發動機控制單元(ECU)，通常也稱為發動機控制模塊(ECM)，是一種電子控制單元，用于控制內燃機上的一系列執行器以確保最佳發動機性能。它通過從發動機艙內的多個傳感器讀取值、使用多維性能圖（稱為查找表）解釋數據以及調整發動機執行器來實現這一點。在ECU出現之前，空氣-燃料混合物、點火正時和怠速是通過機械和氣動方式進行機械設置和動態控制的。如果發動機控制單元可以控制燃油管路，則它被稱為電子發動機管理系統(EEMS)。燃油噴射系統的主要作用是控制發動機的燃油供應。EEMS的整個機制由一堆傳感器和執行器控制。

大多數現代發動機使用某種類型的燃油噴射將燃油輸送到氣缸。ECU根據多個傳感器讀數確定要噴射的燃油量。與理想條件（稱為化學計量比）相比，氧傳感器告訴ECU發動機是富油（燃料過多或氧氣過少）還是貧油（氧氣過多或燃料過少）。當油門（油門踏板）被踩下時，節氣門位置傳感器告訴ECU節氣門板打開了多遠。質量空氣流量傳感器測量通過節流板流入發動機的空氣量。發動機冷卻液溫度傳感器測量發動機是預熱還是冷卻。如果發動機仍然很冷，將注入額外的燃料。帶有計算機的化油器的空氣燃料混合物控制的設計原理類似，但在化油器的浮筒中裝有混合控制螺線管或步進電機。

大多數發動機系統都在ECU中內置了怠速控制。發動機轉速由曲軸位置傳感器監控，該傳感器在燃油噴射、火花事件和氣門正時的發動機正時功能中起主要作用。怠速由可編程節氣門停止或怠速空氣旁通控制步進電機控制。早期基于化油器的系統使用雙向直流電機的可編程油門停止。早期的節氣門體噴射(TBI)系統使用怠速空氣控制步進電機。有效的怠速控制必須預測怠速時的發動機負荷。全權限油門控制系統可用于控制怠速并提供巡航控制功能和最高速度限制。它還監控ECU部分的可靠性。

一些發動機具有可變氣門正時。在這樣的發動機中，ECU控制發動機循環中閥門打開的時間。閥門通常在較高速度下比在較低速度下更快地打開。這可以增加進入氣缸的空氣流量，從而提高動力和燃油經濟性。

已經制造和測試了沒有凸輪軸的實驗發動機，但對進氣和排氣門的開度、氣門關閉和氣門開口區域具有完全的電子控制。對于某些配備有精確定時電子點火和燃油噴射的多缸發動機，這種發動機可以在沒有啟動馬達的情況下啟動和運行。這種靜態啟動發動機將提供輕度混合動力驅動的效率和減少污染的改進，但沒有超大啟動電機的費用和復雜性。這種類型的xxx臺量產發動機是由意大利汽車制造商菲亞特在阿爾法羅密歐MiTo中發明（2002年）并推出（2009年）的。他們的Multiair發動機使用電子閥控制，可顯著提高扭矩和馬力，同時將油耗降低15%。基本上，閥門由液壓泵打開，液壓泵由ECU操作。根據發動機負載，每個進氣沖程閥門可以打開幾次。然后，ECU決定應噴射多少燃料以優化燃燒。在穩定負載條件下，閥門打開，燃油噴射，閥門關閉。在油門突然增加的情況下，閥門在相同的進氣沖程中打開，并噴射更多的燃油。這允許立即加速。對于下一個沖程，ECU在新的更高RPM下計算發動機負載，并決定如何打開閥門：提前或延遲、全開或半開。始終達到最佳開啟和正時，并且燃燒盡可能精確。這對于普通的凸輪軸來說是不可能的，當然，它會在整個進氣期間打開氣門并始終完全升程。凸輪、挺桿、搖桿和正時裝置的消除不僅減少了重量和體積，還減少了摩擦。發動機實際產生的大部分動力僅用于驅動氣門機構，每分鐘壓縮所有這些氣門彈簧數千次。一旦得到更充分的發展，電子閥門操作將產生更多的好處。例如，如果進氣門可以在每次下沖程時打開，而排氣門可以在停用氣缸或死孔的每個上沖程時打開，則可以使氣缸停用更加省油。另一個更顯著的進步將是取消傳統的油門。當汽車以部分油門運行時，氣流的這種中斷會導致真空過大，從而導致發動機消耗掉作為真空泵的寶貴能量。寶馬試圖在他們的V-10動力M5上解決這個問題，它的每個氣缸都有單獨的節氣門蝴蝶，放置在進氣門之前。通過電子氣門操作，可以通過調節氣門升程來控制發動機轉速。在部分油門，當需要較少的空氣和氣體時，氣門升程不會那么大。當油門踏板被踩下時實現全油門，向ECU發送電子信號，從而調節每個閥門事件的升程，并將其一直打開。

一類特殊的ECU是可編程的；這些單元可由用戶重新編程。在修改發動機以包括售后市場或升級組件時，庫存ECU可能無法為可能使用發動機的應用程序提供正確類型的控制。為了適應發動機的修改，可以使用可編程ECU代替出廠時的ECU。可能需要升級ECU的典型改裝包括渦輪增壓、機械增壓或兩者兼有，自然吸氣發動機；燃油噴射或火花塞升級、排氣系統改裝或升級、變速箱升級等。對ECU進行編程通常需要將該單元與臺式機或筆記本電腦連接；這種接口是必需的，因此編程計算機可以將完整的發動機調整發送到發動機控制單元，并實時監控發動機的狀況。通過修改這些值，同時使用寬帶lambda探頭監測排氣，發動機調整專家可以確定特定于發動機轉速和節氣門位置的最佳燃油流量。該過程通常在發動機性能設施中進行。通常在這些位置可以找到測功機；這些設備可以為發動機調校專家提供有用的信息，例如發動機轉速、功率輸出、扭矩輸出、換檔事件等。調音專家經常將底盤測功機用于街道和其他高性能應用。發動機調整參數可包括燃料噴射量、節氣門-燃料量映射、換檔映射等。雖然上述參數很常見，但某些ECU可能會提供其他變量，調整軟件可能會在這些變量中進行修改。這些參數包括：

• 反滯后
• 閉環Lambda：讓ECU監控永久安裝的lambda探頭并修改加油以達到所需的目標空燃比。這通常是化學計量（理想）空燃比，在傳統的汽油（汽油）動力車輛上，該空燃比為14.7:1。當發動機處于高負載時，這也可以是一個更豐富的比率，或者當發動機在低負載巡航條件下運行以獲得xxx燃油效率時，這可能是一個更稀的比率。
• 齒輪控制
• 點火正時
• 發射控制
• 燃油壓力調節器
• 轉速限制器
• 分段燃油噴射
• 瞬時加油：告訴ECU在應用油門時添加特定數量的燃油。這被稱為加速濃縮。
• 可變凸輪正時
• 廢氣門控制
• 水溫校正：允許在發動機冷時添加額外的燃料，例如在冬季冷啟動情況下或發動機非常熱時，以允許額外的氣缸冷卻（雖然不是以非常有效的方式，如僅限緊急情況）。

賽車級ECU通常配備數據記錄器，用于記錄所有傳感器數據以供日后分析。這對于識別比賽期間的發動機熄火、失火或其他不良行為很有用。數據記錄器的容量通常在0.5到16兆字節之間。為了與車手通信，賽車ECU通常可以連接到數據堆棧，這是一個簡單的儀表板，向車手展示當前的RPM、速度和其他基本引擎數據。這些幾乎總是數字的數據堆棧使用包括RS-232或CANbus在內的多種協議之一與ECU通信。然后通過通常位于轉向柱下方的數據鏈路接口傳遞信息。

空氣流量、壓力、溫度、速度、排氣氧傳感器、*爆震和曲軸角度位置傳感器對EEMS產生非常重要的影響。傳感器

• MAP：歧管xxx壓力。
• IAT：進氣溫度。
• MAF：氣流質量。
• CKP：曲軸位置。
• CMP：凸輪軸位置。
• ECT：發動機冷卻液溫度。
• O2：氧傳感器。
• TP：油門位置。
• VSS：車速傳感器。
• 爆震傳感器
• APP：加速踏板位置。
• 制冷劑傳感器

最早嘗試使用這種單元化和自動化設備同時管理多個發動機控制功能的嘗試之一是寶馬在1939年為其80114缸航空星形發動機創建的Kommandoger?t。該設備在配備801系列的飛機中用一個控件代替了用于啟動硬加速的6個控件。但是，它有一些問題：它會使發動機喘振，使單引擎單座德國戰斗機Fw190（Focke-WulfFw190Wurger）近距離編隊飛行，有些困難，起初它切換了增壓器粗魯而隨意地換檔，這可能會使飛機陷入極其危險的失速。集成電路和微處理器的發展使發動機控制在1970年代變得經濟可行。1970年代初，日本電子工業開始生產用于日本汽車發動機控制的集成電路和微控制器。使用東芝TLCS-12微處理器的福特EEC（電子發動機控制）系統于1975年投入批量生產。

混合數字或模擬設計在1980年代中期很流行。這使用模擬技術來測量和處理來自引擎的輸入參數，然后使用存儲在數字ROM芯片中的查找表來產生預先計算的輸出值。后來的系統動態計算這些輸出。如果您對系統非常了解，則可以調整ROM類型的系統。這種系統的缺點是預先計算的值僅對理想化的新發動機是最佳的。隨著發動機的磨損，與其他設計相比，系統可能無法進行補償。

現代ECU使用微處理器，可以實時處理來自發動機傳感器的輸入。電子控制單元包含硬件和軟件（固件）。硬件由印刷電路板(PCB)、陶瓷基板或薄層壓基板上的電子元件組成。該電路板上的主要組件是微控制器芯片（MCU）。該軟件存儲在微控制器或PCB上的其他芯片中，通常存儲在EPROM或閃存中，因此可以通過上傳更新代碼或更換芯片來重新編程CPU。這也稱為（電子）發動機管理系統（EMS）。精密的發動機管理系統接收來自其他來源的輸入，并控制發動機的其他部件；例如，一些可變氣門正時系統是電子控制的，渦輪增壓器廢氣門也可以進行管理。它們還可以與變速器控制單元通信或直接連接電子控制的自動變速器、牽引力控制系統等。控制器局域網或CAN總線汽車網絡通常用于實現這些設備之間的通信。現代ECU有時包括巡航控制、變速箱控制、防滑制動控制和防盜控制等功能。通用汽車(GM)的xxx款ECU于1979年作為試點項目使用了混合數字ECU的小規模應用，但到1980年，所有活動程序都使用基于微處理器的系統。

由于為滿足1981年清潔空氣法案的要求而生產的ECU數量大幅增加，因此1981車型年只能制造一個ECU模型。從1981年xxx個大批量生產年份開始，安裝在GM車輛上的大批量ECU是一個基于現代微處理器的系統。通用汽車迅速采取行動，用燃油噴射代替汽化，作為其制造的車輛的首選燃油輸送方式。這個過程在1980年首次看到了燃油噴射凱迪拉克發動機的成果，隨后是1982年為雪佛蘭克爾維特提供動力的龐蒂亞克2.5LI4IronDuke和雪佛蘭5.7LV8L83Cross-Fire發動機。由奧茲莫比爾5.0升V8LV2發動機提供動力的1990年凱迪拉克Brougham是最后一款在北美市場上銷售的化油器乘用車（1992年由化油器發動機提供動力的大眾甲殼蟲車型在墨西哥有售，但在墨西哥不出售）美國或加拿大），到1991年，通用汽車是美國和日本主要汽車制造商中最后一家放棄化油器并完全使用燃油噴射發動機制造其所有乘用車的汽車制造商。1988年，Delco（通用汽車的電子部門）每天生產超過28,000個ECU，使其成為當時世界上xxx的車載數字控制計算機生產商。0LV8LV2發動機是最后一款在北美市場生產銷售的化油器乘用車（1992年大眾甲殼蟲車型由化油器發動機提供動力，可在墨西哥購買，但在美國或加拿大不銷售），到1991年通用汽車是美國和日本主要汽車制造商中最后一家放棄化油器并完全使用燃油噴射發動機制造所有乘用車的公司。1988年，Delco（通用汽車的電子部門）每天生產超過28,000個ECU，使其成為當時世界上xxx的車載數字控制計算機生產商。0LV8LV2發動機是最后一款在北美市場生產銷售的化油器乘用車（1992年大眾甲殼蟲車型由化油器發動機提供動力，可在墨西哥購買，但在美國或加拿大不銷售），到1991年通用汽車是美國和日本主要汽車制造商中最后一家放棄化油器并完全使用燃油噴射發動機制造所有乘用車的公司。1988年，Delco（通用汽車的電子部門）每天生產超過28,000個ECU，使其成為當時世界上xxx的車載數字控制計算機生產商。

這種系統用于許多其他應用中的內燃機。在航空應用中，這些系統被稱為FADEC（全權限數字發動機控制）。這種電子控制在活塞發動機輕型固定翼飛機和直升機中不如在汽車中常見。這是由于具有磁點火系統的化油器發動機的常見配置不需要交流發電機產生的電力來運行，這被認為是安全優勢。