CN106232968B - 具有驱动器库的发动机电子控制模块 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有多个驱动器库(120)的发动机控制模块(ECM)(104)。驱动器库(120)中的每一个被配置成驱动多个燃烧控制元件(106)。驱动器库(120)包括两个低边驱动器电路(204(1)、204(2))和一个高边驱动器电路(202(1))，所述多个驱动器库(120)中的每一个中的高边驱动器电路(202(1))由两个燃烧控制元件(106(1)、106(2))成对地共用。至少两个低边驱动器电路(204(1)、204(2))中的每一个分别与两个燃烧控制元件(106(1)、106(2))相关联。ECM(104)包括现场可编程门阵列(FPGA)(122)，所述FPGA(122)联接到多个驱动器库(120)且被配置成提供启动信号(600)到至少12个高边驱动器电路(202(1)‑202(12))，从而同时驱动分别与至少12个高边驱动器电路(202(1)‑202(12))联接的至少12个燃烧控制元件(106(1)‑106(12))。

Description

具有驱动器库的发动机电子控制模块
技术领域
本专利发明总体涉及用于发动机的电子控制模块，更加具体地，涉及一种具有驱动器库的电子控制模块。
背景技术
传统的大型发动机电子控制模块(ECM)是中型发动机控制的增大比例的版本，在与现代大型发动机燃料系统/点火系统一起使用时存在功能性缺陷或者环境缺陷。一些传统的解决方案在它们所能产生的波形方面具有灵活性，但是热效率差，而且不允许在不同的喷射器/点火线圈上存在多个同步波形。其他传统的解决方案提供更为有效的驱动器，但是在所能产生的波形方面缺乏灵活性，并且与点火波形以及潜在的新型喷射器波形不兼容。例如，第6,371,077号美国专利中公开了这样一种波形过渡方法和装置，其提供了一次从一个波形到另一个波形的过渡。
一些传统的解决方案包括专用集成电路(ASIC)，以用于控制输出波形和车辆的燃料系统。但是，这种基于ASIC的解决方案在命令或者控制内燃机波形方面不具备灵活性，而且缺乏对各种发动机参数的定制化诊断或监控。此外，这种基于ASIC的解决方案在精确复制与前代ECM相关联的各种波形方面不能向后兼容。
另外，在传统ECM中实现的驱动器采用阻塞二极管，该阻塞二极管降低了热效率，且具有有限的可让它们在其中操作或启动的发动机曲轴角窗口。
发明内容
在一个方面上，本发明提供一种发动机控制模块(ECM)。所述发动机控制模块包括多个驱动器库，其被配置成驱动多个燃烧控制元件。多个驱动器库中的每一个包括两个低边驱动器电路和一个高边驱动器电路。多个驱动器库中的每一个中的高边驱动器电路由多个燃烧控制元件中的两个燃烧控制元件成对共用，且所述至少两个低边驱动器电路中的每一个分别与两个燃烧控制元件相关联。发动机控制模块包括现场可编程门阵列(FPGA)，其联接到多个驱动器库，且被配置成向至少12个高边驱动器电路提供启动信号，以同时驱动分别与至少12个高边驱动器电路联接的至少12个燃烧控制元件。至少12个燃烧控制元件由与至少12个燃烧控制元件中的每一个联接的相应低边驱动器电路启用。
在另一方面，本发明提供了一种利用发动机控制模块(ECM)控制发动机中燃料燃烧的方法。该方法包括在发动机控制模块中提供多个驱动器库，所述多个驱动器库中的每一个包括两个低边驱动器电路和一个高边驱动器电路，并且每个驱动器库均联接到发动机的两个燃烧控制元件。该方法包括提供与多个驱动器库联接的现场可编程门阵列(FPGA)。该方法包括从现场可编程门阵列(FPGA)同时向至少12个高边驱动器电路提供多个启动信号，以同时驱动分别与至少12个高边驱动器电路联接的24个燃烧控制元件，以便控制发动机中的燃料燃烧。24个燃烧控制元件中的每一个由与24个燃烧控制元件中的每一个联接的相应低边驱动器电路启用。
在又一方面，本发明提供了一种发动机控制模块(ECM)。所述发动机控制模块包括多个驱动器库，其被配置成驱动多个燃烧控制元件。所述多个驱动器库中的每一个包括两个低边驱动器电路和一个高边驱动器电路。多个驱动器库中的每一个中的高边驱动器电路由多个燃烧控制元件中的两个燃烧控制元件成对共用，且所述至少两个低边驱动器电路中的每一个电路分别与两个燃烧控制元件相关联。发动机控制模块包括可编程逻辑器件(PLD)，其与多个驱动器库联接，且被配置成向至少12个高边驱动器电路提供启动信号，以同时驱动分别与至少12个高边驱动器电路联接的至少12个燃烧控制元件。至少12个燃烧控制元件由与至少12个燃烧控制元件中的每一个联接的相应低边驱动器电路启用。
附图说明
图1示出了根据本发明的方面的包括电子控制模块(ECM)的机器。
图2示出了根据本发明的方面的图1的ECM的驱动器库的示意图。
图3示出了根据本发明的方面的图2的驱动器库的高边驱动器电路。
图4示出了根据本发明的方面的关于图2的驱动器库的两个低边驱动器电路的组合电路。
图5示出了根据本发明的方面的图1的ECM的现场可编程门阵列(FPGA)和驱动器库的管脚引线输出图。
图6示出了根据本发明的方面的从FPGA输出的示例性启动信号。
图7示出了根据本发明的方面的、从驱动器库输出至燃烧控制元件以控制图1的机器的发动机中燃料的燃烧的示例性输出波形。
图8示出了根据本发明的方面的用于控制图1的机器的发动机中燃料燃烧的方法。
图9示出了根据本发明的方面的、与燃烧控制元件以及高边和低边驱动器电路相关联的示例性波形。
具体实施方式
现在参照附图，其中相同参考标号指示相同元件，在图1中示出机器100。机器100可以是执行与工业相关的操作的移动式或者固定式机器，所述工业诸如是矿业、建筑、农业、运输、园艺、运输或类似行业。例如，机器100可以是履带式拖拉机或者推土机、机动平地机、钻井台、客车、卡车、公共汽车，或者本领域已知的其他类型的固定式或移动式机器。在一个方面，机器100可以是包括发动机和多个燃烧控制元件的车辆。在一个方面，机器100可以在工地上操作，以及与基站和全球导航卫星系统(GNSS)通信以便操作。尽管以下的详细描述描述了与机器100相关的示例性方面，但是应当理解，这些描述同等适用于本发明在其他机器中的使用。
机器100可以包括发动机102、发动机控制模块(ECM)104，和多个燃烧控制元件106。机器100还可以包括燃料箱108、共轨110、阀门112、马达114以及泵116。此外或者可选地，机器100可以包括负载118或者可以与负载118相联接。应该注意的是，机器100可以包括其他部件，其包括但不限于车辆部件，该车辆部件包括轮胎、车轮、接合机构、传动装置、转向系统、传感器模块、马达、车载通信系统、燃料过滤器、催化转化器、车轴、曲轴、凸轮轴、齿轮系统、离合器系统、电池节流阀、致动器、液压系统、悬架系统、冷却系统、燃料系统、排气系统、底盘、地面接合系统/成像系统等(未示出)。
发动机102可以是大型内燃机、柴油机、双燃料发动机(天然气-柴油混合)、电力-天然气-化石燃料混合式发动机，或者本领域技术人员知晓的任何其他类型的大型发动机。在一个方面，发动机102是其中可以燃烧多种燃料的混合式发动机。对于不同类型的燃料，这种燃烧可以是独立进行或者同时进行的。发动机102可以在其输入端与多个燃烧控制元件106联接，并且在输出端与负载118联接。发动机102也可以与燃料箱108联接。在一个方面，发动机102可以是直列六缸发动机，但是应该理解的是，本发明的这些方面同等适用于其他类型的发动机，例如V型发动机和转缸式发动机，并且发动机102可以包括任意数量的汽缸或者燃烧室。
发动机控制模块(ECM)104是可编程的电子设备，其可以可拆卸地附连至机器100的各种传感器和致动器系统。在一个方面，发动机控制模块104联接至多个燃烧控制元件106，并且被配置成控制所述多个燃烧控制元件106。另外或者可选地，发动机控制模块104可以被配置成控制与发动机102相关联的各种参数，其包括但不限于：空气/燃料比，点火定时，发动机怠速，阀门112的打开和关闭，马达114的操作，泵116的操作，以及配置成执行诊断和故障管理的部件的操作。在一个方面，发动机控制模块104可以具有保护盖以免受温度变化和外部磁场的影响。在本发明的各种实施方案中，可以仅提供一个发动机控制模块104来实现本发明的各种特征和功能性。可替换地，可以提供一个以上的与发动机控制模块104相似的发动机控制模块。
发动机控制模块104可以包括处理器124、存储器126、电源128、现场可编程门阵列(FPGA)122、多个驱动器库120，以及输入/输出(I/O)接口130。应该注意的是，虽然没有明确示出，但是发动机控制模块104可以包括其他部件，诸如散热器、调速器(诸如用于调节发动机102的速度的比例-积分-微分(PID)控制器)、信号转换器和电压转换器、模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)、放大器、过滤器、备用处理器和/或协同处理器，以及电路，其中所述电路包括电源电路、信号调节电路、螺线管驱动器电路、模拟电路、通信芯片(例如CAN芯片、GPS芯片等)、锁相回路(PLL)，和/或可编程逻辑阵列或其他专用集成电路(ASIC)。发动机控制模块104的这些部件可以被包括在单层或多层印刷电路板(PCB)上。
在一个方面中，发动机控制模块104的处理器124可以是n-位微处理器，其中“n”为以特定时钟频率(例如40Mhz)操作的整数(例如n＝16，32等等)。处理器124联接到存储器126、现场可编程门阵列122、电源128和输入/输出接口130。一般而言，基于在输入/输出接口130处接收到的传感器数据，处理器124被配置成向现场可编程门阵列(FPGA)122发出命令和控制信号。这种传感器数据可以包括多个传感器输入信号S1到Sm(“m”为整数)，这些信号对应于一个或者多个传感器输入，诸如包括发动机速度、发动机温度、致动流体压力、气缸活塞位置等的发动机操作状态，其被用于确定用于后续事件的燃烧或喷射参数的精确组合。例如，处理器124可以被用于控制燃料喷射的多个方面，其包括但是不限于：燃料喷射定时，喷射事件期间的燃料喷射总量，燃料喷射压力，每个喷射事件期间的单独喷射或者燃料发射的数量，单独喷射或者燃料发射之间的时间间隔，各个喷射或者燃料发射的持续时间，与各个喷射或者燃料发射相关联的燃料数量，致动流体压力，喷射波形的电流水平，与各个燃料发射相关联的燃料流的速率或者速率变化，以及上述参数的任何组合。这种参数中的每一个均可以是独立于(或者依赖于)发动机速度和负载118而可变地可控的。
存储器126连接到处理器124，并且存储计算机可读和计算机可执行的指令集、燃料映射、查询表、变量等等。在一方面，存储器126可以是电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，然而也可以使用其他已知类型的存储器(例如随机存取存储器(RAM)单元)。在一个方面，存储器126包括计算机可执行指令，其在由处理器124执行时使得处理器对现场可编程门阵列122进行编程以便实现本发明的各种特征和功能性。
现场可编程门阵列122可以是可编程的半导体芯片，其能够被配置成接收来自处理器124的输入信号。响应于这些输入信号，现场可编程门阵列(FPGA)122被配置成向多个驱动器库120输出多个启动信号。参照附图5讨论FPGA 122的示例性的管脚引出线方框图。在一个方面，现场可编程门阵列122包括通过可编程互连连接的可寻址可配置逻辑模块(CLB)的矩阵。仅作为示例的方式，现场可编程门阵列122可以基于静态随机访问存储器(SRAM)或者闪存/EEPROM来实现，其中所述SRAM或者闪存/EEPROM可以基于来自处理器124的控制信号而被重新编程。现场可编程门阵列122可以使用一个或者多个现场可编程门阵列122来实现。现场可编程门阵列122可借助应用软件被配置成基于发动机102的操作参数而产生不同的燃烧控制元件106的波形(例如喷射器/点火波形)，其中所述操作参数诸如是速度/定时、燃料轨压力等等。另外，应该注意的是，尽管现场可编程门阵列122正被用于实现本发明的各个方面的特征和功能性，且本发明将FPGA 122作为示例进行讨论，但是也可以使用一个或多个可编程逻辑设备(PLD)，以替代FPGA 122或者作为它的补充。例如，可以使用可编辑逻辑阵列(PLA)或者可编辑门阵列(PGA)替代FPGA 122来提供本发明的特征及功能性。这种PLD可以被用于提供用于控制燃烧控制元件106的定制化解决方案。可以使用在ECM 104中实现的软件和代码来对PLD进行编程，或者可以利用机器100外部的处理器对PLD进行远程编程。
多个驱动器库120可以包括驱动器以向多个燃烧控制元件106提供或者输出多个波形。应当要注意的是，多个驱动器库120可以经由一个或者多个机电致动器(例如压电致动器)与多个燃烧控制元件106相连接。可替换地，多个驱动器库120可以直接与多个燃烧控制元件106相连接。
图2示出了多个驱动器库120的示意性设置或布局。多个驱动器库120包括驱动器库120(1)-120(p)，其中索引“p”是整数。在一个方面，多个驱动器库120包括12个驱动器库120(1)-120(12)，或者p＝12，但是在其他方面，可以存在更高或者更低数量的驱动器库。
多个驱动器库120(1)-120(p)中的每一个可以分别包括单个高边驱动器电路202(1)-202(p)，以及至少两个低边驱动器电路204(1)-204(2p)，如图2中成对示出的那样。例如，在驱动器库120(1)中，每包括两个低边驱动器电路204(1)、204(2)就包括单个高边驱动器电路202(1)，它们通过配置FPGA 122来进行控制。每两个低边驱动器电路(例如低边驱动器电路204(1)，204(2))对应一个高边驱动器电路(例如高边驱动器电路202(1))的这种设置减少了内部部件的数量，但是允许通过多个驱动器库120(1)-120(p)提供给燃烧控制单元106的电流波形具有灵活性。这种每两个低边驱动器电路对应单个高边驱动器电路的构造被用来共用部件和降低控制复杂性(相比于单个高边驱动器电路仅与一个低边驱动器电路一同使用而言)，但是仍然使热效率最大化和允许输出给燃烧控制元件106的波形的重叠喷射。术语“高边”可以涉及这样一种驱动器电路，其被配置成将来自电源128的电流供应给多个燃烧控制单元106中的相应一对燃烧控制单元。类似地，术语“低边”可以涉及这样一种驱动器电路，其被配置成使多个燃烧控制单元106中的相应燃烧控制元件与大地连接或者断开，且因此灌入(sink)来自多个燃烧控制单元106中的相应燃烧控制元件的电流。在本发明的各种实施方式中，对于每两个燃烧控制元件(例如燃烧控制元件106(1)、106(2))，每有两个低边驱动器电路(例如低边驱动器电路204(1)、204(2))就提供一个高边驱动器电路(例如高边驱动器电路202(1))提供了ECM 104中的多个驱动器库102的高度分散的燃烧控制元件驱动器库拓扑结构。这种分散构造使得ECM104能够支持更高的电流波形，而不会在ECM 104中产生与当使用较少开关(诸如FET)来控制朝向各个燃烧控制元件106的激活电流的流时所形成的一样多的热量。在每两个燃烧控制元件上每有一个高边驱动器电路就提供两个低边驱动器电路还消除了对用于控制激活电流前往哪个燃烧控制元件的二极管的需求。FPGA 122还可以通过编程被配置成一次控制12个燃烧控制元件的启动，以及控制得自燃烧控制元件106中的总计24个燃烧控制元件。燃烧控制元件106可以被配置成在发动机102的曲轴角的整个360度上的任何一点处启动。
如图2中所示，高边驱动器电路202(1)在公共输出端处联接到燃烧控制元件106(1)和燃烧控制元件106(2)。也就是说，多个驱动器库120(1)-120(p)中的每一个中的高边驱动器电路202(1)-202(p)中的每一个可以由多个燃烧控制元件106中的两个燃烧控制元件(例如燃烧控制元件106(1)和燃烧控制元件106(2))成对地共用。燃烧控制元件106(1)和燃烧控制元件106(2)从高边驱动器电路202(1)处接收公共输出信号H1。对于剩余的高边驱动器电路202(2)-202(p)也存在类似的联接，其中这些高边驱动器电路202(2)-202(p)中的每一个分别向相应的燃烧控制元件106(3)-106(n)输出信号H2-Hp，这同样也如图2中所示的那样。在一个方面，高边驱动器电路202(2)-202(p)中的每一个联接到低边驱动器电路204(1)-204(2p)中的至少两个。例如，高边驱动器电路202(1)分别经由相应的燃烧控制元件106(1)和106(2)联接到这两个低边驱动器电路204(1)和204(2)。低边驱动器电路204(1)-204(2p)被配置成从相应的燃烧控制元件106(1)-106(n)输入低边信号L1-L2p，以用于接地。在一个方面，2p＝n。在一个示例性实施方式中，包括高边驱动器电路202(1)-202(p)和低边驱动器电路204(1)-204(2p)的驱动器库120(1)-120(p)可以被实现在具有多个输入和输出管脚的单个集成电路(IC)芯片上。仅作为示例的方式，这种IC芯片在图5中示出且关于图5进行讨论。另外，仅作为示例的方式而非限制性地，高边驱动器电路202(1)-202(p)和低边驱动器电路204(1)-204(2p)可以利用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术实现，当然也可以使用其他类型的制造技术。可替换地，可以使用分立的部件来实现驱动器库120(1)-120(p)。高边驱动器电路202(1)-202(p)的内部细节参照图3来讨论，其中仅使用一个高边驱动器电路202(1)作为示例。类似地，低边驱动器电路204(1)-204(2p)的内部细节参照图4来讨论，其中仅使用两个低边驱动器电路204(1)和204(2)作为示例。应当注意，尽管图2示出燃烧控制元件106(1)-106(n)位于多个驱动器库120内部，但是这种图示仅仅是用于显示燃烧控制元件106(1)-106(n)与高边驱动器电路202(1)-202(p)和低边驱动器电路204(1)-204(2p)的联接。如图1中所示，燃烧控制元件106(1)-106(n)存在于ECM 104的外部，而非在ECM 104内部，这是本领域技术人员在考虑了本发明之后可以理解的。
再次参考图1，多个燃烧控制元件106包括燃烧控制元件106(1)-106(n)。在一个方面，燃烧控制元件106(1)-106(n)为喷射器或燃料喷射器。在另一方面，燃烧控制元件106(1)-106(n)为与一个或多个火花塞相关联的点火线圈。在又一方面，燃烧控制元件106(1)-106(n)为喷射器和点火线圈的组合。燃烧控制元件106(1)-106(n)可以为气体进入阀、进气阀、预燃室阀、排气阀，和/或电热塞中的一个或多个。每个燃烧控制元件106由多个驱动器库120输出的多个波形控制或电致动。例如，燃烧控制元件106的激活(打开或关闭)控制发动机102的燃烧室内的进气和/或燃料消耗，如众所周知的。在各种实施方式中，每个燃烧控制元件106(1)-106(n)通过对应的信号线L1，L2，H1，…，L2n-1，L2n，Hn(“n”为整数)连接至ECM104的多个驱动器库120(1)-120(n)，以控制燃烧控制元件106的打开和关闭。例如，当燃烧控制元件106为喷射器时，喷嘴阀针相对于喷嘴座的移动由信号线L1，L2，H1，…，L2n-1，L2n，Hn提供的多个波形进行控制。燃烧控制元件106(1)-106(n)可以被连接至共轨110，其在高压下存储来自燃料箱108的燃料。共轨110的操作对于本领域技术人员来说是已知的，因而在此将不再描述。
机器110包括阀门112以控制来自燃料箱108的燃料流。阀门112可以被联接至ECM104，并且可以被配置成由处理器124控制。同样地，马达114和泵116可以被配置成将燃料从燃料箱108移至发动机102和/或共轨110，或者移至机器100中的溢出存储器，如本领域技术人员所已知的那样。负载118可以为机械工具、叶片、车轮、钻头、车辆传动装置、液压泵、发电机或通过一个或多个输出轴或致动器(未示出)与发动机102的输出端联接的其他工具。在一个方面，负载118可以为可选的，例如，当发动机102空转或正在运行诊断时。
图3示出了根据本发明的方面的高边驱动器电路202(1)。高边驱动器电路201(1)包括第一输入线302，其联接到FPGA 122的第一输出线(“FPGA_B1_BST_C”)。第一输入线302从FPGA 122接收一个或多个启动信号，例如参考图6、图7和图9所讨论的那样。例如，第一输入线302可以从FPGA 122的第一输出线接收一个或多个逻辑电平信号(例如，在3.3V、5V，等等)。第二输入线304可以从FPGA 122的第二输出线(“FPGA_B1_HS_BATT_C”)接收一个或多个逻辑电平信号(例如，在3.3V、5V，等等)。第一输入线302和第二输入线304联接到FET驱动器模块306。FET驱动器模块306包括用以产生驱动电流的驱动器电路、用以激活驱动电路的启用线，等等。在一个实施方式中，FET驱动器模块306从FPGA 122获取逻辑电平控制信号(启动信号)，并将电压(电池电压或升压电压)施加于第一MOSFET 312、第二MOSFET 316和第三MOSFET 318当中适当的MOSFET的栅极上，其中该电压足够高以导通MOSFET，即MOSFET的输出电压增加4-6V。在一些实施方式中，第三MOSFET 318可以为可选的。FET驱动器模块306提供第一输出308和第二输出310。第一输出308被配置为第一MOSFET 312的输入栅极，并向第一MOSFET 312提供栅极信号。第二输出310联接到第二MOSFET 316和第三MOSFET318的相应输入栅极，并向第二MOSFET 316和第三MOSFET 318提供栅极信号。第一电压源314联接到第一MOSFET 312的源极并向其提供升压电压。在此方面，第一电压源314可以被称为升压电压源。第二电压源320联接到第二MOSFET 316的源极并向其提供电池电压。在此方面，第二电压源320可以被称为电池电压源。在一个方面，第一电压源314输出比第二电压源320更高的电压。在一个方面，第一电压源314提供在50-190V范围内的电压。在一个方面，第二电压源320提供大致等于24V的电压。应该注意的是，由第一电压源314和第二电压源320输出的电压的范围和数值仅仅是示例性而非限制性的，因为可以根据其中使用高边驱动器电路202(1)的具体应用而提供其他数值和范围。以将第二MOSFET 316的漏极连接至第三MOSFET 318的源极的方式使第三MOSFET 318与第二MOSFET 316串联连接。在一个方面，第二MOSFET 316和第三MOSFET 318的双重设置限制了第一电压源314施加于或联接到第二电压源320。应该注意的是，尽管在高边驱动器电路202(1)中讨论了MOSFET，但是也可以使用其他等同的晶体管。此外，可以改变使用的MOSFET的数量以获得与使用第一MOSFET 312、第二MOSFET 316和第三MOSFET 318而获得的输出性能相似的输出性能。第一MOSFET 312的漏极在公共输出322处联接到第三MOSFET 318的漏极。公共输出322联接到高边过电流保护电路340的输入。应当注意的是，可以使用其他类型的晶体管、栅极或开关设备(例如，其他类型的FET)，以取代第一MOSFET 312、第二MOSFET 316和/或第三MOSFET 318。
高边过电流保护电路340可以包括在电流镜326的输入端之间的感测电阻324。电流镜326的输出338可以被提供给比较器330的负输入。比较器330可以联接到过电流参考电流328，并被配置为基于输出338和过电流参考电流328之间的比较向FPGA 122提供输出332。高边过电流保护电路340与高边驱动器电路202(1)的剩余部件并联联接，如图3中示出的那样。
公共输出322作为公共输出信号H1在输出线336上被提供给燃烧控制元件106(1)和燃烧控制元件106(2)。高边驱动器电路202(1)可以包括回扫二极管334，其联接至公共输出322和地342，如示出的那样。回扫二极管334(可互换地称为缓冲二极管、续流二极管、抑制器二极管、抑制二极管、箝位二极管或逆向电压保护二极管)为用来消除回扫的二极管，回扫是当突然降低或移除供应电压(例如，来自第一电压源314的电压)时在电感负载(例如，燃烧控制元件106(1)和燃烧控制元件106(2))两端可见的突然的电压尖峰。例如，公共输出信号H1可以为复合信号，其包含代表第一电压源314和第二电压源320的相应的输出，以控制燃烧控制元件106(1)和燃烧控制元件106(2)。当公共输出信号H1在两个电压(即，来自第一电压源314的升压电压和来自第二电压源320的电池电压)之间过渡时，可能发生噪声尖峰，其可以进入高边驱动器电路202(1)并导致损坏。回扫二极管334被配置为防止此类损坏。在一个方面，可以使用多个与回扫二极管334类似的回扫二极管。
通常，响应于从FPGA 122接收的在第一输入线302和第二输入线304上的启动信号，输出公共输出信号H1。响应于在第一输入线302和第二输入线304上的启动信号，高边驱动器电路202(1)输出公共输出信号H1作为电流信号。在此方面，第一输入线302和第二输入线304充当控制信号以用于输出来自第一电压源314的电压和来自第二电压源320的电压。在一个方面，公共输出信号H1是一系列波形，如参考图6所论述的。在第一输入线302和第二输入线304上的启动信号可以关于定时、持续时间、周期性、幅度或其他信号参数进行编程以控制至燃烧控制元件106(1)和燃烧控制元件106(2)的公共输出信号H1。这种可编程性基于由处理器124对FPGA 122的编程来实现，其中处理器可以考虑当前和过往的系统参数以及有关机器100的期望性能参数，这些参数可以存储在存储器126中以及通过I/O接口130接收。同样地，其他高边驱动器电路202(2)-202(p)同时向其他燃烧控制元件106(3)-106(n)提供相应的输出波形以控制发动机102中的燃烧。
图4示出了根据本发明的方面的、关于图2的多个驱动器库120的两个低边驱动器电路204(1)和204(2)的组合电路。应该注意的是，尽管在图4中呈现了低边驱动器电路204(1)和204(2)，但是此处的讨论同样适用于其他低边驱动器电路204(3)-204(2p)。在一个方面，这两个低边驱动器电路204(1)和204(2)被集成到公共基板上的单个芯片中。可替换地，两个低边驱动器电路204(1)和204(2)可以以单独的分立电路的形式存在，关于这两个低边驱动器电路204(1)和204(2)之一的讨论同样适用于这两个低边驱动器电路204(1)和204(2)中的另一个。
低边驱动器电路204(1)在输出线401(1)处联接至燃烧控制元件106(1)。当输出线401(1)处于高逻辑电平时，燃烧控制元件106(1)被启用以用于操作，并且来自高边驱动器电路202(1)的公共输出信号H1可以随后被提供给燃烧控制元件106(1)以激活燃烧控制元件106(1)。在输出线401(1)上的信号在第一低边驱动器MOSFET 410(1)的源极处被提供给第一低边驱动器MOSFET 410(1)。低边驱动器电路204(1)可以包括来自FPGA 122的对地短路(STG)输入402(1)，其联接至低边对地短路故障保护(LS_STG)模块406(1)。LS_STG模块406(1)检测是否存在低边对地短路故障，并且如果存在低边对地短路故障类的故障，则向FPGA 122提供故障位以进行通信。低边驱动器电路204(1)包括来自FPGA 122的低边控制(LS_C)输入404(1)，其联接至FET驱动器408(1)。LS_C输入404(1)为来自FPGA 122的逻辑电平输出(例如，在3.3V、5V，等等)，其指示第一低边驱动器MOSFET 410(1)接通或关闭。FET驱动器408(1)的输出联接至第一低边驱动器MOSFET 410(1)的栅极。第一低边驱动器MOSFET410(1)可以在源极处联接至第一二极管414(1)。第一二极管414(1)相对于第一低边驱动器MOSFET 410(1)的源极-漏极电流流被正向偏置。
同样地，低边驱动器电路204(2)在输出线401(2)处联接至燃烧控制元件106(2)。当输出线401(2)处于高逻辑电平时，燃烧控制元件106(2)被启用以用于操作，并且来自高边驱动器电路202(2)的公共输出信号H1可以随后被提供给燃烧控制元件106(1)以激活燃烧控制元件106(1)。在此方面，燃烧控制元件106(1)、106(2)中的一个或两个可以同时被激活，这取决于输出线404(1)、404(2)上的启用信号是否分别处于特定逻辑电平(例如，高逻辑电平)。在输出线401(2)上的信号在第二低边驱动器MOSFET 410(2)的源极处被提供给第二低边驱动器MOSFET 410(2)。低边驱动器电路204(2)可以包括来自FPGA 122的对地短路(STG)输入402(2)，其联接至低边对地短路(LS_STG)模块406(2)。LS_STG模块406(2)检测是否存在低边对地短路故障，并且如果存在低边对地短路故障类的故障，则向FPGA 122提供故障位以进行通信。低边驱动器电路204(2)包括来自FPGA 122的低边控制(LS_C)输入404(2)，其联接至FET驱动器408(2)。LS_C输入404(2)为来自FPGA 122的逻辑电平输出(例如，在3.3V)，其指示第二低边驱动器MOSFET 410(2)接通或关闭。FET驱动器408(2)的输出联接至第二低边驱动器MOSFET 410(2)的栅极。第二低边驱动器MOSFET 410(2)包括第二二极管414(2)，其与源极联接，且相对于第二低边驱动器MOSFET 410(2)的源极-漏极电流流被正向偏置。
第一回扫二极管412(1)的输出和第二回扫二极管412(2)的输出可以共同地联接至升压电压416以完成电流路径。当第一低边驱动器电路204(1)和第二低边驱动器电路204(2)关闭时，使用第一回扫二极管412(1)和第二回扫二极管412(2)以提升电压加速了电流衰减时间。使用第一回扫二极管412(1)和第二回扫二极管412(2)还允许通过使用回扫电流以充电升压供应来进行能量恢复。同样地，第一二极管414(1)的输出和第二二极管414(2)的输出可以共同地联接至由电阻420和422形成的分压器电路的输入。分压器电路联接至比较器424，比较器424基于与输入参考电压418的比较输出电压426。比较器424可以被配置为确定在第一低边驱动器电路204(1)和第二低边驱动器电路204(2)中的任一个上的(分压降低的)输出电压是否高于设定电流命令的数字-模拟变换器(DAC，未示出)的参考电压，作为测量来自第一低边驱动器电路204(1)和第二低边驱动器电路204(2)的输出电压的方式。
来自第一低边驱动器MOSFET 410(1)和第二低边驱动器MOSFET410(2)的漏极的相应输出共同地连接在线428处，线428形成对低边过电流保护电路460的输入。低边过电流保护电路460可以包括在感测电阻430的终端两端联接的正感测输入432和负感测输入434。低边放大器436与感测电阻430并联联接，并被配置为对线428上的信号输入提供增益。低边放大器436的输出440被馈送至过电流比较器450的输入446，并被馈送至阈值处理比较器442。过电流比较器450可以将输出440与过电流参考448比较以向FPGA 122提供过电流输出452以指示是否已发生故障。阈值处理比较器442基于从ECM 104中的DAC(未示出)接收的命令输入438提供输出444，以确定是否已经获得控制输出至燃烧控制元件106的波形的调制所需的电流。例如，阈值处理比较器442被配置为，通过将低边驱动器电路204(1)或204(2)的输出管脚中的任意管脚的分压降低电压测量和由DAC(未示出)设定的软件可控的电压电平相比较，来测量当前在波形尾端的衰减时间。在一个方面，线428上的电流被提供给低边接地454。每个低边驱动器电路204(1)-204(2p)可以用来输出“启用”信号，其中关于该信号，相应的燃烧控制元件106(1)-106(n)将被接通。一旦低边驱动器电路204(1)-204(2p)中的特定低边驱动器电路被接通，则与该低边驱动器电路相关联或联接的相应高边驱动器电路被调制(例如开/关调制)，以控制关于相应燃烧控制元件106的输出电流，而多个低边驱动器电路204(1)-204(2p)中的特定低边驱动器电路自始至终保持接通。仅作为示例的方式，使用该拓扑结构，可以以分布式方式在0°-360°的发动机曲轴角的任何点处同时启动多达24个燃烧控制元件106(1)-106(24)。例如，借助关于第一低边驱动器电路204(1)和第二低边驱动器电路204(2)的单个高边驱动器电路202(1)，低边驱动器电路之一(例如，第一低边驱动器电路204(1))可以一次接通，从而控制两个燃烧控制元件106(1)和106(2)中的哪一个得到电流并被激活或触发。
在一个方面，多个驱动器库120和FPGA 122可以被实现为硬件形式，如集成电路(IC)。图5示出了根据本发明的方面的、实现为示例性IC形式的多个驱动器库120和FPGA122的管脚引线输出图，尽管在替代的方面，可以使用分立部件的实施方式。例如，高边驱动器电路202(1)-202(p)和低边驱动器电路204(1)-204(2p)可以以成对的设置(例如图2中示出的设置)实现于单个集成电路(IC)上。应当注意的是，图5中示出的管脚引出线设置仅是示例性而非限制性的。例如，可以存在有关多个驱动器库120和FPGA 122的集成电路(IC)的输入和输出管脚的其他设置，其包括更多或更少数量的输入和/或输出管脚，正如本领域技术人员在考虑了本发明了之后能够理解的那样。在一个方面，多个驱动器库120(1)-120(p)中的每一个是相同的。图5中的描述是关于一个这种驱动器库120(1)的，但是其同样适用于其他驱动器库120(2)-120(p)。可替代地，驱动器库120(1)可以使用分立部件来实现，并且可以不是集成电路(IC)。
驱动器库120(1)包括多个管脚502(1)-502(13)，其中对于其他驱动器库120(2)-120(n)也存在类似的管脚。管脚502(1)可以联接至高边驱动器电路202(1)的第一输入线302，并且配置为传送来自FPGA122的信号以启用第一电压源314，该第一电压源314向第一MOSFET 312提供升压电压。管脚502(2)可以联接至高边驱动器电路202(1)的第二输入线304，并且配置为传送来自FPGA 122的信号以启用第二电压源320，该第二电压源320向第二MOSFET 316提供电池电压。管脚502(3)可以向低边驱动器电路204(1)提供来自FPGA 122的LS_C输入404(1)信号。管脚502(4)可以向低边驱动器电路204(2)提供来自FPGA 122的LS_C输入404(2)信号。管脚502(5)可以向低边驱动器电路204(1)和204(2)的阈值处理比较器442提供命令输入438。管脚502(6)可以传送有关高边过电流保护电路340的输出332，管脚502(7)可以关于低边过电流保护电路460将过电流输出452传送至FPGA 122。管脚502(8)可以将输出444从低边驱动器电路204(1)和204(2)传送至FPGA 122。管脚502(9)可以传送信号STG输出402(1)至FPGA 122。管脚502(10)可以从FPGA 122传送电压426。管脚502(11)和502(12)分别对应于低边过电流保护电路460的正感测输入432和负感测输入434，如参考图4所讨论的那样。管脚502(13)可以将过电流参考448提供至低边过电流保护电路460。
FPGA 122可以包括向多个驱动器库120提供信号和/或从多个驱动器库120接收信号的管脚504(1)-504(19)，以及其他电路，所述其他电路包括但并不限于ADC、DAC、座位检测器等。应注意，FPGA122中的管脚数目仅是示例性而非限制性的，且在替代方面中，FPGA122可包含更高或更低数目的管脚。在一个方面，管脚504(1)可以为一组n个管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的高边驱动器电路202(1)-202(p)的管脚502(6)的等效物。管脚504(2)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-204(2p)的管脚502(7)的等效物。管脚504(3)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-204(2p)的管脚502(8)的等效物。管脚504(4)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-204(2p)的管脚502(9)的等效物。管脚504(5)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-204(2p)的管脚502(9)的等效物。管脚504(6)可以为一组管脚，其联接至检测器，例如用于燃烧控制元件106(1)-106(n)中的每一个的座位检测器(未示出)。管脚504(7)可以接收来自处理器124的发动机102的原始发动机速度值，且管脚504(8)接收来自处理器124的有关发动机102的速度的过滤值。管脚504(9)可以为处理器124借以与FPGA 122通信的外部总线接口。例如，管脚504(9)可传送与地址/数据总线对应的信号，处理器124写入到FPGA 122的寄存器以配置波形等，且处理器124从FPGA 122进行读取以检查故障状态等。管脚504(10)可以接收时钟信号，且管脚504(11)为复位管脚。管脚504(12)可以为一组管脚，其联接至高边驱动器电路202(1)-202(p)的第一输入线302的等效物。管脚504(13)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-204(2p)的管脚502(2)的等效物。管脚504(14)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-202(2p)的管脚502(3)的等效物。管脚504(15)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-202(2p)的管脚502(4)的等效物。管脚504(16)可以为一组管脚，其中的每一个分别联接至关于驱动器库120(1)-120(p)中的低边驱动器电路204(1)-202(2p)的管脚502(10)的等效物。应注意，在此讨论的各组管脚可基于单独多个驱动器库120(1)-120(p)的管脚数目而具有不同的管脚数目。在一个方面，FPGA 122可以具有管脚504(17)以与DAC(未示出)联接，从而向DAC提供控制命令。管脚504(18)可以与DAC联接以提供用于低边过电流保护电路460和/或高边过电流保护电路340的过电流参考值。管脚504(19)可提供时钟信号到管脚504(6)以用于检测，例如座位检测。
图6示出了来自FPGA 122的多个启动信号600(1)-600(p)。在一个方面，通过FPGA122将多个启动信号提供到多个高边驱动器电路202(1)-202(p)中的一个或多个以及提供到相应低边驱动器电路204(1)-204(2p)中的至少一个。例如，启动信号600(1)可以在第一输入线302处由高边驱动器电路202(1)接收，如关于图3所讨论的那样。
图7示出了分别通过高边驱动器电路202(1)-202(p)输出到燃烧控制元件106的多个输出波形700(1)-700(p)。在一个方面，多个输出波形700(1)-700(p)各自可以是唯一的。在另一方面，多个输出波形700(1)-700(p)可彼此重叠以控制燃烧控制元件106，且因此控制发动机102中的燃烧。例如，输出波形700(1)可输出在输出线336上作为输出信号H1。另外仅作为示例，这种多个输出波形700(1)-700(p)可包含一系列的开关电信号，以便通过控制燃烧控制元件106的激活来控制发动机102中的燃烧，其中所述电信号基于多个启动信号600(1)-600(p)具有不同的脉冲宽度、幅度和频率。
图9示出了根据本发明的方面的、分别与燃烧控制元件106以及高边和低边驱动器电路202、204相关联的示例性波形。在一个方面，公共输出信号Hi(i＝1，2，...，p)可包括(例如，i＝1时)提供升压电压电平的第一电压源314，相继接着其后的是第二电压源320，所述第二电压源320从高边驱动器电路202(1)向燃烧控制元件106(1)、106(2)中的一个或多个提供电池电压电平，所述燃烧控制元件106(1)、106(2)在公共点处与高边驱动器电路202(1)联接。应注意，高边驱动器电路202(1)可按任何顺序来输出电池电平电压和升压电平电压，图9中示出的顺序仅作为示例而非限制性的。此外，高边驱动器电路202(1)可以顺序输出电池电平电压和升压电平电压。同样地，其他高边驱动器电路202(2)-202(p)可以输出公共输出信号H2-Hp，所述公共输出信号H2-Hp分别以类似方式分布以覆盖发动机102的曲轴角的整个0°-360°。在一个方面，公共输出信号Hi可为高边驱动器电路202(1)的输出线336上的电流信号，如图9中示出的那样。
图9还示出了用于启动第一MOSFET 312的第一输入线302上的逻辑电平信号，用于启动第二MOSFET 316和/或第三MOSFET 318的第二输入线304上的逻辑电平信号。这些逻辑电平信号可通过FET驱动器模块306进行变换，且输出为第一输出308和第二输出310，之后被分别输入到第一MOSFET 312和第二MOSFET 316和/或第三MOSFET 318。在一个方面，第一输入线302和第二输入线304上的逻辑电平信号可确定公共输出信号H1的形状和定时。例如，第一输入线302上的逻辑电平信号可对应于在高边驱动器电路202(1)的输出线336上提供升压电压电平或电流的第一电压源314。同样地，第二输入线304上的逻辑电平信号可对应于在高边驱动器电路202(1)的输出线336上提供电池电压电平或电流的第二电压源320。类似地，可根据图9中示出的示例性波形来提供来自高边驱动器电路202(2)-202(p)的公共输出信号H2-Hp。
此外，图9示出了低边控制输入404(1)和404(2)中的一个或多个上的启用逻辑信号。启用逻辑信号分别确定燃烧控制元件106(1)、106(2)中的哪一个将被激活，以接收来自高边驱动器电路202(1)的公共输出信号H1。在一个方面，可将类似于图9中的启用逻辑信号的启用逻辑信号提供给至少12个且多达24个低边驱动器电路204(1)-204(2p)，从而激活各自的燃烧控制元件106(1)-106(p)。仅作为示例而非以限制的方式，至少12且多达24个低边驱动器电路204(1)-204(2p)可以被启用以同时驱动多达24个燃烧控制元件106(1)-106(24)。
在一个方面，ECM 104被配置成通过使用处理器124控制FPGA 122来维持喷射器/点火波形的灵活性。在一个方面，FPGA 122的实施方式使得ECM 104能够与前几代ECM所输出的波形以及这种ECM的连接器管脚引出线向后兼容。通过减少的复用来提高多个驱动器库120的驱动器效率。通过根据本发明的各种实施方式实现的更多优点包括对用以控制燃烧控制元件106中的哪些来在任何时间点接收驱动电流的二极管的需求的减少，以及所获得的在ECM 104的热性能上的改进。
工业实用性
本发明的各种实施方式一般适用于多种不同发动机的发动机控制模块，且更具体地适用于使用发动机控制器模块来控制发动机中的燃料燃烧的各种方法。
图8给出了根据本发明的方面的使用ECM 104来控制发动机102中的燃料燃烧的过程或方法800的流程图。方法800的一个或多个操作可被跳过或组合为单个过程、重复若干次，且方法800中的操作流程可呈任何顺序而非由图8中示出的特定顺序限制。例如，各种操作在它们各自的顺序方面可以来回移动，或可与一个或多个其他操作并行进行。此外，机器100的运作或功能性并不受实施图8中讨论的方面所遵循的顺序影响，实施方式的这种顺序仅作为示例而非限制性的。
方法800可从操作802开始，其中在操作802中，ECM 104的处理器124被配置成监视与发动机102相关联的各种参数。仅作为示例而非限制性的，这种参数可与以下内容相关：发动机速度、发动机负载、发动机部件、温度、环境温度、压力、发动机燃料容量、燃料效率、燃料类型、加速度、速度、需求、发动机每分钟转数(RPM)、其组合或类似者。在一个方面，处理器124可经由I/O接口130利用一个或多个传感器来接收与这种发动机参数相关的信息。例如，处理器124可借助多个传感器输入信号S1-Sm来接收这种发动机参数信息或数据。处理器124可在任何时间监视发动机102的参数，且可以持续地、按照周期性间隔地或在随机时刻进行这种监视。例如，处理器124可在发动机102的空转期间、在发动机102的有效操作期间或两者期间监视发动机102的参数。在一个方面，处理器124被配置成将与发动机102相关联的实时数据存储在存储器126中。
在操作804中，处理器124将借助I/O接口130接收的发动机参数信息与存储在存储器126中的参数进行比较。处理器124可执行存储在存储器126中的计算机可执行代码以执行此类比较。在一个方面，存储器126可以被编程成在处理器124进行这种比较之前存储和更新最佳的发动机性能参数。
在操作806中，借助I/O接口130接收的发动机参数信息与发动机102所需要的性能准则作比较。其后，处理器124开始控制例行程序以使用ECM 104控制燃烧控制元件106。
在操作808中，FPGA 122被实现。FPGA 122可以与处理器124联接。在一个方面，处理器124可以通过在FPGA 122的一个或多个输入终端上(例如，在外部总线接口管脚504(9)上)输出信号来对FPGA 122编程。在一个方面，处理器124可以向FPGA 122提供启用信号以在例如FPGA122的一组管脚504(12)上输出一个或多个启动信号600(1)-600(p)。基于来自处理器124的信号，FPGA 122输出启动信号600(1)-600(p)到多个驱动器库120。在一个方面，FPGA 122被配置成同时将多个启动信号600(1)-600(p)提供给多个驱动器库120。例如，FPGA 122可将启动信号600(1)和600(2)同时分别提供给高边驱动器电路202(1)和202(2)。同样地，可将两个以上启动信号提供给高边驱动器电路202(1)-202(p)。如所讨论的那样，启动信号600(1)-600(p)可彼此不同且可至少部分彼此重叠。在一个方面，可将来自启动信号600(1)-600(p)的启动信号中的仅仅一个提供给多个驱动器库120之一。FPGA 122的使用使得机器100能够通过控制启动信号600(1)-600(p)来控制应如何和何时在发动机102中发生燃烧。
在操作810中，提供多个驱动器库120。在一个方面，提供多个驱动器库120包含使用来自FPGA 122的一个或多个启动信号600(1)-600(p)来激活驱动器库120(1)-120(p)中的一个或多个。在一个方面，来自FPGA 122的这种启动信号600(1)-600(p)可基于操作804中的比较结果由处理器124进行控制。提供多个驱动器库120包括在驱动器库120(1)中提供至少两个低边驱动器电路204(1)和204(2)以及单个高边驱动器电路202(1)。在一个方面，可以例如如图2中所示那样来设置各自具有单个高边驱动器电路和至少两个低边驱动器电路的多个驱动器库120。例如，可提供驱动器库120(2)-120(p)。进一步举例，12个这种驱动器库120(1)-120(12)可具备总计24个低边驱动器电路204(1)-204(24)和12个高边驱动器电路202(1)-202(12)。
在操作812中，多个驱动器库120输出多个输出波形700(1)-700(p)到燃烧控制元件106。在一个方面，可在0°-360°的发动机曲轴角上任一点将多个输出波形700(1)-700(p)提供给多个燃烧控制元件106。360°的喷射窗意味着燃烧控制元件106中的任何一个均具有360°的曲轴角来执行操作(例如，喷射)。例如，对于四冲程发动机，720°被认为是完整的周期，因此剩余的360°由燃烧控制元件106的其他燃烧控制元件来使用。通过能够一次控制至少12个燃烧控制元件106(1)-106(12)来获得360°的窗。可将多个输出波形700(1)-700(p)提供给燃料喷射器和/或点火线圈来以精细调谐的方式控制发动机102中燃料的燃烧。在一个方面，可从两个或两个以上高边驱动器电路202(1)和202(2)输出多个输出波形700(1)-700(p)，以使得多个输出波形700(1)-700(p)中的至少两个彼此不同。在一个方面，可从两个或两个以上高边驱动器电路202(1)和202(2)输出多个输出波形700(1)-700(p)，以使得多个输出波形700(1)-700(p)中的至少两个彼此重叠。在一个方面，可从两个或两个以上高边驱动器电路202(1)和202(2)输出多个输出波形700(1)-700(p)，以使得多个输出波形700(1)-700(p)中的至少两个彼此不同且至少部分彼此重叠。
在操作814中，响应于由多个输出波形700(1)-700(p)中的一个或多个对燃烧控制元件106的激活来控制发动机102的一个或多个燃烧室中的一种或多种燃料的燃烧。在一个方面，当发动机102为混合燃料发动机时，多个输出波形700(1)-700(p)可基于不同的燃料混合比而彼此不同。在一个方面，多个输出波形700(1)-700(p)可基于发动机102的不同负载和操作条件而彼此不同。
将认识到，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，预料到本发明的其他实施方式可与前面的示例在细节上不同。有关本发明或其示例的所有参考旨在在这个点上参考正在讨论的特定示例，不期望更普遍地关于本发明的范围暗示任何限制。
除非在此另外指出，否则在此对数值范围的叙述仅仅期望用作个别地提及落入该范围内的每个单独数值的速记方法，且每个单独数值均并入到说明书内，如同在此个别列举一样。本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序执行，本文另有指示或以其他方式通过上下文清楚地相反指示除外。

Claims (10)

1.一种发动机控制模块(104)，其包括：
多个驱动器库(120)，其被配置成驱动多个燃烧控制元件(106)，所述多个驱动器库(120)中的每一个包括两个低边驱动器电路(204(1)、204(2))和一个高边驱动器电路(202(1))，所述多个驱动器库(120)中的每一个中的所述高边驱动器电路(202(1))由所述多个燃烧控制元件(106)中的两个燃烧控制元件(106(1)、106(2))成对地共用，且所述两个低边驱动器电路(204(1)、204(2))中的每一个分别与所述两个燃烧控制元件(106(1)、106(2))相关联；和
现场可编程门阵列(122)，其联接到所述多个驱动器库(120)且被配置成将启动信号(600)提供给至少12个高边驱动器电路(202(1)-202(12))，以同时驱动分别与所述至少12个高边驱动器电路(202(1)-202(12))联接的至少12个燃烧控制元件(106(1)-106(12))，所述至少12个燃烧控制元件(106(1)-106(12))通过与所述至少12个燃烧控制元件(106(1)-106(12))中的每一个联接的相应低边驱动器电路(204(1)-204(12))启用。
2.如权利要求1所述的发动机控制模块(104)，其中所述现场可编程门阵列(122)经配置以提供所述启动信号(600)以同时驱动多达二十四个燃烧控制元件(106(1)-106(24))。
3.如权利要求1所述的发动机控制模块(104)，其中，对于每个驱动器库(120)，所述驱动器库(120)中的所述高边驱动器电路(202(1))包括至少两个场效应晶体管(312、316)，所述至少两个场效应晶体管中的一个(312)提供升压电压源(314)，而所述两个场效应晶体管中的另一个(316)向与所述高边驱动器电路(202(1))的输出联接的至少一个燃烧控制元件(106(1))提供电池电压源(320)。
4.如权利要求3所述的发动机控制模块(104)，其中所述驱动器库(120)中的所述高边驱动器电路(202(1))包括至少三个场效应晶体管(312、316、318)，第三场效应晶体管(318)联接到所述两个场效应晶体管中提供所述电池电压源(320)的所述另一个(316)，所述第三场效应晶体管的输出(322)联接到所述高边驱动器电路(202)的所述输出(336)。
5.如权利要求1所述的发动机控制模块(104)，其中所述多个燃烧控制元件(106)包括以下各项中的至少一个：喷射器和点火线圈。
6.如权利要求1所述的发动机控制模块(104)，其中由所述现场可编程门阵列(122)提供的所述启动信号(600)是逻辑电平信号。
7.如权利要求1所述的发动机控制模块(104)，对于所述多个驱动器库(120)中的每个驱动器库(120(1)-120(p))，所述高边驱动器电路(202(1)-202(p))包括过电流保护电路。
8.如权利要求1所述的发动机控制模块(104)，其中，所述高边驱动器电路(202(1))的输出被配置成在0°-360°的发动机曲轴角上驱动与所述高边驱动器电路(202(1))联接的所述两个燃烧控制元件(106(1)、106(2))。
9.如权利要求1所述的发动机控制模块(104)，对于每个驱动器库(120)，其中所述低边驱动器电路中的至少一个(204(1))包括过电流保护电路(460)。
10.一种用于使用发动机控制器模块(104)来控制发动机(102)中的燃料燃烧的方法(800)，所述方法包括：
在所述发动机控制器模块(104)中提供多个驱动器库(120)，每个驱动器库包括两个低边驱动器电路(204(1)、204(2))和一个高边驱动器电路(202(1))，且每个驱动器库(120)联接到所述发动机(102)的两个燃烧控制元件(106(1)、106(2))；
提供与所述多个驱动器库(120)联接的现场可编程门阵列(122)；和
从所述现场可编程门阵列(122)同时将多个启动信号(600)提供给至少12个高边驱动器电路(202(1)-202(12))，以同时驱动分别与所述至少12个高边驱动器电路(202(1)-202(12))联接的24个燃烧控制元件(106(1)-106(24))来控制所述发动机(102)中的燃料燃烧，每个所述24个燃烧控制元件(106(1)-106(24))通过与所述24个燃烧控制元件(106(1)-106(24))中的每一个联接的相应低边驱动器电路(204(1)-204(12))启用。
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