[发明专利]集成多种发动机控制IP核的控制单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机的电子燃油喷射(electronic fuel injection，EFI)系统，例如用于船用或车用发动机，特别是涉及一种发动机的电子燃油喷射系统中的电子控制单元(electroni c control unit，ECU)。

背景技术

发动机的EFI系统可以划分为三个子系统，分别是：燃油传送子系统(fuel delivery system)、进气子系统(air induction system)和电子控制子系统(electronic control system)。其中，电子控制子系统包括ECU、各种传感器、燃油喷射器总成(fuel injector assembly)等。

目前，发动机EFI系统中的ECU一般选用单片机(microcontroller，微控制器)。随着发动机控制精度要求日益提高以及控制功能日益复杂，单片机的运算处理能力已难以胜任处理大量信息的要求。例如对缸内燃烧过程控制时，必须在发动机燃烧过程极短时间内(微秒级)采集并处理相关信息并进行逐缸控制。

同时，作为特殊应用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)的单片机也有一些“先天”不足。例如单片机的生命周期和发动机的生命周期不一致，可能导致单片机停产后给发动机维修带来不便；在电子控制子系统小批量生产时，这一矛盾尤为突出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种发动机的电子控制子系统的ECU，不仅具有较快的运算速度，而且便于维修更换。

为解决上述技术问题，本发明集成多种发动机控制IP核的控制单元采用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)，包括：

-处理器；

-总线；

-数字时钟管理器(digital clock manager，DCM)，输出时钟信号；

-发动机位置获取(engine position acquisition，EPA)模块，根据输入的曲轴信号和凸轮轴信号，输出表征发动机当前位置的相位信号和发动机转速信号；

-喷射过程控制(injection process control，IPC)模块，根据输入的表征发动机当前位置的相位信号，输出发动机喷油脉冲控制信号；

-模数转换控制(analog to digital control，ADC)模块，控制外部模数转换芯片进行信号的模数转换；

所述发动机位置获取模块、喷射过程控制模块、模数转换控制模块均支持中断工作方式；

-中断控制器，对所有中断信号管理，实现对处理器中断信号的输出。

所述处理器、数字时钟管理器、发动机位置获取模块、喷射过程控制模块、模数转换控制模块、中断控制器均以知识产权核(intellectual property core，IP core，IP核)的形式挂接到所述总线。

本发明发动机的ECU可以利用FPGA的硬件并行计算能力，从而大大提高ECU的计算速度。本发明发动机的ECU还将各功能模块相分离，并将各功能模块固化为FPGA硬件(IP核)，以芯片级提供应用，从而使得整个系统呈现模块化和层次化，降低了软件实现的复杂程度，有利于提升系统运行的稳定性，有利于加快开发调试和维修维护速度。

附图说明

图1是本发明发动机的ECU的系统框图一；

图2是本发明发动机的ECU的系统框图二；

图3是本发明发动机的ECU中EPA模块的输入输出示意图；

图4是本发明发动机的ECU中IPC模块的输入输出示意图；

图5是本发明发动机的ECU中ADC模块的输入输出示意图；

图6是本发明发动机的ECU中DAC模块的示意图；

图7是本发明发动机的ECU中看门狗模块的示意图；

图8是本发明发动机的ECU中触点及拨码开关IP核的示意图；

图9是本发明发动机的ECU中高速开关控制器IP核的示意图；

图10是本发明发动机的ECU中高速开关控制器IP核以4路组合输出的示意图；

图11是本发明发动机的ECU中继电器触点输出IP核的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明发动机的ECU包括：

-处理器；

-总线；

-DCM，向各个IP核输出时钟信号；

-EPA模块，根据输入的曲轴信号和凸轮轴信号，输出表征发动机当前位置的相位信号和发动机转速信息；