本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置，屬于柴油機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及軍用車載柴油機(jī)的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速和停機(jī)的自動(dòng)化控制。

背景技術(shù)：
在部隊(duì)裝備現(xiàn)代化的前提下，軍用車輛自動(dòng)化的程度也越來越高。車載柴油機(jī)是軍用車輛不可或缺的動(dòng)力源之一。目前，柴油機(jī)的主流控制技術(shù)仍然停留在手動(dòng)控制階段，在帶載工況下易出現(xiàn)掉速的情況，造成速度不穩(wěn)定，且不能實(shí)時(shí)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理，操作效率低、維護(hù)性差，出現(xiàn)故障往往需要專業(yè)技術(shù)人員維護(hù)。但隨著智能診斷技術(shù)的不斷發(fā)展以及用戶對(duì)裝備自動(dòng)化的需求程度增加，柴油機(jī)自動(dòng)化控制裝置必然是當(dāng)今軍用車載柴油機(jī)的最佳選擇和發(fā)展趨勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種基于電子調(diào)速器EMR2的柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置，由微電腦指令的電子調(diào)速器EMR2實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟轉(zhuǎn)速，并保持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的工作穩(wěn)定性，其控制電路可靠、具備實(shí)時(shí)診斷能力，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柴油機(jī)的啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間、預(yù)熱時(shí)間、啟動(dòng)切斷時(shí)間、啟動(dòng)切斷時(shí)轉(zhuǎn)速、怠速運(yùn)行時(shí)間、升速過程時(shí)間和冷卻停機(jī)時(shí)間、無轉(zhuǎn)速信號(hào)、超速、低速、低油壓、低油溫、啟動(dòng)失敗、停機(jī)失敗等狀態(tài)。本發(fā)明的技術(shù)方案：本發(fā)明的柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置包括電子調(diào)速器EMR2電路、CAN顯示器及狀態(tài)指示燈電路，電子調(diào)速器EMR2電路通過CAN信號(hào)處理電路與ARM控制器連接，ARM控制器通過電平轉(zhuǎn)換電路與電子調(diào)速器EMR2電路連接，復(fù)位電路與ARM控制器連接，電子調(diào)速器EMR2電路負(fù)責(zé)控制柴油機(jī)的運(yùn)行并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障信息，并將這些信息從CAN信號(hào)處理電路發(fā)送出去，經(jīng)過CAN信號(hào)處理電路傳送至ARM控制器；與電子調(diào)速器EMR2電路連接的CAN顯示器及狀態(tài)指示燈電路顯示當(dāng)前柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息并將相關(guān)故障信息管進(jìn)行顯示；ARM控制器接收上位機(jī)的控制命令，從專用IO口輸出的控制信號(hào)經(jīng)過信號(hào)線到達(dá)電平轉(zhuǎn)換電路去控制執(zhí)行元件，并返回信息給上位機(jī)；復(fù)位電路負(fù)責(zé)系統(tǒng)上電后對(duì)ARM控制器進(jìn)行復(fù)位初始化。所述的ARM控制器包括主程序模塊、串口通訊模塊、CAN通訊模塊、毫秒定時(shí)中斷模塊和初始化模塊；串口通訊模塊通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，并存入隊(duì)列緩沖中，依據(jù)通訊協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并執(zhí)行命令；CAN通訊模塊接收EMR2發(fā)送給ARM控制器的CAN信息，并保存在CAN消息隊(duì)列中，供主程序調(diào)用；毫秒定時(shí)中斷模塊通過毫秒定時(shí)中斷函數(shù)設(shè)置延時(shí)時(shí)間標(biāo)志位，用于軟件毫秒級(jí)延時(shí)；初始化模塊對(duì)硬件接口、寄存器、變量進(jìn)行初始化。所述的主程序模塊首先進(jìn)行初始化，之后實(shí)時(shí)接收并解析串口命令，若是啟動(dòng)命令，自動(dòng)控制裝置進(jìn)入啟動(dòng)程序，首先給EMR2配電，預(yù)熱柴油機(jī)，預(yù)熱好后啟動(dòng)柴油機(jī)，柴油機(jī)運(yùn)行在怠速狀態(tài)20s后轉(zhuǎn)速切換到工作狀態(tài)，柴油機(jī)啟動(dòng)完成；若是停機(jī)命令，自動(dòng)控制裝置進(jìn)入停機(jī)程序，將轉(zhuǎn)速?gòu)墓ぷ魉俣惹袚Q至怠速，持續(xù)10s之后停止柴油機(jī)；若是查詢命令，直接返回相關(guān)信息，若是接收到錯(cuò)誤的命令，自動(dòng)控制裝置將返回錯(cuò)誤的處理信息。所述的串口通訊模塊由串口發(fā)送函數(shù)、串口接收中斷函數(shù)及串口分析函數(shù)組成，串口發(fā)送函數(shù)通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，串口中斷接收函數(shù)通過串口接收數(shù)據(jù)，并存入隊(duì)列緩沖中，串口分析函數(shù)依據(jù)通訊協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并執(zhí)行命令。所述的復(fù)位電路對(duì)ARM控制器進(jìn)行復(fù)位初始化，ARM控制器接收并返回信息給上位機(jī)，輸出的控制信號(hào)經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路傳送給電子調(diào)速器EMR2電路；電子調(diào)速器EMR2電路控制柴油機(jī)的運(yùn)行并采集柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障信息，并將這些信息通過CAN信號(hào)處理電路傳送給ARM控制器；CAN顯示器和狀態(tài)指示燈電路顯示、指示柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障信息；所述的電平轉(zhuǎn)換電路由電平轉(zhuǎn)換器、固體繼電器以及電磁繼電器構(gòu)成，ARM控制器發(fā)出的控制信號(hào)傳送到電平轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)固體繼電器線圈，使固體繼電器得電，控制信號(hào)傳送至電磁繼電器線圈，電磁繼電器觸點(diǎn)閉合，控制信號(hào)到達(dá)電子調(diào)速器EMR2電路和柴油機(jī)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：當(dāng)外界符合發(fā)生變化時(shí)電子調(diào)速器EMR2能夠自動(dòng)地調(diào)節(jié)噴油泵的供油量，以保證柴油機(jī)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定的運(yùn)行，并進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理；由微電腦指令的電子調(diào)速實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟轉(zhuǎn)速，并保持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的工作穩(wěn)定性，使其操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠，容錯(cuò)能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)成本低，設(shè)計(jì)周期短；所設(shè)計(jì)的電平轉(zhuǎn)換電路的輸出級(jí)則采用了固體繼電器和電磁繼電器，實(shí)現(xiàn)了控制電路與負(fù)載的電氣隔離，負(fù)載電路不存在由于觸點(diǎn)抖動(dòng)、回跳和電弧火化所引發(fā)的電磁干擾，且開關(guān)速度快，保證了執(zhí)行元件的動(dòng)作迅速、可靠；所設(shè)計(jì)CAN顯示器及狀態(tài)顯示燈回路將發(fā)光二極管分別接于不同狀態(tài)的回路中，可直接通過發(fā)光二極管的亮滅來顯示當(dāng)前所處狀態(tài)并進(jìn)行報(bào)警，CAN顯示器實(shí)時(shí)顯示柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，簡(jiǎn)單直觀；所設(shè)計(jì)ARM控制器由可編程器件組成，外設(shè)資源豐富，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，所有控制過程自動(dòng)完成，操作簡(jiǎn)單，可靠性好，成本低。附圖說明圖1為柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置控制電路原理示意圖。圖2為電平轉(zhuǎn)換電路的具體示意圖。圖3為柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置軟件模塊邏輯關(guān)系圖。圖4為柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置主程序模塊流程圖。圖5為串口分析函數(shù)邏輯流程圖。圖6為初始化函數(shù)邏輯流程圖。圖7為串口接收中斷函數(shù)邏輯流程圖。圖8為串口發(fā)送函數(shù)邏輯流程圖。圖9為毫秒定時(shí)中斷模塊邏輯流程圖。圖10為CAN接收中斷函數(shù)邏輯流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：如圖1：圖中所示的柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置包括電子調(diào)速器EMR2電路、CAN顯示器及狀態(tài)指示燈電路，電子調(diào)速器EMR2電路通過CAN信號(hào)處理電路與ARM控制器連接，ARM控制器通過電平轉(zhuǎn)換電路與電子調(diào)速器EMR2電路連接，復(fù)位電路與ARM控制器連接，電子調(diào)速器EMR2電路負(fù)責(zé)控制柴油機(jī)的運(yùn)行并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障信息，并將這些信息從CAN信號(hào)處理電路發(fā)送出去，經(jīng)過CAN信號(hào)處理電路傳送至ARM控制器；與電子調(diào)速器EMR2電路連接的CAN顯示器及狀態(tài)指示燈電路顯示當(dāng)前柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息并將相關(guān)故障信息管進(jìn)行顯示；ARM控制器接收上位機(jī)的控制命令，從專用IO口輸出的控制信號(hào)經(jīng)過信號(hào)線到達(dá)電平轉(zhuǎn)換電路去控制執(zhí)行元件，并返回信息給上位機(jī)；復(fù)位電路對(duì)ARM控制器進(jìn)行復(fù)位初始化，將一切信號(hào)值置于初始狀態(tài)。CAN顯示器及狀態(tài)指示燈電路主要由CAN顯示器及不同顏色的發(fā)光二極管組成，CAN顯示器用于柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障等信息的實(shí)時(shí)顯示，發(fā)光二極管根據(jù)亮滅、亮滅次數(shù)指示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警故障狀態(tài)。如圖3：ARM控制器包括主程序模塊、串口通訊模塊、CAN通訊模塊、毫秒定時(shí)中斷模塊和初始化模塊；串口通訊模塊通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，并存入隊(duì)列緩沖中，依據(jù)通訊協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并執(zhí)行命令；CAN通訊模塊接收EMR2發(fā)送給ARM控制器的CAN信息，并保存在CAN消息隊(duì)列中，供主程序調(diào)用；毫秒定時(shí)中斷模塊通過毫秒定時(shí)中斷函數(shù)設(shè)置延時(shí)時(shí)間標(biāo)志位，用于軟件毫秒級(jí)延時(shí)；初始化模塊對(duì)硬件接口、寄存器、變量進(jìn)行初始化。如圖2：ARM控制器D1從IO口發(fā)送出的控制信號(hào)KD1經(jīng)過信號(hào)線到達(dá)電平轉(zhuǎn)換器D2的A1引腳，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)K1從電平轉(zhuǎn)換器D2的B1引腳輸出到固體繼電器K1A的線圈，固體繼電器K1A得電后輸出信號(hào)StartEmr到電磁繼電器K5的線圈K5A，線圈K5A得電后，觸點(diǎn)K5閉合，24V的電壓送到電子調(diào)速器ERM2，電子調(diào)速器EMR2得電開始工作。同理，控制信號(hào)KD3經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換器D2、固體繼電器K1C、電磁繼電器K7后到達(dá)柴油機(jī)，使柴油機(jī)得電并啟動(dòng)柴油機(jī)，控制信號(hào)KD2經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換器D2、固體繼電器K1B、電磁繼電器K6后送至電子調(diào)速器EMR2，使電子調(diào)速器EMR2對(duì)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行切換。若將控制信號(hào)KD1賦值于啟動(dòng)電子調(diào)速器EMR2相反的電平，則實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)停機(jī)。電子調(diào)速器EMR2將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的柴油機(jī)狀態(tài)信息經(jīng)過CAN總線驅(qū)動(dòng)器D3后傳送至ARM控制器的CAN口。V1、V2、V3是繼電器續(xù)流二極管。本發(fā)明的核心組成部分是ARM控制器中的軟件運(yùn)行，主要功能是實(shí)時(shí)接收上位機(jī)從異步RS485串口發(fā)送的啟動(dòng)、查詢、停機(jī)命令并控制相應(yīng)的繼電器輸出控制電子調(diào)速器以及柴油機(jī)的運(yùn)行；實(shí)時(shí)接收電子調(diào)速器EMR2從CAN總線發(fā)送的柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障信息；軟件可以設(shè)定運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障等信息，并通過異步RS485串口實(shí)時(shí)返回信息給上位機(jī)，運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障包括柴油機(jī)的控制時(shí)間、報(bào)警限定值、預(yù)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)警并停機(jī)。柴油機(jī)的控制時(shí)間包括：?jiǎn)?dòng)延時(shí)時(shí)間，預(yù)熱時(shí)間，啟動(dòng)切斷時(shí)間，啟動(dòng)切斷時(shí)轉(zhuǎn)速、怠速運(yùn)行時(shí)間，升速過程時(shí)間和冷卻停機(jī)時(shí)間?？稍O(shè)定柴油機(jī)的報(bào)警限定值，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)超限預(yù)報(bào)警不停機(jī)、報(bào)警同時(shí)停機(jī)。預(yù)報(bào)警的項(xiàng)目包括：超速、低速、低油溫、低油壓等。自動(dòng)報(bào)警并停機(jī)的項(xiàng)目包括：無轉(zhuǎn)速信號(hào)、超速、低速、低油壓、低油溫、啟動(dòng)失敗、停機(jī)失敗，速度傳感器開路/短路，水泵水壓過低及超流量等。如圖3：ARM控制器包括主程序模塊、串口通訊模塊、CAN通訊模塊、毫秒定時(shí)中斷模塊和初始化模塊；串口通訊模塊通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，并存入隊(duì)列緩沖中，依據(jù)通訊協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并執(zhí)行命令；CAN通訊模塊接收EMR2發(fā)送給ARM控制器的CAN信息，并保存在CAN消息隊(duì)列中，供主程序調(diào)用；毫秒定時(shí)中斷模塊通過毫秒定時(shí)中斷函數(shù)設(shè)置延時(shí)時(shí)間標(biāo)志位，用于軟件毫秒級(jí)延時(shí)；初始化模塊對(duì)硬件接口、寄存器、變量進(jìn)行初始化。圖4是主程序模塊：上電首先進(jìn)行初始化，確保ARM控制器上電后，第一時(shí)間保證整個(gè)硬件電路的暢通。之后實(shí)時(shí)接收并解析串口命令，若是啟動(dòng)命令，自動(dòng)控制裝置進(jìn)入啟動(dòng)程序，首先給EMR2配電，預(yù)熱柴油機(jī)，預(yù)熱好后啟動(dòng)柴油機(jī)，柴油機(jī)運(yùn)行在怠速狀態(tài)20s后轉(zhuǎn)速切換到工作狀態(tài)，柴油機(jī)啟動(dòng)完成；若是停機(jī)命令，自動(dòng)控制裝置進(jìn)入停機(jī)程序，將轉(zhuǎn)速?gòu)墓ぷ魉俣惹袚Q至怠速，持續(xù)10s之后停止柴油機(jī)。若是查詢命令，直接返回相關(guān)信息，若是接收到錯(cuò)誤的命令，自動(dòng)控制裝置將返回錯(cuò)誤的處理信息。在整個(gè)軟件運(yùn)行期間，上位機(jī)一直定時(shí)發(fā)送命令給自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)控制裝置根據(jù)不同的命令實(shí)時(shí)返回柴油機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警故障等信息，當(dāng)柴油機(jī)狀態(tài)出現(xiàn)異常，自動(dòng)控制裝置將自動(dòng)報(bào)警。如圖5、圖7、圖8：串口通訊模塊由串口發(fā)送函數(shù)、串口接收中斷函數(shù)及串口分析函數(shù)組成，串口發(fā)送函數(shù)通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，串口中斷接收函數(shù)通過串口接收數(shù)據(jù)，并存入隊(duì)列緩沖中，串口分析函數(shù)依據(jù)通訊協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并執(zhí)行命令。如圖6為、圖9、圖10：CAN通訊模塊通過CAN中斷接收函數(shù)接收EMR2發(fā)送給ARM控制器的CAN信息，并保存在CAN消息隊(duì)列中，供主程序調(diào)用。毫秒定時(shí)中斷模塊通過毫秒定時(shí)中斷函數(shù)設(shè)置延時(shí)時(shí)間標(biāo)志位，用于軟件毫秒級(jí)延時(shí)。初始化模塊包括初始化函數(shù)，主要對(duì)硬件接口、寄存器、變量進(jìn)行初始化。本發(fā)明采取的可靠性措施有數(shù)組下標(biāo)越界檢查，增大緩沖區(qū)大小防止溢出等；為了防止數(shù)據(jù)幀丟失、誤碼，軟件在數(shù)據(jù)通訊中采取串口中斷接收方式和CAN中斷接收方式、并將接收的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)隊(duì)列，同時(shí)設(shè)置了CAN屏蔽碼和驗(yàn)收碼對(duì)無關(guān)信息進(jìn)行屏蔽，提高了設(shè)備之間的通信可靠性，對(duì)接收和發(fā)送的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC16校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性?？紤]到柴油機(jī)在低溫下啟動(dòng)，軟件可動(dòng)態(tài)設(shè)置的預(yù)熱等待時(shí)間，充分確保柴油機(jī)能在低溫環(huán)境下正常啟動(dòng)，增強(qiáng)軟件的環(huán)境適應(yīng)性。在設(shè)計(jì)過程中遵循結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計(jì)思想，結(jié)構(gòu)清晰，使得軟件具有很好的可讀性和可維護(hù)性。采用黑盒測(cè)試、白盒測(cè)試以及邊界測(cè)試等測(cè)試方法分析和測(cè)試代碼，以確定代碼與需求分析之間的符合程度。采用模塊測(cè)試方法，使模塊之間相互隔離，驗(yàn)證其輸入和輸出以及模塊功能，這些測(cè)試方法確保了軟件工作正常、穩(wěn)定、可靠。