Примерно до 1975 года было время, когда двигатель регулировался самостоятельно. Водитель управлял только ключом зажигания и педалью газа. Система зажигания управлялась распределителем, подача топлива карбюратором с автоматической воздушной заслонкой, обогащавшей состав смеси при запуске холодного двигателя. Некоторые механические регулировки, например, такие, как обороты холостого хода, могли быть сделаны под капотом, а наиболее сложной была регулировка воздушного потока в сдвоенных карбюраторах.


Теперь все изменилось. Давайте рассмотрим электронный контроль впрыска топлива и зажигания, две основных сути электронного управления двигателем. В любом современном автомобиле, отвечающем требованиям на содержание вредных веществ в отработавших газах, должен быть «черный ящик» — электронный контрольный модуль (ЭКМ). ЭКМ получает данные от многих датчиков и вычисляет необходимый угол опережения зажигания, момент срабатывания и продолжительность открытого состояния форсунок. ЭКМ посылает контрольные сигналы от цилиндра к цилиндру, от цикла к циклу, системе зажигания и топливным форсункам.


Наиболее важные датчики — это те, которые посылают сигналы ЭКМ об угле поворота коленчатого вала (обычно получаемые от метки на маховике, дающей сигнал датчику, когда поршень первого цилиндра проходит ВМТ), угловой скорости вала (ЭКМ определяет сколько раз метка проходит датчик в единицу времени) и количестве воздуха, поступившего в двигатель, свидетельствующего о нагрузке. Обычно, если двигатель не работает на бедных смесях, в двигатель подается нормальная топливно-воздушная смесь с лямбда=1. Момент зажигания и впрыска определяется в соответствии с базой данных, заложенной в памяти ЭКМ и запрограммированной на заводе. Много раз в секунду ЭКМ проверяет обороты двигателя и нагрузку, сравнивает с параметрами, хранящимися в электронной памяти, и использует эту информацию, чтобы подать напряжение на свечи зажигания или форсунки. В двигателях с переменными фазами газораспределения ЭКМ отвечает также за моменты открытия клапанов, имея дополнительную базу данных для определения точных параметров. Если какой-нибудь датчик выходит из строя, то современные ЭКМ запрограммированы так, чтобы выдавать какую-то среднюю величину взамен потерянной информации, и система переключается на запасной режим (иногда его называют «ковыляние домой»). Модуль также запоминает все отказы, которые могут быть впоследствии проанализированы в гараже с помощью специального диагностического оборудования.


Обычно ЭКМ отвечает и за другие важные вещи. Он обогащает смесь во время запуска холодного двигателя, для этого требуется специальный датчик, определяющий температуру охлаждающей жидкости. Эта информация используется также для включения и выключения вентилятора системы охлаждения. Кроме того, ЭКМ контролирует обороты холостого хода. В настоящее время он также почти всегда ограничивает максимальные обороты двигателя прекращением подачи топлива при достижении предела. Он получает информацию от датчиков детонации и, если они срабатывают, изменяет угол опережения зажигания. ЭКМ может считать секретный код с ключа зажигания и решить — дать двигателю возможность запуститься или нет. ЭКМ может вырабатывать управляющие сигналы и для различных систем двигателя, включая впускной трубопровод с изменяемой геометрией, перепускным клапаном турбонаддува или одной системой, которую мы еще будем рассматривать, — клапан рециркуляции выхлопных газов EGR (Exhaust Gas Recirculation).


ЭКМ равным образом может контролировать выходные параметры двигателя, а так же обеспечивать работу «круиз-контроля» или уменьшать крутящий момент двигателя для предотвращения проскальзывания колес как часть проти-вобуксовочной системы (ПБС) или системы повышения устойчивости. Эти функции намного проще встраиваются в автомобиль, оборудованный системой управления «по проводам», чем с обычным тросовым приводом дроссельной заслонки. При управлении по проводам механический привод заслонки заменяется электрическими проводами, а датчик, связанный с педалью, определяет ее положение и скорость, с которой педаль перемещается.


Эта информация может посылаться непосредственно на электродвигатель, который управляет дросселем, или, что применяется все чаще и чаще, на ЭКМ, который, в свою очередь, управляет заслонкой. Это не только дает возможность ЭКМ выполнять функции круиз-контроля и ГТБС более легко, но также означает, что ответ дросселя может быть сформирован таким образом, какой невозможно осуществить механической связью. Управление по проводам впервые появилось на серийном автомобиле (BMW-750) в конце 80-х. Самое позднее к 2010 году это станет промышленным стандартом.


Одну задачу ЭКМ пока не может выполнять в совершенстве — это обеспечить совершенно точный контроль, когда условия работы изменяются быстро. Например, когда водитель неожиданно резко утапливает педаль (или отпускает ее). Хотя современные устройства работают очень быстро, они подвержены тому, что инженеры называют «переходные процессы». Даже первые ЭКМ хорошо работали при плавно изменяющихся процессах; большинство последующих разработок, добавивших дополнительные функции, о которых уже упоминалось, вовлекли в управление все больше переходных процессов. Поскольку информация должна обрабатываться в реальном времени, ЭКМ нельзя напрямую сравнивать с такими устройствами, как, например, настольный компьютер. По компьютерным стандартам ЭКМ может иметь сравнительно небольшой объем памяти. Все, что нужно, — это способность обрабатывать информацию с большой скоростью, и поэтому последние модули используют 32-битные процессоры, чтобы дать им возможность вычислять параметры зажигания и впрыска с большей частотой в секунду.