专利名称：发动机、发动机的预警控制装置及发动机的预警控制方法
技术领域：
本发明涉及发动机、发动机的预警控制装置及发动机的预警控制方法
背景技术：
在某些恶劣的工作条件下，例如混凝土搅拌运输车的工作条件下，对其发动机的 进气系统、供油系统的保养，特别是对发动机的空气滤清器、燃油滤清器的保养尤为重要。 如果空气滤清器得不到及时监控与保养，随着空气滤清器阻力的增大，发动机功率损失增 大，油耗升高，排气温度升高，空滤器滤芯堵塞后，不干净的空气进入气缸还将引起缸套拉 伤或异常磨损。如果燃油滤清器得不到及时监控与保养，随着燃油滤清器阻力的增大，会出 现供油不足，发动机启动困难，功率不足、工作不稳定。燃油滤清器滤芯堵塞后，不清洁的燃 油将导致喷油系统的精密零件表面拉伤、卡滞及过度磨损等后果。目前多数发动机的使用者对发动机的空气滤清器和燃油滤清器都疏于保养，常常 等到设备不能正常运转而严重影响作业时才进行保养。此时发动机的很多部件往往因为保 养不及时产生各种故障，导致发动机无法正常工作甚至报废。在一些设备中，空气滤清器和 /或燃油滤清器中安装了阻力传感器，用于感测其中的阻力并触发预警信号，但并未对发动 机进行相应控制，这些预警信号只起到了提醒作用，若用户不在意则失去了意义。如果使 用者忽视预警信号而强行继续运行发动机，仍有可能造成不及时保养发动机而导致发动机 的报废。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种能在空气滤清器或燃油滤清器的阻 力过大时，自动控制发动机的输出扭矩的发动机的预警控制装置。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种在供油系统和/或进气系统中设 有上述预警控制装置的，能在空气滤清器或燃油滤清器的阻力过大时，自动控制输出扭矩 的发动机。本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种能在空气滤清器或燃油滤清器的 阻力过大时，控制发动机的输出扭矩的方法。根据本发明的一个方面，提供了一种发动机的预警控制装置，包括阻力传感器， 设置在发动机供油系统和/或进气系统中，用于感测供油阻力和/或进气阻力，以及基于感 测到的供油阻力和/或进气阻力提供一输出信号；以及控制器，与阻力传感器连接，用于根 据来自阻力传感器的输出信号向发动机的电子控制器ECU发送用于降低发动机输出扭矩 的控制信号。进一步地，控制器包括控制器局域网络CAN总线仪表。进一步地，CAN总线仪表用于根据来自阻力传感器的输出信号，在设定时间的延时 后向发动机的电子控制器发送报文，报文用于以预先设定的时间-扭矩曲线控制逐步降低 其扭矩。
进一步地，阻力传感器提供的输出信号为开关量信号；开关量信号取决于阻力传 感器所感测到的供油阻力和/或进气阻力大于/小于在阻力传感器上预设的预设值。进一步地，阻力传感器提供的输出信号为模拟量信号；模拟量信号对应于阻力传 感器所感测到的供油阻力和/或进气阻力。进一步地，控制器还包括报警指示灯，报警指示灯与阻力传感器串联。进一步地，控制器还包括讯响器，讯响器与阻力传感器串联。进一步地，阻力传感器位于发动机的空气滤清器或燃油滤清器中。根据本发明的另一个方面，提供了一种发动机，在其供油系统和/或进气系统中 设有上述的任何一种预警控制装置。根据本发明的又一个方面，提供了一种发动机的预警控制方法，包括以下步骤利 用设置在发动机的供油系统和/或进气系统中的阻力传感器感测供油阻力和/或进气阻 力；基于感测到的供油阻力和/或进气阻力提供一输出信号；基于输出信号向发动机的电 子控制器发送用于降低发动机输出扭矩的控制信号。进一步地，发送控制信号的步骤为使用CAN总线仪表根据来自阻力传感器的输 出信号，在设定时间的延时后向发动机的电子控制器发送报文，报文用于以预先设定的时 间_扭矩曲线控制逐步降低其扭矩。进一步地，提供输出信号的步骤后还包括，基于输出信号进行声光报警。本发明具有以下有益效果1.由于预警控制装置中包括与阻力传感器连接的控制器，该控制器根据阻力传感 器的信号向发动机的电子控制器发送用于降低发动机输出扭矩的信号，从而达到提示并强 制使用者进行发动机的空气滤清器和/或燃油滤清器进行保养的目的，达到主动保护发动 机系统的目的以预防发动机因早期磨损而产生各种故障，充分发挥发动机的工作效能和经 济效能。2.由于上述控制器采用控制器局域网络CAN总线仪表，其可以根据来自传感器的 信号，在设定时间的延时后向发动机的电子控制器发送报文，以预先设定的时间-扭矩曲 线控制逐步降低其扭矩，达到了扭矩降低过程可以预先根据具体情况设定并控制，从而最 大程度上优化发动机的扭矩降低过程，减小对发动机的损害。
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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示出了根据本发明的实施例的预警控制装置的电路示意图，其中一并示出了 与该预警控制装置连接的发动机的电子控制器ECU。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。如图1所示，根据本发明的实施例的发动机的预警控制装置包括阻力传感器3和 与阻力传感器3连接的控制器1。该阻力传感器3设置在发动机供油系统和/或进气系统 中，用于感测供油阻力和/或进气阻力，以及基于感测到的所述供油阻力和/或进气阻力提供一输出信号。而该控制器1根据该输出信号向发动机的电子控制器ECU5发送用于降低 发动机输出扭矩的控制信号。从而起到强制使用者进行保养，主动保护发动机系统，预防故 障的效果。如图1所示，阻力传感器3所提供的输出信号可以为开关量信号，该开关量信号取 决于在阻力传感器3上的预设值与其感测到的阻力的大小关系。例如，在本实施例中，当阻 力传感器3感测到的供油阻力或进气阻力大于其上的预设值时，阻力传感器3吸合，节点16 上的电位(即输出信号)为24VG(低电平)；当阻力传感器3感测到的供油阻力或进气阻 力小于其上的预设值时，阻力传感器3断开，节点16上的电位(即输出信号)为24V+(高 电平)。开关量的输出信号在控制器中使用简单方便。当然，可以理解，也可以变换阻力传 感器3为提供模拟量的输出信号的传感器，在此情况中，阻力传感器3将感测到的供油阻力 或进气阻力转换为相对应的电压或电流信号输出，控制更准确。优选地，该控制器1包括控制器局域网络CAN总线仪表11。更优选地，该控制器1 还可以包括报警指示灯12，更优选地还包括讯响器13，以给使用者多方面的提示。其中报 警指示灯12可以与阻力传感器3串联在直流或交流电源的两极之间，讯响器13也可以与 阻力传感器3串联在直流或交流电源的两极之间。报警指示灯12和讯响器13之间为并联 关系。报警指示灯12例如可以为发光二极管，以节省电能，这时若电源为直流24V电源，则 该发光二极管与阻力传感器3串联在电源的正负极之间且串联电阻15，以进行限流，保护 发光二极管的正常工作。讯响器13可以为直流类型的讯响器，在此情况下，优选地可以在 讯响器13与电源正极之间串联一个二极管14以保护讯响器。该阻力传感器3可以位于发动机的空气滤清器或燃油滤清器中，用于检测空气滤 清器或燃油滤清器中的阻力，以及触发预警信号。该若阻力传感器3位于空气滤清器中，在 阻力传感器3上对进气系统进气阻力设定一个合适的报警值。当进气阻力达到这个报警值 时，报警指示灯12被点亮，讯响器13开始讯响，同时CAN总线仪表11开启定时功能。当此 报警持续了设定的时间间隔后，CAN总线仪表11会向与之连接的发动机的ECU5发送控制 发动机扭矩的报文。这样，就能预防发动机因早期磨损而产生各种故障，充分发挥发动机的 工作效能和经济效能。CAN总线仪表11与发动机的E⑶5之间可以为J1939通讯。具体地，当空气滤清器的滤芯表面沾满灰尘而导致阻力增大时，阻力传感器3被 接通。这时，与阻力传感器3串联的报警指示灯12亮，且讯响器13开始讯响，对使用者进 行提醒。优选地，讯响器13通过语音信息提示使用者对空气滤清器进行保养。同时，CAN总 线仪表11开启定时功能。若在CAN总线仪表11中所预先设定的时间中，使用者没有及时 进行保养，则阻力传感器3 —直保持接通，CAN总线仪表11 一直接收到来自阻力传感器3的 输出信号，在此实施例中为24VG(低电平)。在此信号的持续超过了 CAN总线仪表11中预 先设定的时间时，CAN总线仪表开始向发动机的ECU5发送控制电动机输出扭矩的报文。优 选地，该报文以预先设定的时间-扭矩变化曲线控制逐步降低发动机的扭矩，从而平缓地 限制发动机的工作，强制使用者对空气滤清器进行保养。当空气滤清器的进气阻力达到正 常状态后，阻力传感器3断开，CAN总线仪表11取消对发动机扭矩的限制。其中，上述的预 先设定的时间和控制发动机扭矩的时间-扭矩变化曲线都是可以在CAN总线仪表中根据发 动机的具体情况进行事先设定的。从而最大程度上优化发动机的扭矩降低过程，减小对发 动机的损害。
从以上的描述中，可以看出，本发明中当空气滤清器的滤芯表面沾满灰尘而导致 阻力增大时，阻力传感器3的接通导致报警指示灯12和讯响器13进行声光报警，同时进行 计时，若使用者在预定的时间内仍未进行保养而使得阻力传感器3 —直接通，则CAN总线仪 表11发送报文给发动机的ECU5限制其输出扭矩，强制使用者对空气滤清器进行保养。在 本实施例中，通过CAN总线仪表11进行声光报警并控制发动机ECU的扭矩，该CAN总线仪 表可以灵活随意地预先设置控制发动机ECU的扭矩时的时间-扭矩变化。当然利用其他控 制装置与报警指示灯和/或讯响器的结合，也可以实现报警效果和对发动机的控制以强制 使用者进行空气滤清器的保养。也就是说，控制器1中的CAN总线仪表11可以替换为其他 控制装置。其他控制装置包括可编程逻辑控制器、单片机等。上文具体说明了阻力传感器3位于空气滤清器中的、对发动机的空气滤清器的保 养进行报警和控制的报警控制装置。如果将阻力传感器设置与燃油滤清器中，该报警控制 装置同样可以对燃油滤清器的保养进行报警和控制。其具体控制原理与阻力传感器3位于 空气滤清器中时是一样的，在此不再赘述。本发明还提供了一种发动机，在该发动机的供油系统和/或进气系统设置有上述 任何一种结构的预警控制装置。具体地，其预警控制装置中的阻力传感器3设置在该发动 机的空气滤清器和/或燃油滤清器中。这样，在空气滤清器和燃油滤清器中阻力过大导致 滤芯堵塞或即将堵塞时，该预警控制装置能达到提示并强制使用者进行发动机的空气滤清 器和/或燃油滤清器进行保养的目的，以预防发动机因早期磨损而产生各种故障，充分发 挥发动机的工作效能和经济效能。本发明还提供了一种发动机的预警控制方法，包括以下步骤利用设置在发动机 的供油系统和/或进气系统中，具体地，设置在发动机的燃油滤清器和/或空气滤清器中 的阻力传感器感测供油阻力和/或进气阻力；基于感测到的供油阻力和/或进气阻力提供 一输出信号，该输出信号对应于阻力传感器所感测到的阻力的大小，可以为开关量信号或 模拟量信号(如电压或电流)；之后基于该输出信号向发动机的ECU发送用于降低发动机 输出扭矩的控制信号。优选地，基于输出信号向发动机的E⑶发送控制信号的步骤可以为使用CAN总线 仪表根据来自阻力传感器的输出信号，在设定时间的延时后向发动机的电子控制器发送报 文，报文用于以预先设定的时间-扭矩曲线控制逐步降低其扭矩。从而，平缓地限制发动机 的工作，强制使用者对空气滤清器进行保养。其中，上述的预先设定的时间和控制发动机扭 矩的时间-扭矩变化曲线都是可以在CAN总线仪表中根据发动机的具体情况进行事先设定 的。从而最大程度上优化发动机的扭矩降低过程，减小对发动机的损害。优选地，在基于供油阻力和/或进气阻力提供输出信号的步骤之后，同时还包括 基于输出信号进行声光报警的步骤。该步骤起到第一时间提醒使用者进行对燃油滤清器和 /或空气滤清器进行保养的功能。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。
权利要求
一种发动机的预警控制装置，其特征在于，包括阻力传感器(3)，设置在发动机供油系统和/或进气系统中，用于感测供油阻力和/或进气阻力，以及基于感测到的所述供油阻力和/或进气阻力提供一输出信号；以及控制器(1)，与所述阻力传感器(3)连接，用于根据来自所述阻力传感器(3)的输出信号向所述发动机的电子控制器ECU(5)发送用于降低所述发动机输出扭矩的控制信号。
2.根据权利要求1所述的预警控制装置，其特征在于，所述控制器(1)包括控制器局域 网络CAN总线仪表(11)。
3.根据权利要求2所述的预警控制装置，其特征在于，所述CAN总线仪表(11)用于 根据来自所述阻力传感器(3)的输出信号，在设定时间的延时后向发动机的电子控制器 ECU(5)发送报文，所述报文用于以预先设定的时间-扭矩曲线控制逐步降低其扭矩。
4.根据权利要求1所述的预警控制装置，其特征在于，所述阻力传感器(3)提供的输出信号为开关量信号；所述开关量信号取决于阻力传感器(3)所感测到的所述供油阻力和/或进气阻力大于 /小于在所述阻力传感器(3)上预设的预设值。
5.根据权利要求1所述的预警控制装置，其特征在于，所述阻力传感器(3)提供的输出信号为模拟量信号；所述模拟量信号对应于所述阻力传感器(3)所感测到的所述供油阻力和/或进气阻力。
6.根据权利要求1或2所述的预警控制装置，其特征在于，所述控制器(1)还包括报警 指示灯(12)，所述报警指示灯(12)与所述阻力传感器(3)串联。
7.根据权利要求1或2所述的预警控制装置，其特征在于，所述控制器(1)还包括讯响 器(13)，所述讯响器(13)与所述阻力传感器(3)串联。
8.根据权利要求1所述的预警控制装置，其特征在于，所述阻力传感器(3)位于发动机 的空气滤清器或燃油滤清器中。
9.一种发动机，其特征在于，在其供油系统和/或进气系统中设有权利要求1-8中任一 项所述的预警控制装置。
10.一种发动机的预警控制方法，其特征在于，包括以下步骤利用设置在发动机的供油系统和/或进气系统中的阻力传感器感测供油阻力和/或进 气阻力；基于感测到的所述供油阻力和/或进气阻力提供一输出信号；基于所述输出信号向所述发动机的电子控制器发送用于降低所述发动机输出扭矩的 控制信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发送控制信号的步骤为使用CAN 总线仪表根据来自所述阻力传感器的输出信号，在设定时间的延时后向发动机的电子控制 器发送报文，所述报文用于以预先设定的时间_扭矩曲线控制逐步降低其扭矩。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述提供输出信号的步骤后还包 括，基于所述输出信号进行声光报警。
全文摘要
本发明提供了一种发动机的预警控制装置，其特征在于，包括阻力传感器，设置在发动机供油系统和/或进气系统中，用于感测供油阻力和/或进气阻力，以及基于感测到的所述供油阻力和/或进气阻力提供一输出信号；以及控制器，与所述阻力传感器连接，用于根据来自所述阻力传感器的输出信号向所述发动机的电子控制器发送用于降低所述发动机输出扭矩的控制信号。该预警控制装置能够提示并强制使用者进行发动机的空气滤清器和/或燃油滤清器进行保养，从而预防发动机因早期磨损而产生各种故障，充分发挥发动机的工作效能和经济效能。本发明还提供了一种包括上述预警控制装置的发动机，以及一种发动机的预警控制方法。
文档编号F02M35/09GK101936231SQ20101025832
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者刘旷华, 李越斌, 郑立波 申请人:三一重工股份有限公司