汽车ECU的工作原理与工作过程介绍

相信大家对汽车ECU的工作原理与工作过程都非常的好奇，下面汽车维修网小编就给大家介绍一下汽车ECU的工作原理与工作过程方便大家更好的了解汽车ECU。

（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：当发动机启动时，ECU迅速进入工作状态，某些程序或步骤从RAM中取出进入中央处理器（CPU）。这些程序可以是控制汽油喷射、控制点火时刻、控制怠速工况等。

通过CPU的控制，一个个指令信号逐个地进行循环。在执行程序过程中，所需要的发动机信息来自各个传感器。从各个传感器来的信号，首先进入输入级（回路），对其信号进行处理。如是数字信号，根据CPU的安排，经输入/输出（I/O）接口电路进入ECU；如是模拟信号，还要经过A/D转换器转换成数字信号后，才能经I/O接口电路进入ECU。

大多数信息暂时存储在RAM内，再根据需要指令从RAM送到CPU。然后将存储在RAM中的参考数据也引入到CPU并与传感器输入的信号进行比较。同时对来自有关传感器的每一个信号依次取样，并与参考数据进行比较。

CPU对这些数据比较运算后，作出决策并发出控制命令输出信号，经I/O接口电路，有些必要的信号还要经A/D转换变成模拟信号。最后经输出级（回路）去控制执行器的动作。若是喷油器的驱动信号，则控制喷油正时和喷油脉宽，完成控制喷油功能；如是点火正时信号，则控制点火线圈的通与断，使次级产生高压击穿火花塞气隙进行跳火。

发动机工作时，ECU的运算速度是相当快的，如点火正时，每秒可以修正上百次，因此其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各传感器检测到的信号（息）通过I/O接口电路接口送入ECU，完成汽车发动机在运行过程中对其各工况状态的实时检测任务。需要检测与输入的信号有模拟信号和数字信号2种。从传感器输入来的信号首先进入输入回路，在输入回路中对输入的信号进行预处理，去除杂波和将正弦波变为矩形方波后，再转换成输入电平，其过程如图1-1所示。

（3）汽车ECU工作过程。
ECU是发动机电控系统的神经中枢。随着汽车电子技术的突飞猛进，ECU产品不断更新换代，现在的汽车都采用数字式ECU。
ECU主要由CPU、存储器和I/O接口、信息传递总线等组成，如图1-2（a）所示

图1-2ECU与CPU的组成图ECU根据需要，能把各种传感器送入的信号，用内存程序（ECU进行处理的顺序）和数据事先编好并存在存储器内，使用时通过传感器启动相应程序，即可实现自动控制。汽车ECU系统只需用一定容量的半导体存储器便可满足内存要求，无需设置外存储器。

在ECU控制系统中，为了收集和检测各种参数，采用了许多检测元件（如传感器）和仪表。

其主要作用是把被检测参数由非电量转变为电量，如热电偶把温度信号变成电压（mV）信号，压力传感器把压力信号变成电压信号等。这些信号被转变成统一的标准电压后再送入ECU进行比较和运算处理。因而检测元件的精度直接决定着整个控制系统的控制精度。为把ECU运算处理的结果（如喷油器的喷油信号、点火正时信号等）的命令、指令转化为控制行为、动作并付诸实施，ECU需要配有执行机构。常用的执行机构有电动的、液动的或气动的等形式，如步进电动机、电磁阀等。

①CPU。

CPU是整个控制系统的核心。CPU由进行算术/逻辑运算的运算器、暂时存储数据的寄存器、按照程度执行各装置之间信号传送及控制任务的控制器等组成，如图1-2（b）所示。

CPU的工作是在时钟脉冲发生器的操作下进行的。当ECU通电后，脉冲发生器立即产生一连串的具有一定频率的脉宽电压送入CPU，其作用是对ECU工作过程进行随时控制。

②存储器。

存储器主要是用来存放程序、数据和表格、地图等，可按需要进行读取（读操作）或存入（写操作）。存储器由多个存储单元组成，每个单元有一编号，称为单元地址。每个单元通常存放一个有独立意义的代码，称为一个字，代码位数称为字长。随机存储器（RAM）主要是用于存储ECU在操作时的可变数据，如暂存ECU输入的信息，供CPU进行运算使用，如各种传感器输送给ECU的信息与计算过程中产生的中间数据等，都可以暂时存储在RAM内，根据需要可随时调出或被新的数据代替（改写）。

存储在RAM的有些数据，如空燃比学习修正、故障码等，为了能较长期地保存，防止点火开关断开时由于电源被切断而造成数据丢失，一般这种RAM都通过专用的电源后备电路与蓄电池直接连接，使RAM不受点火开关控制。当然，当电源后备专用电路断开时或蓄电池上的电源线被拔掉时，存入RAM内的数据也会自然消失。

③I/O接口电路。

I/O接口电路是CPU与输入传感器、输出执行器间进行信息交流的控制电路。根据CPU的命令，输入ECU的信号以所需要的频率通过I/O接口电路接收，而ECU输出的信号则也是按发出控制信号的形式与要求通过I/O接口电路以最佳的处理速度输出或送入中间存储器。

ECU系统所用的外部I/0设备一般都备有I/O接口，通过I/O接口才能与ECU连接，因此I/O接口是ECU与被控制对象进行信息交换的纽带，也是ECU系统不可缺少的部分，它起着数据缓冲、电压匹配、时序匹配等多种作用。

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。

a.数据总线主要用于传递指令与数据。数据总线由几根导线组成，一般导线数是与数据的位数一一对应的，如普通的8位ECU的数据总线应由8根导线组成。
b.地址码的传递是由地址总线来完成的。在ECU总线上，各元器件之间的通信主要靠地址码准确地进行联系。例如需要对存储器内某单元进行存储或读出数据时，必须先将该单元的地址码送到地址总线上，然后再送出写或读的指令才能完成操作。地址总线的导线根数与地址码的位数、地址码的传递方式有关。对于8位ECU，若地址码采用二进制16位一次传递方式，这样，地址总线就有16根。

c.控制总线连接着ECU系统中的其他元器件，其中CPU可通过控制总线随时掌握各个元器件的状态，并根据需要随时向有关的元器件发出控制指令。汽车用ECU的外形如图1-4所示。

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。