汽車ECU工作原理及流程介紹

相信大家都很好奇汽車ECU的工作原理和流程。下面小編就給大家介紹一下汽車ECU的工作原理和工作流程，讓大家對汽車ECU有更深入的了解。

(1)發動機電控系統的工作原理。

發動機電控系統的工作原理是發動機啟動時，ECU迅速進入工作狀態，從RAM中取出一些程序或步驟，輸入到中央處理器(CPU)中。這些程序可以控制汽油噴射、點火正時、怠速狀態等。

在CPU的控制下，指令信號逐一循環。在程序執行期間，所需的發動機信息來自每個傳感器。來自每個傳感器的信號首先進入輸入級(環路)以處理其信號。如果是數字信號，會根據CPU的安排，通過輸入/輸出(I/O)接口電路進入ECU如果是模擬信號，必須經過A/D轉換器轉換成數字信號，才能通過I/O接口電路進入ECU。

大部分信息暫時存儲在RAM中，然后根據需要從RAM發送到CPU。然后，存儲在RAM中的參考數據也被引入CPU，并與傳感器輸入的信號進行比較。同時，依次對來自相關傳感器的每個信號進行采樣，并與參考數據進行比較。

在比較和計算這些數據之后，CPU做出決定并發出控制命令輸出信號。通過I/O接口電路，一些必要的信號要通過A/D轉換成模擬信號，最后由輸出級(回路)控制執行機構。如果是噴油器的驅動信號，控制噴油正時和脈寬，完成噴油控制功能；如果是點火正時信號，控制點火線圈的通斷，使次級產生高電壓擊穿火花塞的氣隙點火。

發動機在工作的時候，ECU的計算速度是相當快的，比如點火正時，每秒鐘可以修正幾百次，所以它的控制精度可以相當高。

(2)汽車ECU的輸入電路。

輸入電路的作用是將系統中傳感器檢測到的信號(信息)通過I/O接口電路接口發送給ECU，從而完成汽車發動機在運行過程中各工況的實時檢測任務。需要檢測和輸入的信號有兩種：模擬信號和數字信號。從傳感器輸入的信號首先進入輸入環路，在這里輸入信號經過預處理，去除雜波，正弦波轉換成矩形方波，再轉換成輸入電平。這個過程如圖1-1所示。

輸入電路的功能

(3)汽車ECU的工作過程。

ECU是發動機電子控制系統的神經中樞。隨著汽車電子技術的快速發展，ECU產品不斷更新，現在所有汽車都采用數字ECU。

ECU主要由CPU、存儲器、I/O接口和信息傳輸總線組成，如圖1-2(a)所示。

圖1-2 ECU和CPU的組成圖。根據需要，ECU可以預先將各種傳感器發出的信號用記憶程序(ECU的處理順序)和數據進行編譯，存儲在存儲器中。使用時，可通過傳感器啟動相應程序，實現自動控制。汽車ECU系統只需要一定量的半導體存儲器就能滿足存儲要求，不需要外接存儲器。

在ECU控制系統中，許多檢測元件(如傳感器)和儀器用于采集和檢測各種參數。

其主要作用是將被測參數從非電量變為電量，如熱電偶將溫度信號變為電壓(mV)信號，壓力傳感器將壓力信號變為電壓信號。這些信號被轉換成統一的標準電壓，然后送到ECU進行比較和計算。因此，檢測元件的精度直接決定了整個控制系統的控制精度。為了將ECU運行結果的命令和指令(如噴油器的噴油信號和點火正時信號)轉化為控制行為和動作并付諸實施，ECU需要配備執行器。常用的執行機構有電動、液壓或氣動，如步進電機和電磁閥。

中央處理器。

CPU是整個控制系統的核心。CPU缺點

CPU在時鐘脈沖發生器的操作下工作。當ECU通電時，脈沖發生器立即產生一系列具有一定頻率的脈寬電壓，并發送給CPU。它的作用是隨時控制ECU的工作過程。

記憶。

內存主要用來存儲程序、數據、表格、地圖等。可以根據需要讀取(讀操作)或存儲(寫操作)。存儲器由多個存儲單元組成，每個單元都有一個編號，稱為單元地址。每個單元通常存儲一個獨立的代碼，稱為一個字，代碼位數稱為字長。隨機存取存儲器(RAM)主要用于存儲ECU在運行過程中的可變數據，比如臨時存儲ECU輸入的信息供CPU計算。比如各種傳感器傳遞給ECU的信息和計算過程中產生的中間數據可以臨時存儲在RAM中，可以隨時調出，也可以根據需要用新數據替換(重寫)。

存儲在RAM中的一些數據，如空燃比學習和校正、故障代碼等。可長時間保存，防止點火開關關閉時斷電造成數據丟失。一般這種RAM都是通過專門的電源備份電路直接連接到電池上，這樣RAM就不受點火開關控制了。當然，當電源備份專用電路斷開或者電池上的電源線拔掉后，RAM中存儲的數據自然會消失。

輸入輸出接口電路。

I/O接口電路是CPU、輸入傳感器和輸出執行器之間進行信息交換的控制電路。根據CPU的命令，通過I/O接口電路以所需的頻率接收輸入到ECU的信號，從ECU輸出的信號也根據發送控制信號的形式和要求，通過I/O接口電路以最佳的處理速度輸出或發送到中間存儲器。

通常，ECU系統中使用的外部I/O設備配備有I/O接口，通過這些接口，它們可以連接到ECU。因此，I/O接口是ECU與被控對象之間的紐帶，也是ECU系統不可或缺的一部分。它起著多種作用，如數據緩沖、電壓匹配和時序匹配。

ECU系統總線。

ECU總線是用來傳輸內部信息的一束電線，如圖1-3所示。在ECU系統中，CPU、存儲器(ROM、RAM)和I/O接口通過總線連接傳遞信息，它們之間的信息交換要通過總線進行。通常，總線包括數據總線、地址總線和控制總線。總線數據、存儲器地址和控制信號用于控制系統中所有部件的工作。通過連接總線，可以擴展系統的存儲器和I/O功能。

圖1-3ECU系統總線

A.數據總線主要用于傳輸指令和數據。數據總線由幾根電線組成。通常，導線的數量對應于數據位的數量。比如普通8位ECU的數據總線應該是8條線組成。

B.地址碼的傳輸由地址總線完成。在ECU總線上，元件之間的通信主要依靠地址碼來準確取得聯系。例如，當需要在存儲器中存儲或讀取某個單元的數據時，必須先將該單元的地址碼送到地址總線上，然后再發送寫或讀指令來完成操作。總線中導線的數量與地址碼的位數和地址碼的傳輸模式有關。對于8位ECU，如果地址碼以16位二進制傳輸一次，則有16條地址總線。

C.控制總線與ECU系統中的其他部件相連，其中CPU可以通過控制總線隨時了解各個部件的狀態，并根據需要隨時向相關部件發送控制指令。汽車ECU的外觀如圖1-4所示。

ECU外部設備的輸入級和輸出級。

在ECU控制系統中，除了ECU之外還有一些外部設備，它們構成了輸入級和輸出級。外部設備是一個I/O設備，用于ECU和應用對象之間的連接通信。

A.輸入級的作用是將系統中傳感器檢測到的信號通過I/O接口電路送到ECU進行處理，從而完成對汽車發動機運行過程中各種工況的實時檢測。在控制過程中，需要檢測和輸入的信號有兩種：模擬信號和脈沖數字信號。外部設備是指各種傳感器(su

B.輸出級的作用是在ECU與噴油器、點火線圈等執行機構之間建立連接，將ECU處理信息后做出的決策指令轉換成控制信號，驅動執行機構工作(act)。起到控制信號和放大信號的作用，從而輸出三個控制信號：噴油器驅動信號、汽油泵驅動信號和點火正時控制信號。

外部裝置是指汽油噴射系統和點火系統中的執行部件(如電動汽油泵、電磁噴油器、點火線圈等)。).)，它們從ECU接收不同的指令(信號)并操作它們。c . ECU控制系統可以進一步擴展輸出級，以獲得更多的應用。

比如可以擴展到控制調節怠速的節流回旁通閥，控制廢氣再循環中的回流閥，控制增壓發動機的渦輪增壓器的壓力。