15887873230发动机控制系统主要由信号输入装置(即传感器),电子控制单元(ECU),执行器等组成。
一、输入信号
(1)发动机控制系统的信号输入主要是通过各种传感器或其他控制装置将各种控制信号输入发动机ECU。
(2)ECU的传感器信号有两种：一种是模拟信号，如水温传感器的输出信号；另一种是数字信号，所示，如转速传感器的输出信号。信号的形态不同，输入ECU内的处理方法也不一样。
二、电子控制单元(ECU)
1.ECU的功能
接收各种传感器提供的发动机工况信号，根据ECU内部预先编制的控制程序和储存的实验数据，通过数学计算和逻辑判定确定适应发动机工况的点火提前角、喷油时间等参数，并将这些数据转换为电信号控制各种执行器动作从而使发动机保持最佳运行状态。
2.ECU的组成及作用
1)组成
电子控制单元ECU又称为电子控制组件或电子控制器，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，具有很强的数学运算和逻辑判断功能。汽车电子控制单元ECU主要由输入回路、单片机和输出回路3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位置的部位。电子控制单元ECU的组成如图2-5-3所示。
2)各个组成部分的作用
(1)输入回路
输入回路又称为输入接口，由A/D转换器和数字输人缓冲器两部分组成，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，内部结构框图如图2-5-4所示。
输入回路的作用是将系统中各传感器检测到的信号经I/O接口送人微机，从传感器来的模拟信号(空气温度、发动机冷却水温度、发动机负荷)和数字信号(发动机转速信号),首先进入输入回路，如图2-5-5所示，在除去杂波和把正弦波转变为矩形波后，再转换成输入电平，通过I/O接口直接进入微机。
(2)单片机
单片机是将中央处理器、存储器、定时器/计数器输入/输出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。其基本结构如图2-5-6所示。它的作用是：对汽车上提供的各种数据进行运算、判断并发出指令等，从而使汽车运行在最佳状态。
单片机内部结构如图2-5-7所示，是由读取命令并执行数据处理任务的中央处理器(CPU)、储存程序和数据的记忆装置即存储器以及在外部传感器和执行元件之间执行数据传递任务的输入/输出装置(I/O)构成的。
存储器和输人/输出装置以CPU为中心，并利用称为信息传送通道的1-除去杂波；2-输入回路信号传导线(总线)连接起来。信息传送通道有3种：①是进行数据互换的数据信息传送通道；②是指定存储器和输入输出地址的信息传送通道；③是控制系统工作的管理信息传送通道。另外，为了使控制同步，可以使用晶体振荡器的基准信号(同步信号)发生器，实现微机总体同步控制。
中央处理器(CPU)是整个控制系统的核心，它通过接口向各个部分发出指令，并对系统所需要的各个参数进行检测、数据处理、控制运算与逻辑判断。
中央处理器是由进行数据算术运算和逻辑运算的运算器(ALU)、暂时存储数据的寄存器和按照程序进行各装置之间信号传送及控制任务的控制器等构成。
存储器具有记忆程序和数据的功能。一般由只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)构成。
ROM是读出专用存储器，它的内存一次写人就不能变更，但是可以调出使用，即ROM的内存，CPU只能读出而不能写入，它用来存储由制造厂家编写的CPU的运行程序、点火脉谱和喷油脉谱的特性曲线和特性数据等预定的控制参数。ROM的内存即使切断电源其记忆内容也不消失，所以适用于程序和数据长期保留。
RAM(随机存储器也叫读写随机存储器)既能读出也能写人记忆在任意地址上的数据。它用来暂存各种传感器输入信号及运算中数据和故障诊断结果。由各传感器输人的信息，直到被微机处理器调用或被以后输人的实际运行数据所替换为止。如果电源切断，RAM的内存就会消失。
输入/输出装置(I/O接口):I/O接口是根据CPU的命令在各传感器或执行件之间执行数据传送任务的装置。由于传感器和执行件种类繁多，它们在速度、电平、功率等信息形式方面都不能与CPU匹配，必须经过I/O接口的转换、匹配。因此，微机与外界进行的数据交换都是通过输入/输出接口来完成的。这些接口是微机与被控制对象进行信息交换的纽带，并且具有数据缓冲、电平匹配及时序匹配等多种功能。
总线：在微机硬件系统中，CPU、ROM、RAM、I/O接口相连时，都用公共的总线。总线有数据总线、地址总线和控制总线。图2-5-9是CPU、ROM、RAM、I/O接口之间连接总线，它包括8根数据总线、16根地址总线和若干控制总线。数据总线主要用于传送数据与指令；地址总线用于传送地址码；CPU则通过控制总线随时掌握各器件的状态，根据需要向有关器件发出的控制指令。
(3)输出回路
输出回路是单片机与执行器之间的中间环节，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，电压一般为5V,不能直接驱动执行器，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转换后变成可以驱动各种执行器的强信号。
(4)系统软件
控制系统中最主要的软件是主控程序，它主要负责对整个系统进行初始化，实现系统的工作时序、判定控制模式、控制点火角度和喷油脉冲信号的输出等。
软件中还有转速与负荷的处理程序、中断处理程序及查表程序。针对发动机使用要求预先确定点火角脉谱及喷油量脉谱，以及其他为匹配各工况而选定的修正系数、修正函数和常数等，都以离散数据的形式储存在微机的存储器中。
3.电子控制单元的工作过程
电子控制单元ECU的工作过程是一个复杂而有序的过程，现简要概述如下：
发动机启动时，电子控制单元ECU进入工作状态，运行程序或操作指令从存储器ROM中调入中央处理器CPU。这些程序可以控制燃油喷射、点火时刻或怠速等。在CPU的控制下，一个个指令按照预先编制的程序进行。在程序运行过程中，发动机工况信息由各种传感器提供。当曲轴位置传感器输出的发动机转速与转角信号，进气岐管压力传感器输出的发动机负荷信号和冷却液温度传感器输出的信号等输入ECU后，首先进入输入回路进行信号处理，然后再经单片机I/O接口电路输入CPU,CPU将预先存储在ROM中的最佳试验数据与传感器输入的信息进行比较、运算，并发出相应指令信号经单片机I/O接口电路、输出回路控制执行器动作。
三、执行器
执行器是受发动机ECU控制，具体执行某些控制功能的装置。执行器主要有下列各种形式：(1)电磁式喷油器；(2)点火控制单元；(3)怠速控制阀；(4)EGR阀；(5)进气控制阀；(6)活性炭罐排泄电磁阀；(7)车速控制电磁阀；(8)燃油泵继电器；(9)冷却风扇继电器；(10)空调压缩机继电器；(11)自动变速器挡位电磁阀；(12)增压器释压电磁阀；(13)自诊断显示与报警装置；(14)仪表显示器等。随着控制功能的增加，执行器也将相应增加。
四、主继电器的电源电路
图2-5-11a)所示为不装步进电动机怠速控制阀(ISCV)的主继电器的电源电路。当点火开关接通时，电流流过主继电器内的线圈，滑阀(可动铁心)被吸引，触点闭合，电源通过主继电器为ECU的+B和B1端供电。电源总是与ECU的Batt端相连，以便在点火开关关闭后，ECU存储器中存储的故障诊断代码和数据仍能保存。
图2-5-11b)所示是装有步进电机式怠速控制阀(ISCV)的主继电器的电源电路，主继电器由ECU控制。当点火开关接通时，电源与ECU的IG、S/W端相通，主继电器控制电路通过ECU的M-REL端将主继电器接通，主继电器触点闭合，电源为ECU的+B和B1端供电。
