CN206144669U - 一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，其包括控制器、显示屏、操控设备和作为清扫车副发动机的电控发动机，所述电控发动机具有电控模块ECM以及与电控模块ECM通过发动机线束连接的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、喷油器和油压控制阀，所述控制器为带有CAN总线接口的车载控制器，显示屏带有CAN总线接口，所述操控设备通过控制信号线与车载控制器的输入口连接，用于将需求的目标转速输入至车载控制器，所述操控设备包括转速旋钮和一键转速开关，一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号，所述车载控制器的CAN总线接口通过CAN总线分别与显示屏的CAN总线接口和电控模块ECM连接。

Description

一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置

技术领域

本实用新型涉及环卫清扫车副发动机技术领域，尤其涉及一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置和方法。

背景技术

随着国家对环卫清扫车的排放要求越来越严格，越来越多环卫清扫的副发动机采用高压共轨的电喷发动机。对于电喷发动机，若采用传统的油门推拉软轴已无法控制发动机的油门转速，且电喷发动机的运行状态、故障代码等均按照J1939协议通过CAN总线广播出去，而PLC及传统组合仪表并没有CAN总线接口。因此，采用PLC控制***及组合仪表均无法直接与发动机ECM进行总线通信，无法直接控制发动机的转速，无法直接获取发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、工作小时、油耗及故障代码等重要状态信息并显示告知操作者，不能够全面***地掌握发动机和其他智能部件的状态。传统的发动机监控装置、方法已无法满足发动机控制、数据采集、故障排除的智能化需求。

中国发明专利公开了申请号为201310229287.0 的一种控制电控发动机的装置和方法，其采用工控机HMI通过ProfiBus总线与PLC连接，PLC再通过ProfiBus总线与ProfiBus-J1939网关连接，ProfiBus-J1939网关通过CAN总线与电控模块ECM连接，进而达到控制电控发动机的方法。 ProfiBus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，并不适合在环卫车载环境中使用。另外PLC也是专为工业现场而设计的可编程控制器，不带CAN总线接口，必须经过协议转换后才能与发动机实现，并不适合于使用在移动车辆上。其若在环卫车中使用，必须增加稳压电源、扩展模块及大量的中间继电器，产生大量的接头，这样，若在环卫清扫车上使用不仅其可靠性、稳定性会大大降低，售后维护难度大大提升，还会增加大量成本，这无疑更不适合于本就对成本敏感的环卫车辆。因此，这种方法只适合于在台架上对电喷发动机进行测试控制，并不适合环卫移动车辆的工况。为了在环卫清扫车中更好的控制电喷副发动机，并显示其实时状态、故障诊断等，本实用新型提出了一种专门适合于环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置和方法。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种设计合理，结构简单，扩展性能强、网络拓扑简洁、接线简单的环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，同时提供一种控制可靠性高、控制方便的环卫清扫车副发动机控制及状态显示的方法。

为实现上述第一个目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，其包括控制器、显示屏、操控设备和作为清扫车副发动机的电控发动机，所述电控发动机具有电控模块ECM以及与电控模块ECM通过发动机线束连接的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、喷油器和油压控制阀，所述控制器为带有CAN总线接口的车载控制器，显示屏带有CAN总线接口，所述操控设备通过控制信号线与车载控制器的输入口连接，用于将需求的目标转速输入至车载控制器，所述操控设备包括转速旋钮和一键转速开关，一键转速开关用于一键切换电控发动机不同的转速作业模式，一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号，所述车载控制器的CAN总线接口通过CAN总线分别与显示屏的CAN总线接口和电控模块ECM连接。

所述转速旋钮为一普通电位计，用于直接采集普通电位计变化的模拟电阻信号或者采集普通电位计经***电源电压分压后的模拟电压信号。

所述一键转速开关为一普通选择开关，用于选择不同的转速作业模式，使相应转速信号输入到车载控制器以供车载控制器作逻辑分析判断。

本实用新型所述的操控设备不仅限于一键转速开关和转速旋钮，还可以是能发出转速控制指令的其它转速输入设备。

本实用新型所述显示屏包括：

电控发动机状态信息接收模块：用于接收车载控制器发送来的电控发动机状态信息；

电控发动机状态信息显示模块：用于显示接收到的电控发动机状态信息；

电控发动机转速参数设置模块：用于设置电控发动机的转速参数并将其发送给车载控制器，转速参数包括最高转速、最低转速、保洁模式转速和增强模式转速。

本实用新型所述显示屏的生产厂家为德国易福门（IFM），型号为CR0452或者CR1083。

本实用新型所述车载控制器的生产厂家为德国易福门（IFM），型号为CR0403、CR0303或者CR0200。

本实用新型所述车载控制器包括：

输入信号采集模块：用于采集操控设备的转速旋钮模拟量或者一键转速开关数字量，以及接收显示屏发来的电控发动机转速参数，并分别存为相关的状态变量；

电控发动机转速控制模块：将输入信号采集模块采集到的模拟量或者数字量转换为目标转速值，并把电控发动机控制模式和转速的请求命令值按J1939协议的格式打包为TSC1报文发送给电控模块ECM；

电控发动机状态信息监测解析模块：用于按J1939协议直接接收电控发动机的实际状态信息并解析打包为实际状态信息报文发给显示屏，该实际状态信息包括电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗，同时按J1939协议发送请求工作小时和总油耗的Request PGN报文；

电控发动机故障解析模块：用于按J1939协议接收电控发动机的故障报文，该故障报文包括单故障报文及多故障报文，并对故障报文进行智能识别与解析；

电控发动机状态信息发送模块：用于将经电控发动机状态信息监测解析模块解析后的电控发动机状态信息发送给显示屏显示及监测。

为实现上述第二个目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的方法，其步骤如下：

1）将所述车载控制器的CAN总线接口通过CAN总线分别与显示屏的CAN总线接口和电控模块ECM连接；通过显示屏设置电控发动机的最高转速、最低转速、保洁模式转速和增强模式转速，通过操控设备设置需求的电控发动机目标转速，存至车载控制器相关状态变量中，以建立显示屏、操控设备与车载控制器相关变量的对应关系；

2）在设置电控发动机的最高转速和最低转速后，将操控设备的转速旋钮调至需求转速位置，或者在设置电控发动机的保洁模式转速和增强模式转速后，直接操作操控设备的一键转速开关使电控发动机在保洁模式转速下或者增强模式转速下工作；其中，所述一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号；

3）车载控制器通过控制信号线采集操控设备的转速旋钮模拟量或者一键转速开关数字量，并将采集到模拟量或者数字量转换为目标转速值；

4）车载控制器通过CAN总线把包含电控发动机控制模式和转速请求命令值的TSC1报文发送给电控模块ECM；

5）电控模块ECM对包含电控发动机控制模式和转速请求命令值的TSC1报文进行解析，得到电控发动机控制模式和转速的请求命令值参数，再按该些参数控制油压控制阀和喷油器，从而实现环卫清扫车副发动机的控制；

6）电控模块ECM将电控发动机实际状态信息报文通过CAN总线传给车载控制器，车载控制器再将电控发动机的实际状态信息报文通过CAN总线传给显示屏用于显示和监测，从而实现环卫清扫车副发动机的状态显示。

本实用新型步骤2）中所述一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号，具体步骤如下；

2.1 车载控制器读取转速旋钮模拟量信号后，对采集的模拟信号进行滤波、去死区处理，得到模拟值，然后按线性关系将模拟值映射为目标转速值；

2.2 判断分别对应保洁模式转速或者增强模式转速的一键转速开关保洁模式及增强模式开关量是否激活有效，若有效，则将当前的目标转速值设置为相应模式下的转速值；

2.3 将上述步骤2.2的目标转速值按J1939协议给电控模块ECM发送TSC1报文，以控制电控发动机在目标转速值下工作。

本实用新型所述步骤6）的具体步骤如下：

6.1） 电控模块ECM分别从电控发动机上的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器读取电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力，并分析得到包括故障诊断信息、工作小时、油耗的发动机自身状态信息；并且电控模块ECM按J1939协议的格式将电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗信息打包为实际状态信息报文传播到CAN总线上；

6.2） 电控模块ECM接收到车载控制器发来的请求工作小时和总油耗的RequestPGN报文时，读取工作小时和总油耗信息并打包为HOURS-LFC报文传播到CAN总线上；

6.3） 车载控制器接收CAN总线上电控模块ECM发来的实际状态信息报文和HOURS-LFC报文并进行解析，解析后存入对应的状态变量中；

6.4） 车载控制器通过CAN总线将解析后的实际状态信息报文传给显示屏；

6.5） 显示屏接收车载控制器发来的实际状态信息报文，通过显示屏软件在显示屏上建立电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗的信息输出框，并建立这些信息输出框与相关状态变量的对应关系，显示屏在相应信息输出框中输出显示车载控制器所发来的电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗。

本实用新型采用以上技术方案，具有以下技术效果：

本实用新型采用电控发动机作为环卫清扫车的副发动机，通过带CAN总线接口的车载控制器把操控设备的电控发动机转速命令值发送给隶属于CAN总线***的电控模块ECM，再由电控模块ECM控制电控发动机运转；另一方面，电控模块ECM把电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时、油耗等电控发动机实际状态信息发送给车载控制器；车载控制器再将采集并解析后的电控发动机实际状态信息通过CAN总线发送给显示屏显示，从而实现对环卫清扫车副发动机的控制及状态显示。由于操控设备可以随时更改电控发动机转速命令值，所以本装置适用于以电控发动机作为副发动机提供动力的环卫清扫车。此外，由于车载控制器、显示屏都是开放式的***，所以很容易根据自身控制需求及客户需求在本装置上进行扩充和变更，如增加监控功能等；还由于车载控制器、显示屏的CoDeSys程序采用模块化设计，车载控制器作为逻辑判断分析的监控核心，显示屏作为显示、人机交互的核心，可以方便的进行二次开发，为现有装置的二次开发节省大量时间。本实用新型的环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，具有扩展性能强、网络拓扑简洁、接线简单等优点，本实用新型的环卫清扫车副发动机控制及状态显示的方法，具有控制可靠性高、控制方便、人机交互界面良好、便于实现环卫清扫车副发动机的智能控制及状态显示等优点。

附图说明

现结合附图对本实用新型作进一步阐述：

图1为本实用新型环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，其包括控制器、显示屏、操控设备和作为清扫车副发动机的电控发动机，所述电控发动机具有电控模块ECM以及与电控模块ECM通过发动机线束连接的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、喷油器和油压控制阀，所述控制器为带有CAN总线接口的车载控制器，显示屏带有CAN总线接口，所述操控设备通过控制信号线与车载控制器的输入口连接，用于将需求的目标转速输入至车载控制器，所述操控设备包括转速旋钮和一键转速开关，一键转速开关用于一键切换电控发动机不同的转速作业模式，一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号，所述车载控制器的CAN总线接口通过CAN总线分别与显示屏的CAN总线接口和电控模块ECM连接。

所述转速旋钮为一普通电位计，用于直接采集普通电位计变化的模拟电阻信号或者采集普通电位计经***电源电压分压后的模拟电压信号。

所述一键转速开关为一普通选择开关，用于选择不同的转速作业模式，使相应转速信号输入到车载控制器以供车载控制器作逻辑分析判断。

本实用新型所述的操控设备不仅限于一键转速开关和转速旋钮，还可以是能发出转速控制指令的其它转速输入设备。

本实用新型所述显示屏包括：

电控发动机状态信息接收模块：用于接收车载控制器发送来的电控发动机状态信息；

电控发动机状态信息显示模块：用于显示接收到的电控发动机状态信息；

电控发动机转速参数设置模块：用于设置电控发动机的转速参数并将其发送给车载控制器，转速参数包括最高转速、最低转速、保洁模式转速和增强模式转速。

本实用新型所述显示屏的生产厂家为德国易福门（IFM），型号为CR0452或者CR1083。

本实用新型所述车载控制器的生产厂家为德国易福门（IFM），型号为CR0403、CR0303或者CR0200。

本实用新型所述车载控制器包括：

输入信号采集模块：用于采集操控设备的转速旋钮模拟量或者一键转速开关数字量，以及接收显示屏发来的电控发动机转速参数，并分别存为相关的状态变量；

电控发动机转速控制模块：将输入信号采集模块采集到的模拟量或者数字量转换为目标转速值，并把电控发动机控制模式和转速的请求命令值按J1939协议的格式打包为TSC1报文发送给电控模块ECM；

电控发动机状态信息监测解析模块：用于按J1939协议直接接收电控发动机的实际状态信息并解析打包为实际状态信息报文发给显示屏，该实际状态信息包括电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗，同时按J1939协议发送请求工作小时和总油耗的Request PGN报文；

电控发动机故障解析模块：用于按J1939协议接收电控发动机的故障报文，该故障报文包括单故障报文及多故障报文，并对故障报文进行智能识别与解析；

电控发动机状态信息发送模块：用于将经电控发动机状态信息监测解析模块解析后的电控发动机状态信息发送给显示屏显示及监测。

为实现上述第二个目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的方法，其步骤如下：

1）将所述车载控制器的CAN总线接口通过CAN总线分别与显示屏的CAN总线接口和电控模块ECM连接；通过显示屏设置电控发动机的最高转速、最低转速、保洁模式转速和增强模式转速，通过操控设备设置需求的电控发动机目标转速，存至车载控制器相关状态变量中，以建立显示屏、操控设备与车载控制器相关变量的对应关系；

2）在设置电控发动机的最高转速和最低转速后，将操控设备的转速旋钮调至需求转速位置，或者在设置电控发动机的保洁模式转速和增强模式转速后，直接操作操控设备的一键转速开关使电控发动机在保洁模式转速下或者增强模式转速下工作；其中，所述一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号；

3）车载控制器通过控制信号线采集操控设备的转速旋钮模拟量或者一键转速开关数字量，并将采集到模拟量或者数字量转换为目标转速值；

4）车载控制器通过CAN总线把包含电控发动机控制模式和转速请求命令值的TSC1报文发送给电控模块ECM；

5）电控模块ECM对包含电控发动机控制模式和转速请求命令值的TSC1报文进行解析，得到电控发动机控制模式和转速的请求命令值参数，再按该些参数控制油压控制阀和喷油器，从而实现环卫清扫车副发动机的控制；

6）电控模块ECM将电控发动机实际状态信息报文通过CAN总线传给车载控制器，车载控制器再将电控发动机的实际状态信息报文通过CAN总线传给显示屏用于显示和监测，从而实现环卫清扫车副发动机的状态显示。

本实用新型步骤2）中所述一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号，具体步骤如下；

2.1 车载控制器读取转速旋钮模拟量信号后，对采集的模拟信号进行滤波、去死区处理，得到模拟值，然后按线性关系将模拟值映射为目标转速值；

2.2 判断分别对应保洁模式转速或者增强模式转速的一键转速开关保洁模式及增强模式开关量是否激活有效，若有效，则将当前的目标转速值设置为相应模式下的转速值；

2.3 将上述步骤2.2的目标转速值按J1939协议给电控模块ECM发送TSC1报文，以控制电控发动机在目标转速值下工作。

本实用新型所述步骤6）的具体步骤如下：

6.1） 电控模块ECM分别从电控发动机上的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器读取电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力，并分析得到包括故障诊断信息、工作小时、油耗的发动机自身状态信息；并且电控模块ECM按J1939协议的格式将电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗信息打包为实际状态信息报文传播到CAN总线上；

6.2） 电控模块ECM接收到车载控制器发来的请求工作小时和总油耗的RequestPGN报文时，读取工作小时和总油耗信息并打包为HOURS-LFC报文传播到CAN总线上；

6.3） 车载控制器接收CAN总线上电控模块ECM发来的实际状态信息报文和HOURS-LFC报文并进行解析，解析后存入对应的状态变量中；

6.4） 车载控制器通过CAN总线将解析后的实际状态信息报文传给显示屏；

6.5） 显示屏接收车载控制器发来的实际状态信息报文，通过显示屏软件在显示屏上建立电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗的信息输出框，并建立这些信息输出框与相关状态变量的对应关系，显示屏在相应信息输出框中输出显示车载控制器所发来的电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗。

以上描述不应对本实用新型的保护范围有任何限定。

Claims (5)

1.一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，包括控制器、显示屏、操控设备和作为清扫车副发动机的电控发动机，所述电控发动机具有电控模块ECM以及与电控模块ECM通过发动机线束连接的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、喷油器和油压控制阀，其特征在于：所述控制器为带有CAN总线接口的车载控制器，显示屏带有CAN总线接口，所述操控设备通过控制信号线与车载控制器的输入口连接，用于将需求的目标转速输入至车载控制器，所述操控设备包括转速旋钮和一键转速开关，一键转速开关用于一键切换电控发动机不同的转速作业模式，一键转速开关工作时，屏蔽转速旋钮信号，所述车载控制器的CAN总线接口通过CAN总线分别与显示屏的CAN总线接口和电控模块ECM连接。

2.根据权利要求1所述的一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，其特征在于：所述转速旋钮为一普通电位计，用于直接采集普通电位计变化的模拟电阻信号或者采集普通电位计经***电源电压分压后的模拟电压信号。

3.根据权利要求1所述的一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，其特征在于：所述一键转速开关为一普通选择开关，用于选择不同的转速作业模式，使相应转速信号输入到车载控制器以供车载控制器作逻辑分析判断。

4.根据权利要求1所述的一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，其特征在于：所述显示屏包括：

电控发动机状态信息接收模块：用于接收车载控制器发送来的电控发动机状态信息；

电控发动机状态信息显示模块：用于显示接收到的电控发动机状态信息；

电控发动机转速参数设置模块：用于设置电控发动机的转速参数并将其发送给车载控制器，转速参数包括最高转速、最低转速、保洁模式转速和增强模式转速。

5.根据权利要求4所述的一种环卫清扫车副发动机控制及状态显示的装置，其特征在于：所述车载控制器包括：

输入信号采集模块：用于采集操控设备的转速旋钮模拟量或者一键转速开关数字量，以及接收显示屏发来的电控发动机转速参数，并分别存为相关的状态变量；

电控发动机转速控制模块：将输入信号采集模块采集到的模拟量或者数字量转换为目标转速值，并把电控发动机控制模式和转速的请求命令值按J1939协议的格式打包为TSC1报文发送给电控模块ECM；

电控发动机状态信息监测解析模块：用于按J1939协议直接接收电控发动机的实际状态信息并解析打包为实际状态信息报文发给显示屏，该实际状态信息包括电控发动机实际转速、冷却液温度、机油压力、故障诊断信息、工作小时和油耗，同时按J1939协议发送请求工作小时和总油耗的Request PGN报文；

电控发动机故障解析模块：用于按J1939协议接收电控发动机的故障报文，该故障报文包括单故障报文及多故障报文，并对故障报文进行智能识别与解析；

电控发动机状态信息发送模块：用于将经电控发动机状态信息监测解析模块解析后的电控发动机状态信息发送给显示屏显示及监测。