专利名称：一种单发动机洗扫车及其油门控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及单发动机洗扫车技术领域，特别是指一种单发动机洗扫车及其油门控制系统及方法。
背景技术：
现在单发动机环卫车已经成为一种发展趋势，其是利用地盘发动机为车辆行走和洗扫组件提供动力，这样不仅降低了工作时的燃油消耗、节约了使用成本，而且减少了尾气排放，降低了作业噪声，有效的保护了环境。
单发环卫车是由一台发动机为所有部件提供动力，目前单发环卫车中常用的油门控制方式是由手拉油门(机械式)控制方式，这种由手拉油门的控制方式随意性比较大，而且在较洁净路面会因操作人员手拉油门过大，浪费能源。这种单发动机环卫车也无法限制底盘前行速度，更易使吸嘴吸入垃圾，因此工作效果显著下降。
而且，随着车辆工况或作业路况变化，发动机承受的负载也随之变化，对于不同的作业工况，其对应的负载可能突然增大或减少较多。这样，在车辆选择某一具体作业工况模式下，发动机速度可能会突然掉速或加速，易造成洗扫车作业质量下降，油耗增加。发明内容
本发明提供一种单发动机洗扫车及其油门控制系统及方法，对发动机实现自动的速度控制。
本发明实施例提供的一种单发动机洗扫车油门控制系统，该系统包括第一控制器、调速换挡装置、发动机转速传感器、油门控制器和底盘ECU，其中，
第一控制器，用于在所述洗扫车被置于行驶运输状态时，使能底盘ECU控制发动机；在所述洗扫车被置于作业工作状态时，停止使能底盘ECU控制发动机，且使能油门控制器进行油门控制；
调速换挡装置，用于向用户提供可选择的作业工况档位，并获得用户选择的作业工况档位信息；
发动机转速传感器，用于检测发动机当前实际转速信号；
油门控制器，用于如果收到第一控制器的使能信号，则根据所述作业工况档位信息向底盘ECU输出速度控制信号；
底盘ECU，用于在第一控制器发出的使能信号的控制下，控制发动机转速；或者， 如果收到油门控制器输出的速度控制信号，则根据所述速度控制信号调节发动机转速。
本发明实施例提供的一种洗扫车，包括所述的单发动机洗扫车油门控制系统。
本发明实施例提供的一种单发动机洗扫车油门控制方法，应用于包括第一控制器、调速换挡装置、发动机转速传感器、油门控制器和底盘ECU的油门控制系统中，该方法包括以下步骤
当所述洗扫车处于行驶运输状态时，第一控制单元使能底盘ECU对发动机进行控制；
当所述洗扫车被置于工作状态时，第一控制单元在所述洗扫车被置于作业工作状态时，停止使能底盘ECU控制发动机，且使能油门控制器进行油门控制；
油门控制器根据所述作业工况档位向底盘ECU输出速度控制信号，所述速度控制信号用于提供给底盘ECU进行速度控制。
在本发明实施例中，在油门控制器控制发动机转速时，根据所述作业工况档位信息向底盘ECU输出速度控制信号，从而发动机转速实现自动、有效的控制。
图1为本发明实施例系统的结构示意图2为本发明实施例装置的结构示意图3为本发明方法的具体流程示意图4为输出电压和发动机转速的关系示意图。
具体实施方式
参见图1所示，本发明实施例的系统包括第一控制器11、调速换挡装置12、发动机转速传感器13、油门控制器14和底盘E⑶15。
第一控制器11，用于在所述洗扫车被置于行驶运输状态时，使能底盘E⑶控制发动机；在所述洗扫车被置于作业工作状态时，停止使能底盘ECU控制发动机，且使能油门控制器进行油门控制。
调速换挡装置12，用于向用户提供可选择的作业工况档位，并获得用户选择的作业工况档位信息。具体的，所述调速换挡装置可以包括调速换挡电位计，或换挡选择开关。
发动机转速传感器13，用于检测发动机当前实际转速信号。
油门控制器14，用于如果收到第一控制器的使能信号，则根据所述作业工况档位信息向底盘ECU输出速度控制信号。
底盘ECU 15，用于在第一控制器发出的使能信号的控制下，控制发动机转速；或者，如果收到油门控制器输出的速度控制信号，则根据所述速度控制信号调节发动机转速。
这里，第一控制器在行驶运输状态和作业工作状态下，分别使能底盘E⑶和油门控制器，使其在不同的状态下，控制底盘ECU和油门控制器工作。油门控制器根据所述作业工况档位信息向底盘ECU输出速度控制信号，对发动机的转速实现自动控制。
作为一种实施方式，所述油门控制器14可以用于根据保存的工况等级信息，确定所述用户选择的作业工况档位所属的工况等级；并确定该工况等级对应的发动机目标转速，如果所述发动机实际转速与所述发动机目标转速的差值大于设定值，则根据所述发动机实际转速和所述发动机目标转速，向底盘ECU输出速度控制信号。
如果所述速度控制信号为电压信号，且所述油门控制器14中进一步用于存储发动机转速和电压的对应关系，则所述油门控制器14可以在所述发动机实际转速与所述发动机目标转速的差值大于设定值时，获得相应的电压输出变化量，且所述电压输出变化量为发动机实际转速与发动机目标转速对应的电压之间的差值，根据所述电压输出变化量得到目标输出电压，并将所述目标输出电压经过PI调节后，得到每次经PI调解的输出电压变化量，输出给所述底盘ECU。
为了使发动机逐步达到档位设定要求的转速，所述油门控制器14可以将所述目标输出电压进行PI调节，得到每次经PI调解的输出电压变化量
UK = ΚΡ*δΕΚ+ΚΙ* (δΕΚ_δΕ (K-I))，
其中，M为目标输出电压，ΔΕΚ表示第K次转速向目标转速转换时对应的电压输出变化量，δΕ(K-I)为第K-I次转速向目标转速转换时对应的输出电压变化量，KP和KI为小于1的设定系数。
本发明实施例还提供了一种洗扫车，包括上述任意实施例中所述的单发动机洗扫车油门控制系统。
参见图2所示，本发明实施例的方法包括以下步骤
步骤201 当所述洗扫车处于行驶运输状态时，第一控制单元使能底盘E⑶对发动机进行控制。
步骤202 当所述洗扫车被置于工作状态时，第一控制单元在所述洗扫车被置于作业工作状态时，停止使能底盘ECU控制发动机，且使能油门控制器进行油门控制。
步骤203 油门控制器根据所述作业工况档位向底盘ECU输出速度控制信号，所述速度控制信号用于提供给底盘ECU进行速度控制。
进一步地，发动机转速传感器可以检测发动机当前实际转速信号；则所述油门控制器，根据所述作业工况档位信息和所述发动机当前实际转速信号向底盘ECU输出速度控制信号。油门控制器根据所述作业工况档位信息和所述发动机当前实际转速信号，对发动机的转速实现有效控制。
具体的，步骤203中，油门控制器根据所述作业工况档位和所述发动机当前实际转速信号向底盘ECU输出速度控制信号可以这样实现
根据保存的工况等级信息，确定所述用户选择的作业工况档位所属的工况等级； 并确定该工况等级对应的发动机目标转速；
如果所述发动机实际转速与所述发动机目标转速的差值大于设定值，则根据所述发动机实际转速和所述发动机目标转速，向底盘ECU输出速度控制信号。
具体的，所述速度控制信号可以为电压信号，如果预先存储发动机转速和电压的对应关系，则上述方案中，根据所述发动机实际转速和所述发动机目标转速，向底盘ECU输出速度控制信号可以这样实现
获得相应的电压输出变化量，所述电压输出变化量为发动机实际转速与发动机目标转速对应的电压之间的差值；
根据所述电压输出变化量得到目标输出电压，并将所述目标输出电压经过PI调节后输出给所述底盘ECU。
下面结合图3对本发明方案进一步详细说明。
参见图3所示，本实施例的系统包括第一控制器11、调速换挡电位计12a、发动机转速传感器13、油门控制器14和底盘ECU 15。其中，调速换挡电位计1 相当于图1中的调速换挡装置12，第一控制器11包括使能电源(VCC)lll、第一开关(SB-I) 112和第二开关 (SB-2) 113，其中，所述使能电源111连接第一开关112和第二开关113，第一开关112连接所述油门控制器14的使能接口，第二开关113连接所述底盘E⑶15的使能接口。6
当单发动机洗扫车处于行驶运输状态，SB-2闭合，则VCC给底盘提供使能信号，由底盘ECU对发动机进行控制；当作业车被置于工作状态时，SB-2切断，SB-I闭合，为油门控制器提供使能信号；当SB-I断开时，油门控制器初始化VO (V0表示油门控制器向提盘ECU 发送的输出电压)直接强制输出电压VO = 0. 5V，发动机保持怠速eOOrpm/min工作；当SB-I 闭合，为油门控制器接通使能信号，油门控制器14从调速换挡电位计1 读取数据VI。
在本实施例中，结合洗扫车工作特点，综合考虑保证清洁效果、又减少油耗，针对不同路况，可以将作业工况档位分为若干工况等级。每个工况等级对应一定的发动机目标转速。比如分为五个等级，当O彡VI < IV时，即为一档；1彡VI < 2即为2档；2彡VI < 3即为3档；3彡VI < 4即为4档；4彡VI < 5即为5档。最低级别为1档(怠速档) 的发动机目标转速为600rpm/min，作为检修、维护设备用；2档(保洁档)的发动机目标转速1600rpm/min ；3档(标准档)的发动机目标转速位1700rpm/min ；4档(强扫档)的发动机目标转速位ISOOrpm/min ；5档(超强洗扫档)的发动机目标转速位1900rpm/min定义为；
当SB-I闭合，调速换挡电位计1 被旋转到了一定位置，则油门控制器得到VI 值，即可由上述原则确认洗扫车当前工作档位，即可得到相应的发动机目标转速。
发动机转速传感器13，检测到发动机10实际转速信号(N = 60f/P，f为发动机旋转后传感器感应信号的工作频率，P发动机检测齿极数)，作为反馈信号，并对油门控制器 14的输出做PI调节，使发动机逐步达到档位设定要求的转速。
具体的，油门控制器14获取VI值时(调速换挡电位计12a输出的电压)，确定工作档位，以及该工作档位所对应的发动机目标转速；在发动机实际转速与发动机目标转速的差值大于设定值时，也就是发动机目标转速距离实际转速相差比较大时，则获得相应的电压输出变化量(发动机目标转速与实际转速对应的电压之差)，根据所述电压输出变化量得到目标输出电压，并将所述目标输出电压经过PI调节后，得到每次经PI调解的输出电压变化量，输出给所述底盘ECU。经过PI调节后的输出电压是一个向目标输出电压逐渐变化的电压，以防止电压突然调整，导致发动机转速突然掉速或增速的问题。另外，可参见图4 所示，由发动机特性曲线得知，发动机目标转速对应相应的发动机的输入电压，发动机目标转速输出并非总与输入电压成线性关系，低电压输入阶段，转速变化较慢，高电压阶段变化较快，因此分档位控制比较合理。
利用如下公式将所述目标输出电压经过PI调节，得到每次经PI调解的输出电压变化量
UK = ΚΡ*δΕΚ+ΚΙ*(δΕΚ_δΕ (K-I))，
其中，M为目标输出电压，ΔΕΚ表示第K次转速向目标转速转换时对应的电压输出变化量，δΕ(K-I)为第K-I次转速向目标转速转换时对应的输出电压变化量，KP和KI为小于1的设定系数。
其中，KP和KI为小于1的设定系数，但是具体的取值可以根据作业档位不同，选择不同的值。KP = TP/T，T为采样周期，TP为PI调整时间，TP越小或T越大，KP越小调节越慢，反之越快KI = TI/T, TI为积分时间，TI越小精度越高，反之，精度越低；从发动机工作特性看，不同工作区间，选取的KP，KI组合应不同，才能既保证调整效率，又能保证调整精度；当UK <0. 5V，转速随电压变化缓慢，KP, KI取较大值(针对洗扫车特点，建议KP =0. 8，KI = 0. 5)；当 0. 5V 彡 UK < IV 时建议 KP = 0. 5，KI = 0. 35 ；当 IV 彡 UK < 4V 时建议 KP = 0. 25，KI = 0. 25)；当 4V 彡 UK < 4. 5V 时建议 KP = 0. 2，KI = 0. 2 ；上述值均为经典试验值(不同的发动机或底盘，此经典值可能均有变)。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种单发动机洗扫车油门控制系统，其特征在于，包括第一控制器、调速换挡装置、油门控制器和底盘E⑶，其中，第一控制器，用于在所述洗扫车被置于行驶运输状态时，使能底盘ECU控制发动机；在所述洗扫车被置于作业工作状态时，停止使能底盘ECU控制发动机，且使能油门控制器进行油门控制；调速换挡装置，用于向用户提供可选择的作业工况档位，并获得用户选择的作业工况档位信息；油门控制器，用于如果收到第一控制器的使能信号，则根据所述作业工况档位信息向底盘ECU输出速度控制信号；底盘ECU，用于在第一控制器发出的使能信号的控制下，控制发动机转速；或者，如果收到油门控制器输出的速度控制信号，则根据所述速度控制信号调节发动机转速。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括发动机转速传感器，用于检测发动机当前实际转速信号；则所述油门控制器，根据所述作业工况档位信息和所述发动机当前实际转速信号向底盘ECU输出速度控制信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述油门控制器，用于根据保存的工况等级信息，确定所述用户选择的作业工况档位所属的工况等级；并确定该工况等级对应的发动机目标转速，如果所述发动机实际转速与所述发动机目标转速的差值大于设定值，则根据所述发动机实际转速和所述发动机目标转速，向底盘ECU输出速度控制信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述速度控制信号为电压信号，且所述油门控制器，进一步用于存储发动机转速和电压的对应关系，则所述油门控制器，用于当所述发动机实际转速与所述发动机目标转速的差值大于设定值时，获得相应的电压输出变化量，且所述电压输出变化量为发动机实际转速与发动机目标转速对应的电压之间的差值，根据所述电压输出变化量得到目标输出电压，并将所述目标输出电压经过比例积分PI调节后，得到每次经PI调解的输出电压变化量，输出给所述底盘ECU。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述油门控制器，用于将所述目标输出电压进行PI调节，得到每次经PI调解的输出电压变化量UK = κρ*δεκ+κι*(δεκ-δε (K-I))，其中，UK为目标输出电压，ΔΕΚ表示第K次转速向目标转速转换时对应的电压输出变化量，ΔΕ(K-I)为第K-I次转速向目标转速转换时对应的输出电压变化量，KP和KI为小于 1的设定系数。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调速换挡装置包括调速换挡电位计， 或换挡选择开关。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制器包括使能电源、第一开关和第二开关，其中，所述使能电源连接第一开关和第二开关，第一开关连接所述油门控制器的使能接口，第二开关连接所述底盘E⑶的使能接口。
8.一种洗扫车，其特征在于，包括权利要求1 7中任意一项所述的单发动机洗扫车油门控制系统。
9.一种单发动机洗扫车油门控制方法，应用于包括第一控制器、调速换挡装置、油门控制器和底盘ECU的油门控制系统中，其特征在于，该方法包括以下步骤当所述洗扫车处于行驶运输状态时，第一控制单元使能底盘ECU对发动机进行控制；当所述洗扫车被置于工作状态时，第一控制单元在所述洗扫车被置于作业工作状态时，停止使能底盘ECU控制发动机，且使能油门控制器进行油门控制；油门控制器根据所述作业工况档位向底盘ECU输出速度控制信号，所述速度控制信号用于提供给底盘ECU进行速度控制。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括检测发动机当前实际转速信号；则油门控制器根据所述作业工况档位向底盘ECU输出速度控制信号，包括所述油门控制器根据所述作业工况档位和所述发动机当前实际转速信号向底盘ECU 输出速度控制信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述油门控制器根据所述作业工况档位和所述发动机当前实际转速信号向底盘ECU输出速度控制信号，包括根据保存的工况等级信息，确定所述用户选择的作业工况档位所属的工况等级；并确定该工况等级对应的发动机目标转速；如果所述发动机实际转速与所述发动机目标转速的差值大于设定值，则根据所述发动机实际转速和所述发动机目标转速，向底盘ECU输出速度控制信号。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述速度控制信号为电压信号，且进一步预先存储发动机转速和电压的对应关系，则根据所述发动机实际转速和所述发动机目标转速，向底盘ECU输出速度控制信号，包括获得相应的电压输出变化量，所述电压输出变化量为发动机实际转速与发动机目标转速对应的电压之间的差值；根据所述电压输出变化量得到目标输出电压，并将所述目标输出电压经过PI调节后输出给所述底盘ECU。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，利用如下公式将所述目标输出电压经过PI调节，得到每次经比例积分PI调解的输出电压变化量UK = κρ*δεκ+κι*(δεκ-δε (K-I))，其中，UK为目标输出电压，ΔΕΚ表示第K次转速向目标转速转换时对应的电压输出变化量，δΕ(K-I)为第K-I次转速向目标转速转换时对应的输出电压变化量，KP和KI为小于 1的设定系数。
全文摘要
本发明公开了一种单发动机洗扫车及其油门控制系统及方法，该系统包括第一控制器，用于在洗扫车被置于行驶运输状态时，使能底盘ECU；在洗扫车被置于作业工作状态时，停止使能底盘ECU，且使能油门控制器；调速换挡装置，用于向用户提供可选择的作业工况档位，并获得用户选择的作业工况档位信息；发动机转速传感器，用于检测发动机当前实际转速信号；油门控制器，用于如果收到第一控制器的使能信号，根据作业工况档位信息向底盘ECU输出速度控制信号；底盘ECU，用于在第一控制器发出的使能信号的控制下，控制发动机转速；或如收到油门控制器输出的速度控制信号，则根据所述速度控制信号调节发动机转速。
文档编号E01H1/00GK102518059SQ20111040357
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者刘伯祥, 张涛, 易尧, 李珍, 罗邵均 申请人:中联重科股份有限公司