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(duì)汽車ECU有更深入的了解。

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的工作原理。

發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的工作原理是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，ECU迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，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(diǎn)火正時(shí)、怠速狀態(tài)等。

在CPU的控制下，指令信號(hào)逐一循環(huán)。在程序執(zhí)行期間，所需的發(fā)動(dòng)機(jī)信息來自每個(gè)傳感器。來自每個(gè)傳感器的信號(hào)首先進(jìn)入輸入級(jí)(環(huán)路)以處理其信號(hào)。如果是數(shù)字信號(hào)，會(huì)根據(jù)CPU的安排，通過輸入/輸出(I/O)接口電路進(jìn)入ECU如果是模擬信號(hào)，必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，才能通過I/O接口電路進(jìn)入ECU。

大部分信息暫時(shí)存儲(chǔ)在RAM中，然后根據(jù)需要從RAM發(fā)送到CPU。然后，存儲(chǔ)在RAM中的參考數(shù)據(jù)也被引入CPU，并與傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行比較。同時(shí)，依次對(duì)來自相關(guān)傳感器的每個(gè)信號(hào)進(jìn)行采樣，并與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

在比較和計(jì)算這些數(shù)據(jù)之后，CPU做出決定并發(fā)出控制命令輸出信號(hào)。通過I/O接口電路，一些必要的信號(hào)要通過A/D轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，最后由輸出級(jí)(回路)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果是噴油器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制噴油正時(shí)和脈寬，完成噴油控制功能；如果是點(diǎn)火正時(shí)信號(hào)，控制點(diǎn)火線圈的通斷，使次級(jí)產(chǎn)生高電壓擊穿火花塞的氣隙點(diǎn)火。

發(fā)動(dòng)機(jī)在工作的時(shí)候，ECU的計(jì)算速度是相當(dāng)快的，比如點(diǎn)火正時(shí)，每秒鐘可以修正幾百次，所以它的控制精度可以相當(dāng)高。

(2)汽車ECU的輸入電路。

輸入電路的作用是將系統(tǒng)中傳感器檢測到的信號(hào)(信息)通過I/O接口電路接口發(fā)送給ECU，從而完成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中各工況的實(shí)時(shí)檢測任務(wù)。需要檢測和輸入的信號(hào)有兩種：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。從傳感器輸入的信號(hào)首先進(jìn)入輸入環(huán)路，在這里輸入信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理，去除雜波，正弦波轉(zhuǎn)換成矩形方波，再轉(zhuǎn)換成輸入電平。這個(gè)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(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展，ECU產(chǎn)品不斷更新，現(xiàn)在所有汽車都采用數(shù)字ECU。

ECU主要由CPU、存儲(chǔ)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(jù)需要，ECU可以預(yù)先將各種傳感器發(fā)出的信號(hào)用記憶程序(ECU的處理順序)和數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。使用時(shí)，可通過傳感器啟動(dòng)相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。汽車ECU系統(tǒng)只需要一定量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器就能滿足存儲(chǔ)要求，不需要外接存儲(chǔ)器。

在ECU控制系統(tǒng)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(shù)。

其主要作用是將被測參數(shù)從非電量變?yōu)殡娏浚鐭犭娕紝囟刃盘?hào)變?yōu)殡妷?mV)信號(hào)，壓力傳感器將壓力信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。這些信號(hào)被轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電壓，然后送到ECU進(jìn)行比較和計(jì)算。因此，檢測元件的精度直接決定了整個(gè)控制系統(tǒng)的控制精度。為了將ECU運(yùn)行結(jié)果的命令和指令(如噴油器的噴油信號(hào)和點(diǎn)火正時(shí)信號(hào))轉(zhuǎn)化為控制行為和動(dòng)作并付諸實(shí)施，ECU需要配備執(zhí)行器。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)、液壓或氣動(dòng)，如步進(jìn)電機(jī)和電磁閥。

中央處理器。

CPU是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。CPU缺點(diǎn)

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

記憶。

內(nèi)存主要用來存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)、表格、地圖等。可以根據(jù)需要讀取(讀操作)或存儲(chǔ)(寫操作)。存儲(chǔ)器由多個(gè)存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)單元都有一個(gè)編號(hào)，稱為單元地址。每個(gè)單元通常存儲(chǔ)一個(gè)獨(dú)立的代碼，稱為一個(gè)字，代碼位數(shù)稱為字長。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)主要用于存儲(chǔ)ECU在運(yùn)行過程中的可變數(shù)據(jù)，比如臨時(shí)存儲(chǔ)ECU輸入的信息供CPU計(jì)算。比如各種傳感器傳遞給ECU的信息和計(jì)算過程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)可以臨時(shí)存儲(chǔ)在RAM中，可以隨時(shí)調(diào)出，也可以根據(jù)需要用新數(shù)據(jù)替換(重寫)。

存儲(chǔ)在RAM中的一些數(shù)據(jù)，如空燃比學(xué)習(xí)和校正、故障代碼等。可長時(shí)間保存，防止點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉時(shí)斷電造成數(shù)據(jù)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(diǎn)火開關(guān)控制了。當(dāng)然，當(dāng)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(chǔ)的數(shù)據(jù)自然會(huì)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(zhí)行器之間進(jìn)行信息交換的控制電路。根據(jù)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(hào)，從ECU輸出的信號(hào)也根據(jù)發(fā)送控制信號(hào)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(fā)送到中間存儲(chǔ)器。

通常，ECU系統(tǒng)中使用的外部I/O設(shè)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(duì)象之間的紐帶，也是ECU系統(tǒng)不可或缺的一部分。它起著多種作用，如數(shù)據(jù)緩沖、電壓匹配和時(shí)序匹配。

ECU系統(tǒng)總線。

ECU總線是用來傳輸內(nèi)部信息的一束電線，如圖1-3所示。在ECU系統(tǒng)中，CPU、存儲(chǔ)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(jìn)行。通常，總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。總線數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)器地址和控制信號(hào)用于控制系統(tǒng)中所有部件的工作。通過連接總線，可以擴(kuò)展系統(tǒng)的存儲(chǔ)器和I/O功能。

圖1-3ECU系統(tǒng)總線

A.數(shù)據(jù)總線主要用于傳輸指令和數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線由幾根電線組成。通常，導(dǎo)線的數(shù)量對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)位的數(shù)量。比如普通8位ECU的數(shù)據(jù)總線應(yīng)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(zhǔn)確取得聯(lián)系。例如，當(dāng)需要在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)或讀取某個(gè)單元的數(shù)據(jù)時(shí)，必須先將該單元的地址碼送到地址總線上，然后再發(fā)送寫或讀指令來完成操作?？偩€中導(dǎo)線的數(shù)量與地址碼的位數(shù)和地址碼的傳輸模式有關(guān)。對(duì)于8位ECU，如果地址碼以16位二進(jìn)制傳輸一次，則有16條地址總線。

C.控制總線與ECU系統(tǒng)中的其他部件相連，其中CPU可以通過控制總線隨時(shí)了解各個(gè)部件的狀態(tài)，并根據(jù)需要隨時(shí)向相關(guān)部件發(fā)送控制指令。汽車ECU的外觀如圖1-4所示。

ECU外部設(shè)備的輸入級(jí)和輸出級(jí)。

在ECU控制系統(tǒng)中，除了ECU之外還有一些外部設(shè)備，它們構(gòu)成了輸入級(jí)和輸出級(jí)。外部設(shè)備是一個(gè)I/O設(shè)備，用于ECU和應(yīng)用對(duì)象之間的連接通信。

A.輸入級(jí)的作用是將系統(tǒng)中傳感器檢測到的信號(hào)通過I/O接口電路送到ECU進(jìn)行處理，從而完成對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中各種工況的實(shí)時(shí)檢測。在控制過程中，需要檢測和輸入的信號(hào)有兩種：模擬信號(hào)和脈沖數(shù)字信號(hào)。外部設(shè)備是指各種傳感器(su

B.輸出級(jí)的作用是在ECU與噴油器、點(diǎn)火線圈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間建立連接，將ECU處理信息后做出的決策指令轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作(act)。起到控制信號(hào)和放大信號(hào)的作用，從而輸出三個(gè)控制信號(hào)：噴油器驅(qū)動(dòng)信號(hào)、汽油泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)和點(diǎn)火正時(shí)控制信號(hào)。

外部裝置是指汽油噴射系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)中的執(zhí)行部件(如電動(dòng)汽油泵、電磁噴油器、點(diǎn)火線圈等)。).)，它們從ECU接收不同的指令(信號(hào))并操作它們。c . ECU控制系統(tǒng)可以進(jìn)一步擴(kuò)展輸出級(jí)，以獲得更多的應(yīng)用。

比如可以擴(kuò)展到控制調(diào)節(jié)怠速的節(jié)流回旁通閥，控制廢氣再循環(huán)中的回流閥，控制增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器的壓力。