CN202033620U - 内燃机车微机控制器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种内燃机车微机控制器，包括：处理器模块、数字信号输入模块、车速及转速输入模块、数字信号输出模块、脉冲输出模块以及电源模块，所述处理器模块根据接收到的内燃机车运行状态操作信息，及所述内燃机车的车速信息，由所述数字信号输出模块输出数字控制信号，控制内燃机车内部变扭器的运行状态，实现自动换档功能；所述处理器模块根据所述内燃机车运行状态操作信息，控制输出脉冲的占空比，调节油门的位置，进而控制内燃机车的运行速度，实现内燃机车的调速功能。该内燃机车控制器能够实现调速和自动换档功能，使内燃机车工作在最佳状态，延长了内燃机车的使用寿命。

Description

内燃机车微机控制器

技术领域

本申请涉及内燃机车技术领域，特别是涉及内燃机车微机控制器。

背景技术

以前的内燃机车运行时，换挡、发动机调速都是由司机目视观看，手动操作，尤其是内燃机车运行在空载、重负荷、上下坡等工作状态时，主要依赖于司机的驾驶经验判断来增减档位，调整油门，以及合适的制动力来控制内燃机车的运行状态。由于司机的驾驶经验的差异，使机车不能工作在最佳状态，从而加速了内燃机车的机件磨损，减少内燃机车的使用寿命，增加燃油消耗。另外，由于内燃机车的车况并一定总处于完好的状态下，因此在使用时，可能会存在机车有故障的状态下强行启动和运行，这将使内燃机车存在潜在更大的损坏，从而造成很大的经济损失。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种内燃机车微机控制器，以实现内燃机车的调速和自动换挡，技术方案如下：

一种内燃机车微机控制器，包括：

处理器模块；

与所述处理器模块相连，用以输入内燃机车运行状态操作信息的数字信号输入模块，所述内燃机车运行状态操作信息包括前进、后退、0位、1位、降位、升位、保位及自动操作信息；

与所述处理器模块相连的车速及转速输入整形模块

与所述处理器模块相连的脉冲输出模块；

与所述处理器模块相连，用以输出控制内燃机车运行状态的数字信号输出模块；

与所述处理器模块相连的电源模块；

所述处理器模块根据接收到的内燃机车运行状态操作信息，以及所述内燃机车的车速信息，控制所述数字信号输出模块输出控制信号，控制内燃机车内部变扭器的运行状态，所述处理器模块根据所述内燃机车运行状态操作信息，控制输出脉冲的占空比，控制内燃机车的运行速度。

优选的，上述内燃机微机控制器，还包括：与所述处理器模块相连，用以实时存储所述内燃机车运行状态信息的存储模块。

优选的，所述存储模块为静态随机存储器SRAM。

优选的，上述内燃机微机控制器，还包括：与所述处理器模块相连的报警模块。

优选的，上述内燃机微机控制器，还包括：

与所述处理器模块相连，用以采集输入蓄电池电流、发电电流、燃油油位、整车电压的模拟量输入模块。

优选的，上述内燃机微机控制器，还包括：控制器局域网络CAN总线接口，所述处理器模块通过该CAN总线接口接收所述内燃机车发动机的转速信息、机油压力及机油温度。

优选的，上述内燃机微机控制器，还包括与所述主处理器相连的显示模块。

优选的，上述内燃机微机控制器中，所述处理器模块通过RS485通信接口与所述显示模块进行通信。

优选的，上述内燃机微机控制器，还包括：与所述主处理器相连的键盘输入模块。

优选的，上述内燃机微机控制器，还包括：与电源模块相连的电源监测模块。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述内燃机车微机控制器包括：处理器模块、数字信号输入模块、车速及转速输入模块、数字信号输出模块、脉冲输出模块以及电源模块，所述处理器模块根据接收到的内燃机车运行状态操作信息，及所述内燃机车的车速信息，由所述数字信号输出模块输出数字控制信号，控制内燃机车内部变扭器的运行状态，实现自动换档功能；所述处理器模块根据所述内燃机车运行状态操作信息，控制输出脉冲的占空比，调节油门的位置，进而控制内燃机车的运行速度，实现内燃机车的调速功能。该内燃机车控制器能够实现调速和自动换档功能，使内燃机车工作在最佳状态，延长了内燃机车的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例一种内燃机微机控制器的结构示意图；

图2为本申请实施例另一种内燃机微机控制器的结构示意图；

图3为本申请实施例模拟量输入模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种内燃机车微机控制器的结构示意图，主要包括：处理器模块1、数字信号输入模块2、车速输入整形模块3、脉冲输出模块4、数字信号输出模块5、电源模块6，其中：

数字信号输入模块2与处理器模块1相连，用于输入内燃机车的运行操作信息，并提供给所述处理器模块1进行处理，该运行操作信息司控器的操作状态，主要包括前进、后退、0位、1位、降位、升位、保位及自动操作信息。

车速及转速输入整形模块3与处理器模块1相连，用于对接收到的内燃机车车速信号的波形进行整形处理，使机车车速信号的电压在要求范围内，并提供该处理器模块1。

脉冲输出模块4与处理器模块1相连，用于输出PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)脉冲，内燃机车内部的ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)单元采集该PWM脉冲信号，根据PWM脉冲的占空比调节油门的位置，进而调节内燃机车的运行速度，比如：

当前进或后退、0位、1位及升位均有效时，增大PWM脉冲的占空比，使发动机转速增加，从而使内燃机车速度升高；

当前进或后退、0位、1位及降位均有效时，减小PWM脉冲的占空比，使发动机转速降低，从而使内燃机车的速度降低；

当前进或后退、0位、1位及保位均有效时，保持当前PWM脉冲的占空比，使发动机转速保持当前转速，从而使内燃机车的速度保持当前车速不变。

数字信号输出模块5与处理器模块1相连，用于输出数字控制信号，从而控制内燃机车运行状态，该数字信号输出模块输出的数字信号用于控制内燃机车的变速箱的工作状态，该模块主要包括：前进输出通道、后退输出通道、一档输出通道、二档输出通道、三档输出通道、四档输出通道、超速预警通道、超速制动通道、启动保护通道。

具体的，当内燃机车行驶速度大于预设的较高速度值后，超速预警通道输出有效信号；当内燃机车行驶速度大于预设的最高的速度值后，所述超速制动通道输出有效信号，使内燃机车的车速降低到正常值范围内；当内燃机车的发动机正常启动后锁定启动按钮，防止司机误操作而造成发动机二次启动。

所述处理器模块1可以通过MC68376主处理器实现，处理器模块1依据车速输入整形模块3提供的车速信号，计算出内燃机车的当前车速，并依据数字信号输入模块2提供的内燃机车运行状态操作信息控制数字信号输出模块5输出相应的数字控制信号，从而控制内燃机车的变速箱内变扭器的工作状态，实现自动换档功能，使整车运行在最佳状态。

具体的，所述处理器模块1根据当前车速及换档点参数，实现自动换档，比如，当前牵一换二车速参数设置为11.7，前牵一换二回差参数设置为1.0时，当前进方向行驶速度大于11.7时，由一档切换至二档；当前进方向行驶速度小于10.7时，由二档切换至一档，防止换档震荡。

并且，处理器模块1依据所述数字信号输入模块2提供的内燃机车运行状态操作信息，控制所述脉冲输出模块4输出的PWM脉冲的占空比的大小，内燃机车内部ECU单元采集所述PWM脉冲波形并根据PWM脉冲的占空比控制发动机油门的位置进而控制发动机的转速，最终调整整车的运行速度。此外，该内燃机微机控制器还具有换向保护功能，比如，换向保护速度预设值为3km/h，如果内燃机车的车速大于3km/h，司机改变内燃机车的运行方向，比如前进改为后退，则微机控制器首先将整车车速降到3km/h以下，然后再改变内燃机车的运行方向。

电源模块6与处理器模块1相连，用于为处理器模块1、数字信号输入模块2、车速输入整形模块3、脉冲输出模块4、数字信号输出模块5提供直流工作电源。

所述电源模块6可以采用专业电源集成模块实现，包括第一电压转化模块，用于将24V电源电压转化成5V为该微机控制器内部各模块提供工作电压；第二电压转化模块，用于将24V电源电压转化成5V后提供给脉冲输出模块，从而实现电气隔离；第三电压转化模块，用于将24V电源电压转化成±15V提供给外界的传感器使用。

本实施例提供的内燃机车微机控制器，通过数字信号输入模块输入内燃机车运行状态操作信息，经处理后控制脉冲输出模块输出的PWM脉冲的占空比，控制所述发动机的油门的位置，进而控制发动机的转速，最终调解内燃机车的行驶速度。依据所述内燃机车运行状态操作信息及当前车速，由所述数字信号输出模块输出数字控制信号，控制内燃机内部变扭器的运行状态，实现自动换档功能，使内燃机车运行在最佳状态，延长了内燃机车的使用寿命。

优选的，请参见图2，本申请实施例提供的另一种内燃机车微机控制器的结构示意图，与图1对应的实施例相比，本实施例的内燃机车微机控制器还包括：

与所述处理器模块1相连的存储模块7，该存储模块用于实时存储所述内燃机车行驶过程中的关键数据，可以通过分析该存储模块中的数据分析内燃机车行驶过程中的故障原因，以及行驶历史数据。

具体的，该存储模块7可以采用非易失性SRAM(Static Random AccessMemory，静态随机存储器)实现，SRAM在掉电后存储的数据不会丢失，同时又可以快速读写数据。

优选的，参见图2，上述所有实施例提供的内燃机车微机控制器还包括：处理器模块相连的报警模块8，该报警模块可以通过LED指示灯实现，还可以通过蜂鸣器实现。

具体的，当所述车速输入整形模块3采集到的内燃机车的当前车速超过预设的较高车速时，处理器模块1发出报警控制信号至该报警模块，使其产生声光报警信号；如果当前车速过预设的最高车速时，处理器模块将减小脉冲输出模块输出的PWM脉冲的占空比，减小发动机的油门的开度，进而减小内燃机车的车速，强制降低内燃机车的车速，实现超速保护，使整车运行在最佳运行状态下。

此外，该内燃机微机控制器还包括：与处理器模块1相连的LED指示灯电路9，用于显示该微机控制器内部各模块工作状态，比如，数字输出模块5的每一路输出通道可以对应一个LED指示灯，当输出通道有数据输出时，该输出通道对应的LED指示灯点亮。

优选的，参见图2，上述实施例提供的内燃机微机控制器还包括：与处理器模块1相连的模拟量输入模块10、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线接口模块11以及显示模块12

该模拟量输入模块用于将输入的蓄电池电流、发电电流、燃油油位、整车电压等模拟信号进行预处理后，提供给处理器模块进行处理后由显示模块12进行显示，进行预处理的作用是将不同范围内电压、电流转化为模数转换器要求范围内的电压信号。

具体的，图3所示为模拟量输入模块的电路结构示意图，该电路可以实现直流电压、直流电流信号的预处理，当需要采集电压或电流时，去掉电阻R158、R76，将电阻R88和R94设置成合理值；当需要采集电阻时，去掉电阻R76、R94、R82，并将R158设置成合理值。

内燃机车的发动机与处理器模块1通过该CAN总线接口模块11利用CAN总线进行通信，将发动机转速、机油压力、机油温度等状态信息通过CAN总线发送至处理器模块，显示模块12还可以显示发动机转速、机油压力、机油温度等状态信息。

优选的，上述实施例提供的内燃机车微机控制器，还包括：与所述处理器模块1相连的RS485通信接口13，处理器模块1通过RS485通信接口与所述显示模块12进行通信，即将要显示的信息通过RS485通信接口发送至显示模块12进行显示，具体的，所述RS485通信接口可以通过该串行转化芯片实现。此外，所述处理器模块自带有RS232接口，用于处理器模块升级。

优选的，上述实施例提供的内燃机微机控制器，还包括：与所述处理器模块1相连的键盘输入模块14，通过该键盘输入模块设置内燃机车的运行参数以及内燃机车微机控制器的参数，还可以通过该键盘输入模块选择查询显示模块12所显示的信息。

优选的，上述实施例提供的内燃机车微机控制器，还包括：设置在所述电源模块6上的电源检测模块15，电源监测模块15检测到电源电压低于预设电压值时，输出使主处理器模块1复位的复位信号；同时，该电源监测模块15内还集成有看门狗模块，当选通信号端在预设周期内没有有效信号时，该电源监测模块产生复位信号以强迫主处理器模块1复位。

优选的，参见图2，上述实施例提供的内燃机微机控制器，还包括：与所述处理器模块1相连的故障诊断模块16，具体可以通过通信协议实现故障诊断，所述故障诊断模块能够实现以下故障判断，例如：

发动机转速传感器故障判断，当司控器手柄置于“前牵”或“后牵”工况，机车油门开度大于5％，该内燃机微机控制器检测到发动机转速小于100r/min时，表示发动机转速传感器故障，当检测到发动机转速大于100r/min时，故障自动复位。

传动箱转速传感器故障判断，当司控器手柄置于“前牵”或“后牵”工况，发动机转速大于预先设定的发动机怠速转速值，延时5s后，该内燃机微机控制器检测到机车速度小于1km/h时，表示传动箱转速传感器故障，当检测到机车速度大于等于1km/h时，故障自动复位。

记忆芯片故障判断，该内燃机微机控制器每次上电后，自动检测记忆芯片，如发现记忆芯片错误，则显示记忆芯片故障。

通道设置错误判断，该内燃机微机控制器自动检测输入/输出通道设置参数，如果发现通道设置重复或者使用的通道没有设置，则表示通道设置错误。

司控器故障判断，该内燃机微机控制器检测司控器输入逻辑状态，当检测到非法逻辑状态时，表示司控器故障，当故障排除后自动复位。

机车速度变化率大于防空转灵敏度设定值时，表示机车空转，发动机降功，当速度变化率小于等于防空转灵敏度设定值时，故障自动复位。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种内燃机车微机控制器，其特征在于，包括：

处理器模块；

与所述处理器模块相连，用以输入内燃机车运行状态操作信息的数字信号输入模块，所述内燃机车运行状态操作信息包括前进、后退、0位、1位、降位、升位、保位及自动操作信息；

与所述处理器模块相连的车速及转速输入整形模块

与所述处理器模块相连的脉冲输出模块；

与所述处理器模块相连，用以输出控制内燃机车运行状态的数字信号输出模块；

与所述处理器模块相连的电源模块；

所述处理器模块根据接收到的内燃机车运行状态操作信息，以及所述内燃机车的车速信息，控制所述数字信号输出模块输出控制信号，控制内燃机车内部变扭器的运行状态，所述处理器模块根据所述内燃机车运行状态操作信息，控制输出脉冲的占空比，控制内燃机车的运行速度。

2.根据权利要求1所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，还包括：与所述处理器模块相连，用以实时存储所述内燃机车运行状态信息的存储模块。

3.根据权利要求2所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，所述存储模块为静态随机存储器SRAM。

4.根据权利要求3所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，还包括：与所述处理器模块相连的报警模块。

5.根据权利要求4所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，还包括：

与所述处理器模块相连，用以采集输入蓄电池电流、发电电流、燃油油位、整车电压的模拟量输入模块。

6.根据权利要求5所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，还包括：控制器局域网络CAN总线接口，所述处理器模块通过该CAN总线接口接收所述内燃机车发动机的转速信息、机油压力及机油温度。

7.根据权利要求5或6所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，还包括与所述主处理器相连的显示模块。

8.根据权利要求7所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，所述处理器模块通过RS485通信接口与所述显示模块进行通信。

9.根据权利要求7或8内燃机车微机控制器，其特征在于，还包括：与所述主处理器相连的键盘输入模块。

10.根据权利要求9所述的内燃机车微机控制器，其特征在于，还包括：与电源模块相连的电源监测模块。

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