汽车改装知识
汽车大脑——ECU的知识普及和工作原理解析
如果把发动机比喻成汽车的“心脏”，那么汽车的“大脑”就应该是ECU了。何为ECU？ECU是如何工作的？本文详细解析。
何为ECU？ECU有两个全称，即Engine Control Unit和Electronic Control Unit，不难看出前者为“发动机控制单元”而后者是“电子控制单元”。这是两个比较容易混淆的概念，今天我们先主要解析“Engine Control Unit”。
1ECU的出现
在1967年之前，汽油机的供给系统是由化油器来供油的，这与今天的电喷发动机原理完全不同。化油器利用节气门前后的压力差吸油，不仅无法精准地控制燃油补给量，更制约了汽车动力性、环保性能的提升。Bosch等一批企业因此开发了电子燃油喷射系统，最早的BOSCH电喷系统是D-Jetronic，后期发展出了K-Jetronic和L-Jetronic，在电子技术介入后，BOSCH开发了多套电子化管理的燃油喷射系统，其中KE-Jetronic就是今天被广泛采用的电喷技术，虽然各家企业的商品名不尽相同，但在构造上大同小异。
电喷系统的工作特性在于“定量、定时”喷射燃油，发动机需要多少燃油，在什么时刻喷入，这与发动机的转速、空气流量等有着直接的关系，此外还牵涉到水温、机油压力等各种各样的参数，这么多参数如何进行处理，并向喷射系统发出喷油指令呢？这就需要发动机控制单元的介入了，ECU应运而生。
2ECU的工作原理
ECU和普通的单片机一样，由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等集成电路组成。ECU的作用是通过各种传感器来计算车辆的行驶状况，从而对发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数进行控制。工作温度在-40～80度，还能承受较大的振动，因此ECU损坏的概率非常小。此外，ECU还有故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在存储器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。
ECU是如何工作的呢？简单地说就是一个将军的指挥过程：“思考”、“指挥”，并最终“确认”。
“侦察”交给传感器来完成，传感器负责对整个发动机进行“侦察”，在一台发动机上，大大小小的传感器有数十个之多。节气门开度传感器、曲轴转速传感器、氧传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器、水温传感器、爆震传感器是一台轿车发动机中最基本的传感器。传感器无处不在，他们负责采集相关的信息，并以电信号的形式传入ECU中，通过模数转换器A/D变成数字信号后，ECU经过运算，判断出此时发动机的工作状态，这就是ECU的“思考”过程。
而“思考”过程依照什么为标准呢？电脑固然不会有思维，这需要的是ROM存放的程序。这相当于一个软件，当数据传入ECU时，ROM程序的故有数据与采集而来的信号进行对比运算，由此ECU得出调整方法。这一套程序是ECU的灵魂所在，这一程序的编写是建立在大量的实验数据的基础上的，往往需要经过台架实验、道路试验才能建立起来。通常改装商更改ECU程序的做法，就是对ROM程序进行重新编写或者修订，以改变ECU的运算准则。
让我们来我们深入的了解一下这个过程：
供油量的多寡是以喷油嘴燃料喷射时间的长短来计算，供油电脑（ECU）根据空气流量、引擎转速、及各个感应器所提供的补偿讯号，利用原先设定的供油程序算出所需的供油时
间，这个供油程序可以用图形的方式来表现。
ECU所算出的燃料喷射时间是“基本喷射时间”、“补偿喷射时间”和“无效喷射时间”的总和，单位是微秒（ms），1ms＝0.001秒。其中喷油嘴在单位时间内所喷出的汽油量是由喷油嘴本身口径的大小及喷油压力大小所决定。
1.基本喷射时间
基本喷射时间是由进气量（此处是指重量）和引擎转速所决定。当你踩下油门踏板时，控制的是节气阀的开启角度，开度越大进气量越大，供油电脑根据空气流量计测出的进气量及当时的引擎转速来和预先所设定的供油程序比较后，算出所需供油量和相对的喷射时间。
2.补偿喷射时间
补偿喷射也就是一般人所称的『提速』，它是由各种感应器侦测出引擎当时的工作状况及负荷，将讯号传给电脑（ECU）以后，算出所需额外的供油量，用以维持引擎稳定、顺畅的运转。补偿喷射程式的设定是一复杂的工作，也因车而异。
一般来说的补偿喷射程式大致有下列几项：冷车启动补偿、暖车补偿、怠速后启动补偿、高温时补偿、加速补偿、高转速/高负荷补偿、理论空然比回馈补偿、断油控制。
3.无效喷射时间
喷油嘴从线圈通电到全量喷油之间会有一段延迟时间，称为『开启延迟』，而线圈断电后到完全停止喷油也有一段延迟时间，称为“关闭延迟”。
由于开启延迟时间大于关闭延迟时间，所以实际的供油量将少于所需，而开启延迟时间减掉关闭延迟时间就称为『无效喷射时间』。为了得到正确的供油量，必须把无效喷射时间算进去，也就是说在算出供油量以后要再加上无效喷射时间喷出的油量才会和所想要的相同。因此，无效喷射时间也可视为补偿喷射的一项。
当然，ECU也不是一成不变的，存储器另一个功能如同飞机“黑匣子”，能够记录汽车行驶的数据，通常很多ECU都会有“学习”能力，正常情况下，存储器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。但由于是存储于存储器中，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。ECU能从存储器记录的数据中不断地学习驾驶者的驾驶风格，从而更加人性化。当然，一旦出现故障，也可以从存储器上读取到信息，从而为维修做出支持。
完成“思考”之后，ECU下一步需要做的就是“指挥”。受到ECU控制的是喷油器，负责调整喷油量和喷油时刻，同时汽油泵负责向其供油；点火控制器与点火线圈如何进行点火等等都受到ECU的控制。而在此之后，ECU需要再次接收数据以确认一个闭环控制的结束。
随着今天汽车技术的进步，ECU肩负起了越来越多的重担。i-VTEC等可变气门正时技术就需要额外添加凸轮轴的位置传感器，并经过ECU运算，对凸轮轴的相位进行转换，尤其是宝马Double-VANOS等连续可变气门正时系统，更需要ECU做出精密的运算来控制其相位、气门升程。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、主动悬架系统、安全气囊系统、、自动变速箱都需要单独的控制系统，越来越多的ECU出现在汽车上，汽车添加的诸多设备都需要ECU的管理，而传统的“EngineControlUnit”已经不能满足时代发展了，成为了整车控制系统的一个模块。所以，今天我们更愿意称ECU为“ElectricalControlUnit”即电子控制系统。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，有关CAN会在后文提到。