一种发动机控制单元和汽车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于驱动点火线圈的发动机控制单元，该发动机控制单元包括用于产生控制信号的输入及控制部分、以及输出端子，其特征在于，该发动机控制单元还包括：第一输出端口，连接在输入及控制部分和输出端子之间；第二输出端口，连接在输入及控制部分和输出端子之间；以及连接元件或第一电子开关元件，其中，连接元件布置于第一输出端口，用于经输出端子传送控制信号至点火线圈，以及第一电子开关元件布置于第二输出端口，控制信号使得第一电子开关元件关断，以经输出端子驱动点火线圈。通过本发明的发动机控制单元，使得一个发动机控制单元能够支持两种不同类型的点火线圈，节约开发成本和周期。
【专利说明】一种发动机控制单元和汽车
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆领域，具体地，涉及一种发动机控制单元和包括该发动机控制单元的汽车。
【背景技术】
[0002]随着人们环保意识的增强及燃油成本的提高，发动机小型化成为了发动机设计中常用的技术手段。发动机的点火主要是通过点火线圈产生高电压来使火花塞被击穿以点燃缸内汽油与空气的混合物而实现的。而点火线圈的驱动主要依靠与之连接的驱动部分的导通和关断，而该驱动部分的导通和关断受发动机控制单元(ECU)内的输入及控制部分控制，该输入及控制部分根据接收到的发动机转速、水温、压力、负荷等信号来产生一控制信号，该控制信号使得所述驱动部分导通或关断。然而，在驱动部分的导通和关断过程中，会在点火线圈的电流通路上产生较大的电压尖峰，这会对相邻的元器件产生干扰，且该电压尖峰越大，所产生的干扰也就越大。
[0003]在以往的发动机控制系统中，由于对点火线圈能量的要求并不是太高，从成本的角度考虑常常把点火线圈的驱动部分放在ECU内。但随着发动机小型化的发展，以及对点火线圈能量要求的提高，导致在驱动部分的导通和关断过程中，产生的电压尖峰也会升高，从而加大对ECU内的周围元件的干扰。
[0004]为避免点火线圈对ECU内部产生较大的干扰，现在一部分应用将点火线圈的驱动部分设计在了点火线圈内部，ECU通过控制在点火线圈内部的驱动部分的导通和关断，来达到驱动点火线圈的目的。但这种方法的成本较高。目前，在成本压力的情况下，仍存在一些需将点火线圈的驱动部分放在ECU内部的情况。因此，在当前两种类型的点火线圈同时存在的情况下，需开发两种E⑶来分别驱动(换言之，支持)这两种点火线圈，这就造成了 E⑶开发周期长、成本增加等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种发动机控制单元，以及包括该发动机控制单元的汽车，以解决上述现有技术中的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种用于驱动点火线圈的发动机控制单元，该发动机控制单元包括用于产生控制信号的输入及控制部分、以及输出端子，其特征在于，该发动机控制单元还包括:第一输出端口，连接在所述输入及控制部分和所述输出端子之间；第二输出端口，连接在所述输入及控制部分和所述输出端子之间；以及连接元件或第一电子开关元件，其中，所述连接元件布置于所述第一输出端口，用于经所述输出端子传送所述控制信号至所述点火线圈，以及所述第一电子开关元件布置于所述第二输出端口，所述控制信号使得所述第一电子开关元件关断，以经所述输出端子驱动所述点火线圈。
[0007]本发明还提供一种用于驱动点火线圈的发动机控制单元，该发动机控制单元包括用于产生控制信号的输入及控制部分，其特征在于，该发动机控制单元还包括:第一输出端子和第二输出端子；连接元件，连接在所述输入及控制部分和所述第一输出端子之间，用于经由所述第一输出端子传送所述控制信号至所述点火线圈；以及第一电子开关元件，连接在所述输入及控制部分和所述第二输出端子之间，所述控制信号使得所述第一电子开关元件关断，以经由所述第二输出端子驱动所述点火线圈。
[0008]本发明还提供一种包括上述发动机控制单元的汽车。
[0009]通过上述技术方案，能够使用一个发动机控制单元来驱动(换言之，支持)两种不同类型的点火线圈，节省发动机控制单元的开发周期和成本。
[0010]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0012]图1A是点火系统示意图,其中，点火线圈不包括驱动部分；
[0013]图1B是另一点火系统示意图,其中，点火线圈包括驱动部分；
[0014]图2A-2C是根据本发明的实施方式的发动机控制单元的结构图；
[0015]图3A-3B是根据本发明优选实施方式的点火系统示意图；
[0016]图4A-4C是根据本发明的另一实施方式的发动机控制单元的结构图；
[0017]图5A-5B是根据本发明的另一优选实施方式的点火系统示意图；以及
[0018]图6是根据本发明的另一实施方式的替换的发动机控制单元的结构图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0020]图1A和图1B示出了现有的两种点火系统的示意图，其中，在图1A中，点火线圈30内不包括驱动部分20 ;在图1B中，点火线圈30内包括驱动部分20。
[0021]如图1A所示，点火系统可以包括发动机控制单元10、点火线圈30、火花塞40以及电源50，其中，发动机控制单元10可以包括输入及控制部分101和驱动部分20，点火线圈30包括变压器301，该变压器具有初级绕组301-1和次级绕组301-2。如前所述，发动机的点火主要是通过点火线圈30产生高电压来使火花塞40被击穿以点燃缸内汽油与空气的混合物而实现的。而点火线圈30的驱动主要依靠与之连接的驱动部分20的导通和关断。在图1A的点火系统中，当驱动部分20被关断时，流经点火线圈30中的变压器301的初级绕组301-1的电流被中断，由于点火线圈30为感性元件，因此，在初级绕组301-1和驱动部分20之间会产生电压尖峰，即为电磁干扰。由于该驱动部分20位于发动机控制单元10中，因此该电磁干扰会干扰在发动机控制单元10中的其他元器件。
[0022]为了避免上述电磁干扰对发动机控制单元10中的其他元器件的影响，另一种点火系统被提出，如图1B所不。在图1B中，驱动部分20被包括在点火线圈30中，当驱动部分20被关断时，电流的开启和关闭只在点火线圈30内部完成，因此，所产生的电磁干扰对发动机控制单元10的影响被降低。
[0023]目前，上述两种类型的点火线圈30均存在，想要实现对两种点火线圈30的驱动，需要两种不同的发动机控制单元10分别对其进行控制，这就导致对发动机控制单元10的开发周期和成本的增加。因此，本发明提供一种能够驱动上述两种类型的点火线圈30的发动机控制单元10。
[0024]图2A-2C示出了根据本发明的实施方式的发动机控制单元10的结构图。如图2A所示，该发动机控制单元10可以包括:用于产生控制信号(例如，低电平信号)的输入及控制部分101、以及输出端子104，该发动机控制单元10还可以包括:第一输出端口 102，连接在所述输入及控制部分101和所述输出端子104之间，用于布置连接元件105 ;第二输出端口 103，连接在所述输入及控制部分101和所述输出端子104之间，用于布置第一电子开关元件201 ；以及所述连接元件105或所述第一电子开关元件201，其中，所述连接元件105可以布置于所述第一输出端口 102，用于经所述输出端子104传送所述控制信号至所述点火线圈，以及所述第一电子开关元件201可以布置于所述第二输出端口 103，所述控制信号使得所述第一电子开关元件201关断，以经所述输出端子104驱动所述点火线圈。
[0025]具体地，如图2B所示，当所述点火线圈30包括第二电子开关元件202时，所述发动机控制单元10可以包括所述连接元件105,经所述连接元件105传入的所述控制信号使得所述点火线圈30内的所述第二电子开关元件202关断，以驱动包括所述第二电子开关元件202的所述点火线圈30。如图2C所示，当所述点火线圈30不包括所述第二电子开关元件202时，所述发动机控制单元10可以包括所述第一电子开关元件201，所述输入及控制部分101通过控制所述发动机控制单元10内的所述第一电子开关元件201的关断，来驱动不包括所述第二电子开关元件202的所述点火线圈30。
[0026]从上述内容可知，在发动机控制单元10中，不同时存在连接元件105和第一电子开关元件201，但是存在布置连接元件105和第一电子开关元件201的两个位置，即第一输出端口 102和第二输出端口 103，这是在最初设计发动机控制单元10时预留出的。当点火线圈30包括第二电子开关元件202时，可以在第一输出端口 102处焊入连接元件105，而当点火线圈30不包括第二电子开关元件202时，可以在第二输出端口 102处焊入第一电子开关元件201。此外，也可将第一输出端口 102与连接元件105、以及第二输出端口 103与第一电子开关元件201设计成是“即插即拔”形式，当需要连接元件105时，将其装于第一输出端口 102，当需要第一电子开关元件201时，将其装于第二输出端口 103。值得注意的是，其他任何适用于连接第一输出端口 102与连接元件105、以及第二输出端口 103与第一电子开关元件201的方法均是可行的。
[0027]需要说明的是，图2A-2C中的第一电子开关元件201和第二电子开关元件202是图1A和图1B中的驱动部分20的一种具体形式，该第一电子开关元件201和第二电子开关元件202可以是相同的组件，如都可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或都可以是金属氧化物场效应管(MOSFET)。所述第一电子开关元件201和第二电子开关元件202也可以是不同的组件，如第一电子开关元件201可以是IGBT，而第二电子开关元件202可以是M0SFET，反之亦然。所述连接元件105可以为阻性元件或导线，具体地，为电阻。
[0028]图3A-3B示出了根据本发明优选实施方式的点火系统示意图。在图3A中，所述发动机控制单元10包括所述第一电子开关元件201，而不包括连接元件105，因此第一输出端口 102处于断路状态。所述第一电子开关元件201为第一 IGBT，该第一 IGBT的门极(G)与所述输入及控制部分101连接，该第一 IGBT的集电极(C)与所述输出端子104连接，以及该第一 IGBT的发射极(E)接地。当输入及控制部分101接收到发动机转速、水温、压力、负荷等信号时，其会根据这些信号发出一控制信号(例如，低电平信号)至第一 IGBT的G极，使得第一 IGBT关断。当第一 IGBT关断时，在该第一 IGBT的C极和初级绕组301-1之间的电流被中断，此时，初级绕组301-1会产生反向电动势，根据变压器原理，在匝数远远高于初级绕组301-1的次级绕组301-2处会产生一个高压，该高压能够使得火花塞40被击穿以点燃缸内汽油与空气的混合物。所述次级绕组301-2处产生的高压可以例如为2-3万伏。此夕卜，为了使第一电子开关元件201工作状态更加稳定，可在输入及控制部分101和该第一电子开关元件201之间加装驱动电阻(未示出)，该驱动电阻对流入第一电子开关元件201的电压和/或电流起限制作用。
[0029]在图3B中，所述发动机控制单元10不包括所述第一电子开关元件201，而包括连接元件105，因此第二输出端口 103处于断路状态。所述点火线圈30中包括第二电子开关元件202，该第二电子开关元件202可以为第二 IGBT，该第二 IGBT的门极(G)与所述发动机控制单元10的输出端子104连接，该第二 IGBT的集电极(C)与初级绕组301-1连接，以及该第二 IGBT的发射极(E)接地。当输入及控制部分101接收到发动机转速、水温、压力、负荷等信号时，其会根据这些信号发出一控制信号(例如，低电平信号)至连接元件105，该连接元件105将所述控制信号传送至所述点火线圈30中的第二 IGBT的G极，使得第二 IGBT关断，以此来控制点火线圈30产生高电压，使得火花塞40被击穿以点燃缸内汽油与空气的混合物。
[0030]综上所述，根据本发明实施方式的发动机控制单元能够根据实际需要接入不同的组件，来实现支持两种类型的点火线圈。
[0031]图4A-4C示出了根据本发明的另一实施方式的发动机控制单元10的结构图。如图4A所示，该发动机控制单元10可以包括:用于产生控制信号的输入及控制部分101，该发动机控制单元10还可以包括；第一输出端子107和第二输出端子108 ;连接元件105，连接在所述输入及控制部分101和所述第一输出端子107之间，用于经由所述第一输出端子107传送所述控制信号至所述点火线圈；以及第一电子开关元件201，连接在所述输入及控制部分101和所述第二输出端子108之间，所述控制信号使得所述第一电子开关元件201关断，以经由所述第二输出端子108驱动所述点火线圈。
[0032]具体地,如图4B所示，当所述点火线圈30包括第二电子开关元件202时,所述点火线圈30与所述发动机控制单元10的所述第一输出端子107连接，经所述连接元件105传入的所述控制信号使得所述第二电子开关元件202关断，以驱动包括所述第二电子开关元件202的所述点火线圈30。如图4C所示，当所述点火线圈30不包括所述第二电子开关元件202时，所述点火线圈30与所述发动机控制单元10的所述第二输出端子108连接，所述输入及控制部分101通过控制所述发动机控制单元10内的所述第一电子开关元件201的关断来驱动不包括所述第二电子开关元件202的所述点火线圈30。
[0033]从上述内容可知，在发动机控制单元10中，同时存在连接元件105和第一电子开关元件201，和与该连接元件105和第一电子开关元件201相对应的两个输出端子107和108。通过将点火线圈30与发动机控制单元10的不同的输出端子连接，由此来驱动两种不同类型的点火线圈30。
[0034]需要说明的是，图4A-4C中的第一电子开关元件201和第二电子开关元件202是图1A和图1B中的驱动部分20的一种具体形式，该第一电子开关元件201和第二电子开关元件202可以是相同的组件，如都可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或都可以是金属氧化物场效应管(MOSFET)。所述第一电子开关元件201和第二电子开关元件202也可以是不同的组件，如第一电子开关元件201可以是IGBT，而第二电子开关元件202可以是M0SFET，反之亦然。所述连接元件105可以为阻性元件或导线，具体地，为电阻。
[0035]图5A-5B不出了根据本发明又一优选实施方式的点火系统不意图。在图5A中，所述点火线圈30中不包括第二电子开关元件202，此时所述点火线圈30与所述第二输出端子108连接。所述第一电子开关元件201为第一 IGBT，该第一 IGBT的门极(G)与所述输入及控制部分101连接，该第一 IGBT的集电极(C)与所述第二输出端子108连接，以及该第一IGBT的发射极(E)接地。在这种情况下，控制火花塞40被击穿以点燃缸内汽油与空气的混合物的方法和上述根据图3A所描述的方法一致，此处不再赘述。此外，为了使第一电子开关元件201工作状态更加稳定，也可在输入及控制部分101和该第一电子开关元件201之间加装驱动电阻(未示出)。
[0036]在图5B中，所述点火线圈30中包括第二电子开关元件202，此时所述点火线圈30与所述第一输出端子107连接。所述第二电子开关元件202为第二 IGBT，该第二 IGBT的门极(G)与所述发动机控制单元10的第一输出端子107连接，该第二 IGBT的集电极(C)与初级绕组301-1连接，以及该第二 IGBT的发射极(E)接地。在这种情况下，控制火花塞40被击穿以点燃缸内汽油与空气的混合物的方法和上述根据图3B所描述的方法一致，此处不再赘述。
[0037]综上所述，根据本发明又一实施方式的发动机控制单元能够根据实际需要，将不同类型的点火线圈接入该发动机控制单元的不同的输出端子，来实现支持两种类型的点火线圈。
[0038]此外，在图4A所示的发动机控制单元10的基础上，可将所述第一输出端子107和所述第二输出端子108连接在一起，以形成公共输出端子109。如图6所示，该公共输出端子109用于连接所述点火线圈30，其中，所述发动机控制单元10还包括切换元件110，该切换元件110与所述输入及控制部分101、所述连接元件105和所述第一电子开关元件201连接，用于在所述连接元件105和所述第一电子开关元件201之间进行切换，以驱动不同类型的点火线圈。由此，发动机控制单元10具有一个输出端子，通过靠切换元件110来选择使用哪条支路接入点火线圈30。虽然在图6中示出了一个切换元件110，但是本发明并不限于此，发动机控制单元10也可包括两个切换元件，即第一切换元件和第二切换元件，该第一切换元件连接在所述输入及控制部分101和连接元件105之间，第二切换元件连接在所述输入及控制部分101和第一电子开关元件201之间，第一切换元件使得连接元件105的支路导通或断开，第二切换元件使得第一电子开关元件201的支路导通或断开，以此通过控制第一切换元件和第二切换元件的导通和关断，来选择使用哪条支路接入点火线圈30。所述第一切换元件和所述第二切换元件可以例如是开关。
[0039]由此，本发明提供的发动机控制单元可以在不改变发动机控制单元的前提下(SP，无需重新设计发动机控制单元内的电路)，实现驱动两种类型的点火线圈，能够满足实际需要，降低因开发两种不同的发动机控制单元来分别支持两种类型的点火线圈的开发周期和成本。[0040]本发明提供的发动机控制单元10可应用在汽车中。
[0041]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0042]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0043]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种用于驱动点火线圈的发动机控制单元，该发动机控制单元包括用于产生控制信号的输入及控制部分、以及输出端子，其特征在于，该发动机控制单元还包括: 第一输出端口，连接在所述输入及控制部分和所述输出端子之间； 第二输出端口，连接在所述输入及控制部分和所述输出端子之间；以及 连接元件或第一电子开关元件，其中，所述连接元件布置于所述第一输出端口，用于经所述输出端子传送所述控制信号至所述点火线圈，以及所述第一电子开关元件布置于所述第二输出端口，所述控制信号使得所述第一电子开关元件关断，以经所述输出端子驱动所述点火线圈。
2.根据权利要求1所述的发动机控制单元，其中，所述连接元件为阻性元件或导线。
3.根据权利要求1所述的发动机控制单元，其中，所述第一电子开关元件为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或金属氧化物场效应管(MOSFET)。
4.根据权利要求3所述的发动机控制单元，其中，所述IGBT的门极与所述输入及控制部分连接，该IGBT的集电极与所述输出端子连接，以及该IGBT的发射极接地。
5.一种用于驱动点火线圈的发动机控制单元，该发动机控制单元包括用于产生控制信号的输入及控制部分，其特征在于，该发动机控制单元还包括: 第一输出端子和第二输出端子； 连接元件，连接在所述输入及控制部分和所述第一输出端子之间，用于经由所述第一输出端子传送所述控制信号至所述点火线圈；以及 第一电子开关元件，连接在所述输入及控制部分和所述第二输出端子之间，所述控制信号使得所述第一电子开关元件关断，以经由所述第二输出端子驱动所述点火线圈。
6.根据权利要求5所述的发动机控制单元，其中，所述连接元件为阻性元件或导线。
7.根据权利要求5所述的发动机控制单元，其中，所述第一电子开关元件为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或金属氧化物场效应管(MOSFET)。
8.根据权利要求7所述的发动机控制单元，其中，所述IGBT的门极与所述输入及控制部分连接，该IGBT的集电极与所述第二输出端子连接，以及该IGBT的发射极接地。
9.根据权利要求5所述的发动机控制单元，其中，所述第一输出端子和所述第二输出端子被连接在一起，以形成公共输出端子，该公共输出端子用于连接所述点火线圈，其中，所述发动机控制单元还包括切换元件，该切换元件与所述输入及控制部分、所述连接元件和所述第一电子开关元件连接，用于在所述连接元件和所述第一电子开关元件之间进行切换，以驱动不同类型的点火线圈。
10.一种包括权利要求1-9中任意一项权利要求所述的发动机控制单元的汽车。
【文档编号】F02P9/00GK103790752SQ201210431911
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】于吉超, 武凤荣 申请人:北汽福田汽车股份有限公司