[發明專利]集成多種發動機控制IP核的控制單元

無效

• 申請號: 201010233644.7
• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號: CN101936234A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 金江善;姜春宇;張岳;凌勵遜;王昌慶
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: F02D41/30
• 分類號: F02D41/30;F02D41/26
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種發動機的電子燃油噴射(electronic?fuel?injection，EFI)系統，例如用于船用或車用發動機，特別是涉及一種發動機的電子燃油噴射系統中的電子控制單元(electroni?c?control?unit，ECU)。

背景技術

發動機的EFI系統可以劃分為三個子系統，分別是：燃油傳送子系統(fuel?delivery?system)、進氣子系統(air?induction?system)和電子控制子系統(electronic?control?system)。其中，電子控制子系統包括ECU、各種傳感器、燃油噴射器總成(fuel?injector?assembly)等。

目前，發動機EFI系統中的ECU一般選用單片機(microcontroller，微控制器)。隨著發動機控制精度要求日益提高以及控制功能日益復雜，單片機的運算處理能力已難以勝任處理大量信息的要求。例如對缸內燃燒過程控制時，必須在發動機燃燒過程極短時間內(微秒級)采集并處理相關信息并進行逐缸控制。

同時，作為特殊應用集成電路(application?specific?integrated?circuit，ASIC)的單片機也有一些“先天”不足。例如單片機的生命周期和發動機的生命周期不一致，可能導致單片機停產后給發動機維修帶來不便；在電子控制子系統小批量生產時，這一矛盾尤為突出。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種發動機的電子控制子系統的ECU，不僅具有較快的運算速度，而且便于維修更換。

為解決上述技術問題，本發明集成多種發動機控制IP核的控制單元采用現場可編程邏輯門陣列(field?programmable?gate?array，FPGA)，包括：

-處理器；

-總線；

-數字時鐘管理器(digital?clock?manager，DCM)，輸出時鐘信號；

-發動機位置獲取(engine?position?acquisition，EPA)模塊，根據輸入的曲軸信號和凸輪軸信號，輸出表征發動機當前位置的相位信號和發動機轉速信號；

-噴射過程控制(injection?process?control，IPC)模塊，根據輸入的表征發動機當前位置的相位信號，輸出發動機噴油脈沖控制信號；

-模數轉換控制(analog?to?digital?control，ADC)模塊，控制外部模數轉換芯片進行信號的模數轉換；

所述發動機位置獲取模塊、噴射過程控制模塊、模數轉換控制模塊均支持中斷工作方式；

-中斷控制器，對所有中斷信號管理，實現對處理器中斷信號的輸出。

所述處理器、數字時鐘管理器、發動機位置獲取模塊、噴射過程控制模塊、模數轉換控制模塊、中斷控制器均以知識產權核(intellectual?property?core，IP?core，IP核)的形式掛接到所述總線。

本發明發動機的ECU可以利用FPGA的硬件并行計算能力，從而大大提高ECU的計算速度。本發明發動機的ECU還將各功能模塊相分離，并將各功能模塊固化為FPGA硬件(IP核)，以芯片級提供應用，從而使得整個系統呈現模塊化和層次化，降低了軟件實現的復雜程度，有利于提升系統運行的穩定性，有利于加快開發調試和維修維護速度。

附圖說明

圖1是本發明發動機的ECU的系統框圖一；

圖2是本發明發動機的ECU的系統框圖二；

圖3是本發明發動機的ECU中EPA模塊的輸入輸出示意圖；

圖4是本發明發動機的ECU中IPC模塊的輸入輸出示意圖；

圖5是本發明發動機的ECU中ADC模塊的輸入輸出示意圖；

圖6是本發明發動機的ECU中DAC模塊的示意圖；

圖7是本發明發動機的ECU中看門狗模塊的示意圖；

圖8是本發明發動機的ECU中觸點及撥碼開關IP核的示意圖；

圖9是本發明發動機的ECU中高速開關控制器IP核的示意圖；

圖10是本發明發動機的ECU中高速開關控制器IP核以4路組合輸出的示意圖；

圖11是本發明發動機的ECU中繼電器觸點輸出IP核的示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發明發動機的ECU包括：

-處理器；

-總線；

-DCM，向各個IP核輸出時鐘信號；

-EPA模塊，根據輸入的曲軸信號和凸輪軸信號，輸出表征發動機當前位置的相位信號和發動機轉速信息；