CN102877953B - 发动机转速控制系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机转速控制系统及工程机械。该发动机转速控制系统包括：采集转换单元，用于采集油门踏板的状态信号，并将其转换为数字量信号，油门踏板在空踩时的状态信号对应于第一数字量信号，油门踏板在满踩时的状态信号对应于第二数字量信号；标定单元，用于将采集转换单元得到的数字量信号与发动机转速进行数据标定，第一数字量信号对应于怠速，第二数字量信号对应于最大可调转速；计算发送单元，用于根据采集转换单元得到的当前数字量信号计算出对应的发动机控制转速，并将该发动机控制转速发送给发动机电控单元。实施本发明，可避免因模拟量信号受干扰而造成的转速波动，提高发动机转速的控制精度，减少油门踏板的排查检修成本。

Description

发动机转速控制系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种发动机转速控制系统及工程机械。

背景技术

目前，起重机上车的油门控制的一般通过传递一个模拟量信号给下车发动机，这个模拟量信号通常为电压信号，范围在0至5V左右，操作人员通过脚踏油门踏板，将使油门踏板的电位计向下车发动机发送相应的电压信号，从而控制下车发动机在怠速和最高转速之间运转。

然而，由于上车油门踏板安装于上车操纵室内，而操纵室需随着吊载的要求进行360度旋转，因此，油门踏板电位计的信号线需经过安装在旋转中回上的导电环传递至下车，在这个过程中，一方面，导电环环道的长期磨损易造成模拟量信号的不稳定，从而使油门忽高忽低，给吊载过程带来严重的安全隐患，另一方面，油门踏板在长期使用中将产生电位计偏移，从而造成发动机的转速未在额定的可控范围之内，影响吊载效率；此外，现有的油门踏板控制，无法提供精准的转速控制感知，操作人员只能凭经验将油门踏板踩到某个角度并大概感知当前的发动机转速，这样不利于精确感知，存在着能源浪费的隐患。

因此，如何针对上述不足和缺陷进行改进，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机转速控制系统及工程机械，以解决现有技术中通过油门踏板控制发动机转速时信号易受干扰、控制精度不高的问题。

一方面，本发明提供了一种发动机转速控制系统，所述发动机转速控制系统包括：采集转换单元，用于采集油门踏板的状态信号，并将其转换为数字量信号，其中，油门踏板在空踩时的状态信号对应于第一数字量信号，油门踏板在满踩时的状态信号对应于第二数字量信号，油门踏板在空踩和满踩之间的状态信号对应于第一数字量信号和第二数字量信号之间的数字量信号；标定单元，用于与发动机电控单元(Electronic Control Unit，ECU)建立信号连接，将所述采集转换单元得到的数字量信号与发动机转速进行数据标定，其中，第一数字量信号对应于怠速，第二数字量信号对应于最大可调转速，第一数字量信号和第二数字量信号之间的数字量信号对应的发动机转速位于怠速和最大可调转速之间；计算发送单元，用于根据采集转换单元得到的当前数字量信号计算出对应的发动机控制转速，并将该发动机控制转速发送给发动机电控单元。

进一步地，所述计算发送单元根据如下公式计算出所述发动机控制转速：

进一步地，所述发动机转速控制系统还包括显示单元，所述显示单元包括：与所述采集转换单元信号连接的第一显示模块，用于显示当前数字量信号、第一数字量信号和第二数字量信号。

进一步地，所述显示单元还包括：与所述第一显示模块和所述标定单元信号连接的标定操作模块，用于实现所述数据标定的操作。

进一步地，所述显示单元还包括：第二显示模块，与所述计算发送单元和所述发动机电控单元信号连接，用于显示所述计算发送单元计算出的发动机控制转速和所述发动机电控单元反馈的发动机实际转速。

进一步地，所述发动机转速控制系统还包括：判断报警单元，与所述计算发送单元和所述发动机电控单元信号连接，或者与所述第二显示模块信号连接，用于判断所述发动机控制转速和所述发动机实际转速是否一致，若判断结果不一致则向外发出报警信号。

进一步地，所述发动机转速控制系统还包括存储单元，与所述显示单元信号连接，用于存储所述第一数字量信号和所述第二数字量信号。

进一步地，所述发动机转速控制系统还包括：滤波单元，用于对所述采集转换单元得到的数字量信号进行滤波处理。

另一方面，所述工程机械设置有上述任一项所述的发动机转速控制系统。

进一步地，所述工程机械具有下车以及设置于下车上的上车，所述油门踏板设置于上车的操纵室内。

本发明提供的一种发动机转速控制系统采用一种新的发动机转速(油门)控制方式，即将油门踏板的模拟量电压信号转换为抗干扰性强的数字量信号，并且将该数字量信号与发动机的转速范围进行数据标定，以便根据油门踏板对应的当前数字量信号控制发动机的转速，与现有技术相比，避免了因油门踏板的模拟量信号受到干扰或者发生漂移而导致发动机转速的控制精度不高的问题，提高了发动机转速的控制精度，减少了油门踏板的排查检修成本；另外，在一种更具体的方案中，该发动机转速控制系统还设置有显示单元，以便为操作人员提供实时的监控画面，使操作人员能够实时精确感知发动机转速的控制状态，避免了能量浪费。

本发明提供一种工程机械设置有上述的发动机转速控制系统，由于上述的发动机转速控制系统具有上述技术效果，因此，该工程机械也具有上述的技术效果，此外，当上述的发动机转速控制系统应用于工程机械上车操纵室的油门控制时，还可以有效减少模拟量信号传递的线路距离，从而减少了被干扰的物理距离，有助于进一步提高发动机转速的控制精度，另外，转换后的数字量信号可通过已有的控制总线传输，节省了传输线路和导电环通道，降低了经济成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种发动机转速控制系统的结构框图；

图2为图1所示发动机转速控制系统的一种具体场景的油门踏板标定界面示意图；

图3为图1所示发动机转速控制系统的一种具体场景的转速监控界面示意图；

图4为图1所示发动机转速控制系统的一种具体应用的结构框图。

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1，下面将参考附图对本发明实施例作详细说明。

如图所示，该实施例的发动机转速控制系统至少包括采集单元、标定单元和计算发送单元。采集转换单元用于采集油门踏板的状态信号(一般为电压信号)，并将其转换为数字量信号，其中，油门踏板在空踩时的状态信号对应于第一数字量信号，油门踏板在满踩时的状态信号对应于第二数字量信号，油门踏板在空踩和满踩之间的状态信号对应于第一数字量信号和第二数字量信号之间的数字量信号；标定单元用于与发动机电控单元建立信号连接，将采集转换单元得到的数字量信号与发动机转速进行数据标定，其中，第一数字量信号对应于怠速(发动机空转时的转速)，第二数字量信号对应于最大可调转速，第一数字量信号和第二数字量信号之间的数字量信号对应的发动机转速位于怠速和最大可调转速之间；计算发送单元用于根据采集转换单元得到的当前数字量信号计算出对应的发动机控制转速，并将该发动机控制转速发送给发动机电控单元，由发动机电控单元调整发动机的转速。

本实施例中，所述发动机转速控制系统还可以可选地包括滤波单元、显示单元、存储单元或者判断报警单元。其中，滤波单元用于对采集转换单元得到数字量信号进行滤波处理，以使数字量信号更精确地反应油门踏板的状态，滤波单元的具体结构和布置方式可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。存储单元与显示单元或者标定单元信号连接，用于在第一数字量信号和第二数字量信号完成标定操作后将其作为永久保存量予以保存(例如保存至内存中)，以便下次启机后由发动机电控单元读取。显示单元优选地包括第一显示模块、标定操作模块和第二显示模块；第一显示模块与采集转换单元信号连接，用于显示所述当前数字量信号、所述第一数字量信号和所述第二数字量信号，以便操作人员可实时观察、感知到当前的油门踏板状态；标定操作模块与第一显示模块和标定单元信号连接，用于实现所述数据标定的操作，即供操作人员利用第一显示模块对数字量信号与发动机转速的数据标定进行操作，该标定操作模块可采用按键操作、触摸操作等常见的可视化操作方式；第二显示模块与计算发送单元和发动机电控单元信号连接，用于显示计算发送单元计算出的发动机控制转速和发动机电控单元反馈的发动机实际转速，以便于操作人员实时观察到发动机控制转速和发动机实际转速的数值，当这两个数值不一致时，操作人员可及时作出反应。判断报警单元与计算发送单元和发动机电控单元信号连接(图1所示情形)，或者与第二显示模块信号连接，用于判断发动机控制转速和发动机实际转速是否一致，若否则向外发出报警信号，以便操作人员及时知道这一情况，判断报警单元可以直接通过彩灯或者蜂鸣器向外发出报警信号，也可以采用文字报警的形式，例如，可以在第二显示模块上显示警示文字。

上述实施例中，采集转换单元包括A/D转换模块等，数据采集的原理可参见现有技术的相关描述；另外，发动机转速控制系统与发动机电控单元通过总线(如CAN总线)进行数据传输。

上述实施例中，优选地，计算发送单元根据如下的线性公式计算发动机控制转速：

但应当指出，将数字量信号的范围(第一数字量信号至第二数字量信号的范围)映射到发动机转速的范围(即怠速至最大可调转速的范围)的方式有多种多样，因此，在其他实施例中，计算发送单元也可以根据需要采用其他的计算方式。

下面结合具体场景说明一下上述优选实施例的工作过程：

1、采集转换单元将油门踏板的状态信号(例如由油门踏板发出的电压信号)进行采集并转换为0-65535的数字量信号，通过滤波单元可对该数字量信号进行滤波处理；

2、采集转换单元将采集转换的数字量信号传递至显示单元，如图2所示，显示单元在其显示屏中的当前采样值的方框内显示油门踏板的当前数字量信号，若此时油门踏板处于空踩状态，假设对应的当前数字量信号为12035(即第一数字量信号)，按下空踩采样值下方的标定按钮，即可完成第一数字量信号与怠速的标定操作，空踩采样值的方框内将显示该数值，第一存储单元将第一数字量信号作为永久保存量予以保存，若此时油门踏板处于满踩状态，假设对应的当前数字量信号为58745(第二数字量信号)，按下满踩采样值下方的标定按钮，即可完成第二数字量信号与发动机最大可调转速的标定操作，满踩采样值的方框内将显示该数值，第一存储单元将第二数字量信号作为永久保存量予以保存；

3、假设油门踏板可控的发动机转速的工作范围为800-1700r/min(转/分)，数字量12035和58745即分别对应着800r/min和1700r/min，当油门踏板在空踩与满踩之间时，所对应数字量信号的范围为12035-58765，当油门踏板踩至某个中间状态，如36542时，计算发送单元通过上述的线性公式计算，即可得出发动机控制转速(即当前油门踏板状态对应的发动机转速目标值)，将上述各数据代入公式，可得发动机控制转速＝1272r/min；

4、计算发送单元通过总线将该发动机转速发送给发动机电控单元，由发动机电控单元按照该数值调整发动机的转速；

5、在完成转速调整后，发动机电控单元将发动机当前的实际转速通过总线发给显示单元，另外，显示单元从计算单元得到发动机控制转速，如图3所示，显示单元将发动机控制转速和实际转速一同显示，若这两个数值不一致，即可从显示单元上看出，例如，假设发动机电控单元反馈回的发动机实际转速为800r/min，显示单元将在转速监控界面的方框内显示发动机控制转速为1504r/min，实际转速为800r/min(图3所示情形)，并且判断报警单元还若判断这两个数值不一致时，将在转速监控界面上进行文字报警提示，如图所示，在上述情形下，转速监控界面上将出现“warning！！！控制转速与实际转速不一致，请检修线路”的报警提示，从而使操作人员及时知道该情况。

上述优选实施例的发动机转速控制系统与现有技术相比，避免了因油门踏板的模拟量信号受到干扰或者发生漂移而导致发动机转速的控制精度不高的问题，提高了发动机转速的控制精度，减少了油门踏板的排查检修成本，另外，为操作人员提供有实时的监控画面，使操作人员能够实时精确感知发动机转速的控制状态，避免了能量浪费。

图4示出了图1所示发动机转速控制系统的一种具体应用，具体而言，该发动机转速控制系统用于工程机械(如起重机)上车的油门控制，油门踏板设置于上车的操纵室内，发动机转速控制系统包括控制器和显示主机，控制器和显示主机之间通过总线连接，其中，该控制器集成设置有上述的采集转换单元、滤波单元(可选)、标定单元和计算发送单元，显示主机则集成设置有上述的显示单元、存储单元和判断报警单元，油门踏板电位计将电压信号(即油门踏板的状态信号)传递至控制器，控制器和显示主机作相应处理后，通过总线、导电环传递给发动机电控单元，发动机电控单元在调整转速后，将发动机的实际转速通过总线、导电环反馈给显示主机。与现有技术相比，这种方案可以有效减少模拟量信号传递的线路距离，从而减少了被干扰的物理距离，有助于进一步提高发动机转速的控制精度，另外，转换后的数字量信号可通过已有的控制总线传输，节省了传输线路和导电环通道，降低了经济成本。

本发明实施例还提供了一种工程机械，如起重机，该工程机械设置有图4所示的发动机转速控制系统，由于上述的发动机转速控制系统具有上述技术效果，因此，该工程机械也具有相应的技术效果，其相应部分的具体实施过程与上述实施例类似，其他部分的具体实施过程可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种发动机转速控制系统，其特征在于，所述发动机转速控制系统包括：

采集转换单元，用于采集油门踏板的状态信号，并将其转换为数字量信号，其中，油门踏板在空踩时的状态信号对应于第一数字量信号，油门踏板在满踩时的状态信号对应于第二数字量信号，油门踏板在空踩和满踩之间时的状态信号对应于所述第一数字量信号和所述第二数字量信号之间的数字量信号；

标定单元，用于与发动机电控单元建立信号连接，将所述采集转换单元得到的数字量信号与发动机转速进行数据标定，其中，所述第一数字量信号对应于怠速，所述第二数字量信号对应于最大可调转速，所述第一数字量信号和所述第二数字量信号之间的数字量信号对应的发动机转速位于怠速和最大可调转速之间；

计算发送单元，用于根据所述采集转换单元得到的当前数字量信号计算出对应的发动机控制转速，并将该发动机控制转速发送给发动机电控单元。

2.如权利要求1所述的发动机转速控制系统，其特征在于，所述计算发送单元根据如下公式计算出所述发动机控制转速：

3.如权利要求1或2所述的发动机转速控制系统，其特征在于，所述发动机转速控制系统还包括显示单元，所述显示单元包括：与所述采集转换单元信号连接的第一显示模块，所述第一显示模块用于显示所述当前数字量信号、所述第一数字量信号和所述第二数字量信号。

4.如权利要求3所述的发动机转速控制系统，其特征在于，所述显示单元还包括：与所述第一显示模块和所述标定单元信号连接的标定操作模块，用于实现所述数据标定的操作。

5.如权利要求3所述的发动机转速控制系统，其特征在于，所述显示单元还包括：第二显示模块，与所述计算发送单元和所述发动机电控单元信号连接，用于显示所述计算发送单元计算出的发动机控制转速和所述发动机电控单元反馈的发动机实际转速。

6.如权利要求5所述的发动机转速控制系统，其特征在于，所述发动机转速控制系统还包括：判断报警单元，与所述计算发送单元和所述发动机电控单元信号连接，或者与所述第二显示模块信号连接，用于判断所述发动机控制转速和所述发动机实际转速是否一致，若判断结果不一致则向外发出报警信号。

7.如权利要求4所述的发动机转速控制系统，其特征在于，所述发动机转速控制系统还包括存储单元，与所述显示单元信号连接，用于存储所述第一数字量信号和所述第二数字量信号。

8.如权利要求1或2所述的发动机转速控制系统，其特征在于，所述发动机转速控制系统还包括：滤波单元，用于对所述采集转换单元得到的数字量信号进行滤波处理。

9.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有权利要求1至8任一项所述的发动机转速控制系统。

10.如权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械具有下车以及设置于所述下车上的上车，所述油门踏板设置于所述上车的操纵室内。