片机U1采用STC15F2K60S2，所述蓝牙模块P1采用 HC-08主从一体透传蓝牙模块，下载器P2采用STCISP下载器，水位传感器L1、水位传感器L2采用浮球液位开关SLM-3001。
由于采用上述技术方案，本发明之一种汽车发动机涉水智能保护系统具有如下有益效果：
1．由于本发明之一种汽车发动机涉水智能保护系统通过加装2个水位传感器用于监测汽车涉水深度情况，准确地判断涉水深度，再通过设置单片机来接收水位信号并进行处理，当水位达到水位传感器L1的监测高度时，系统通过蓝牙模块将报警信号发送至驾驶员手机进行提醒，将车辆驶离积水区，防止车辆涉水过深，而当水位进一步升高，达到水位传感器L2的监测高度、有可能通过发动机进气口进水、危及到发动机安全时，则通过点火控制电路控制发动机熄火，有效保护发动机、避免发动机继续工作导致气缸进水，同时还通过启动控制电路控制关闭启动系统、禁止发动机启动，避免驾驶员启动发动机，保证汽车在积水较深的路段行驶或被水浸泡后，不会因为驾驶员的误操作而再次启动车辆造成发动机机械系统严重损坏、给驾驶员带来巨大经济损失，实现了关闭发动机和防止发动机二次启动的目的，降低了危害；
2．本发明之一种汽车发动机涉水智能保护系统采用多模块共同配合作用，功能明确，判断准确有效，不仅能有效防止驾驶员在车辆涉水时造成的财产损失，而且使用的元器件成本低廉，易于推广；
3．本发明之一种汽车发动机涉水智能保护系统基于已有汽车配件、针对发动机进水保护示警系统功能的完善和补充，是对汽车原有功能的拓展，其现实作用巨大而有意义，另外，本系统可无差别的安装在所有汽车（包括新能源汽车）上，因此车辆市场保有量巨大，市场推广价值很大。
下面结合附图和实施例对本发明之一种汽车发动机涉水智能保护系统的技术特征作进一步说明。
附图说明
图1为本发明之单片机U1电路连接结构示意图；
图2为本发明之电源电路连接结构示意图；
图3为本发明之下载器P2电路连接结构示意图；
图4为本发明之水位传感器L1电路连接结构示意图；
图5为本发明之水位传感器L2电路连接结构示意图；
图6为本发明之蓝牙模块P1电路连接结构示意图；
图7为本发明之点火控制电路连接结构示意图；
图8为本发明之启动控制电路连接结构示意图；
图9为本发明之一种汽车发动机涉水智能保护系统工作流程图。
具体实施方式
实施例
一种汽车发动机涉水智能保护系统，包括单片机电路单元，单片机信号输入单元和单片机控制单元，所述单片机电路单元包括单片机U1，电源电路，下载器P2和振荡电路，单片机信号输入单元包括水位传感器L1和水位传感器L2，单片机控制单元包括蓝牙模块P1，点火控制电路和启动控制电路。
如图1所示，所述单片机U1分别与电源电路，水位传感器L1，水位传感器L2，蓝牙模块P1，点火控制电路和启动控制电路连接，单片机U1之9脚连接电阻R1后与电源VCC连接，单片机U1用于：（1）分别接收水位传感器L1和水位传感器L2发来的输入信号，并对水位信号进行准确的逻辑分析、判断，（2）输出控制信号，将控制信号发送至蓝牙模块P1，点火控制电路和启动控制电路，单片机U1采用STC15F2K60S2。
如图2所示，所述电源电路的输入端与汽车12V电源电性连接，输出端分别与单片机U1，水位传感器L1，水位传感器L2和蓝牙模块P1连接，用于接收汽车12V电源发来的电源Dianyan_in，并经稳压模块降压后输出电源VCC，给单片机U1、水位传感器L1、水位传感器L2和蓝牙模块P1提供5V工作电源VCC，电源电路具体包括降压模块U2、二极管D1、电容C3、电容C4和电阻R2，所述二极管D1正极接汽车12V电源，负极接降压模块U2之3脚，降压模块U2之3脚还与电容C3一端连接，电容C3另一端接地（降压模块U2之1脚），降压模块U2之2脚、4脚与电容C4一端、电阻R2一端连接并输出5V电源VCC，电容C4另一端、电阻R2另一端均接地（降压模块U2之1脚）。
如图3所示，所述下载器P2采用STCISP下载器，用于给单片机写入参数、控制程序，其1脚接单片机U1之5脚，2脚接电源VCC，3脚接单片机U1之6脚，4脚接单片机U1之4脚，5脚接单片机U1之9脚，6脚接地。
如图1所示，所述振荡电路为单片机U1提供工作时所需的振荡信号，包括晶体振荡器Y1、电容C1和电容C2，所述晶体振荡器Y1与单片机U1之18脚、19脚并联，晶体振荡器Y1之1脚还与电容C2一端连接，晶体振荡器Y1之2脚还与电容C1一端连接，电容C1另一端与电容C2另一端均接地。
如图4、图5所示，所述水位传感器L1之1脚接电源VCC，2脚接单片机U1之39脚，3脚接地，水位传感器L2之1脚接电源VCC，2脚接单片机U1之38脚，3脚接地，当水位没有到达设定水位时，传感器电路是断开的，此时的电压是传感器的电源电压5V，而当水位达到设定水位后，电路导通接地，传感器输出至单片机U1的电压为0V，所述2个水位传感器采用浮球液位开关SLM-3001，依次设于汽车发动机进气口下方，用于监测车辆的涉水深度情况，其中水位传感器L1设于汽车发动机进气口下方35厘米处，水位传感器L2设于水位传感器L1上方，于汽车发动机进气口下方15厘米处。
如图6所示，所述蓝牙模块P1之1脚接电源VCC，2脚接单片机U1之10脚，3脚接单片机U1之11脚，4脚接地，同时还与手机无线连接，用于接收单片机U1发来的控制信号，并将信号通过无线传输方式发送至手机，对驾驶员进行声光报警提醒，提示驾驶员把车辆驶离积水区，蓝牙模块P1采用 HC-08主从一体透传蓝牙模块。
如图7所示，所述点火控制电路还与点火线圈连接，用于接收单片机U1发来的控制信号，并控制切断点火电源电路，使发动机熄火，其具体包括常闭继电器KM1，所述常闭继电器KM1之线圈一端接单片机U1之8脚，另一端接地，常闭继电器KM1之触点K1为常闭状态，串联于汽车发动机之点火线圈的电源电路中，常闭继电器KM1在不工作时继电器触点K1闭合，不影响发动机正常工作，在工作时单片机控制线圈通电，触点断开，切断点火系统中点火线圈的电源电路，使原来处于工作状态的发动机熄火。
如图8所示，所述启动控制电路还与启动机连接，用于接收单片机U1发来的控制信号，并控制切断启动电源电路，使发动机不能启动，其具体包括常闭继电器KM2，所述常闭继电器KM2之线圈一端接单片机U1之7脚，另一端接地，常闭继电器KM2之触点K2为常闭状态，串联于汽车发动机之启动机的启动电源电路中，在不工作时继电器触点K2闭合，不影响启动机的正常启动，工作时单片机U1控制线圈通电，触点K2断开，切断启动系统中启动机的电源电路，使发动机不能启动。
所述晶体振荡器Y1的取值是11.0592MHz，电阻R1和电阻R2的取值均是10K，电容C1、电容C2的取值是20pF，电容C3的取值是104，电容C4的取值是10μF。
工作流程
如图9所示，当汽车涉水或被水浸泡时，水位传感器L1与水位传感器L2用于检测水位高度、监测地面积水到汽车发动机进气口的高度位置，当水位到达相对较低的水位传感器L1的位置处时，水位传感器L1检测到水位信号，并将信号发送至单片机U1（即单片机微处理器，单片机内写有相应的判断和处理程序），单片机U1接收到水位传感器L1的信号为0V，并进行逻辑分析处理，将控制信号发送至蓝牙模块P1，蓝牙模块P1通过无线传输的方式，输出无线信号发送至驾驶员手机上的相应程序内，进行声光报警，手机发出声音和振动提示驾驶员车辆进水，此时发动机仍能正常启动，车辆不受影响，驾驶员可驾驶车辆离开涉水区；
当水位进一步上升，到达水位传感器L2的位置处时（即发动机进气口位置高度略低处），水位传感器L2检测到水位信号，并将信号发送至单片机U1，此时单片机U1同时接收到水位传感器L1和水位传感器L2的信号，均为0V，单片机U1进行逻辑分析并处理，后将控制信号发送至点火控制电路，点火控制电路之常闭继电器KM1线圈通电，触点K1断开，切断点火系统中点火线圈的电源电路，使原来处于工作状态的发动机熄火，自动关闭发动机，防止水进入发动机气缸而发生发动机机械损坏事故，同时，单片机U1也将控制信号发送至启动控制电路，启动控制电路之常闭继电器KM2线圈通电，触点K2断开，切断启动系统中启动机的电源电路，使发动机在熄火的状态下不能启动。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。