一種環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置和方法與流程

文檔序號：11128477閱讀：1887來源：國知局

本發明涉及環衛清掃車副發動機技術領域，尤其涉及一種環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置和方法。

背景技術：

隨著國家對環衛清掃車的排放要求越來越嚴格，越來越多環衛清掃的副發動機采用高壓共軌的電噴發動機。對于電噴發動機，若采用傳統的油門推拉軟軸已無法控制發動機的油門轉速，且電噴發動機的運行狀態、故障代碼等均按照J1939協議通過CAN總線廣播出去，而PLC及傳統組合儀表并沒有CAN總線接口。因此，采用PLC控制系統及組合儀表均無法直接與發動機ECM進行總線通信，無法直接控制發動機的轉速，無法直接獲取發動機實際轉速、冷卻液溫度、機油壓力、工作小時、油耗及故障代碼等重要狀態信息并顯示告知操作者，不能夠全面系統地掌握發動機和其他智能部件的狀態。傳統的發動機監控裝置、方法已無法滿足發動機控制、數據采集、故障排除的智能化需求。

中國發明專利公開了申請號為201310229287.0 的一種控制電控發動機的裝置和方法，其采用工控機HMI通過ProfiBus總線與PLC連接，PLC再通過ProfiBus總線與ProfiBus-J1939網關連接，ProfiBus-J1939網關通過CAN總線與電控模塊ECM連接，進而達到控制電控發動機的方法。 ProfiBus是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術，并不適合在環衛車載環境中使用。另外PLC也是專為工業現場而設計的可編程控制器，不帶CAN總線接口，必須經過協議轉換后才能與發動機實現，并不適合于使用在移動車輛上。其若在環衛車中使用，必須增加穩壓電源、擴展模塊及大量的中間繼電器，產生大量的接頭，這樣，若在環衛清掃車上使用不僅其可靠性、穩定性會大大降低，售后維護難度大大提升，還會增加大量成本，這無疑更不適合于本就對成本敏感的環衛車輛。因此，這種方法只適合于在臺架上對電噴發動機進行測試控制，并不適合環衛移動車輛的工況。為了在環衛清掃車中更好的控制電噴副發動機，并顯示其實時狀態、故障診斷等，本發明提出了一種專門適合于環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置和方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種設計合理，結構簡單，擴展性能強、網絡拓撲簡潔、接線簡單的環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置，同時提供一種控制可靠性高、控制方便的環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的方法。

為實現上述第一個目的，本發明采用以下技術方案：

一種環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置，其包括控制器、顯示屏、操控設備和作為清掃車副發動機的電控發動機，所述電控發動機具有電控模塊ECM以及與電控模塊ECM通過發動機線束連接的轉速傳感器、冷卻液溫度傳感器、機油壓力傳感器、噴油器和油壓控制閥，所述控制器為帶有CAN總線接口的車載控制器，顯示屏帶有CAN總線接口，所述操控設備通過控制信號線與車載控制器的輸入口連接，用于將需求的目標轉速輸入至車載控制器，所述操控設備包括轉速旋鈕和一鍵轉速開關，一鍵轉速開關用于一鍵切換電控發動機不同的轉速作業模式，一鍵轉速開關工作時，屏蔽轉速旋鈕信號，所述車載控制器的CAN總線接口通過CAN總線分別與顯示屏的CAN總線接口和電控模塊ECM連接。

所述轉速旋鈕為一普通電位計，用于直接采集普通電位計變化的模擬電阻信號或者采集普通電位計經系統電源電壓分壓后的模擬電壓信號。

所述一鍵轉速開關為一普通選擇開關，用于選擇不同的轉速作業模式，使相應轉速信號輸入到車載控制器以供車載控制器作邏輯分析判斷。

本發明所述的操控設備不僅限于一鍵轉速開關和轉速旋鈕，還可以是能發出轉速控制指令的其它轉速輸入設備。

本發明所述顯示屏包括：

電控發動機狀態信息接收模塊：用于接收車載控制器發送來的電控發動機狀態信息；

電控發動機狀態信息顯示模塊：用于顯示接收到的電控發動機狀態信息；

電控發動機轉速參數設置模塊：用于設置電控發動機的轉速參數并將其發送給車載控制器，轉速參數包括最高轉速、最低轉速、保潔模式轉速和增強模式轉速。

本發明所述顯示屏的生產廠家為德國易福門（IFM），型號為CR0452或者CR1083。

本發明所述車載控制器的生產廠家為德國易福門（IFM），型號為CR0403、CR0303或者CR0200。

本發明所述車載控制器包括：

輸入信號采集模塊：用于采集操控設備的轉速旋鈕模擬量或者一鍵轉速開關數字量，以及接收顯示屏發來的電控發動機轉速參數，并分別存為相關的狀態變量；

電控發動機轉速控制模塊：將輸入信號采集模塊采集到的模擬量或者數字量轉換為目標轉速值，并把電控發動機控制模式和轉速的請求命令值按J1939協議的格式打包為TSC1報文發送給電控模塊ECM；

電控發動機狀態信息監測解析模塊：用于按J1939協議直接接收電控發動機的實際狀態信息并解析打包為實際狀態信息報文發給顯示屏，該實際狀態信息包括電控發動機實際轉速、冷卻液溫度、機油壓力、故障診斷信息、工作小時和油耗，同時按J1939協議發送請求工作小時和總油耗的Request PGN報文；

電控發動機故障解析模塊：用于按J1939協議接收電控發動機的故障報文，該故障報文包括單故障報文及多故障報文，并對故障報文進行智能識別與解析；

電控發動機狀態信息發送模塊：用于將經電控發動機狀態信息監測解析模塊解析后的電控發動機狀態信息發送給顯示屏顯示及監測。

為實現上述第二個目的，本發明采用以下技術方案：

一種環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的方法，其步驟如下：

1）將所述車載控制器的CAN總線接口通過CAN總線分別與顯示屏的CAN總線接口和電控模塊ECM連接；通過顯示屏設置電控發動機的最高轉速、最低轉速、保潔模式轉速和增強模式轉速，通過操控設備設置需求的電控發動機目標轉速，存至車載控制器相關狀態變量中，以建立顯示屏、操控設備與車載控制器相關變量的對應關系；

2）在設置電控發動機的最高轉速和最低轉速后，將操控設備的轉速旋鈕調至需求轉速位置，或者在設置電控發動機的保潔模式轉速和增強模式轉速后，直接操作操控設備的一鍵轉速開關使電控發動機在保潔模式轉速下或者增強模式轉速下工作；其中，所述一鍵轉速開關工作時，屏蔽轉速旋鈕信號；

3）車載控制器通過控制信號線采集操控設備的轉速旋鈕模擬量或者一鍵轉速開關數字量，并將采集到模擬量或者數字量轉換為目標轉速值；

4）車載控制器通過CAN總線把包含電控發動機控制模式和轉速請求命令值的TSC1報文發送給電控模塊ECM；

5）電控模塊ECM對包含電控發動機控制模式和轉速請求命令值的TSC1報文進行解析，得到電控發動機控制模式和轉速的請求命令值參數，再按該些參數控制油壓控制閥和噴油器，從而實現環衛清掃車副發動機的控制；

6）電控模塊ECM將電控發動機實際狀態信息報文通過CAN總線傳給車載控制器，車載控制器再將電控發動機的實際狀態信息報文通過CAN總線傳給顯示屏用于顯示和監測，從而實現環衛清掃車副發動機的狀態顯示。

本發明步驟2）中所述一鍵轉速開關工作時，屏蔽轉速旋鈕信號，具體步驟如下；

2.1 車載控制器讀取轉速旋鈕模擬量信號后，對采集的模擬信號進行濾波、去死區處理，得到模擬值，然后按線性關系將模擬值映射為目標轉速值；

2.2 判斷分別對應保潔模式轉速或者增強模式轉速的一鍵轉速開關保潔模式及增強模式開關量是否激活有效，若有效，則將當前的目標轉速值設置為相應模式下的轉速值；

2.3 將上述步驟2.2的目標轉速值按J1939協議給電控模塊ECM發送TSC1報文，以控制電控發動機在目標轉速值下工作。

本發明所述步驟6）的具體步驟如下：

6.1）電控模塊ECM分別從電控發動機上的轉速傳感器、冷卻液溫度傳感器、機油壓力傳感器讀取電控發動機實際轉速、冷卻液溫度、機油壓力，并分析得到包括故障診斷信息、工作小時、油耗的發動機自身狀態信息；并且電控模塊ECM按J1939協議的格式將電控發動機實際轉速、冷卻液溫度、機油壓力、故障診斷信息、工作小時和油耗信息打包為實際狀態信息報文傳播到CAN總線上；

6.2）電控模塊ECM接收到車載控制器發來的請求工作小時和總油耗的Request PGN報文時，讀取工作小時和總油耗信息并打包為HOURS-LFC報文傳播到CAN總線上；

6.3）車載控制器接收CAN總線上電控模塊ECM發來的實際狀態信息報文和HOURS-LFC報文并進行解析，解析后存入對應的狀態變量中；

6.4）車載控制器通過CAN總線將解析后的實際狀態信息報文傳給顯示屏；

6.5）顯示屏接收車載控制器發來的實際狀態信息報文，通過顯示屏軟件在顯示屏上建立電控發動機實際轉速、冷卻液溫度、機油壓力、故障診斷信息、工作小時和油耗的信息輸出框，并建立這些信息輸出框與相關狀態變量的對應關系，顯示屏在相應信息輸出框中輸出顯示車載控制器所發來的電控發動機實際轉速、冷卻液溫度、機油壓力、故障診斷信息、工作小時和油耗。

本發明采用以上技術方案，具有以下技術效果：

本發明采用電控發動機作為環衛清掃車的副發動機，通過帶CAN總線接口的車載控制器把操控設備的電控發動機轉速命令值發送給隸屬于CAN總線系統的電控模塊ECM，再由電控模塊ECM控制電控發動機運轉；另一方面，電控模塊ECM把電控發動機實際轉速、冷卻液溫度、機油壓力、故障診斷信息、工作小時、油耗等電控發動機實際狀態信息發送給車載控制器；車載控制器再將采集并解析后的電控發動機實際狀態信息通過CAN總線發送給顯示屏顯示，從而實現對環衛清掃車副發動機的控制及狀態顯示。由于操控設備可以隨時更改電控發動機轉速命令值，所以本裝置適用于以電控發動機作為副發動機提供動力的環衛清掃車。此外，由于車載控制器、顯示屏都是開放式的系統，所以很容易根據自身控制需求及客戶需求在本裝置上進行擴充和變更，如增加監控功能等；還由于車載控制器、顯示屏的CoDeSys程序采用模塊化設計，車載控制器作為邏輯判斷分析的監控核心，顯示屏作為顯示、人機交互的核心，可以方便的進行二次開發，為現有裝置的二次開發節省大量時間。本發明的環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置，具有擴展性能強、網絡拓撲簡潔、接線簡單等優點，本發明的環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的方法，具有控制可靠性高、控制方便、人機交互界面良好、便于實現環衛清掃車副發動機的智能控制及狀態顯示等優點。

附圖說明

現結合附圖對本發明作進一步闡述：

圖1為本發明環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置的原理框圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的環衛清掃車副發動機控制及狀態顯示的裝置，其包括控制器、顯示屏、操控設備和作為清掃車副發動機的電控發動機，所述電控發動機具有電控模塊ECM以及與電控模塊ECM通過發動機線束連接的轉速傳感器、冷卻液溫度傳感器、機油壓力傳感器、噴油器和油壓控制閥，所述控制器為帶有CAN總線接口的車載控制器，顯示屏帶有CAN總線接口，所述操控設備通過控制信號線與車載控制器的輸入口連接，用于將需求的目標轉速輸入至車載控制器，所述操控設備包括轉速旋鈕和一鍵轉速開關，一鍵轉速開關用于一鍵切換電控發動機不同的轉速作業模式，一鍵轉速開關工作時，屏蔽轉速旋鈕信號，所述車載控制器的CAN總線接口通過CAN總線分別與顯示屏的CAN總線接口和電控模塊ECM連接。