一種發動機狀態監測和故障診斷模塊的製作方法
2023-07-13 17:20:36 1
專利名稱：一種發動機狀態監測和故障診斷模塊的製作方法
技術領域：
一種發動機狀態監測和故障診斷模塊技術領域[0001]本實用新型涉及發動機的狀態檢測和故障診斷技術領域，特別是涉及一種基於 ARM和CAN總線的汽車發動機狀態監測和故障診斷車載模塊。
背景技術：
[0002]隨著汽車產業的快速增長，人們對汽車要求也越來越高，其中最重要的就是行駛 的安全性，與安全相應的發動機狀態監控與故障診斷功能關鍵部件也因此而日益備受關注。[0003]計算機、通信、傳感器等信息技術的發展推動了汽車電子化程度的不斷提高，增加 了汽車狀態監控和故障診斷的能力。當前一些新型診斷系統即隨車診斷系統利用微處理電 子控制單元(ECU)對電控系統各部件進行檢測和診斷，可以對汽車電控系統參數實行連續 監控，並能記錄系統的間歇故障，查找故障及時方便，已在一些高檔汽車中推廣使用。[0004]但是，目前在汽車電子化監控、故障診斷和處理調度系統方面的研究仍比較薄弱， 研究理論和模型比較多，實用的的汽車電子化監控、故障診斷和處理調度系統比較少，主要 問題表現為(I)發動機監控系統的功能簡單，通用性也差；(2)監控系統智能化程度低， 系統的實時性和可用性待提高；(3)遠程通信環節不夠開放和優化，不符合國際化標準，車 輛內部網和外部網系統工作不協調，不能真正實現汽車的狀態監控和實時的調度處理與故 障診斷；(4)不適用於以柴油發動機驅動的貨運車輛和工程車輛的電子化監控。發明內容[0005]針對上述情況，本實用新型目的是為了克服現有技術的缺陷或不足，提供一種發 動機狀態監測和故障診斷模塊，主要針對重型卡車等大型車輛使用的柴油發動機狀態測試 與故障診斷技術，以及車輛動態管理信息傳輸的理論、體系結構及應用進行研究開發，目標 是研製出高性能的、開放性的、國際化的車輛柴油發動機狀態測試與故障診斷智能模塊和 控制單元E⑶(Engine Control Unit),在發動機生產和組裝市場中推廣應用。[0006]為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下[0007]—種發動機狀態監測和故障診斷模塊，包括主控MCU、人機互動裝置、數據通信裝 置。主控MCU採用ARM微處理器；數據通信裝置與主控MCU相連，並能與發動機E⑶連接， 用於獲取發動機ECU中的發動機狀態和故障信息；人機互動裝置與主控MCU相連，用於輸入 控制參數，設置主控MCU工作模式，顯示發動機狀態監測和故障診斷數據。[0008]人機互動裝置由觸控螢幕驅動單元、觸控螢幕、IXD驅動單元、IXD顯示屏構成。其中的 IXD驅動單元與ARM微處理器的可變靜態存儲控制器FSMC相連，觸控螢幕驅動單元與ARM微 處理器的串行外設接口 SPI相連。[0009]數據通信裝置採用CAN收發器，該CAN收發器與主控MCU的CAN控制器、發動機 E⑶的CAN總線分別相連。[0010]本實用新型的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，還包括串口電平轉換電路。該串口電平轉換電路與主控MCU的串口、車載GPS模塊分別相連，用於獲取GPS數據。上述的人機互動裝置可以顯示衛星定位坐標數據。上述的ARM微處理器的晶片型號為STM32F103VET，晶片中固化有實時作業系統和通用嵌入式圖形界面開發系統。。上述的IXD驅動單元由型號為SSD1963的晶片構成。上述的觸控螢幕驅動單元由型號為ADS7843的晶片構成。上述的CAN收發器由型號為CTM1050T的晶片構成。本實用新型的有益效果(I)抗幹擾能力強，傳輸速率高，能夠保證數據有效、快速、穩定地傳輸；(2)在CAN總線和SAE J1939協議的基礎上，充分利用ARM微處理電路的功能，較大程度上減少系統外圍電路，減少車身布線，硬體方案軟體化，簡化了設計，降低了成本；(3)本產品使用方便，體積小適合便攜，支持標準的SAE J1939協議，可用於標準的符合SAE J1939協議的發機機ECU的數據檢測和故障診斷；(4)能夠做到及時、直觀地查看車輛故障；(5)CAN總線將整車構成一個網絡系統，能夠提升系統的靈活性，方便地增加設備，擴大了可開發的空間。(6)適用於以柴油發動機驅動的重型卡車等貨運車輛和工程車輛的電子化監控。
圖1，本實用新型的結構示意圖；圖2，本實用新型的基本工作流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步的描述如圖1所示，本實用新型提供的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，包括主控MCU、人機互動裝置、數據通信裝置。數據通信裝置與主控MCU相連，並能與發動機E⑶連接，用於獲取發動機ECU中的發動機狀態和故障信息；人機互動裝置與主控MCU相連，用於輸入控制參數，設置主控MCU工作模式，顯示發動機狀態監測和故障診斷數據。主控MCU採用帶有CAN控制器的ARM處理器作為主控來完成通訊、人機互動界面的輸入輸出控制和數位訊號解析。優選的，主控MCU採用基於Cortex-M3內核的晶片型號為STM32F103VET的32位MCU作為控制器，該晶片自帶有可變靜態存儲控制器FSMC、串行外設接口 SP1、CAN控制器和串口 UART。STM32F103VET作為新一代基於Cortex_M3內核的ARM處理器，其卓越的性能和功耗控制能夠適用於廣泛的應用領域；而其特殊的可變靜態存儲技術FSMC具有高度的靈活性，對於存儲容量要求較高的嵌入式系統設計，能夠在不增加外部分立器件的情況下，擴展多種不同類型和容量的存儲晶片，降低了系統設計的複雜性，提高了系統的可靠性。人機互動裝置由觸控螢幕驅動單元、觸控螢幕、IXD驅動單元、IXD顯示屏構成。其中的IXD驅動單元與ARM微處理器的可變靜態存儲控制器FSMC相連，觸控螢幕驅動單元與ARM微處理器的串行外設接口 SPI相連。主控MCU的可變靜態存儲控制器FSMC通過IXD驅動單元驅動IXD顯示屏，用於顯示發動機狀態監測和故障診斷數據，使得顯示刷新更加流暢。LCD驅動單元由型號為SSD1963的晶片構成。優選的，IXD顯示屏為4. 3英寸。主控MCU的串行外設接口 SPI通過觸控螢幕驅動單元驅動觸控螢幕，用於輸入控制參數，設置主控MCU工作模式，代替傳統的複雜的按鍵控制電路，使得系統更加的緊湊。優選的，觸控螢幕驅動單元由型號為ADS7843的晶片構成。數據通信裝置採用CAN收發器，該CAN收發器與主控MCU的CAN控制器、發動機E⑶的CAN總線分別相連。主控MCU的CAN控制器通過帶高速隔離的CAN收發器與發動機ECU的CAN總線相連，用於獲取發動機ECU中的發動機狀態和故障信息，能減少外部信號對系統的幹擾。優選的，CAN收發器由型號為CTM1050T的晶片構成。進一步的，本實用新型的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，還包括RS232串口電平轉換電路。該串口電平轉換電路與主控MCU的串口 UART、車載GPS模塊分別相連，用於獲取GPS數據。車載GPS模塊信號通過該串口電平轉換電路直接送入MCU的串口 UART，經過主控MCU處理後，通過人機互動裝置中的IXD顯示屏顯示衛星定位坐標數據。如圖2所示，本實用新型的主控MCU晶片中固化有uC/OS-1I實時作業系統和UC/⑶I通用嵌入式圖形界面開發系統，實現狀態監控和故障診斷。可實現SAE J1939解析任務、GPS解析任務、觸控螢幕任務和界面顯不任務。其中界面顯不任務使用uC/⑶I通用嵌入式圖形界面開發系統，分為數據表顯示、單儀錶盤顯示、多儀錶盤同時顯示、GPS坐標定位圖和設置界面等；使用屏幕下方的觸摸按鍵進行切換界面。本實用新型通過CAN總線與發動機E⑶相連，發動機E⑶系統正常運行時，能接收發動機ECU發送過來的狀態和故障信息，通過SAE J1939X協議對狀態和故障信息數據進行解調、判讀、統計後，將相應的發動機狀態監測和故障診斷數據結果顯示在LCD顯示屏上。IXD顯示屏能夠以虛擬儀錶盤和數字表格的形式顯示發動機參數，表格界面可以同時顯示12個數據，多表界面可同時顯示4個參數(可翻頁)的儀錶盤指針的變化，單表界面可顯示單個參數(可翻頁)的儀錶盤指針變化。IXD顯示屏的GPS坐標定位圖界面可以顯示衛星定位坐標圖，在收到衛星信號時刷新界面和時間。本實用新型提供的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊的功能包括可檢測發動機轉速、油壓、油溫等多個參數；觸摸控制，省去複雜的按鍵控制，使得產品外觀簡捷；顯示界面多樣化，有數據表格、儀錶盤、GPS坐標定位圖等；其中GPS坐標定位圖顯示界面適用於全球能收到衛星信號的區域。以上僅為通過優選實施例對本實用新型的主要原則和精神進行的陳述，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是包括主控MCU、人機互動裝置、數據通信裝置；所述主控MCU為ARM微處理器；所述數據通信裝置與主控MCU相連，並能與發動機E⑶連接，用於獲取發動機E⑶中的發動機狀態和故障信息；所述人機互動裝置與主控MCU相連，用於輸入控制參數，設置主控MCU工作模式，顯示發動機狀態監測和故障診斷數據。
2.根據權利要求1所述的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是所述人機互動裝置由觸控螢幕驅動單元、觸控螢幕、LCD 驅動單元、LCD顯示屏構成；所述的LCD驅動單元與所述ARM微處理器的可變靜態存儲控制器FSMC相連；所述觸控螢幕驅動單元與所述ARM微處理器的串行外設接口 SPI相連。
3.根據權利要求1所述的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是所述數據通信裝置為CAN收發器；所述CAN收發器與所述主控MCU的CAN控制器、發動機ECU的CAN總線分別相連。
4.根據權利要求1-3之一所述的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是還包括串口電平轉換電路；所述串口電平轉換電路與所述主控MCU的串口、車載GPS模塊分別相連，用於獲取GPS數據；所述人機互動裝置可以顯示衛星定位坐標數據。
5.根據權利要求1-3之一所述的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是所述的ARM微處理器的晶片型號為STM32F103VET。
6.根據權利要求2所述的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是所述的LCD驅動單元由型號為SSD1963的晶片構成。
7.根據權利要求2所述的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是所述的觸控螢幕驅動單元由型號為ADS7843的晶片構成。
8.根據權利要求3所述一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是所述的CAN收發器由型號為CTM1050T的晶片構成。
9.根據權利要求4所述的一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，其特徵是，所述的ARM微處理器的晶片型號為STM32F103VET ;所述的IXD驅動單元由型號為SSD1963的晶片構成；所述的觸控螢幕驅動單元由型號為ADS7843的晶片構成；所述的CAN收發器由型號為CTM1050T的晶片構成。
專利摘要本實用新型公開了一種發動機狀態監測和故障診斷模塊，包括ARM微處理器主控MCU、人機互動裝置、數據通信裝置；數據通信裝置能通過CAN總線與發動機ECU連接，人機互動裝置採用觸控螢幕和LCD顯示屏，能智能化地獲取和顯示發動機狀態監測和故障診斷數據。本實用新型基於SAEJ1939協議，適用於各種柴油發動機驅動的重型卡車等貨運車輛和工程車輛的電子化監控和調度管理、診斷維修，可以方便快捷的進行界面切換和形象生動的描述出發動機的參數，能夠及時直觀多樣化的顯示出多種重要的發動機參數，以便發動機操作者實時了解發動機系統的運行狀況，同時可以提供豐富的診斷信息以利於診斷維修。
文檔編號G01M15/00GK202836971SQ201220433410
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者劉永洪, 肖又銘 申請人:桂林金銘和智控科技有限公司