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柴油机电控系统由电子控制单元ECM进行控制，电子控制系统由电控单元（ECM）、传感器和执行器组成，如图1-3所示。
图1-3 柴油机电控系统的组成
传感器的作用是检测柴油机和车辆运行状况信息，并把这些信息输送给ECM。对于不同的燃油喷射系统，如直列泵、分配泵、泵喷嘴、单体泵和高压共轨喷射系统，所用的传感器数量多少并不一样。在图1-3中，传感器有发动机转速传感器、齿杆位置传感器、供油正时传感器、加速踏板位置传感器以及进气压力、进气温度传感器等。
电子控制单元负责处理传感器和各种开关输入的信息，并将控制指令发送到执行器。电子控制单元通过CAN总线还可以和其他控制系统进行通信，如底盘传感装置ECU、ABS/ASR、AC系统、SRS系统的ECU等进行信息交流，以便对全车进行综合控制。
执行器执行电控单元发送的信息，并按指令调节喷油量和喷油正时，从而调节柴油机的运行状态。在直列泵系统中，有负责调节喷油泵齿杆位置的调速器执行器和负责调节喷油时间的喷油提前执行器。在分配泵系统、泵喷嘴、单体泵系统和高压共轨系统，还有电磁阀等执行器。
柴油机电控系统的任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的变化而进行实时控制。柴油机电子控制系统工作原理：
采用转速、加速踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却液温度等传感器，将实时检测到的各种信号先送入模/数（A/D）转换器（如果输入信号是模拟量），然后通过电子控制单元的接口输入。
传感器在电子控制单元的储存器中，存有所需的发动机的调控参数或状态的目标数据。与已储存的设定参数值或参数图谱（MAP图）进行比较，如果两者相同，则整个柴油机电子控制系统保持原状态，发动机继续按先前状态运行。反之，当实际参数偏离目标参数时，电子控制单元则会根据该偏离值的大小和极性（正和负），按一定的控制策略进行有关信息的处理。
执行器根据ECU指令控制喷油量（供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间）和喷油正时（正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点），同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。
1）进气温度和压力传感器。可以分别将柴油机进气（通过涡轮增压器后）的温度和压力转换成电压信号，这些信号经ECU处理后可以用于计算柴油机的进气量。
2）曲轴信号传感器。曲轴信号传感器安装在靠近曲轴正时齿轮或飞轮的位置，当曲轴上安装的柴油机转速脉冲齿轮通过传感器时，传感器内线圈的磁场发生变化，从而产生AC电压。柴油机ECU将AC电压作为检测信号检测出来，通过对电压信号的处理，可以得到柴油机转速、角加速度的瞬态值和平均值。
3）凸轮轴信号传感器。电控柴油机的凸轮轴上要有铁磁材料的信号轮。凸轮轴信号传感器安装在凸轮轴旁边。当凸轮轴转动时，凸轮轴信号传感器就会产生与凸轮廓线对应的电脉冲信号。凸轮轴信号主要用于对柴油机的运转状态做相角初定位。
4）冷却液温度传感器。常用的冷却液温度传感器是用热敏电阻制成的，通过铜材料外壳的保护，直接安装在柴油机的冷却液循环通道内的合适位置。控制系统将根据不同的冷却液温度实施相应的控制策略。
5）加速踏板位置传感器。在电控柴油机中，“油门”的功能由一个加速踏板位置传感器取代。其外观仍像传统的加速踏板，但它与供油量的控制没有任何机械的连接关系。在它的转轴位置安装着一个由精密导电塑料作为接触材料制成的电位器（也有汽车厂家采用霍尔元件），与加速踏板一起转动，可以将加速踏板的位置转角转换成电信号。控制系统通过对这一传感器材的采样可以了解驾驶人的操控意图，并结合其他控制要素的综合处理，最终控制供油量和供油时机。
6）废气再循环阀位置传感器。废气再循环（EGR）阀工作时连动着一个位置传感器，该传感器一般是由精密导电塑料制成的电位器，它将阀的位移量转换为电信号量。通过对这一传感器采样，控制系统可以获取废气再循环阀的当前开度，通过与开度期望值的比较，可以决定此刻应对该阀的控制动作。
执行器就是执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。主要有以下几种。
1）电控高压燃油设备。对于柴油机电控系统，最重要的执行器就是电控高压燃油设备。
电控高压燃油设备有多种，结构原理虽有不同，但基本上都可以简单地看做一种逻辑控制动作：依靠供油控制电脉冲的前沿来控制供油开始时刻、依靠供油控制电脉冲的宽度来控制每次喷射的供油量。
2）废气再循环阀。废气再循环阀通常被简称为EGR阀，它是一种由比例电磁铁或真空腔控制的气阀，阀的开度决定了废气的再循环量（EGR阀把一定比例的废气引入气缸）。废气的再循环量会对柴油机排放物中的NO x 含量有显著影响。在柴油机电控系统中，常使用脉宽驱动（PWM）方式来控制EGR阀开度。
3）控制开关。根据柴油机的工作状况，柴油机需要随时对一些辅助的、附属的电器做出各种控制动作，针对这一类的控制动作有各种不同的控制逻辑。例如，当柴油机冷却液温度达到某一较高值时，需要及时开启冷却风扇来散热。如果车辆运行速度较高而使冷却液温度低于某一数值时，需要及时关闭冷却风扇。对于需要较大工作电流的设备，常表现为由控制器驱动一些继电器来实现开关。而对于工作电流不是很大的设备，则可直接用控制设备的输出来驱动执行设备。
4）可调喷嘴增压器。可调喷嘴增压器是一种较新的柴油机增压设备部件，一般简称为VNT，即可变喷嘴环涡轮机；也有的资料上称为VGT，即可变几何参数涡轮机。该设备通过改变喷嘴环的角度调整涡轮机的工作性能，对于改善柴油机的低速转矩有极好的作用。
柴油机电控系统的电子控制器一般称为电控单元（ECU），也称为柴油机控制模块（ECM）。ECU主要根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执行令信号。
1）ECU的控制功能。在电控柴油机中，ECU是“大脑”。电控柴油机的所有机械部件只是使柴油机具备了能够发挥出效能的可能性，而只有在ECU的控制下，才能部分或全部发挥出其效能。
2）ECU的硬件。从外观上看，ECU就是一个铝外壳的扁平盒子，里边装有一块集成电路板。集成电路板上有个多路的连接器，所有的对外电路连接都通过连接器实现。集成电路板上一般是采用贴片制造工艺安装的电路元件，其中最重要的元件是一片单片计算机或称微控制器。另外，还有一些其他的元件完成一些辅助的输入输出功能。
3）ECU的软件系统。ECU既然是微型计算机系统，它的所有工作当然是受软件控制的。ECU的软件系统完全的主要功能有单片计算机运行环境的配置、外部信号的输入操作、内部的逻辑运算和处理、对输出信号和驱动的控制、对其他信号系统的通信等。
4）ECU的标定与调试。在ECU控制柴油机的工作过程中，有一些专用控制参数能够决定控制效果。这些控制参数的不同取值会不同程度、不同范围地影响最终控制效果。其中最重要的是每次喷射的供油量和供油相位。确定这些控制参数在每一个特定的工况条件下最佳取值量的调试过程称之为标定。调试与标定过程需要利用另一台计算机，通过与ECU的通信，在ECU实时控制柴油工作的过程中对每个工况进行标定。
电控柴油机可以有效改变传统柴油机尾气排放污染严重等问题，其控制功能主要是对柴油机喷油量和喷油时间进行了有效控制，使混合气燃烧充分。电控柴油机还对发动机怠速、进气、燃油喷油、空调、涡轮增压、EGR阀、故障诊断等进行控制。在高压共轨系统中，利用压力传感器测量共轨内的燃油压力，从而调整了油泵的供油量。喷油器电磁阀开启时间长短，控制喷油时间。主要功能如下：
1）能够智能化地控制燃油喷射量和根据柴油机的工作状况控制喷油提前角，有效地提高了柴油机的燃料经济性、动力性和排放质量。
2）改善了柴油机的调速特性，由ECU控制代替了传统的离心式调速器，使转速控制更精确、更可靠。
3）提高了柴油机的冷起动（低温起动）性能，ECU可通过冷却液温度传感器或机油温度传感器确定柴油机是否处于冷起动。ECU接受传感器信号后，根据信号参数值对喷油量和喷油正时进行优化控制，使之既能起动容易又避免了柴油机起动时冒白烟。另外，ECU只要确认柴油机是在低温下怠速运转，就会将柴油机的转速提高至800～900r/min，并且，如果此时在柴油机冷却液温度或机油温度低于最低限值，ECU则不会接收油门位置的任何输入信号。
4）降低柴油机的排烟。ECU根据加速踏板开度、冷却液温度、机油温度以及涡轮增压器的进气压力，精确地控制喷油量和喷油正时，使尾气排放更加理想化。
5）减小柴油机排气污染。为了实现这一目标，提高了喷油器的制造精度，提高了燃油的喷射压力，提高了柴油机各缸喷油量的一致性，可以在电磁阀的标牌上查到校准码，通过仪器向ECU输入每个喷油器电磁阀的校准码。
6）可通过程序实现对柴油机的功率进行重新编程。对一定型号的柴油机，可以设计三种不同的功率状态。
7）由于取消了机械调速器，减少了维修任务。
8）具有柴油机的保护功能。当ECU测知传感器的信号失控时，ECU除了闪烁警告灯以提醒驾驶人注意外，同时减少喷油量，甚至使柴油机熄火。
9）具有柴油机自我诊断功能。ECU对电控系统所有传感器、执行器、连接器及其电路的断路、短路、信号失真等故障，均可以进行连续性的监测，如发现电控系统有故障，便储存故障码，必要时可以起动安全保护功能；维修时则可通过仪器读取故障码、数据流以及波形，以利于快捷维修。
10）提高了柴油机运转稳定性、动力性和经济性。ECU可根据柴油机的曲轴位置传感器和凸轮轴的位置传感器的信号，准确地测知柴油机的转速信号和凸轮轴的位置，再根据柴油机工况提供的其他信号，准确地控制喷油量和喷油提前角，使柴油机始终工作在最佳状态，也就是说，无论负荷怎样变化，都能保证柴油机在任何工况下稳定良好运转，有利于提高其经济性。
11）适应性广。只要改变ECU的控制程序和数据，一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上，而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制，有利于缩短柴油机电控系统开发周期，并降低成本。从而扩大柴油机电控系统的应用范围。
燃油喷射控制主要包括供（喷）油量控制、供（喷）油正时控制、供（喷）油速率控制和喷油压力控制等。
供（喷）油量控制是柴油机电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一。在起动、怠速、正常运行等各种工况下，ECU根据发动机转速信号、负荷信号（加速踏板位置信号）和内存控制模型来确定基本供（喷）油量，再根据冷却液温度信号、进气温度信号、进气温度信号、起动开关信号、空调开关信号、反馈信号等对供（喷）油量进行修正。
供（喷）油正时控制也是柴油机电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一。在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU根据发动机转速信号、负荷信号和内存的控制模型来确定基本的供（喷）油提前角，再根据反馈信号进行修正。
在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU以柴油机转速信号和负荷信号作为主控制信号，按预设的程序确定最佳的供（喷）油速率和供（喷）油规律。
在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU以柴油机转速信号和负荷信号作为主控制信号，按预设的程序确定最佳的喷油压力，并对喷油压力进行闭环控制。
柴油机机油压力过低时，ECU根据机油压力传感器信号减少供（喷）油量，降低转速并报警；当机油压力降到一定值以下时，则切断燃油供给，强制使发动机熄火。
装有增压装置的柴油机，增压压力过高会造成中冷器和气缸内最高压力升高；增压压力过低则会导致进气量不足使排气温度升高。因此ECU根据增压压力信号适当调节供（喷）油量，并在增压压力过高或过低时报警。
柴油机的怠速控制主要包括怠速转速控制和怠速时各缸均匀性的控制。
怠速工况时，ECU以柴油机转速信号和负荷信号作为主控制信号，按内存程序确定怠速时的供（喷）油量，并根据冷却液温度信号、进气温度信号、空调开关信号、转速（反馈）信号等，对怠速供（喷）油量进行修正控制，使怠速转速保持稳定。
在第二代共轨式柴油机电控燃油喷射系统中，由ECU分别对各缸的喷油器进行控制（顺序喷射控制），ECU可以通过精确测定曲轴转速，根据各缸做功行程中曲轴转速的变化确定各缸供（喷）油量的偏差，然后进行补偿调节。
柴油机的进气控制主要包括进气节流控制、可变进气涡流控制和可变配气正时控制。
ECU主要根据柴油机转速信号和负荷信号，控制设在进气管中的节气门开度，以满足不同工况对进气流量的不同要求。
ECU以柴油机转速和负荷作为主控制信号，按内存的程序对进气涡流强度进行控制，以满足不同工况对进气涡流强度的不同要求。
ECU根据柴油机转速信号和负荷信号，按内存程序控制气门驱动机构，以改变配气正时和气门升程，满足发动机不同工况的要求。
柴油机的增压控制主要是由ECU根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力信号等，通过控制废气旁通阀的开度或废气喷射器的喷射角度、涡轮增压器废气进口截面大小等措施，实现对废气涡轮增压器工作状态和增压压力的控制，以改善柴油机的转矩特性，提高加速性能，降低排放和噪声。
柴油机的排放控制主要是废气再循环（EGR）控制。ECU主要根据柴油机和负荷信号，按内存程序控制EGR阀开度，以调节EGR率。
柴油机起动控制主要包括供（喷）油量控制、供（喷）油正时控制和预热装置控制。其中供（喷）油量控制和供（喷）油正时控制与其他工况相同。柴油机冷起动时的预热装置一般都是电加热装置（如进气预热塞等），ECU根据柴油机起动时的冷却液温度决定电加热装置是否通电以及通电持续时间，并在柴油机起动后或起动温度较高时，自动切断电加热装置电源。
带有巡航控制功能的柴油机电控系统，当通过巡航控制开关选定巡航控制模式后，ECU即可根据车速信号等自动维持汽车以一定车速行驶。
柴油机电控系统中也包含故障自诊断和失效保护两个子系统。柴油机电控系统出现故障时，自诊断系统将点亮仪表板上的“故障指示灯”，提醒驾驶人注意，并储存故障码，检修时可通过一定的操作程序读取故障码等信息；同时失效保护系统起动相应保护程序，使柴油机能够继续保持运转或强制熄火。
在装备电控自动变速器的柴油车上，将柴油机控制ECU和自动变速器控制ECU合为一体，实现柴油机与自动变速器的综合控制，以改善汽车的变速性能。