第五章发动机控制系统电子控制器的结构与原理

三、输出回路
输出回路是单片机与执行器之间的中继站，其功用是 根据微机发出的指令，控制执行器动作。微机对采样信 号进行分析、比较、运算后，由预定的程序形成控制指 令并通过输出端子输出，由于微机只能输出微弱的电信 号（如喷油脉冲、点火信号等），电压一般为5V，不能 直接驱动执行元件，因此必须通过输出回路对控制指令 进行功率放大，译码或D/A转换，变成可以驱动各种元件 的强电信号。当执行器（如EFI旁通电磁阀、ECT锁止继 动阀、ECT蓄压器背压调节阀等）需要线圈的平均电流 逐渐增大或逐渐减小。因为占空比频率较高，所以流过 执行器电磁线圈的平均电流不会脉远变化。
ECU采集和处理各种传感器的输入信号，根据 发动机工作的要求（喷油脉宽、点火提前角 等），进行控制决策的运算，并输出相应的控 制信号。当前电控发动机中除了控制喷油外， 还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气 阀等，由于共用一个ECU对发动机进行综合控 制，所以也被称为发动机管理系统。
二、汽车发动机电子控制器ECU的组成
控制单元输入回路
各种传感器的信号输入ECU后，首先进 入输入回路进行处理，传感器输入的信 号不同，处理的方法也不同。
模拟信号
数字信号
图5-1 电子控制器ECU内部结构图
Biblioteka Baidu
二、单片机
单片机是将中央处理器CPU（Central Processing Unit）存储器M（Memory）、定时器/计数器、输入/输 出（I/O）接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电 路芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一块芯片，但 其已经具有微型计算机的组成与功能，故称为单片微型 计算机，简称单片机或微机。目前，汽车电控系统采用 的单片机均为数字式单片机。
下一步是将预先存储在ROM中的最佳试数据引入 CPU，将传感器输入的信息与其进行比较。CPU将来自传 感器的各种信息依次取样，与最佳试验数据进行逻辑运算， 通过比较作出判定结果并发出指令信号，经I/O接口电路、 输出回路控制执行器动作。如果是喷油器驱动信号，就控 制喷油开始时刻、喷油持续时间，完成控制喷油功能；如 果是点火器驱动信号，就控制点火导通角和点火时刻，完 成控制点火功能。如果执行器需要线性电流量驱动，单片 机就控制占空比来控制输出回路导通与截止，使流过执行 器电磁线圈的平均电流线性增大与减少。
第三节 电子控制器ECU工作过程
发动机启动时，电子控制器ECU进入工作状态，某 些运行程序或操作指令从存储器ROM中调入中央处理单 元CPU。这些程序可以控制燃油喷射、点火时刻、怠速 转速等等。在CPU的控制下，一个个指令按照预先编制 的程序有条不紊地进行循环。
在程序运行过程中，所需要的发动机工况信息由各种 传感器提供。当曲轴位置传感器CPS检测的发动机转速与 转角信号（脉冲信号）、进气歧管压力传感器MAP检测 的负荷信号输入回路进行信号处理。
控制单元的组成
组成：输入回路、模/数转换器、微型计算机（微机）和输出回路。
第二节 电子控制器ECU结构原理
一、输入回路
输出回路又称为输入接口，由A/D转换器和数字输入 缓冲器两部分组成，缓冲器电路。主要包括整形电路、 波形变换电路、限幅电路和滤波电路等等，内部结构框 图如图5-1所示。输入回路的功用是将传感器输入的各种 信号变换成微机能够接收数字信号。
电子控制器ECU（Electronic Control Unit）又称为 电子控制组件或电子控制单元，通常称为车载ECU，简 称ECU，是以单片机为核心而组成的电子控制装置，具 有很强的 运算和逻辑判断功能，ECU是汽车电子控制系 统的控制中心。
汽车电子控制器ECU主要由输入回路、单片微型计 算机（单片机）和输出回路三部分组成。输入回路和输 出回路一般都与单片机一起制作在一个金属盒内，固定 在车内不易受到碰撞的部位，如仪表下面或座椅下面等 等。
发动机工作时，微机运行速度相当快，如点火正时控 制，每秒钟可以修正上百次，因此控制精度很高，点火时 刻十分准确。
第五章 发动机控制系统 电子控制器的结构与原理
本章主要内容：
电子控制器ECU的功用与组成 电子控制器ECU结构原理 电子控制器ECU工作工程
第一节 电子控制器ECU的功用与组成
一、电子控制器ECU的功用
发动机控制系统ECU的功用是：接收各种传感器输 出的发动机工况信号，根据ECU内部预先编制的控制程 序和存储的试验数据，通过数学计算机和逻辑判断确定 适应发动机工况的点火提前角、喷油时间等参数，并将 这些数据转变为电信号控制各种执行元件动作，从而使 发动机保持最佳运行状态。发动机除了上述控制功能之 外，还具有故障自诊功能（又称为备用功能）。