CN105649792A - 一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备及提升方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及重型车辆发动机技术领域，公开了一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备，包括用于控制发动机的ECU，其还包括倾角传感器和设备终端，所述倾角传感器设于所述设备终端内，所述设备终端分别通过低速CAN总线和高速CAN总线与所述ECU相连，所述倾角传感器用于测得倾角传感器本身与水平面的夹角以及倾角传感器相对于地面的加速度。本发明还公开了一种利用重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备提升发动机上坡辅助扭矩的方法。本发明能够在重型车辆上坡时适当提升发动机扭矩，以提高车辆运行效率。

Description

一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备及提升方法
技术领域
本发明涉及重型车辆发动机技术领域，特别是涉及一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备及提升方法。
背景技术
重型商用车辆尤其是牵引车和自卸车，一般运行在超载状态，载重往往在50t左右，有的甚至更重。这些车辆的换挡过程较长，约3～5s，在上坡过程中换挡不但会导致车速急剧降低，如果换挡不及时容易导致发动机熄火，不但效率降低，同时也带来了车辆溜坡的安全隐患。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何在重型车辆上坡时适当提升发动机扭矩，以提高车辆运行效率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备，包括用于控制发动机的ECU，其还包括倾角传感器和设备终端，所述倾角传感器设于所述设备终端内，所述设备终端分别通过低速CAN总线和高速CAN总线与所述ECU相连，所述倾角传感器用于测得倾角传感器本身与水平面的夹角以及倾角传感器相对于地面的加速度。
其中，所述设备终端和ECU上分别设有低速CAN总线接口和高速CAN总线接口。
其中，所述设备终端水平固定安装在车辆驾驶室的仪表盘上方。
其中，所述设备终端内设有为所述倾角传感器供电的电源。
本发明还提供一种利用重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备提升发动机上坡辅助扭矩的方法，其可以包括如下步骤：
S1、将设备终端水平固定并接线后运行，通过低速CAN总线读取发动机信息；
S2、通过倾角传感器监测车辆倾角是否大于3度，如果大于3度则进行下一步骤，如果小于3度，则重复执行该步骤；
S3、设备终端监测车辆车速并计算加速度，判断加速度是否小于0.05米/平方秒，若是，则认为车辆当前的倾角接近3度，判断车辆在上坡，若否，则继续执行上一步骤；
S4、监测到车辆在上坡，并判断该状态是否持续设定的时间；
S5、若监测到车辆上坡并持续了设定的时间后，继续监控车辆加速度，同时判断发动机状态，如果加速度小于等于0米/平方秒，同时发动机负荷率大于98％，油门踏板开度大于99％，则执行下一步；
S6、设备终端通过高速CAN总线安全校验后，ECU放开部分扭矩；
S7、ECU放开部分扭矩之后，设备终端继续监控车辆倾角是否小于等于0°，发动机水温是否超过98℃、油门踏板开度是否小于80％、是否踩下刹车或离合；
S8、如果有S7中的情况之一，则设备终端通过高速CAN总线经过安全校验后，ECU关闭扭矩提升，并重复进行S1之后的步骤。
其中，S1中，发动机信息包括油门踏板信号、发动机转速信号、车速信息、刹车、离合或负荷率。
其中，S2中，倾角传感器的倾角与车辆的前后倾斜状态一致，车辆水平时，倾角等于0，当倾角大于0时，表示车辆的车头比车身高，车辆后倾，当倾角小于0时，表示车辆的车头比车身低，车辆前倾。
其中，S3中，判断车辆当前的倾角根据计算公式：倾角传感器的角度α等于车辆静态下的角度β加上车辆加速度a乘以系数f，即α＝β+af，如果加速度a足够小，则α与β接近。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备及提升方法，该提升设备采用倾角传感器可直接获得车辆的倾斜角度或加减速状态，通过车辆的加速度作为辅助判断，可以准确判断车辆是否在上坡，设备终端适时发送信号给ECU，提升发动机扭矩，以提高上坡效率，防止发动机被憋熄火导致的溜坡危险；采用高速CAN总线给ECU信号，需要经过安全校验，仅设备终端和ECU点对点通讯，更安全可靠。
附图说明
图1为本发明一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备的连接关系示意图；
图2为本发明的提升方法的执行步骤流程图。
图中：1：ECU；2：设备终端；3：倾角传感器；4：高速CAN总线；5：低速CAN总线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，为本发明提供的一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备，包括用于控制发动机的ECU1(电子控制单元)，是一种根据各传感器输入的信号进行运算、处理、判断，然后输出指令控制执行器动作的控制器，该提升设备还包括倾角传感器3和设备终端2，所述倾角传感器3设于所述设备终端2内，所述设备终端2分别通过低速CAN总线5和高速CAN总线4与所述ECU1相连，低速CAN总线5即速率为250kb/s的CAN总线，是ECU1与仪表、ABS(防抱死制动系统)等通讯的通讯总线，高速CAN总线4即速率为1Mb/s的CAN总线，通常ECU1与外部控制器点对点通讯，安全可靠，所述倾角传感器3用于测得倾角传感器3本身与水平面的夹角以及倾角传感器3相对于地面的加速度。通过安装在车辆上的设备终端2实时智能检测运行道路的坡度，同时监控发动机运行状态和驾驶员的驾驶需求，在条件允许的情况下提升发动机扭矩，以提高上坡效率，防止发动机被憋熄火导致的溜坡危险。
具体地，为了方便CAN总线的连接，所述设备终端2和ECU1上分别设有低速CAN总线5接口和高速CAN总线4接口。
倾角传感器3的倾角与车辆的前后倾斜状态一致，为了准确反应车辆的倾斜情况，所述设备终端2水平固定安装在车辆驾驶室的仪表盘上方，如仪表盘上方的面板上。
所述倾角传感器3需要供电，所述设备终端2内设有为所述倾角传感器3供电的电源。
如图2所示，本发明还提供了一种利用上述重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备提升发动机上坡辅助扭矩的方法，其可以包括如下步骤：
S1、将设备终端2水平固定并接线后运行，通过低速CAN总线5读取发动机信息：油门踏板信号、发动机转速信号、车速信息、刹车、离合或负荷率；
S2、通过倾角传感器3监测车辆倾角是否大于3度(临界值)，如果大于3度则进行下一步骤，如果小于3度，则重复执行该步骤，即仍然继续判断车辆倾角是否大于3度；
S3、设备终端2监测车辆车速并计算加速度，判断加速度是否小于0.05米/平方秒，若是，则认为车辆当前的倾角接近3度，可判断车辆在上坡，若否，则继续执行上一步骤即仍然继续判断车辆倾角是否大于3度；
S4、监测到车辆在上坡，并判断该状态是否持续设定的时间如1秒；
S5、若监测到车辆上坡并持续了设定的时间后，继续监控车辆加速度，同时判断发动机状态，如果加速度小于等于0米/平方秒，说明车辆此时在减速或匀速行驶，同时发动机负荷率大于98％，油门踏板开度大于99％，表明驾驶员仍想保持该状态上坡，而非降速换挡，则执行下一步；
S6、高速CAN总线4通常为ECU1的数据调整总线，设备终端2通过高速CAN总线4安全校验后，ECU1放开部分扭矩(ECU1本身支持外部设备在发动机运行过程中临时调整部分发动机数据，如提升或降低部分扭矩)，以提高车辆运行效率；
S7、ECU1放开部分扭矩之后，设备终端2继续监控车辆倾角是否小于等于0°(小于等于0°表示车辆已经到达坡顶或进入下坡)，发动机水温是否超过98℃、油门踏板开度是否小于80％、是否踩下刹车或离合；
S8、如果有S7中的情况之一，则设备终端2通过高速CAN总线4经过安全校验后，ECU1关闭扭矩提升，并重复进行S1之后的步骤，继续判断车辆行驶的路况。
S2中，倾角传感器3的倾角与车辆的前后倾斜状态一致，车辆水平时，倾角等于0，当倾角大于0时，表示车辆的车头比车身高，车辆后倾(上坡状态)，当倾角小于0时，表示车辆的车头比车身低，车辆前倾(下坡状态)。
S3中，判断车辆当前的倾角根据计算公式：倾角传感器3的角度α(即车辆当前的倾角)等于车辆静态下的角度β加上车辆加速度a乘以系数f，即α＝β+af，如果加速度a足够小例如小于0.05米/平方秒，则α与β接近。
说明：同一排量的发动机有不同的马力段，如WP10.375以下有336、310、300、290、270等，发动机扭矩最大可以到最大马力段扭矩；即使最大马力段发动机的扭矩有安全储备，可以短时提升发动机动力。
由以上实施例可以看出，本发明采用倾角传感器3可直接获得车辆的车辆倾斜或加减速状态，加上车辆的加速度作为辅助判断，可以准确判断车辆是否在上坡；采用高速CAN总线4给ECU1信号，需要经过安全校验，仅设备终端2和ECU1点对点通讯，更安全可靠；在不影响车辆安全和发动机可靠性的前提下，上坡时适当提升发动机扭矩可以提高车辆运行效率，尤其是在云贵川等地的山区和矿区。
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 (8)

1.一种重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备，包括用于控制发动机的ECU，其特征在于，还包括倾角传感器和设备终端，所述倾角传感器设于所述设备终端内，所述设备终端分别通过低速CAN总线和高速CAN总线与所述ECU相连，所述倾角传感器用于测得倾角传感器本身与水平面的夹角以及倾角传感器相对于地面的加速度。
2.根据权利要求1所述的重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备，其特征在于，所述设备终端和ECU上分别设有低速CAN总线接口和高速CAN总线接口。
3.根据权利要求1所述的重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备，其特征在于，所述设备终端水平固定安装在车辆驾驶室的仪表盘上方。
4.根据权利要求1所述的重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备，其特征在于，所述设备终端内设有为所述倾角传感器供电的电源。
5.一种利用重型车辆发动机上坡辅助扭矩提升设备提升发动机上坡辅助扭矩的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将设备终端水平固定并接线后运行，通过低速CAN总线读取发动机信息；
S2、通过倾角传感器监测车辆倾角是否大于3度，如果大于3度则进行下一步骤，如果小于3度，则重复执行该步骤；
S3、设备终端监测车辆车速并计算加速度，判断加速度是否小于0.05米/平方秒，若是，则认为车辆当前的倾角接近3度，判断车辆在上坡，若否，则继续执行上一步骤；
S4、监测到车辆在上坡，并判断该状态是否持续设定的时间；
S5、若监测到车辆上坡并持续了设定的时间后，继续监控车辆加速度，同时判断发动机状态，如果加速度小于等于0米/平方秒，同时发动机负荷率大于98％，油门踏板开度大于99％，则执行下一步；
S6、设备终端通过高速CAN总线安全校验后，ECU放开部分扭矩；
S7、ECU放开部分扭矩之后，设备终端继续监控车辆倾角是否小于等于0°，发动机水温是否超过98℃、油门踏板开度是否小于80％、是否踩下刹车或离合；
S8、如果有S7中的情况之一，则设备终端通过高速CAN总线经过安全校验后，ECU关闭扭矩提升，并重复进行S1之后的步骤。
6.根据权利要求5所述的提升发动机上坡辅助扭矩的方法，其特征在于，S1中，发动机信息包括油门踏板信号、发动机转速信号、车速信息、刹车、离合或负荷率。
7.根据权利要求5所述的提升发动机上坡辅助扭矩的方法，其特征在于，S2中，倾角传感器的倾角与车辆的前后倾斜状态一致，车辆水平时，倾角等于0，当倾角大于0时，表示车辆的车头比车身高，车辆后倾，当倾角小于0时，表示车辆的车头比车身低，车辆前倾。
8.根据权利要求5所述的提升发动机上坡辅助扭矩的方法，其特征在于，S3中，判断车辆当前的倾角根据计算公式：倾角传感器的角度α等于车辆静态下的角度β加上车辆加速度a乘以系数f，即α＝β+af，如果加速度a足够小，则α与β接近。
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