汽车ECU工作原理及流程介绍

(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，输入到中央处理器(CPU)中。这些程序可以控制汽油喷射、点火正时、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，会根据CPU的安排，通过输入/输出(I/O)接口电路进入ECU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，一些必要的信号要通过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，使次级产生高电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，正弦波转换成矩形方波，再转换成输入电平。这个过程如图1-1所示。

输入电路的功能

(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接口和信息传输总线组成，如图1-2(a)所示。

图1-2 ECU和CPU的组成图。根据需要，ECU可以预先将各种传感器发出的信号用记忆程序(ECU的处理顺序)和数据进行编译，存储在存储器中。使用时，可通过传感器启动相应程序，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，不需要外接存储器。

在ECU控制系统中，许多检测元件(如传感器)和仪器用于采集和检测各种参数。

其主要作用是将被测参数从非电量变为电量，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。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，如步进电机和电磁阀。

中央处理器。

CPU是整个控制系统的核心。CPU缺点

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代码，称为一个字，代码位数称为字长。随机存取存储器(RAM)主要用于存储ECU在运行过程中的可变数据，比如临时存储ECU输入的信息供CPU计算。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数据替换(重写)。

存储在RAM中的一些数据，如空燃比学习和校正、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都是通过专门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。

输入输出接口电路。

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，从ECU输出的信号也根据发送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。

通常，ECU系统中使用的外部I/O设备配备有I/O接口，通过这些接口，它们可以连接到ECU。因此，I/O接口是ECU与被控对象之间的纽带，也是ECU系统不可或缺的一部分。它起着多种作用，如数据缓冲、电压匹配和时序匹配。

ECU系统总线。

ECU总线是用来传输内部信息的一束电线，如图1-3所示。在ECU系统中，CPU、存储器(ROM、RAM)和I/O接口通过总线连接传递信息，它们之间的信息交换要通过总线进行。通常，总线包括数据总线、地址总线和控制总线。总线数据、存储器地址和控制信号用于控制系统中所有部件的工作。通过连接总线，可以扩展系统的存储器和I/O功能。

图1-3ECU系统总线

A.数据总线主要用于传输指令和数据。数据总线由几根电线组成。通常，导线的数量对应于数据位的数量。比如普通8位ECU的数据总线应该是8条线组成。

B.地址码的传输由地址总线完成。在ECU总线上，元件之间的通信主要依靠地址码来准确取得联系。例如，当需要在存储器中存储或读取某个单元的数据时，必须先将该单元的地址码送到地址总线上，然后再发送写或读指令来完成操作。总线中导线的数量与地址码的位数和地址码的传输模式有关。对于8位ECU，如果地址码以16位二进制传输一次，则有16条地址总线。

C.控制总线与ECU系统中的其他部件相连，其中CPU可以通过控制总线随时了解各个部件的状态，并根据需要随时向相关部件发送控制指令。汽车ECU的外观如图1-4所示。

ECU外部设备的输入级和输出级。

在ECU控制系统中，除了ECU之外还有一些外部设备，它们构成了输入级和输出级。外部设备是一个I/O设备，用于ECU和应用对象之间的连接通信。

A.输入级的作用是将系统中传感器检测到的信号通过I/O接口电路送到ECU进行处理，从而完成对汽车发动机运行过程中各种工况的实时检测。在控制过程中，需要检测和输入的信号有两种：模拟信号和脉冲数字信号。外部设备是指各种传感器(su

B.输出级的作用是在ECU与喷油器、点火线圈等执行机构之间建立连接，将ECU处理信息后做出的决策指令转换成控制信号，驱动执行机构工作(act)。起到控制信号和放大信号的作用，从而输出三个控制信号：喷油器驱动信号、汽油泵驱动信号和点火正时控制信号。

外部装置是指汽油喷射系统和点火系统中的执行部件(如电动汽油泵、电磁喷油器、点火线圈等)。).)，它们从ECU接收不同的指令(信号)并操作它们。c . ECU控制系统可以进一步扩展输出级，以获得更多的应用。

比如可以扩展到控制调节怠速的节流回旁通阀，控制废气再循环中的回流阀，控制增压发动机的涡轮增压器的压力。