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一、系統組成

發動機控制系統由傳感器、控制器、執行器三大部分組成。傳感器是感知信息的部件，可向控制器提供汽車運行狀況和發動機工況等相關信息。發動機控制器即發動機控制模塊（ECM），可以接收來自傳感器的信息并存儲相關信息，經計算和分析處理后發出相應的控制指令給執行器。執行器即執行元件，其作用是執行控制器的指令，從而達到控制目標。

發動機控制系統結構組成。

1．傳感器

在汽車發動機控制系統中，傳感器的作用是將汽車各部件運行的狀態參數（各種非電量信號）轉換成電信號并輸送到各種控制器，用以監測各部件運行情況和環境條件。

（1）空氣流量傳感器

空氣流量傳感器監測吸入發動機的進氣量，并將信號輸入給ECM，以便確定噴油量的多少，是燃油噴射重要的參考信號。

（2）進氣歧管壓力傳感器

進氣歧管壓力傳感器通過測量進氣管絕對壓力間接檢測進氣量，并將信號輸入給ECM以確定噴油量，也是燃油噴射過程中重要的參考信號。

（3）節氣門位置傳感器

節氣門位置傳感器監測節氣門的開度（如節氣門全閉、部分開啟和全開等）及開度變化情況，并將信號輸入給ECM，以此對燃油噴射及自動變速器換擋等進行控制。

（4）曲軸位置傳感器

曲軸位置傳感器也可稱為發動機轉速傳感器，它檢測發動機曲軸的轉速與轉角，并將信號輸入ECM，以便控制噴油提前角和點火提前角的大小，是燃油噴射和點火控制的主控制信號。

（5）凸輪軸位置傳感器

凸輪軸位置傳感器檢測活塞上止點位置信號（又稱為氣缸識別傳感器），以便控制噴油和點火時刻，是點火控制的主控制信號。

（6）冷卻液溫度傳感器

冷卻液溫度傳感器向ECM提供冷卻液溫度信號，用于修正噴油量和點火提前角，是燃油噴射和點火控制的修正信號。

（7）進氣溫度傳感器

進氣溫度傳感器向ECM提供發動機進氣溫度信號，作為燃油噴射和點火控制的修正信號。

（8）氧傳感器

氧傳感器檢測廢氣中氧氣的含量，向ECM輸入可燃混合氣空燃比反饋信號，以便修正噴油量并實現空燃比的閉環控制。

（9）爆震傳感器

爆震傳感器檢測發動機是否爆燃及爆燃強度，并將信號輸入給ECM，以便修正點火提前角并實現點火提前角閉環控制。

除以上傳感器向ECM輸入控制信號之外，還有點火開關信號、發電機負荷信號、空調開關信號（A／C）、擋位開關信號和空擋位置開關信號、蓄電池電壓信號、離合器開關信號、制動開關信號、動力轉向開關信號、巡航（定速）控制開關信號等輸入ECM，以更好地對噴油量、點火提前角等進行控制，適應汽車的不同運行工況。

2．控制器

ECM是發動機控制系統的核心，可被視為發動機控制系統的大腦，具有強大的數學運算、邏輯判斷、數據處理與數據管理等功能。

其作用主要體現在以下幾個方面：

①給傳感器提供參考（基準）電壓；

②存儲分析計算所用的程序、車型的特點參數、運算中的數據及故障信息；

③運算分析，即根據信息參數求出執行命令并輸出給執行器；

④將輸出的信息與標準值對比，查出故障并輸出故障信息；

⑤自我修正（自適應功能）。

ECM是以微型計算機為核心組成的電子控制裝置，并在內存中存儲著設計者事先編制的程序或控制軟件，即ECM由硬件和軟件兩部分組成。

3．執行器

執行器是電子控制系統的執行機構，執行器接收ECM發來的各種指令，完成具體的執行動作。發動機控制系統中主要的執行器及其功能如下：

（1）燃油泵

電動燃油泵供給燃油噴射系統規定壓力的燃油。

（2）噴油器

噴油器根據ECM的噴油脈沖信號精確控制燃油噴射量并噴入進氣管（或氣缸）內。

（3）怠速控制閥（或電子節氣門）

怠速控制閥或電子節氣門根據發動機的負荷情況，控制發動機的怠速轉速。

其他執行器還有EGR閥、冷卻風扇、空調壓縮機、自診斷顯示與報警裝置等，另外，現代汽車設置了專門的故障診斷通信接口，主要用于與專用故障診斷儀相連接進行車外診斷，讀取故障信息和參數。

二、控制功能

汽車發動機控制系統是一個綜合控制系統，具有多種控制功能，而燃油噴射控制和點火控制是發動機控制系統的主要功能，進氣控制、排放控制、故障自診斷與失效保護等均為輔。

1．噴油控制

燃油噴射控制主要包括噴油量控制、噴射正時控制。另外，燃油噴射控制還包括斷油控制和燃油泵控制等。

2．點火控制

發動機控制系統可使發動機在不同轉速、不同負荷條件下，根據各相關傳感器信號，判斷發動機的運行工況和運行條件，選擇最理想的點火提前角點燃可燃混合氣。

在發動機控制系統中，當點火時刻采用閉環控制時，就能把點火提前角控制在接近臨界爆燃點或使發動機有輕微的爆燃，以最大限度地發揮發動機的潛能，提高動力性。

3．進氣控制

發動機控制系統根據轉速和負荷的變化，對發動機的進氣進行控制，以提高發動機的充氣效率，從而改善動力性。進氣控制系統主要包括發動機怠速控制系統、可變進氣道控制系統、廢氣渦輪增壓控制系統、可變氣門正時控制系統等。

4．排放控制

排放控制主要對發動機排放控制裝置的工作進行電子控制，排放控制系統主要包括燃油蒸發排放控制系統、廢氣再循環控制系統，三元催化轉化與空燃比反饋控制系統等。

除了以上控制功能外，應用在發動機上的電子控制功能還有冷卻風扇控制、發電機控制等。隨著汽車技術和電子技術的發展，發動機控制系統的功能必將日益增加。

三、控制方式

發動機控制系統的控制方式主要有開環控制和閉環控制。

1．開環控制

發動機工作時，ECM根據傳感器的信號對執行器進行控制，而控制的結果（如燃燒是否完全、怠速是否穩定、是否有爆燃發生等）是否達到預期目標無法做出分析，控制的結果對控制過程沒有影響，這種控制方式稱為開環控制。

開環控制的特點是在控制器與被控對象之間只有正向控制作用而沒有反饋控制作用，要實現精確控制，其控制系統ROM中必須預先存儲可能遇到的各種工況及運行條件所需控制參數的精確調整數據，這樣才能保證輸出的控制信號能產生預期的發動機響應。而控制數據一旦存入ECM的ROM中，就不再變動。

2．閉環控制

對開環控制的控制過程進行分析可知，開環控制系統調整空燃比和點火提前角的準確程度受到發動機技術狀況和控制程序及數據的限制。另外，開環控制系統無法將影響空燃比和點火提前角的其他控制參數一一兼顧，因此很難做到精確地控制。

閉環控制實質上就是反饋控制。在開環控制的基礎上，控制系統根據實際檢測到的控制結果的反饋信號來決定增減輸出控制量的大小。閉環控制的特點是在控制器與被控對象之間，不僅存在著正向作用，而且存在著反饋作用，即系統的控制結果對控制量有直接影響。

四、控制原理

發動機啟動時，ECM進入工作狀態，相應程序從ROM中被讀取至CPU。這些程序可以用來控制點火時刻、燃油噴射、怠速等。通過CPU的控制，一個個指令逐個地循環執行。執行程序中所需要的發動機信息來自各個傳感器。從傳感器來的信號，首先進入輸入電路進行處理。如果是數字信號，則直接經I／O接口進入微處理器；如果是模擬信號，則經A／D轉換器轉換成數字信號后才經I／O接口進入微處理器。大多數信息暫時存儲在RAM內，根據指令再從RAM送到CPU。有時需將存儲在ROM中的參考數據引入CPU，使輸入傳感器的信息與之進行對比。對來自有關傳感器的每一個信息依次取樣，并與參考數據進行比較。CPU對這些數據進行比較運算后，做出決定并發出輸出指令信號，經I／O接口，必要的信號還要經D／A轉換器變成模擬信號，最后經輸出電路去控制執行器動作。

內容來源：

《汽車傳感器入門到精通全圖解》 化學工業出版社 主編：于海東