汽车发动机ecu的工作原理（汽车ECU的工作原理与工作过程介绍）

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相信大家都很好奇汽车ECU的工作原理和工作过程。下面小编就给大家介绍一下汽车ECU的工作原理和工作流程，让大家对汽车ECU有更深入的了解。

(1)发动机电控系统的工作原理。

发动机电控系统的工作原理是：发动机启动时，ECU迅速进入工作状态，从RAM中取出一些程序或步骤，输入中央处理器(CPU)。这些程序可以控制汽油喷射、控制点火正时、控制怠速状态等。

在CPU的控制下，指令信号逐一循环。在程序执行期间，所需的发动机信息来自每个传感器。来自每个传感器的信号首先进入输入级(环路)以处理其信号。如果是数字信号，会进入ECU通过输入/输出(I/O)接口电路根据CPU的安排；如果是模拟信号，必须经过A/D转换器转换成数字信号，才能通过I/O接口电路进入ECU。

大部分信息暂时存储在RAM中，然后根据需要从RAM发送到CPU。然后，存储在RAM中的参考数据也被引入CPU，并与传感器输入的信号进行比较。同时，依次对来自相关传感器的每个信号进行采样，并与参考数据进行比较。

在比较和计算这些数据之后，CPU做出决定并发出控制命令输出信号。通过I/O接口电路，一些必要的信号还得经过A/D转换成模拟信号，最后由输出级(回路)控制执行机构。如果是喷油器的驱动信号，控制喷油正时和脉宽，完成喷油控制功能；如果是点火正时信号，控制点火线圈的通断，使次级产生高压击穿火花塞的气隙点火。

发动机在工作的时候，ECU的计算速度是相当快的，比如点火正时，每秒钟可以修正几百次，所以它的控制精度可以相当高。(2)汽车ECU的输入电路。输入电路的作用是将系统中传感器检测到的信号(信息)通过I/O接口电路接口发送给ECU，从而完成汽车发动机在运行过程中各工况的实时检测任务。需要检测和输入的信号有两种：模拟信号和数字信号。从传感器输入的信号首先进入输入环路，在这里输入信号经过预处理，去除杂波，将正弦波转换为矩形方波，然后转换为输入电平。该过程如图1-1所示。

输入的作用(3)汽车ECU的工作过程。ECU是发动机电子控制系统的神经中枢。随着汽车电子技术的快速发展，ECU产品不断更新，现在所有汽车都采用数字ECU。ECU主要由CPU、存储器、I/O接口、信息传输总线等组成。如图1-2(a)所示，图1-2 ECU和CPU的组成示意图。根据需要，ECU可以对各种传感器发出的信号进行预编程(ECU的处理顺序)并存储在存储器中。使用时，可通过传感器启动相应的程序，实现自动控制。汽车ECU系统只需要一定量的半导体存储器就能满足存储要求，不需要外部存储器。在ECU控制系统中，为了采集和检测各种参数，使用了许多检测元件(如传感器)和仪器。

其主要作用是将被测参数由非电量变为电量，如热电偶将温度信号变为电压(mV)信号，压力传感器将压力信号变为电压信号等。这些信号被转换成统一的标准电压，然后送到ECU进行比较和计算。因此，检测元件的精度直接决定了整个控制系统的控制精度。为了将ECU运行结果的命令和指令(如喷油器的喷油信号和点火正时信号)转化为控制行为和动作并付诸实施，ECU需要配备执行器。常用的执行机构有电动、液压或气动，如步进电机、电磁阀等。

中央处理器.

CPU是整个控制系统的核心。CPU由用于算术/逻辑运算的算术单元、用于临时存储数据的寄存器、用于根据程度在设备之间执行信号传输和控制任务的控制器等组成。如图1-2(b)所示。

CPU在时钟脉冲发生器的操作下工作。当ECU通电时，脉冲发生器立即产生一系列具有一定频率的脉宽电压，并发送给CPU。它的作用是随时控制ECU的工作过程。记忆。

内存主要用来存储程序、数据、表格、地图等。可以根据需要读取(读操作)或存储(写操作)。存储器由多个存储单元组成，每个单元都有一个编号，称为单元地址。每个单元通常存储一个独立的码，称为一个字，码位数称为字长。随机存取存储器(RAM)主要用来存储ECU在运行过程中的可变数据，比如暂时存储ECU输入的信息，供CPU进行计算使用。比如各种传感器传递给ECU的信息和计算过程中产生的中间数据可以临时存储在RAM中，可以随时调出，也可以根据需要用新的数据替换(重写)。

存储在RAM中的一些数据，如空燃比学习校正、故障代码等。可长时间保存，防止点火开关关闭时断电造成数据丢失。一般这种RAM都是通过专用的电源备份电路直接连接到电池上，这样RAM就不受点火开关控制了。当然，当电源备份专用电路断开或者电池上的电源线拔掉后，RAM中存储的数据自然会消失。

I/O接口电路。

I/O接口电路是CPU、输入传感器和输出执行器之间进行信息交换的控制电路。根据CPU的命令，通过I/O接口电路以所需的频率接收输入到ECU的信号，同时从ECU输出的信号也根据发出控制信号的形式和要求，通过I/O接口电路以最佳的处理速度输出或发送到中间存储器。

一般ECU使用的外部I/O设备都配有I/O接口。

④ECU系统总线。

ECU系统总线是一束用于传递内部信息的连线，如图1-3所示。在ECU系统中，CPU、存储器（ROM、RAM）、I/O接口通过传递信息的总线连接起来，它们之间的信息交换均要通过总线进行。总线一般包括数据总线、地址总线和控制总线3根。总线利用数据、存储地址、控制信号来对系统中的各个元器件进行操作控制，同时利用连接总线的方式可扩充系统的存储器与I/O的功能。

⑤ECU的外部设备输入级与输出级。

在ECU控制系统中，除了ECU之外，还有一些外部设备，由此组成输入级、输出级。外部设备是沟通ECU与应用对象之间联系的I/O装置。

a.输入级的作用是将系统中各传感器检测到的信号经过I/O接口电路送入ECU进行处理，完成在汽车发动机运行过程中对其各工况状态的实时检测。在控制过程中，需要检测与输入的信号有模拟信号和脉冲数字信号2种。输入外部设备是指电控汽油喷射发动机中所设置的各种传感器（如进气温度、进气流量、发动机冷却液温度等传感器），它们把所检测到的信息输入ECU进行处理。

b.输出级的作用是在ECU与喷油器、点火线圈等执行器件之间建立起联系，将ECU处理信息后做出的决策指令转变为控制信号来驱动执行器进行工作（动作），它起到控制信号与放大信号的功用，由此输出3个控制信号：喷油器驱动信号、汽油泵驱动信号、点火正时控制信号。

输出外部设备是指汽油喷射系统、点火系统中的各个执行元件（如电动汽油泵、电磁式喷油器、点火线圈等），它们接收由ECU发出（输出）的不同指令（信号）并作出操纵动C.ECU控制系统还可以进一步扩展输出级，以获得更多的应用。

例如可扩展对用于调节怠速转速的节气门后旁通阀进行控制，对废气再循环中回流阀的控制，以及对增压发动机涡流增压机压力的控制等。

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