发动机ECU技术原理详解 汽车的灵魂

2011年09月08日 16:45
来源：凤凰网汽车

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凤凰网汽车讯 日前，神龙汽车有限公司召回2010年1月18日至2011年8月17日生产的部分东风标致408/2.0L自动档轿车，涉及数量25792辆。本次召回范围内的车辆，由于发动机软件低速适配稳定性不良，车辆在起步或低速行驶时会偶尔出现熄火现象。神龙汽车有限公司将为召回范围内车辆免费升级发动机软件，以消除故障隐患。本文将对发动机软件（以下简称ECU）的设计问题进行技术解读。

ECU如此关键，那它是主要功效是什么呢？

ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样，由微处理器（CPU）、存储器（ROM、、ram）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。

在ECU中CPU是核心部分，它具有运算与控制的功能，发动机在运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变为控制信号，控制被控对象的工作。它还实行对存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和其它外部电路的控制；存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取的数据为基础，这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。把比较和计算的结果控制发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。它还有故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转，使汽车能开到修理厂。

正常情况下，RAM也会不停地记录你行驶中的数据，成为ECU的学习程序，为适应你的驾驶习惯提供最佳的控制状态，这个程序也叫自适应程序。但由于是存储于RAM中，就象错误码一样，一但去掉电瓶而失去供电，所有的数据就会丢失。

目前在一些中高级轿车上，不但在发动机上应用ECU，在其它许多地方都可发现ECU的踪影。例如防抱死制动系统、4轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统、多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU。随着轿车电子化自动化的提高，ECU将会日益增多，线路会日益复杂。为了简化电路和降低成本，汽车上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络技术，将整车的ECU形成一个网络系统，也就是CAN数据总线。

附：发动机控制模块工作原理 发动机的灵魂

ECM (Engine Control Module发动机控制模块) 就像发动机的灵魂一样，控制整个发动机的运转。要控制能发动机，就必须有许多感应器 (Sensor) 来接收并传递发动机运转信息，一具发动机通常会有进气温度感知器 (IAT Sensor)、油门开度感知器 (TPS Sensor)、歧管压力感知器 (MAP Sensor)、水温感知器 (ECT Sensor)、曲轴角度感知器 (Crank Sensor)、爆震感知器 (Knock Sensor)、含氧感知器等 (O2 Sensor)将发动机各种状态信息送至ECU (Engine Control Unit) 作运算，这些发动机运转信息经过运算后，会由ECU对各个致动器 (Reactor) 发出控制讯号来控制致动器的作动，发动机上常见的致动器有怠速控制阀 (IAC)、喷油模块、点火模块、EGR阀、VVT控制器、活性碳罐 (EEC) 脱气阀等。或许各位读者会看得眼花缭乱，但是这么多的感知器及这么多的致动器，其实最主要的就是要计算并控制发动机的最佳喷油量及点火时机，当然还有一些控制是为了符合环保法规，如活性碳罐脱气阀。

图：Delphi新一代发动机控制模块

在“控制学”中，所谓“开回路控制”是指控制器按已写入的控制模式，单向地下指令给致动器作动；而“闭回路控制”则是在控制回路中加入回馈讯号，以修正致动器的作动量。在喷油控制系统中，是由ECU依据当时发动机运转状况，将该条件下所设定之喷油量指令传送至喷油嘴。在开回路控制下，ECU送给喷油嘴的喷油指令不会受回馈讯号的修正。在闭回路控制下，其喷油指令将受回馈讯号的修正，而回馈讯号的来源是含氧感知器。含氧感知器会侦测废气中的含氧量，并把含氧量讯号送至ECU，ECU会依据含氧量及喷油量计算出实际空燃比，若是侦测出混合气太稀 (空燃比大)，ECU会朝浓油方向修正；若是侦测出混合气太浓 (空燃比小)，ECU会朝稀油方向修正，让发动机在最佳空燃比下运转，这时发动机的燃油消耗会最小。

发动机何时会处于闭回路控制，又何时会处于开回路控制呢？在一般的运转状况下，发动机都是采用闭回路控制，而当油门开度过大、急加速及冷车状态时，发动机就会进入开回路状态。尤其在大脚油门时，发动机不但处于开回路状态，甚至还会进入喷油增浓模式，所以一定比较耗油。目前油价节节攀升，要省油最好的方法，就是好好克制自己的右脚！