CN110834540B - 一种发动机超速预警装置及其控制方法、起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机超速预警装置及其控制方法、起重机，涉及工程机械技术领域。包括控制器，以及分别通过CAN总线与所述控制器电连接的车速采集器、发动机转速采集器、发动机输出扭矩采集器和报警器，所述发动机转速采集器和所述发动机输出扭矩采集器用于安装在发动机上，所述车速采集器用于安装在变速箱输出端处，以分别采集发动机转速信息、发动机输出扭矩信息以及发动机工作状态下的车速信息，所述控制器用于根据采集到的数据信息判断所述发动机是否超速，并在超速状态下控制所述报警器报警响应。能够对发动机超速运转进行预警，提升驾驶的安全性。

Description

一种发动机超速预警装置及其控制方法、起重机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种发动机超速预警装置及其控制方法、起重机。

背景技术

随着建筑业，工业等产业的发展，需要经常借助起重机在一个工作循环中完成取料、运移、卸载等动作，起重机在市场上的发展和使用越来越广泛，而且形式也更加多样化，如固定回转起重机、流动式起重机等。

起重机作为工程机械自重较大，对于流动式起重机来说，在长下坡时常常采用变速箱挂入低档方式制动，以实现发动机制动的目的。

然而，在下长坡过程中，由于重力作用，起重机速度会越来越快，有可能存在倒拖发动机运转，致使发动机超速运转的风险。发动机超速运转会导致发动机捣缸，甚至发动机损坏导致制动失效，威胁驾驶员生命安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机超速预警装置及其控制方法、起重机，能够对发动机超速运转进行预警，提升驾驶的安全性。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种发动机超速预警装置，包括控制器，以及分别通过CAN总线与所述控制器电连接的车速采集器、发动机转速采集器、发动机输出扭矩采集器和报警器，所述发动机转速采集器和所述发动机输出扭矩采集器用于安装在发动机上，所述车速采集器用于安装在轮胎转轴处，以分别采集发动机转速信息、发动机输出扭矩信息以及发动机工作状态下的车速信息，所述控制器用于根据采集到的数据信息判断所述发动机是否超速，并在超速状态下控制所述报警器报警响应。

可选地，所述报警器包括蜂鸣器和指示灯，所述蜂鸣器和所述指示灯分别与所述控制器电连接。

可选地，所述发动机超速预警装置还包括GPS，所述GPS与所述控制器电连接。

本发明实施例的另一方面，一种发动机超速预警装置的控制方法，该方法包括：

采集CAN总线数据，所述CAN总线数据包括车速信息、发动机转速信息和发动机输出扭矩信息；

根据所述CAN总线数据判断发动机的工作状态；

所述发动机处于当前档位内超速状态时，向报警器发送告警信号。

可选地，所述根据所述CAN总线数据判断发动机的工作状态包括：

根据所述发动机输出扭矩信息并得出第一加速度a₁；

获取预设时间段Δt两端的车速得出第二加速度a₂；

获取当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n得出所述当前档位，并根据所述当前档位确定发动机在所述当前档位内的最高转速时对应的第一车速V₂；

获取所述当前发动机转速信息n超出所述当前档位时所述发动机最高转速的加速时间t；

当所述第一加速度a₁大于所述第二加速度a₂，且所述加速时间4s≥t＞2s时，所述控制器报警；当所述加速时间t＞4s时，所述控制器停止报警。

可选地，所述获取预设时间段Δt两端的车速并得出第二加速度a₂包括：

获取所述预设时间段Δt中初始时间的初始速度V₀和末端时间的末端速度V₃，根据以下公式计算第二加速度a₂：

a₂＝(V₃-V₀)/Δt。

可选地，所述获取当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n得出所述当前档位包括：

分别获取所述当前车速信息V₁和所述当前发动机转速信息n，根据以下公式计算当前档位：I_g＝0.377×n×r/(V₁×I_o)；其中，r为车轮滚动半径，I_o为置入主减速比，I_g为变速箱传动比；

根据变速箱传动比I_g得出所述当前档位。

可选地，所述获取所述当前发动机转速信息n超出所述当前档位时所述发动机最高转速的加速时间t包括：

t＝(V₂-V₁)/a₂，其中，V₂为所述第一车速，V₁为所述当前车速信息，a₂为所述第二加速度。

可选地，所述报警器包括蜂鸣器和指示灯，所述蜂鸣器和所述指示灯分别与控制器电连接，所述向报警器发送告警信号包括：

控制所述蜂鸣器启动，控制所述指示灯开启呈第一状态，其中，所述第一状态包括，使指示灯呈第一颜色显示，和/或，使指示灯呈第一亮度显示，所述第一状态与所述指示灯关闭时的第二状态不相同。

本发明实施例的再一方面，提供一种起重机，包括上述任意一项所述的发动机超速预警装置。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的发动机超速预警装置及其控制方法、起重机，通过CAN总线与控制器电连接的车速采集器、发动机转速采集器、发动机输出扭矩采集器和报警器，以便于采集发动机转速信息、发动机输出扭矩信息以及发动机工作状态下的车速信息。通过上述信息的整合处理，能够判断发动机在当前档位是否超速，并在超速状态下控制报警器报警响应，有利于提升驾驶时的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的发动机超速预警装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发动机超速预警装置的控制方法的流程图；

图3为本发明实施例根据CAN总线数据判断发动机的工作状态的流程图。

图标：100-发动机超速预警装置；110-控制器；120-车速采集器；130-发动机转速采集器；140-发动机输出扭矩采集器；150-CAN总线；160-报警器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

请参照图1，本实施例提供一种发动机超速预警装置100，包括控制器110，以及分别通过CAN总线150与控制器110电连接的车速采集器120、发动机转速采集器130、发动机输出扭矩采集器140和报警器160。发动机转速采集器130和发动机输出扭矩采集器140用于安装在发动机上，车速采集器120用于安装在变速箱输出端处，以分别采集发动机转速信息、发动机输出扭矩信息以及发动机工作状态下的车速信息。控制器110用于根据采集到的数据信息判断发动机是否超速，并在超速状态下控制报警器160报警响应。

需要说明的是，第一，本申请的控制器110可以采用ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)，它具有运算与控制的功能，发动机在运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变为控制信号，控制被控对象的工作，便于提升行车安全。

第二，CAN总线150是为了解决现代车辆中众多的控制与检测仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，通过CAN总线150，使车速采集器120、发动机转速采集器130、发动机输出扭矩采集器140和报警器160之间与控制器110进行可靠的数据传输，便于控制器110根据具体数据信息进行计算和控制。其中，车速采集器120用于采集变速箱输出端的转速，该转速与轮胎滚动周长的乘积再除于对应的主减速比即可获得所需的车速信息。

本发明实施例提供的发动机超速预警装置100，通过CAN总线150与控制器110电连接的车速采集器120、发动机转速采集器130、发动机输出扭矩采集器140和报警器160，以便于采集发动机转速信息、发动机输出扭矩信息以及发动机工作状态下的车速信息。通过上述信息的整合处理，能够判断发动机在当前档位是否超速，并在超速状态下控制报警器160报警响应，有利于提升驾驶时的安全性。

可选地，报警器160包括蜂鸣器和指示灯，蜂鸣器和指示灯分别与控制器110电连接。

这样一来，便于控制器110控制报警器160报警响应时，报警器160能够以直观的形式提醒到驾驶员，如本实施例中的蜂鸣器和指示灯，能够分别通过声音或光等形式及时提醒驾驶员，避免驾驶员获取信号的时间延误。

可选地，发动机超速预警装置100包括GPS(Global Positioning System，全球定位系统)，GPS与控制器110电连接。这样一来，控制器110也可以根据采集到的GPS信息，并结合发动机转速信息、发动机输出扭矩信息以及发动机工作状态下的车速信息来综合判断车辆状态，有利于减小误报的几率。

如图2所示，本发明实施例还公开一种发动机超速预警装置100的控制方法，该方法包括：

S100、采集CAN总线数据，CAN总线数据包括车速信息、发动机转速信息和发动机输出扭矩信息。

S200、根据CAN总线数据判断发动机的工作状态。

S300、发动机处于当前档位内超速状态时，向报警器160发送告警信号。

具体的，CAN是一个多主机的局部网，各单元可通过CAN总线150采集数据，即采集CAN总线数据。根据本实施例连接到CAN总线150上的车速采集器120、发动机转速采集器130、发动机输出扭矩采集器140和报警器160等元器件，则能够采集到车速信息、发动机转速信息和发动机输出扭矩信息。以便于控制器110根据此信息判断发动机的工作状态，当发动机在当前档位内超速状态时，向报警器160发送告警信号，以使报警器160报警响应，及时提醒驾驶人员。

可选地，如图3所示，根据CAN总线数据判断发动机的工作状态包括：

S210、根据发动机输出扭矩信息得出第一加速度a₁；

具体的，第一加速度a₁可通过发动机输出扭矩信息与传动比的乘积再除以轮胎半径获得，而传动比和传动时的齿比相关联，根据车辆的已知信息，就可以知道该车辆在该发动机输出扭矩信息的情况下的理论加速度。

S220、获取预设时间段Δt两端的车速并得出第二加速度a₂；

S230、获取当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n得出当前档位，并根据当前档位确定发动机在当前档位内的最高转速时对应的第一车速V₂；

S240、获取当前发动机转速信息n超出当前档位时发动机最高转速的加速时间t；

S250、当第一加速度a₁大于第二加速度a₂，且加速时间4s≥t＞2s时，控制器110报警；当加速时间t＞4s时，控制器110停止报警。

具体的，当根据发动机输出扭矩信息得出理论加速度。即第一加速度a₁之后，再结合车辆预设时间段Δt内的车速变化，即预设时间段Δt两端的车速，可以得出车辆行驶的加速度，即第二加速度a₂，当第二加速度a₂大于第一加速度a₁时，则代表发动机转速在正常范围之内，此时，控制器110直接采集处理信息，并不进行其他的动作。

当第一加速度a₁大于第二加速度a₂时，控制器110根据当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n得出当前档位，并根据当前档位确定发动机在当前档位内的最高转速时对应的第一车速V₂，并得出当前发动机转速信息n超出当前档位时发动机最高转速的加速时间t。其中，控制器110报警具体指，当加速时间4s≥t＞2s时，控制器110输出报警信号控制报警器160报警。控制器110停止报警具体指，当加速时间t＞4s时，控制器110停止报警信号输出，以使报警器160停止报警。上述的加速时间t的范围根据驾驶员正常驾驶的反应时间决定，以使驾驶员具有充分的反应时间，做出对应的应对操作。

可选地，获取预设时间段Δt两端的车速并得出第二加速度a₂包括：获取预设时间段Δt中初始时间的初始速度V₀和末端时间的末端速度V₃，根据以下公式计算第二加速度a₂：

a₂＝(V₃-V₀)/Δt。该第二加速度a₂可以反应出在预设时间段Δt内，车辆是否处于无限制加速状态，有利于及时判断车辆行驶信息。另外，需要说明的是，该预设时间段Δt并不是一成不变，也不是一直加长的，需要在下坡制动过程中，分割出多个预设时间段Δt，来确定不同时间段内的第二加速度a₂，以便于减小误差，提升判断精度。

可选地，获取当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n得出当前档位包括：

分别获取当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n，根据以下公式计算当前档位：I_g＝0.377×n×r/(V₁×I_o)；其中，r为车轮滚动半径，I_o为置入主减速比，I_g为变速箱传动比；根据变速箱传动比I_g得出所述当前档位。

具体的，本实施例采用车辆自身的已知参数信息，通过预置车辆参数，即可识别出档位信息，无需再设置档位传感器，有利于提升数据获取的可靠性，减小因档位传感器故障带来的信息传输中断等问题，也有利于节省使用和维护成本。

可选地，获取当前发动机转速信息n超出当前档位时发动机最高转速的加速时间t包括：

t＝(V₂-V₁)/a₂，其中，V₂为第一车速，V₁为当前车速信息，a₂为第二加速度。

通过上述公式，得出当前发动机转速信息n超出当前档位时发动机最高转速的加速时间t，能够根据该加速时间t确定预警的时机，便于提升行车时的安全性。

可选地，报警器160包括蜂鸣器和指示灯，蜂鸣器和指示灯分别与控制器110电连接，向报警器160发送告警信号包括：

控制蜂鸣器启动，控制指示灯开启呈第一状态，其中，第一状态包括，使指示灯呈第一颜色显示，和/或，使指示灯呈第一亮度显示，第一状态与指示灯关闭时的第二状态不相同。

具体的，控制蜂鸣器启动，使蜂鸣器风鸣进行及时的提醒。控制指示灯开启呈第一状态，其中，第一状态包括，使指示灯呈第一颜色显示和使指示灯呈第一亮度显示，或者仅使指示灯呈第一颜色显示或第一亮度显示。第一状态与指示灯关闭时的第二状态不相同，示例的，第一状态下指示灯的第一颜色可以为绿色，第二状态下指示灯的第二颜色可以为红色，以通过声光等形式进行提醒，确保行车安全。

本发明实施例还公开了一种起重机，包括前述实施例中的发动机超速预警装置100。该起重机包含与前述实施例中的发动机超速预警装置100相同的结构和有益效果。发动机超速预警装置100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

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 (6)

1.一种发动机超速预警装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

采集CAN总线数据，所述CAN总线数据包括车速信息、发动机转速信息和发动机输出扭矩信息；

根据所述CAN总线数据判断发动机的工作状态；

其中，所述根据所述CAN总线数据判断发动机的工作状态包括：根据所述发动机输出扭矩信息得出第一加速度a₁；获取预设时间段Δt两端的车速并得出第二加速度a₂；获取当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n得出所述当前档位，并根据所述当前档位确定发动机在所述当前档位内的最高转速时对应的第一车速V₂；获取所述当前发动机转速信息n超出所述当前档位时所述发动机最高转速的加速时间t；

所述发动机处于当前档位内超速状态时，向报警器发送告警信号。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述第一加速度a₁大于所述第二加速度a₂，且所述加速时间4s≥t＞2s时，控制器报警；当所述加速时间t＞4s时，所述控制器停止报警。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述获取预设时间段Δt两端的车速并得出第二加速度a₂包括：

获取所述预设时间段Δt中初始时间的初始速度V₀和末端时间的末端速度V₃，根据以下公式计算第二加速度a₂：

a₂＝(V₃-V₀)/Δt。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述获取当前车速信息V₁和当前发动机转速信息n得出所述当前档位包括：

分别获取所述当前车速信息V₁和所述当前发动机转速信息n，根据以下公式计算当前档位：I_g＝0.377×n×r/(V₁×I_o)；其中，r为车轮滚动半径，I_o为置入主减速比，I_g为变速箱传动比；

根据变速箱传动比I_g得出所述当前档位。

5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述获取所述当前发动机转速信息n超出所述当前档位时所述发动机最高转速的加速时间t包括：

t＝(V₂-V₁)/a₂，其中，V₂为所述第一车速，V₁为所述当前车速信息，a₂为所述第二加速度。

6.根据权利要求1所述的控制方法，所述报警器包括蜂鸣器和指示灯，所述蜂鸣器和所述指示灯分别与控制器电连接，其特征在于，所述向报警器发送告警信号包括：

控制所述蜂鸣器启动，控制所述指示灯开启呈第一状态，其中，所述第一状态包括，使指示灯呈第一颜色显示，和/或，使指示灯呈第一亮度显示，所述第一状态与所述指示灯关闭时的第二状态不相同。

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