CN102632890A - 工程车辆、发动机功率切换系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机功率切换系统，包括：检测元件，用于检测工程车辆的负载状态并将负载状态信号反馈至发动机控制单元；所述发动机控制单元，根据所述负载状态信号和预置的负载状态信号与功率曲线的对应关系，选择相应的功率曲线；发动机，根据选择的功率曲线工作。根据本发明的发动机功率切换系统结构设计简单，能够稳定地控制发动机输出适合当前负载状态的功率，省却手动操作，在节能的同时提高自动化程度。本发明还提供了一种具有该发动机功率切换系统的工程车辆和一种发动机功率切换方法。

Description

工程车辆、发动机功率切换系统及其方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及发动机功率切换系统、具有该发动机功率切换系统的工程车辆和发动机功率切换方法。

背景技术

工程车辆，例如混凝土搅拌运输车，其工作状态主要可分为重载和轻载。在工作状态为重载时，需要发动机输出大功率，同时耗油多；在工作状态为轻载时，发动机输出功率小，同时耗油少。因此，如果能正确区分车辆的重轻载，并输出合理的功率，不仅能满足混凝土搅拌运输车的不同工况，同时也能达到省油的目的。

传统的混凝土搅拌运输车采用选择开关手动选择车辆的重载工作状态和轻载工作状态。例如设置一个翘板开关，由驾驶员手动选择车辆的重载工作状态或轻载工作状态（如图1所示）。工作状态的选择由驾驶员决定，存在选择不恰当的可能。例如在混凝土搅拌运输车为重载时选择了轻载，致使发动机输出功率不能满足需求；抑或在轻载时选择重载，则发动机输出功率超出了实际需要，浪费了发动机的输出功率，造成油料的浪费。

另外，据调查，由于手动选择需要驾驶员频繁切换，例如混凝土搅拌运输车装料后需要将翘板开关选在重载状态，而在卸料后需要选在轻载状态，由于需要频繁切换，在实际使用时存在大量未及时切换的现象，从而导致转换开关及切换功能利用率不高的问题，省油效果也并不明显。

相关技术中存在一种控制发动机输出功率的方式，其需要将负载状态转换成控制信号然后给发动机，并且该控制信号为模拟电信号，对于发动机控制单元来说，不够简单和稳定。

因此，需要一种节能技术，能够稳定地控制发动机输出适合当前负载状态的功率。

发明内容

考虑到上述背景技术，本发明所要解决的一个技术问题是提供一种发动机功率切换系统，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种具有上述发动机功率切换系统的工程车辆，本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种发动机功率切换方法，能够根据不同的负载情况生成直接控制发动机的开关量信号，选择合适的功率曲线，使发动机输出适合当前负载的功率，节省油料。

根据本发明的一个方面，提供了一种发动机功率切换系统，包括：检测元件，用于检测工程车辆的负载状态并将负载状态信号反馈至发动机控制单元；所述发动机控制单元，根据所述负载状态信号和预置的负载状态信号与功率曲线的对应关系，选择相应的功率曲线；发动机，根据所述发动机控制单元选择的功率曲线工作。

在上述技术方案中，优选地，所述检测元件为重量传感器，至少一个所述重量传感器安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或托轮处，用于检测所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述负载状态信号，所述负载状态信号为开关量信号。

在上述技术方案中，优选地，所述检测元件为接近开关和/或行程开关，至少一个所述接近开关和/或至少一个行程开关安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或车架处，用于确定所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述负载状态信号，所述负载状态信号为开关量信号。

在上述技术方案中，优选地，所述检测元件为压力传感器，至少一个所述压力传感器安装在所述工程车辆的液压驱动端，检测所述液压驱动端的液压压力，根据所述液压压力生成所述负载状态信号，所述负载状态为开关量信号。

在上述技术方案中，优选地，至少一个所述检测元件的信号输出端连接至所述发动机控制单元，将所述负载状态信号输入至所述发动机控制单元。

在上述技术方案中，优选地，至少一个所述检测元件的信号输出端接入所述工程车辆中的CAN控制模块，通过CAN总线将所述负载状态信号输入至所述发动机控制单元。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种工程车辆，包括上述任一技术方案中所述的发动机功率切换系统。

根据本发明的另一方面，还提供了一种发动机功率切换方法，包括以下步骤：检测元件将检测到的工程车辆的负载状态输出开关量信号；根据所述开关量信号和预置在所述工程车辆的发动机控制单元中的开关量信号与功率曲线的对应关系，选择相应的功率曲线，发动机根据选择的功率曲线工作。

在上述技术方案中，优选地，所述负载状态包括所述工程车辆的负载重量和/或液压驱动端的液压压力。

在上述技术方案中，优选地，将至少一个所述重量传感器安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或托轮处，检测所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述开关量信号。

在上述技术方案中，优选地，将至少一个所述接近开关和/或至少一个行程开关安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或车架处，确定所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述开关量信号。

在上述技术方案中，优选地，将至少一个所述压力传感器安装在所述工程车辆的液压驱动端，检测所述液压驱动端的液压压力，根据所述液压压力生成所述开关量信号。

在上述技术方案中，优选地，将所述开关量信号通过CAN总线传送至所述发动机控制单元。

根据本发明的发动机功率切换系统结构设计简单，适合恶劣的工作环境，检测元件输入至发动机控制单元的信号无需转换，能够稳定地控制发动机输出适合当前负载状态的功率，省却手动操作，在节能的同时提高自动化程度。

附图说明

图1示出了相关技术中手动选择开关的示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图3示出了根据本发明的另一实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图4示出了根据本发明的另一实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图5示出了根据本发明的再一实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图6A示出了根据本发明的再一实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图6B示出了根据本发明的再一实施例的发动机功率切换系统的示意图

图7A示出了根据本发明的又一实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图7B示出了根据本发明的又一实施例的发动机功率切换系统的示意图;

图8示出了根据本发明的又一实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图9示出了根据本发明的又一实施例的发动机功率切换系统的示意图；

图10示出了根据本发明的实施例的发动机功率切换方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图2和图3详细说明根据本发明的发动机功率切换系统。

如图2和图3所示，根据本发明的实施例的发动机功率切换系统，包括：检测元件202，用于检测工程车辆的负载状态并将负载状态信号反馈至发动机控制单元204；发动机控制单元204，根据负载状态信号和预置的负载状态信号与功率曲线的对应关系，选择相应的功率曲线（在发动机控制单元204中预先存储了与每一负载状态信号对应的功率曲线，例如，高电平的负载状态信号对应功率曲线1，低电平的负载状态信号对于功率曲线2，当检测元件202将高电平信号直接给发动机控制单元204后，发动机控制单元204在收到该高电平信号后，根据上述对应关系，选择功率曲线1）；发动机208，根据选择的功率曲线（例如功率曲线1）工作。

检测元件202反馈给发动机控制单元204的控制信号是个开关量信号，无需进行转换，可以直接用于控制发动机控制单元204，可以为检测元件202设定一个阈值，假设当检测出的负载数值超过该阈值时，则输出高电平信号，由于在发动机控制单元204中预置了高电平信号对应的功率曲线，所以，当检测元件将该高电平信号反馈给发动机控制单元204时，发动机控制单元204能够根据该高电平信号选择相对应的功率曲线；同理，当检测元件202检测出的负载数值低于该阈值时，则输出一个低电平信号并反馈给发动机控制单元204，发动机控制单元204根据该低电平信号选择相应的功率曲线，这样，可以确定在这种负载情况下的功率曲线，无需将检测元件202检测出的信号进行进一步的转换。因此，系统结构设计简单，采用该发动机功率切换系统的工程车辆可以适应恶劣的工作环境。并且由于发动机控制单元204根据不同的负载情况来选择相应的功率曲线，使得发动机208可以节省油料。

另外，由于发动机根据检测到的负载情况自动判断选择相应的功率曲线，使发动机以合适的功率曲线工作，因此，无需驾驶员手动选择，减少驾驶员的操作量，且可进一步避免误操作。

在上述技术方案中，优选地，检测元件202为重量传感器402。

该至少一个重量传感器402可以安装在工程车辆的钢板弹簧和/或托轮处（或其他可测量负载重量的合适位置），用于检测工程车辆的负载重量，根据负载重量生成负载状态信号，负载状态信号为开关量信号。

为所述重量传感器402设定重量阈值，当重量传感器402检测到工程车辆的负载重量值大于该重量阈值时，输出高电平信号给发动机控制单元204，反之，则输出低电平信号给发动机控制单元204。

在上述技术方案中，优选地，检测元件202为接近开关602和/或行程开关604。在这种情况下，至少一个接近开关602和/或至少一个行程开关604可以安装在工程车辆的钢板弹簧和/或车架处（或其他可确定负载重量的合适位置），用于确定工程车辆的负载重量，根据负载重量生成负载状态信号，负载状态信号为开关量信号。这样，就可以获取工程车辆的当前负重情况，根据当前负重情况确定发动机所需的输出功率，进而达到节油的目的。

为所述接近开关602或行程开关604设定重量阈值，当接近开关602或行程开关604检测到工程车辆的负载重量值大于该重量阈值时，输出高电平信号给发动机控制单元204，反之，则输出低电平信号给发动机控制单元204。

在上述技术方案中，优选地，检测元件202为压力传感器802。在这种情况下，该至少一个压力传感器802安装在工程车辆的液压驱动端（或其他可测量液压压力的合适位置），检测液压驱动端的液压压力，根据液压压力生成负载状态信号，负载状态为开关量信号。这样，根据需要驱动液压驱动端的液压压力可以知道工程车辆的当前负载情况，以此来确定发动机的输出功率。

为所述压力传感器802设定压力阈值，当压力传感器802检测到工程车辆的液压驱动端的压力值大于该压力阈值时，输出高电平信号给发动机控制单元204，反之，则输出低电平信号给发动机控制单元204。

如图2所示，上述至少一个检测元件202的信号输出端连接至发动机控制单元204，将负载状态信号输入至发动机控制单元204。即检测元件202直接通过硬线连接至发动机控制单元204。

当然，也可以如图3所示，上述至少一个检测元件202的信号输出端接入工程车辆中的CAN控制模块306，通过CAN总线将负载状态信号输入至发动机控制单元204。

根据本发明的发动机功率切换系统结构设计简单，适合恶劣的工作环境，检测元件输入至发动机控制单元的信号无需转换，能够稳定地控制发动机输出适合当前负载状态的功率，省去手动操作，在节能的同时提高自动化程度。

根据本发明的实施例的工程车辆，包括如上述任一技术方案中所描述的发动机功率切换系统。在此，本领域内的技术人员应该理解，上述发动机功率切换系统如果不需要测量液压压力，则该发动功率切换系统可以用于各种运输车。

图2或图3中所示的检测元件202自动实时采集车辆的负载情况，用以自动区分车辆是处于重载工作状态还是轻载工作状态。将采集的车辆工作状态反馈给发动机控制单元204，发动机控制单元204根据实际情况选择对应的发动机功率曲线，从而使发动机208输出合适的功率，达到省油的目的。

接下来，结合图4至图9进一步说明根据本发明的发动机功率切换系统。在下面的实施例中以混凝土搅拌运输车作为工程机械中的一种示例来进行说明。

如图4所示，在车辆的钢板弹簧、托轮或其它合适位置安装至少一个重量传感器402，进行一点或多点信号采集。将重量传感器402的信号输出端直接接到发动机控制单元204的相应端口上。发动机控制单元204根据输入的车辆负重状态信号，判断车辆是处于重载还是轻载。根据判断结果，发动机208以所选择合适的功率曲线工作。只要有一个传感器正常工作，整个发动机功率切换系统就可以正常运行。

又如图5所示，同样在车辆的钢板弹簧、托轮或其它合适位置安装至少一个重量传感器402，进行一点或多点信号采集。将重量传感器402的信号输出端接入车辆的CAN控制模块306，通过CAN总线将车辆负重状态信号输入到发动机控制单元204，发动机控制单元204根据输入的车辆负重状态信号，判断车辆是处于重载还是轻载。根据判断结果，发动机208选择合适的功率曲线进行工作。

如图6A和图6B所示，还可以在车辆的钢板弹簧、车架或其它合适位置安装至少一个接近开关602或行程开关604，进行一点或多点信号采集。将接近开关602或行程开关604的信号输出端直接连接到发动机控制单元204的相应端口上。发动机控制单元204根据输入的车辆负重状态信号，判断车辆是处于重载还是轻载。根据判断结果，发动机208以所选择合适的功率曲线工作。因此，可以采用接近开关602或行程开关604替代重量传感器402，它们所起的作用是相同的，均可以将车辆的负载重量情况传递至发动机控制单元204。

又如图7A和图7B所示，在车辆的钢板弹簧、车架或其它合适位置安装至少一个接近开关602或行程开关604，进行一点或多点信号采集。将接近开关602或行程开关604的信号输出端接入CAN控制模块306，通过CAN总线将车辆的负重状态信号输入到发动机控制单元204，发动机控制单元204根据输入的车辆负重状态信号，判断车辆是处于重载还是轻载。根据判断结果，发动机208根据选择的功率曲线工作。

如图8所示，还可以在混凝土搅拌运输车的液压驱动端安装至少一个用于采集液压压力的压力传感器802，进行一点或多点信号采集。将压力传感器802的信号输出端直接接到发动机控制单元204的相应端口上。发动机控制单元204根据输入的车辆负载状态信号，判断车辆是处于重载还是轻载。根据判断结果，发动机208以所选择合适的功率曲线工作。

又如图9所示，在液压驱动端安装压力传感器802，进行一点或多点信号采集。将压力传感器802的信号输出端接入CAN控制模块306，通过CAN总线将车辆负载状态信号输入到发动机控制单元204，发动机控制单元204根据输入的车辆负载状态信号，判断车辆是处于重载还是轻载。根据判断结果，发动机208选择合适的功率曲线进行工作。

从上述示例中可知，无论是重量传感器402、接近开关602，还是压力传感器802，均可以直接连接至发动机控制单元204，直接将控制信号传送至发动机控制单元204，也可以通过CAN总线间接将控制信号传送至发动机控制单元204。

其次，发送至发动机控制单元204的控制信号无需额外进行转换，直接可被发动机控制单元204识别，因此，使得发动机功率切换系统的电气设计简单。

需说明的是，可以同时在混凝土搅拌运输车的合适位置上安装重量传感器（和/或接近开关）和液压压力传感器。

图10示出了根据本发明的实施例的发动机功率切换方法。

如图10所示，根据本发明的实施例的发动机功率切换方法，包括以下步骤：步骤1002，检测元件将检测到的工程车辆（例如，混凝土搅拌运输车）的负载状态输出开关量信号；步骤1004，根据该开关量信号和预置在工程车辆的发动机控制单元中的开关量信号与功率曲线的对应关系，选择相应的功率曲线，发动机根据选择的功率曲线工作。

因此，系统结构设计简单，由于发动机控制单元可以根据不同的负载情况来选择相应的功率曲线，使得发动机可以节省油料。另外，由于发动机根据检测到的负载情况自动判断选择相应的功率曲线，使发动机以合适的功率曲线工作，因此，无需驾驶员手动选择，减少驾驶员的操作量，且可进一步避免误操作。

在上述技术方案中，优选地，将至少一个重量传感器安装在工程车辆的钢板弹簧和/或托轮处，检测工程车辆的负载重量，根据负载重量生成开关量信号。通过这种方式可以准确检测出工程车辆的负载重量，以便发动机控制单元进行判断选择。

为所述重量传感器设定重量阈值，当重量传感器检测到工程车辆的负载重量值大于该重量阈值时，输出高电平信号给发动机控制单元，反之，则输出低电平信号给发动机控制单元。

在上述技术方案中，优选地，将至少一个接近开关和/或至少一个行程开关安装在工程车辆的钢板弹簧和/或车架处，确定工程车辆的负载重量，根据负载重量生成开关量信号。通过这种方式也可以准确检测出工程车辆的负载重量，以便发动机控制单元进行判断选择。

为所述接近开关或行程开关设定重量阈值，当接近开关或行程开关检测到工程车辆的负载重量值大于该重量阈值时，输出高电平信号给发动机控制单元，反之，则输出低电平信号给发动机控制单元。

在上述技术方案中，优选地，将至少一个压力传感器安装在工程车辆的液压驱动端，检测液压驱动端的液压压力，根据液压压力生成开关量信号。通过这种方式可以准确检测出需要驱动液压驱动端的液压压力，以便发动机控制单元进行判断选择。

为所述压力传感器设定压力阈值，当压力传感器检测到工程车辆的液压驱动端的压力值大于该压力阈值时，输出高电平信号给发动机控制单元，反之，则输出低电平信号给发动机控制单元。

在上述技术方案中，优选地，将开关量信号通过CAN总线传送至发动机控制单元。

上述发动机功率切换方法具有与发动机功率切换系统同样的技术效果。

以上结合附图详细说明了根据本发明的技术方案，整个发动机功率切换系统结构设计简单，适合工程车辆的恶劣工况。并且能自动判断车辆的负重状态，无需驾驶员手动选择车辆的负载状态，省却手动操作，自动化程度高，使发动机自动工作在合适的功率曲线，节油效果明显。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机功率切换系统，其特征在于，包括：

检测元件（202），用于检测工程车辆的负载状态并将负载状态信号反馈至发动机控制单元（204）；

所述发动机控制单元（204），根据所述负载状态信号和预置的负载状态信号与功率曲线的对应关系，选择相应的功率曲线；

发动机（208），根据所述发动机控制单元（204）选择的功率曲线工作。

2.根据权利要求1所述的发动机功率切换系统，其特征在于，所述检测元件（202）为重量传感器（402），至少一个所述重量传感器（402）安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或托轮处，用于检测所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述负载状态信号，所述负载状态信号为开关量信号。

3.根据权利要求1所述的发动机功率切换系统，其特征在于，所述检测元件（202）为接近开关（602）和/或行程开关（604），至少一个所述接近开关（602）和/或至少一个行程开关（604）安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或车架处，用于确定所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述负载状态信号，所述负载状态信号为开关量信号。

4.根据权利要求1所述的发动机功率切换系统，其特征在于，所述检测元件（202）为压力传感器（802），至少一个所述压力传感器（802）安装在所述工程车辆的液压驱动端，检测所述液压驱动端的液压压力，根据所述液压压力生成所述负载状态信号，所述负载状态为开关量信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机功率切换系统，其特征在于，至少一个所述检测元件（202）的信号输出端连接至所述发动机控制单元（204），将所述负载状态信号输入至所述发动机控制单元（204）。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机功率切换系统，其特征在于，至少一个所述检测元件（202）的信号输出端接入所述工程车辆中的CAN控制模块（306），通过CAN总线将所述负载状态信号输入至所述发动机控制单元（204）。

7.一种工程车辆，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的发动机功率切换系统。

8.一种发动机功率切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测元件将检测到的工程车辆的负载状态生成开关量信号；

根据所述开关量信号和预置在所述工程车辆的发动机控制单元中的开关量信号与功率曲线的对应关系，选择相应的功率曲线，发动机根据选择的功率曲线工作。

9.根据权利要求8所述的发动机功率切换方法，其特征在于，将至少一个重量传感器安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或托轮处，检测所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述开关量信号；和/或

将至少一个接近开关和/或至少一个行程开关安装在所述工程车辆的钢板弹簧和/或车架处，确定所述工程车辆的负载重量，根据所述负载重量生成所述开关量信号；和/或

将至少一个压力传感器安装在所述工程车辆的液压驱动端，检测所述液压驱动端的液压压力，根据所述液压压力生成所述开关量信号。

10.根据权利要求8或9所述的发动机功率切换方法，其特征在于，将所述开关量信号通过CAN总线传送至所述发动机控制单元。

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