基于CAN总线技术的客车发动机怠速控制方法

周小辉

基于CAN总线技术的客车发动机怠速控制方法

周小辉

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门361023）

阐述发动机怠速控制的意义，分析当前客车发动机怠速控制方法的不足，具体介绍一种基于CAN总线技术的客车发动机怠速控制方法。该方法可实现在满足整车用电量的前提下，对发动机怠速进行实时调整并处于适当较低状态，从而达到降低油耗的目的。

客车发动机；怠速控制；CAN总线技术

1 概述

怠速状态是指汽车发动机无载荷运转时的平稳状态[1]。发动机怠速过低会增加有害物质的排放，甚至会出现熄火的现象；而发动机怠速过高，则会增加燃料的消耗量。因此，必须将发动机怠速调整到适当的范围内。

目前，为使客车节油，一般是将发动机怠速保持一个较低的转速。当客车开启空调或其它大功率用电设备时，会拉低发电机发电电压，使得发电机发电量不足，此时需要提高发动机的怠速转速来增加发电机的发电量以满足空调或其他电器的用电需求。传统的客车怠速提升方式是，当开空调或使用大功率电器时，由车身电路给发动机一个怠速提升信号，发动机按设定好的转速提升[2]。这种怠速提升方式是根据以前的经验进行预估，一般存在以下问题：提高的怠速转速只能一档，不能确定是否符合当前怠速时的用电量，有可能出现怠速提升过高、油耗大，或是怠速提升不够、发电量仍然不足等问题。

由于目前国内的客车领域还没有相关的技术解决方案，为此笔者通过阐述一种基于CAN总线技术[3]的客车发动机怠速控制方法来解决上述问题，实现对发动机怠速转速进行实时调整[4]，克服因用电设备增加后发电机发电电压被拉低而导致的发电机发电量不足、容易熄火等问题。

2 系统组成及控制流程

2.1 系统组成

该系统主要包括：发电机1、仪表总线系统2、微处理器3、蓄电池4、CAN总线5、发动机ECU 6以及发动机7。仪表总线系统2与蓄电池4、发电机1、微处理器3、各用电设备8连接；微处理器3通过CAN总线[5]5与发动机ECU6连接；发动机ECU6与发动机7连接。如图1所示。

其中仪表总线系统通过检测客车的电气系统电压及电流[6]，获取发电机的发电电压以及发电电流等所需数据；仪表总线系统将所获得的数据送至微处理器分析；经过分析后微处理器通过CAN总线与发动机ECU连接，并发送提升、降低或保持发动机怠速转速报文，由发动机ECU控制并调整发动机的怠速转速。

2.2 系统CAN通讯

微处理器3和发动机ECU6内部都包括CAN收发器和CAN控制器，并采用SAE J1939作为CAN总线的通讯协议。CAN控制器和CAN收发器在内部相连，CAN收发器通过CAN总线实现外部互相连接。系统的CAN通讯如图2所示。具体为：微处理器3将从仪表总线系统2所获得的数据经分析后，通过其内部的CAN控制器31将结果送至CAN收发器32，通过CAN收发器32向CAN总线网络发送调整发动机怠速转速的报文；发动机ECU 6通过其CAN收发器62接收到来至微处理器3的指令后，传送至其CAN控制器61，并执行指令的具体内容。

与传统方法通过车身电路给发动机ECU一个怠速提升信号（一般采用怠速设置开关+怠速微调开关组合调整）来控制发动机怠速按设定好的转速调整相比，本系统采用CAN总线技术对发动机怠速转速进行调整显然更具实时性、灵活性和准确性。

2.3 系统控制流程

基于CAN总线技术的客车发动机怠速控制流程如图3所示，包括以下步骤：

1）S1。通过档位检测器检测客车是否处于空档或停车档，若是则判断该发动机处于怠速状态，执行步骤S2；若否则判断该发动机不是处于怠速状态，即发动机怠速状态结束，此时通过发动机ECU6控制使发动机7的怠速转速恢复至预设值。

2）S2。由仪表总线系统2检测客车的电气系统电压，并将发电机1的发电电压数值输送至微处理器3。微处理器3中预设有蓄电池4的充电电压数值（通常蓄电池4的输出电压是24 V，高于此电压即认为可以给蓄电池4充电。为了保护蓄电池4，蓄电池4的充电电压应当不高于其输出电压的1.2倍即28.8 V，因此蓄电池4的充电电压应当介于24 V至28.8 V之间，通常设为27.6 V）。微处理器3将发电机1的发电电压与蓄电池4充电电压对比[7]。若发电电压低于充电电压则执行步骤S3，若发电电压等于充电电压则执行步骤S4，若发电电压高于充电电压则执行步骤S5。也可以通过检测电流进行判断，与上述方法类似。

3）S3。微处理器3将对比结果通过CAN总线5发送至发动机ECU6，并由发动机ECU 6控制发动机7以25～35 r/min提升怠速转速[8]，优选30 r/min，并执行步骤S2。

4）S4。微处理器3将对比结果通过CAN总线5发送至发动机ECU6，并由发动机ECU6控制发动机7保持发动机怠速转速，并指引步骤S1。

5）S5。微处理器3将对比结果通过CAN总线5发送至发动机ECU6，并由发动机ECU6控制发动机7以25～35 r/min降低怠速转速，优选30 r/min，并执行步骤S2。

需要说明的是，发动机的怠速转速并不是无限制地调节，其具有最高限值和最低限值[9]，步骤S3和S5调节发动机怠速转速时不得超出该最低限值与最高限值所界定的调节范围。当用电设备过多、所需电量过大时，即便是将发动机的怠速转速调至最高限值也无法满足用电设备的所需电量。针对这种情况，该控制系统还设有报警功能，当发动机的怠速转速接近最高限值时，该控制系统会自动报警，以提醒操作者关闭部分用电设备。

3 结束语

本文所阐述的一种基于CAN总线技术的客车发动机怠速控制方法，可对发动机怠速转速进行实时调整，克服因用电设备增加导致的发电机发电量不足、客车容易熄火等问题。可有效保证发动机怠速时发电机的发电量可满足各用电设备所需的用电量，避免蓄电池亏电，同时使发动机怠速转速处于较低状态，达到降低油耗的目的。

[1]朱怡平.汽车发动机怠速控制系统设计[J].交通科技与经济，2012，14（4）：123-125.

[2]张金龙，赵芙生.汽油发动机怠速的预测控制[J].南京林业大学学报：自然科学版，2002，26（1）：50-52.

[3]罗峰，孙泽昌.汽车CAN总线系统原理、设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2010.

[4]程庆，黄河，吴平友.发动机怠速智能控制系统的研究[J].传动技术，2003，17（4）：31-33.

[5]姚健欣.CAN总线技术的研究与应用[D].武汉：华中科技大学.2001.

[6]孙仁云，付百学，司景萍.汽车电器与电子技术[M].北京：机械工业出版社，2011.

[7]樊林，裴普成，杨武，等.电控汽油机怠速控制方式[J].汽车工程，2002，24（6）：490-493.

[8]叶正茂.电控汽油喷射怠速控制的研究[D].北京：清华大学，1996.

[9]原霞，张翠平，杨庆佛.发动机怠速稳定性控制方法的分析研究[J].太原理工大学学报，2003，34（2）：181-183.

修改稿日期：2016-11-28

Control Method for Coach Engine Idle Speed Based on CAN Bus Technology

Zhou Xiaohui
（Xiamen KingLongUnited Automotive IndustryCo.,Ltd,Xiamen 361023,China）

The author expounds the significance ofthe engine idle speed control,analyzes the current shortages ofthe idle speed control method for coach's engines,and specificallynarrates a idle speed control method based on the CAN bus technologyfor the coach's engines.This method can adjust the engine idle speed in real time under the premise of meetingthe vehicle electric consumption and be in the proper lowstate,soas toreduce the fuel consumption.

coach engine;idle speed control;CANbus technology

U463.6；U464

A

1006-3331（2017）02-0007-02

周小辉（1986-），男，工程师；研究方向为汽车电器。