浅谈发动机管理系统（EMS）在智能车辆上的应用研究

摘 要：本文主要通过介绍智能车辆和发动机管理系统EMS的发展现状，对EMS在智能车辆上的应用尤其是EMS中电控燃油喷射系统在智能车辆上的应用做了浅究。

关键词：智能车辆;EMS;电控燃油喷射系统

随着经济和社会的迅速发展，交通基础设施的瓶颈制约作用越来越明显。这种制约不仅体现在交通堵塞问题日益突出，同时还体现在由于交通不畅而造成的环境污染问题及相对落后的道路和先进的车辆对人们的生命、财产所形成的安全隐患。正因为如此，智能交通系统（Intelligent Transportation Systems， ITS）日益受到欧洲、日本、美国等发达国家的重视并成为研究热点。他们相继启动了各种以智能交通系统为目标的研究与开发项目。

1.发动机管理系统EMS的发展现状

发动机管理系统（Engine Management System）是在汽油机电子点火和电控汽油喷射系统的基础上发展起来的集电子控制喷射、排放控制、电子点火、起动、防盗、诊断等功能于一体的高科技集成系统。目前国内所使用的发动机管理系统的主流厂商基本为国外厂商， 且大部分是隨汽车主机引入国内的， 主要为博世、德尔福、马瑞利、电装、西门子和摩托罗拉等。国内主要以这些公司的合资企业（ 如联合电子） 为主机厂提供发动机管理系统。并且由于发动机管理系统技术含量高， 其部件的附加值高， 因此， 各国外公司对其零部件都实施技术封锁， 基本上都以系统集成供货， 因此包括ECU、传感器、喷油器等基本上由系统匹配承包商制造或采购后集成供给主机厂。

2.EMS中电控燃油喷射系统在智能车辆上的应用

随着经济的快速发展和城市化进程的加快，城市污染目趋严重，车尾气的排放是城市污染的主要来源。汽车尾气排放中的未燃氢HC、氮氧化合物NOx、在大气中通过光化合烟雾应而形成的臭氧、过氧酰基要凶手硝酸盐等耐人体造成极大的危害，己成为危害入类健康的主要凶手，因此控制汽车尾气排放已成为世界环保的一个主要话题.智能车辆对尾气排放的要求相当的高，而控燃油喷射系统能够精确的控制空燃比和点火时刻等参数，保证发动机在各个工况下都能处于最佳状态，从而为解决发动机节能和排气净化提供有效途径。

接下来就对电控燃油喷射系统这一EMS中越来越重要的系统做出研究，让它能够在智能车辆上广泛应用。

2.1电控燃油喷射系统的发展和现状

早期车用汽油机电控系统研究着眼点是供油量的控制。1953年，美国BENDIX公司开始进行汽油喷射电控系统的开发，四年后将研究成果公布于世。1967年，德国Bosch公司研制成D型电子控制汽油喷射系统，随后又开发了L型电子控制喷射系统，后来这些技术被不断改进、完善。到1979年，发动机电子控制技术己经达到相当高的程度。

2.2高压共轨式电控燃油喷射系统的工作原理和关键技术

2.2.1工作原理

电控高压共轨燃油喷射系统共轨管中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生，压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定，其大小由一个电磁压力调节阀控制，根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程，喷油量的大小取决于共轨管中的油压和喷油器电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。工作时，该系统将共轨管内形成的恒定高压燃油，通过高压油管分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁阀的开启与闭合，控制喷油器定时、定量地将燃油喷射至燃烧室。

2.2.2 关键技术

（1）传感器技术

在共轨喷射系统中， 除了测定发动机实际运行状态的传感器（如空气流量传感器、增压压力传感器、水温传感器、燃油温度传感器、油门开度传感器等） 外， 还须安装压力传感器来准确测量共轨管内的压力。

（2）软件技术

软件技术包括软件开发过程，软件开发方法，结构化设计方法等. 在软件的开发方面，最初是先检测出发动机的转速和油门开度，然后输入到计算机内，形成所谓的数据MAP ，再从数据MAP中计算目标喷油量，向伺服回路发出指令进行控制.

（3）电控回路在发动机上的安装

目前的趋势是电控单元由安装在驾驶室内逐步转向靠近发动机的位置安装. 但是这将带来两大难题：电控单元（ECU） 要承受高温及强振动。

2.3 智能车辆上电控燃油喷射系统

要能很好的将电控燃油喷射系统运用到智能车辆上，我们首先应了解燃油喷射系统的不足和它运用的局限性：

（1）该系统的共轨管燃油压力调整十分复杂，存在建立时间和建立精度的矛盾，即缩短调节时间将很可能导致共轨管内的燃油压力超调

（2）随着共轨管燃油压力的不断提高，对系统各部件的性能要求越来越苛刻，对传感器的精度要求也较高。

（3）油品适应性差，用户维修保养成本高，必须使用符合国Ⅲ标准以上的低硫柴油，共轨发动机电控系统的故障必须依靠专业故障诊断仪器进行检测和维修由于能力原因，不能一一去深入了解这全部的不足和局限性，现对电控系统的故障诊断方面提出一点自己的想法。希望能用于智能车辆上来提高智能车辆的性能。

电喷系统的可靠性比较高，在使用中一般不容易出现故障和损坏现象。多数故障为电气和电子装置的插接件的接触不良而导致故障。

电控燃油喷射系统的发动机可能出现的问题主要表现为：发动机不能起动;发动机起动后熄火;发动机怠速不稳定;发动机达不到最大功率;发动机耗油量太高等。对于这些问题，要区分是燃油引起的还是由电气引起的，我觉得可以在油路中安装一个压力表，转动发动机，检查汽油压力，如果汽油压力正常（250-290kPa），则属于电气问题;如果汽油压力不正常，则属于供油系统问题。

（l）电气信号的检查：

如属于电气问题，则应使用诊断仪检查有关部件的电信号和电控单元：

检查起动信号。起动器电磁线圈与电控单元（ECU）之间有一根导线提供发动机正常起动的信号。电控单元利用该信号接通有关部件提供起动加浓汽油。如果没有此信号，这个作用就不会产生，因而使起动产生障碍。

检查节气门限位开关信号。节气门达到全开时向电控单元（ECU）提供的一个信号可以停止使喷油器产生脉冲。如果没有此信号，电控单元就将连续向噴油器提供脉冲，形成发动机不能起动的条件。

检查冷却液温度传感器和进气温度传感器信号。两个传感器都是向电控单元（ECU）提供发动机所处状态额外加浓混合气的信号，如果这些信号不能输送到电控单元，它就不能足够地延长脉冲持续时间，使发动机不能起动或运转不稳定。

（2）供油部件的检查：

如果属于供油问题，则应使用汽油喷射检测仪检查有关供油部件：

检查油压调节器和汽油泵。将油压调节器回油胶管夹紧并驱动汽油泵，若油压高于317kPa，则说明汽油泵没有问题，油压调节器损坏;若油压低于317kPa，则需要检查汽油泵。

电动汽油泵良好工作的前提条件是滚柱与泵璧能够紧密贴合。为此应防止汽油中混入硬质颗粒造成接合面的磨损，使油压无法建立。另外，水腐蚀油箱所产生的铁锈也会引起这类故障。一旦发生这类故障，轻则导致供油不足，重则使发动机熄火。因此，更换或维修汽油泵时应同时清洗汽油箱。

检查喷油器。燃油系统受到污染，可能造成喷油器堵塞使混合气过稀，导致怠速不稳定;也可能造成喷油器针阀与阀座闭合不严而连续供油，导致发动机各种转速都不稳定。

有了这些最基础的检查和诊断过程，就能保证智能车辆上的电喷系统能够运行的更加畅通，并能及时的发现故障和果断的排除故障，让智能车辆行驶更加畅通。

参考文献：

[1]徐小林等.汽车发动机电子控制系统[M].北京：中国铁道出版社，

[2]吴森 等译Bosch汽油机管理系统M 北京理工大学出版社，2002

[3]舒华，姚国平主编.《汽车电控系统结构与维修》.北京理工大学出版社，2005.5 第一版

[4]刘双喜.OBD 技术在中国低排放汽车上的应用[R]. 中国汽车技术研究中心，2005

[5]汪立亮. 现代汽车电子巡航控制系统（ CCS） 原理与检修[M] . 电子工业出版社， 2000

作者简介：

邹伟（1989-），男，湖北随州人，随州职业技术学院讲师，研究方向：车辆工程。