Οι ηλεκτρονικές μονάδες που διαχειρίζονται την λειτουργία του κινητήρα ονομάζονται ECU ή ΕMS από τα αρκτικόλεξα «Engine Control Unit» ή «Engine Management System». Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα κυριολεκτικά βομβαρδίζεται συνεχώς με δεδομένα τα οποία καταφθάνουν από διάφορους αισθητήρες στην μορφή ηλεκτρικής τάσης. Τα δεδομένα αυτά αφορούν κυρίως στην περιστροφική ταχύτητα του στροφαλοφόρου, στο φορτίο, στην «πεταλούδα», στην παροχή, ποιότητα και θερμοκρασία του αέρα στην πολλαπλή εισαγωγής, στην θερμοκρασία του κινητήρα κ.α.
Το βασικό μέρος ενός εγκέφαλου (ECU) το αποτελεί ένας κεντρικός μικροεπεξεργαστής (CPU) καθως και τα ηλεκτρικά σήματα από τους αισθητήρες τα οποια μετατρέπονται στην είσοδο τους σε ψηφιακά ώστε να μπορεί να τα επεξεργασθεί. Οι αριθμητικοί υπολογισμοί εκτελούνται σε συνδυασμό με πολύπλοκα αλγοριθμικά προγράμματα τα οποία υπάρχουν στην μνήμη. Η συλλογή όλων αυτών των πληροφοριών η ECU της χρειάζεται προκειμένου να ρυθμίσει με απόλυτη ακρίβεια την λειτουργία των συστημάτων ψεκασμού και ανάφλεξης. Όταν η ECU δίνει εντολή στο σύστημα ψεκασμού στην πράξη ορίζει την στιγμή που θα ενεργοποιηθεί η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα του εγχυτήρα (μπεκ) και την διάρκεια που θα μείνει ανοιχτή ρυθμίζοντας έτσι την ποσότητα του μίγματος στον θάλαμο καύσης.
Όσον αφορά στο σύστημα ανάφλεξης η ECU ρυθμίζει την στιγμή της ανάφλεξης του σπινθηριστή (μπουζί) καθώς και την προπορεία ανάφλεξης (αβάνς). Παράλληλα, η ECU λαμβάνει υπόψη της και τις πληροφορίες που δίνει ο καταλύτης ρυθμίζοντας έτσι την αναλογία του στοιχειομετρική αναλογία (αέρας-καύσιμο) ανάλογα ώστε οι εκπομπές ρύπων να μην ξεπερνούν τις προδιαγραφές που ολοένα και γίνονται αυστηρότερες. Το βασικό μέρος ενός εγκέφαλου (ECU) αποτελεί ένας κεντρικός μικροεπεξεργαστής (CPU) ο οποίος στις περισσότερες περιπτώσεις είναι τεχνολογίας 32-bit και «τρέχει» στα 20ΜΗz. Τα ηλεκτρικά σήματα από τους αισθητήρες μετατρέπονται στην είσοδο τους σε ψηφιακά ώστε η CPU να έχει την δυνατότητα να τα επεξεργασθεί. Αφού τελικά ο εγκέφαλος επεξεργασθεί τα δεδομένα η τελική του εντολή μετατρέπεται κατά την έξοδο από ψηφιακή και πάλι σε αναλογική μορφή -δηλ. σε σήματα τάσης- ώστε να ενεργοποιηθούν για παράδειγμα οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες του συστήματος ψεκασμού.
Οι αριθμητικοί υπολογισμοί εκτελούνται σε συνδυασμό με πολύπλοκα αλγοριθμικά προγράμματα τα οποία υπάρχουν στην μνήμη. Η τελευταία αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία, τις μνήμες RAM, ROM και PROM. Η RAM αποθηκεύει προσωρινά τα δεδομένα εισόδου -από τους αισθητήρες- και εξόδου πριν αρχίσει το πρόγραμμα ελέγχου. Στην ROM έχουν αποθηκευθεί μόνιμα πληροφορίες ενώ η συγκεκριμένη μνήμη επικοινωνεί απευθείας με το πρόγραμμα ελέγχου. Η μνήμη PROM περιέχει σε μορφή αλγοριθμικού προγράμματος όλα τα κατασκευαστικά στοιχεία λειτουργίας του κινητήρα και υπάρχει δυνατότητα επαναπρογραμματισμού. Επιπλέον υπάρχει και μία ακόμα μνήμη η ΚΑΜ η οποία αποτελεί ουσιαστικά παραλλαγή της RAM και σε αυτή η CPU μπορεί να διαβάσει και να αποθηκεύσει νέα δεδομένα λειτουργίας.
Η συλλογή όλων αυτών των πληροφοριών η ECU της χρειάζεται προκειμένου να ρυθμίσει με απόλυτη ακρίβεια την λειτουργία των συστημάτων ψεκασμού και ανάφλεξης. Όταν η ECU δίνει εντολή στο σύστημα ψεκασμού στην πράξη ορίζει την στιγμή που θα ενεργοποιηθεί η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα του εγχυτήρα (μπεκ) και την διάρκεια που θα μείνει ανοιχτή ρυθμίζοντας έτσι την ποσότητα του μίγματος στον θάλαμο καύσης. Όσον αφορά στο σύστημα ανάφλεξης η ECU ρυθμίζει την στιγμή της ανάφλεξης του σπινθηριστή (μπουζί) καθώς και την προπορεία ανάφλεξης (αβάνς).
Για να κατανοήσουμε καλύτερα όλα τα παραπάνω ας πάρουμε ένα παράδειγμα. Σε έναν τετρακύλινδρο τετράχρονο κινητήρα, σε κάθε πλήρη περιστροφή του στροφαλοφόρου του άξονα εκτελούνται δύο ψεκασμοί με ακρίβεια χιλιοστών του δευτερολέπτου. Για παράδειγμα, στο αυτοκίνητο μας την στιγμή που ο δείκτης του στροφόμετρου βρίσκεται στις 6.000 σ.α.λ. τότε στους κυλίνδρους του κινητήρα πραγματοποιούνται 12.000 ψεκασμοί το λεπτό, δηλαδή 200 το δευτερόλεπτο! Παράλληλα, η ECU λαμβάνει υπόψη της και της πληροφορίες που δίνει ο καταλύτης ρυθμίζοντας έτσι την αναλογία του στοιχειομετρική αναλογία (αέρας-καύσιμο) ανάλογα ώστε οι εκπομπές ρύπων να μην ξεπερνούν τις προδιαγραφές που ολοένα και γίνονται αυστηρότερες.
Επιπλέον, η ECU επικοινωνεί και με τις υπόλοιπες μονάδες όπως για παράδειγμα αυτή του traction control που στην ουσία είναι παρόμοια με αυτή του ESP και χρησιμοποιούν τους αισθητήρες του ABS. Όταν το σύστημα αντιληφθεί σπινάρισμα των κινητήριων τροχών τότε η εν λόγω κατάσταση μεταφέρεται στην ECU και αυτή ανάλογα επεμβαίνει στην ισχύ του κινητήρα μειώνοντας την ροπή του. Ένας άλλος αισθητήρας ελέγχει την κατάσταση της μπαταρίας. Αν αυτή είναι μειωμένη ενημερώνει την ECU και τότε αυτή ανεβάζει τις στροφές λειτουργίας του κινητήρα προκειμένου το δυναμό να την φορτίσει.
