发动机构成部件分解

发发动动机机构构成成部部件件分分解解 来源 中国改装网 引引擎擎基基本本构构造造 SOHC 单单凸凸轮轮轴轴引引擎擎 引擎的凸轮轴装置在汽缸盖顶部 而且只有单一支凸轮轴 一般简称为 SOHC 顶置凸轮轴 Single Over Head Cam Shaft 凸轮轴透过摇臂驱动气门 做开启和关闭的动作 在每汽缸二气门的引擎上还有一种无摇臂的设计方式 此方式是将进气门 和排气门排在一直在线 让凸轮轴直接驱动气门做开闭的动作 有 VVL 装置的 引擎则会透过一组摇臂机构去驱动气门做开闭的动作 引引擎擎基基本本构构造造 DOHC 双双凸凸轮轮轴轴引引擎擎 此种引擎在汽缸盖顶部装置二支凸轮轴 一般叫 DOHC double overhead camshaft Twin cam 由凸轮轴直接驱动气门做开启和关闭的动作 仅有少 数引擎是设计成透过摇臂去驱动气门做开闭的动作 有 VVL 装置的引擎则会透 过一组摇臂机构去驱动气门做开闭的动作 DOHC 较 SOHC 的设计来得优秀的主要原因有二 一是凸轮轴驱动气门的直 接性 使气门有较佳的开闭过程 而提升汽缸在进气和排气时的效率 另一则 是火星塞可以装置在汽缸盖中间的区域 使混合气在汽缸内部可以获得更好更 平均的燃烧 SOHCSOHC 和和 DOHCDOHC 的比较如下 的比较如下 单凸轮轴机械结构简单 问题比较少 低转速扭力较大 单凸轮轴的进排 气门开启时间是固定的 但是机械结构简单 维修容易 经济省油都是单凸的 优势 双凸轮轴因为可以改变汽门重迭角 所以可以发挥出比较大的马力 但是 低转速的扭力比较不足 而且也因为机械结构的复杂会造成维修上一定的困难 双凸轮轴的技术来自于赛车 主要是可以控制进气门跟排气门的时间差 由上可以看出 SOHC 在扭力和油耗上有优势 所以比较适合市区行车 DOHC 在马力上有优势 所以比较适合高速行驶 发发动动机机基基本本构构造造 缸缸径径冲冲程程排排气气量量与与压压缩缩比比 引擎是由凸轮轴 气门 汽缸盖 汽缸本体 活塞 活塞连杆 曲轴 飞 轮 油底壳 等主要组件 以及进气 排气 点火 润滑 冷却 等系统所组 合而成 以下将各位介绍在汽车型录的 引擎规格 中常见的缸径 冲程 排 气量 压缩比 SOHC DOHC 等名词 缸径 缸径 汽缸本体上用来让活塞做运动的圆筒空间的直径 冲程 冲程 活塞在汽缸本体内运动时的起点与终点的距离 一般将活塞在最靠近气门 时的位置定为起点 此点称为 上死点 而将远离气门时的位置称为 下死 点 排气量 排气量 将汽缸的面积乘以冲程 即可得到汽缸排气量 将汽缸排气量乘以汽缸数 量 即可得到引擎排气量 以 Altis 1 8L 车型的 4 汽缸引擎为例 缸径 79 0mm 冲程 91 5mm 汽缸排气量 448 5 c c 引擎排气量 汽缸排气量 汽缸数量 448 5c c 4 1 794 c c 压缩比 压缩比 最大汽缸容积与最小汽缸容积的比率 最小汽缸容积即活塞在上死点位置 时的汽缸容积 也称为燃烧室容积 最大汽缸容积即燃烧室容积加上汽缸排气 量 也就是活塞位在下死点位置时的汽缸容积 Altis 1 8L 引擎的压缩比为 10 1 其计算方式如下 汽缸排气量 448 5 c c 燃烧室容积 49 83 c c 压缩比 49 84 448 5 49 84 9 998 1 10 1 节节气气门门与与进进气气歧歧管管 节气门是在进气的管道中 加入一组蝴蝶阀 利用阀片旋转角度不同 开 口不同的方式 控制进气量 进一步控制引擎的动力 现在车辆多采用电子节 气门设计 可由引擎控制模块进行精确的控制 让输出提高 油耗下降 新鲜空气自进气道 空气滤清器一路往引擎前进 下一个会碰到的就是节 气门 也就是俗称的 油门 这是整个引擎 唯一由驾驶人所控制的机构 在化油器引擎中 这个任务则由化油器担任 而在喷射供油引擎中 节气门阀 体取代了化油器 在采用了喷射供油系统后 燃油直接在进气门前由喷射器射 出 节气门阀体便少了使燃油与空气混合的任务 但为了能精确控制油气混合 节气门阀体机构并不比化油器简单 一个典型的节气门体 应具备主进气道及节气门 而节气门是由一弹簧控 制 当驾驶者未踩下油门时 节气门处于关闭状态 使大部分的空气被排除在 阀门外 而当驾驶踏下油门踏板时 油门拉线便会拉动节气门弹簧 使阀门打 开让空气从主进气道进入引擎中 除此之外 还有一个节气门感知器来把节气 门开度转成电子讯号 使得引擎监理系统 ECU 能依据此来控制燃油喷量 节气门阀体上还有一个怠速控制阀 是由一步进马达控制 引擎 ECU 会在 冷车 启闭冷气 空档与 D 档变换等时机 控制怠速马达的作动 以调整引擎 怠速之合适的进气量 传统的节气门 油门 是以油门拉线采机械方式驱动 然而为了全车控制的 整体性 许多新推出的车型已采用了电子控制的节气门 电子油门 新鲜空气自进气道 空气滤清器一路往引擎前进 下一个会碰到的就是节 流阀 也就是俗称的 油门 这是整个引擎 唯一由驾驶人所控制的机构 在化油器引擎中 这个任务则由化油器担任 而在喷射供油引擎中 节流阀体 取代了化油器 在采用了喷射供油系统后 燃油直接在进气门前由喷射器射出 节流阀体便少了使燃油与空气混合的任务 但为了能精确控制油气混合 节流 阀体机构并不比化油器简单 一个典型的节流阀体 应具备主进气道及节流阀 而节流阀是由一弹簧控 制 当驾驶者未踩下油门时 节流阀处于关闭状态 使大部分的空气被排除在 阀门外 而当驾驶踏下油门踏板时 油门拉线便会拉动节流阀弹簧 使阀门打 开让空气从主进气道进入引擎中 除此之外 还有一个节流阀感知器来把节流 阀开度转成电子讯号 使得引擎监理系统 ECU 能依据油门开度来控制燃油喷 量 节流阀体上还有一个怠速控制阀 是由一步进马达控制 引擎 ECU 会在冷 车 启闭冷气 空档与 D 档变换等时机 控制怠速马达的作动 以调整引擎怠 速之合适的进气量 传统的节流门 油门 是以油门拉线采机械方式驱动 然而为了全车控制 的整体性 许多新推出的车型已采用了电子控制的节流阀 电子油门 进气歧管进气歧管 在谈到进气歧管之前 我们先来想想空气是怎样进入引擎的 在引擎概论 中我们曾提到活塞在汽缸内的运作 当引擎处于进气行程时 活塞往下运动使 汽缸内产生真空 也就是压力变小 好与外界空气产生压力差 让空气能进入 汽缸内 举例来说 大家都应该有被打过针 也看过护士小姐如何将药水吸入 针桶内吧 假想针桶就是引擎 那么当针桶内的活塞向外抽出时 药水就会被 吸入针桶内 而引擎就是这样把空气吸到汽缸内的 由于进气端的温度较低 复合材料开始成为热门的进气歧管材质 其质轻 则内部光滑 能有效减少阻力 增加进气的效率 好了 回到主题 进气歧管位于节气门与引擎进气门之间 之所以称为 歧管 是因为空气进入节气门后 经过歧管缓冲统后 空气流道就在此 分歧 了 对应引擎汽缸的数量 如四缸引擎就有四道 五缸引擎则有五道 将空气分别导入各汽缸中 以自然进气引擎来说 由于进气歧管位于节气门之 后 所以当引擎油门开度小时 汽缸内无法吸到足量的空气 就会造成歧管真 空度高 而当引擎油门开度大时 进气歧管内的真空度就会变小 因此 喷射 供油引擎都会在进气歧管上装设一个压力计 供给 ECU 判定引擎负荷 而给予 适量的喷油 歧管真空不只可用来供给判定引擎负荷的压力讯号 还有许多用处呢 如 煞车也需要利用引擎的真空来辅助 所以当引擎发动后煞车踏板会轻盈许多 就是因为有真空辅助的缘故 还有某些形式的定速控制机构也会利用到歧管真 空 而这些真空管一旦有泄漏或者不当改装 会造成引擎控制失调 也会影响 煞车的作动 所以奉劝读者尽量不要于真空管上作不当的改装 以维护行车的 安全 进气歧管的设计也是大有学问的 为了引擎每一汽缸的燃烧状况相同 每 一缸的歧管长度和弯曲度都要尽可能的相同 由于引擎是由四个行程来完成运 转程序 所以引擎每一缸会以脉冲方式进气 依据经验 较长的歧管适合低转 速运转 而较短的歧管则适合高转速运转 所以有些车型会采用可变长度进气 歧管 或连续可变长度进气歧管 使引擎在各转速域都能发挥较佳的性能 何何谓谓正正时时 何谓正时何谓正时 一具引擎要能正确的运转 所有零件都要能在正确的时间和正确的位置做 正确的事 在最佳的协调下 发挥应有的性能 就像一支部队要作战前 指挥 官会分配每一组甚至每个人个别的任务 大家接受任务后 还有一件事很重要 没错 就是 对表 所有人都必须在一个独一的时间轴内完成任务 大家都必 须各自在正确的时间到达定位 这就是 正时 那么 在引擎中要怎么 对表 又要以谁为准呢 引擎中最主要的转动 是曲轴 所以所有的正时都以曲轴旋转角度做为基准 以一个单缸引擎为例 当活塞在上死点时为 0 度 到了下死点时为 180 度 四行程引擎以 720 度为一 循环 所有运转件就以曲轴的运转为准 曲轴每旋转 720 度 所有运作就完成 一次循环 凸轮之所以能在正确的时机开启气门 便是靠着正时链条 与曲轴保持正 确的正时 曲轴正时齿盘曲轴正时齿盘 我们知道引擎中一切的运转都以曲轴为准 所以曲轴就有责任将它的正时 告知 所有机件 由于现在 ECU 的运算分辨率越来越高 甚至达到 32 位以上 所以需有一机件能精确的撷取正时讯号 目前大部分引擎会在曲轴的一端装设 一个齿盘 再由一个磁感 sensor 来接收并产生讯号 假设齿盘有 60 齿 一圈 360 度则每一齿间距为 6 度 当曲轴转动时 齿盘会以相同的转速跟着曲轴转 动 而每一齿经过 sensor 时 会感应一个磁场 并由 sensor 转换为电子讯号 让 ECU 得知目前的曲轴角度 好使喷油 点火等动作能在正确时机作动 正时皮带与正时链条正时皮带与正时链条 现在引擎多是顶置式凸轮轴的设计 就是将凸轮轴设置在引擎缸头上 要 驱动凸轮轴必须利用皮带或链条使之与运转中的曲轴连结 就如前面提到的 凸轮轴的运转也需要 正时 所以在安装正时皮带时 凸轮和曲轴的正时必 须对妥 由于正时皮带属于耗损品 而且正时皮带一旦断裂 凸轮轴当然不会照着 正时运转 此时极有可能导致气门与活塞撞击而造成严重毁损 所以正时皮带 一定要依据原厂指定的里程或时间更换 而正时链条则会有相当长的寿命 所正时链条则会有相当长的寿命 所 以选购配置正时炼条引擎的车 会省去更换正时皮带的麻烦与开支 以选购配置正时炼条引擎的车 会省去更换正时皮带的麻烦与开支 泵泵浦浦 发发电电机机与与压压缩缩机机 所谓附件 就是在维持引擎基本运转所需之外的机件 而这些机见识由引 擎附件皮带所驱动 通常引擎附件包括 发电机 水泵浦 冷气压缩机及动力 方向盘泵浦等 以下对这几项附件作概略介绍 引擎是车辆主要的动力来源 因此压缩机 泵浦 发电机等都与引擎以皮带连 结 利用引擎运转的输出带动 提供冷却 润滑 空调 供电及转向辅助等功 能 发电机 发电机 发电机利用引擎的运转为动力 将动能转换为电能 再将电量储存于电瓶 中 以供车上所有电器使用 发电机若损坏会失去充电能力 电瓶内的电量就 会逐渐消耗到完全没电为止 所以车子的电瓶若是经常没电 除了要检查电瓶 外 也要检查发电机是否还正常 水泵浦 水泵浦 水泵浦提供引擎冷却水能正常循环所需的压力 严格来说不该算是附件 只是有些引擎利用附件皮带来驱动水泵浦 水泵浦一旦失效 引擎则会失去冷 却能力 此时若没有短时间内将引擎熄火 常会使引擎因过热而严重受损 冷气压缩机 冷气压缩机 常有人认为车上的冷气压缩机是靠电力驱动 其实冷气压缩机动力是来自 引擎的运转 并由附件皮带所带动 当驾驶在车内按下冷气开关时 冷气压缩 机上的离合器便会与被附件皮带带动而旋转的惰轮接合 此时压缩机就会开始 运作 所以当引擎不运转时压缩机是完全不会运转的 然而一旦压缩机开始运 转 是会耗损些许引擎动力的 当然油耗也会有些许的增加 动力方向盘泵浦 动力方向盘泵浦 配备动力方向盘的车 方向盘会变得比较轻盈 这是因为动力方向盘泵浦 利用引擎的动力 产生油压来辅助方向机转向 所以动力方向盘也是在引擎发 动时才有作用的 然而和冷气压缩机一样 动力方向盘泵浦也是会消耗引擎动 力并造成油耗的 附件皮带附件皮带 引擎的两端分别称为飞轮端与附件端 飞轮端连接变速箱 而附件端则是 挂载引擎附件 所有附件安置于引擎附件端 是由一至二条皮带将所有附件连 上曲轴 而附件皮带上都会有一个张力器来调整皮带张力 如果张力过松 通 常皮带在运转时会产生尖锐的声音 所以当有些车子在起步时 会伴随着尖锐 的声音 这都是皮带在作祟 附件皮带也是需要定期更换的 通常是在更换正时皮带时一并更换 若车 辆在行驶中附件皮带断裂 附件便会停止作动 而由附件皮带带动的水泵浦也 会失去作用而损害引擎 所以有些引擎会将水泵浦设计至以正时皮带或炼条带 动 为的就是当附件皮带断裂时 随然失去冷气及方向盘动力辅助 但引擎还 能正常运转 以便将车开至保修场 点点火火系系统统 引擎依照运转模式不同可分为火花点火 SI Spark Ignition 引擎及压缩点 火 CI Compression Ignition 引擎 汽油引擎属于火花点火引擎 而柴油引擎 则属于压缩点火引擎 汽油引擎既是属于火花点火引擎 其点火就必须借着点 火系统来完成 火星塞火星塞 顾名思义 火花点火引擎要点火就必须靠火花 而火花是借着火星塞产生 的 火星塞藉螺牙锁付在引擎燃烧式的顶端 也就是在缸头上进 排气门之间 火星塞在头部有一中央电极及接地电极 接地电极是由螺牙部分延伸出来成 L 形 与中央电极维持 0 7 到 0 9mm 的间隙 火星塞尾部则与高压导线连接 当高压导线将极高的电压送至火星塞时 造成火星塞的两个电极间极大的 电位差 导致两极间隙间原本无法导电的空气成为导体 电流便以离子流 Ionizing Streamers 的方式由一个电极传至另一电极 产生电弧 Electric Arc 来点燃引擎是中的油气 若您还是觉得不好理解 可以去观察瓦斯炉或放 电式打火机的点火方式 火星塞的点火方式跟它们很类似 各式火星塞除了会有大小上不同外 相同大小的火星塞还会有热值 Heat Rating 的不同 热值大的火星塞其电极绝缘包覆的部分较长 适用运转温度 较低的引擎 而热值较小的火星塞其电极绝缘包覆的部分较长 适用运转温度 较高的引擎 如竞技用引擎 各式车辆必须依照原厂规定的火星塞规格选用火 星塞 若使用热值过高的火星塞 引擎容易因温度过高而爆震 使用热值过低 的火星塞 引擎则可能因燃烧温度过低而造成燃烧不完全或积碳 分电盘点火与电子点火分电盘点火与电子点火 分电盘是以机械方式控制各缸的点火时机 其中有一转子在分电盘中旋转 其旋转轴是由引擎带动并且转速是引擎曲轴转速的二分之一 连接至各缸火星 塞的接点则依序设置在分电盘四周 当转子在分电盘中旋转时 会依序使各缸 接点之触发电流导通 并藉高压导线将电传送至火星塞 使火星塞点火 分电盘上会有一个惯性弹簧 飞轮组来控制随着引擎转速不同之点火提前角 也有真空机构随着不同的引擎负荷来控制点火提前角 虽然如此 因为分垫盘 的点火提前角控制皆为机械式 以现代引擎科技而言 还是无法称得上精确 但是因成本关系 也有少数 2000c c 以下的引擎采用分电盘点火 机械组件虽然可靠 但用来作引擎系统的控制总不若电子组件来得精确 在环保法规的日益严苛及消费者对性能的重视 各家车厂纷纷采用电子点火系 统 及其它电子控制系统 电子点火是每两缸或每一缸由一个高压点火线圈负 责 由 ECU 个别对点火线圈下达点火讯号 其点火提前角是由 ECU 依据引擎运 转状况计算而得 可依据引擎运转作灵活的调整 若配备有爆震感知器的引擎 ECU 也能直接对某缸作点火角提前或延后的动作 所以 爆震感知器只能装设 在有电子点火的引擎上 因为分电盘的点火提前角是不受 ECU 控制的 润润滑滑系系统统 燃料进入引擎燃烧后 将燃料的内能转换成 功 来使引擎运转 然而并 不是所有的 功 都用来驱动引擎的运转 因为引擎中机件间的摩擦会消耗引 擎产生的功 而将其转换为热能 为了降低磨差来保护引擎 必须有一润滑系 统来润滑引擎 机油的功用机油的功用 没错 机油正是在引擎中扮演润滑的角色 机油除了能润滑引擎降低摩擦 外 还有防止引擎金属腐蚀 消除进入引擎中的灰尘及其它污染物 在活塞与 汽缸壁间帮助燃烧室气蜜 为活塞及轴成等零件冷却及消除引擎内不必要的产 物 机油的循环机油的循环 引擎中大部分的机油都储存于油底壳中 机油的循环由随引擎转动之机油 泵浦驱动 自油底壳将机油吸出 经过机油滤清器滤掉杂质后 高压的机油从 引擎的机油流道流至引擎各处 润滑或冷却各个机件 最后在流回油底壳中 引擎中会有极少量的机油进入燃烧室被燃烧 所以机油有少量的消耗是正 常的 然而若过量的机油由活塞与汽缸壁的间隙往上进入燃烧室称为 上机油 而机油由汽缸头之阀系间隙向下流入燃烧室中则称为 下机油 二者都是 所谓的 吃机油 引擎若是有吃机油的现象 当然机油会消耗很快 而且因 为机油大量燃烧的关系 会自排气管排出淡青色的烟 此时必须去保修场检查 是 上机油 或 下机油 好对症下药 机油的选用机油的选用 机油依据其成分可分为全合成 半合成及矿物油 一般来说 全合成机油 在引擎中随引擎运转的衰退程度较低 而矿物油的衰退程度较高 但是若是车 辆都能在原厂指定之换油里程或时间内更换机油 就算使用矿物油 也不会对 引擎造成任何伤害 机油除了有成分上的不同 也在 黏度指数 上有区别 黏度指数是指机 油黏度随温度改变的程度 目前最常使用的机油黏度分类是依照 SAE 号数分类 不同的号数对应不同的黏度范围 号数越大代表黏度越大 SAE 编号后方加上 W 者指适用于寒冷气候的机油 其编号越小者黏性越小 引擎在寒冷的冬天越 容易启动 机油号数除了 SAE 50 例 或 SAE 10W 例 等单级机油外 还有如 10W 40 等之复级机油 复级机油能同时满足高温与低温的使用需求 目前市面上常 见的多为复级机油 复级机油于 W 之前的号数越低 后方的号数越高者 表示 该机油能适用的气候范围较大 以台湾的气候状况 10W 40 已经能满足 若引 擎长时间以高负荷 高转速运转者 则可选用黏度较高的机油 冷冷却却系系统统 冷却系统的功用冷却系统的功用 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量 使引擎维持在正常的运 转温度范围内 引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎 气冷式 引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎 水冷式引擎则是靠冷 却水在引擎中循环来冷却引擎 不论采何种方式冷却 正常的冷却系统必须确 保引擎在各样行驶环境都不致过热 冷却循环冷却循环 因为多数车辆皆采用水冷式引擎 所以本文以介绍水冷式引擎之冷却循环 为主 在水冷引擎的冷却循环中 可分为 小循环 与 大循环 小循环是 指冷却水仅在引擎内循环 而大循环则是冷却水在引擎与热交换器 水箱 间 循环 为什么要有大循环与小循环呢 主要是因为引擎在冷车时温度低 此时 少量的冷却水在引擎内作小循环 使引擎能迅速达到工作温度 一旦引擎达到 工作温度 控制大 小循环转换的温度控制阀 俗称水龟 则会开启 让冷却 水能流至水箱内让空气将热带走 引擎温度越高 水龟开启的程度就越大 冷 却水的流量也越大 好带走更多的热量 冷却水的循环是靠水泵浦带动的 水 泵浦则是由引擎的运转所驱动 所以当引擎转速越高 水泵浦的运转效率也越 高 冷却液的特性冷却液的特性 冷却液是由纯水与水箱精案一定比例调制而成 水箱精能提高冷却水的沸 点 纯水在常温常压下的沸点是 100 一旦引擎温度过高 会使冷却水沸腾 成为水蒸气 而水在气态下的热对流系数远低于液态 所以气态的水蒸气几乎 无法带走引擎的热量 此时引擎温度会迅速升高而损害引擎 所以水箱精将冷 却水的沸点提高 以确保冷却液在高温时仍是液态 才能带走引擎产生的热 引引擎擎控控制制模模块块 ECM ECM Engine Control Module 引擎控制模块 就像引擎的灵魂一样 控制 整个引擎的运转 要控制能引擎 就必须有许多感应器 Sensor 来接收并传 递引擎运转信息 一具引擎通常会有进气温度感知器 IAT Sensor 油门开度 感知器 TPS Sensor 歧管压力感知器 MAP Sensor 水温感知器 ECT Sensor 曲轴角度感知器 Crank Sensor 爆震感知器 Knock Sensor 含 氧感知器等 O2 Sensor 将引擎各种状态信息送至 ECU Engine Control Unit 作运算 这些引擎运转信息经过运算后 会由 ECU 对各个致动器 Reactor 发 出控制讯号来控制致动器的作动 引擎上常见的致动器有怠速控制阀 IAC 喷油模块 点火模块 EGR 阀 VVT 控制器 活性碳罐 EEC 脱气阀等 或许 各位读者会看得眼花撩乱 但是这么多的感知器及这么多的致动器 其实最主 要的就是要计算并控制引擎的最佳喷油量及点火时机 当然还有一些控制是为 了符合环保法规 如活性碳罐脱气阀 关于点火 怠速 正时 爆震及喷油等控制在各相关单元都已有介绍 本 篇来谈谈和油耗有关的 开回路控制 与 闭回路控制 在 控制学 中 所谓 开回路控制 是指控制器按已写入的控制模式 单向地下指令给致动器 作动 而 闭回路控制 则是在控制回路中加入回馈讯号 以修正致动器的作 动量 在喷油控制系统中 是由 ECU 依据当时引擎运转状况 将该条件下所设 定之喷油量指令传送至喷油嘴 在开回路控制下 ECU 送给喷油嘴的喷油指令 不会受回馈讯号的修正 在闭回路控制下 其喷油指令将受回馈讯号的修正 而回馈讯号的来源是含氧感知器 含氧感知器会侦测废气中的含氧量 并把含 氧量讯号送至 ECU ECU 会依据含氧量及喷油量计算出实际空燃比 若是侦测出 混合气太稀 空燃比大 ECU 会朝浓油方向修正 若是侦测出混合气太浓 空 燃比小 ECU 会朝稀油方向修正 让引擎在最佳空燃比下运转 这时引擎的燃 油消耗会最小 引擎何时会处于闭回路控制 又何时会处于开回路控制呢 在一般的运转 状况下 引擎都是采用闭回路控制 而当油门开度过大 急加速及冷车状态时 引擎就会进入开回路状态 尤其在大脚油门时 引擎不但处于开回路状态 甚 至还会进入喷油增浓模式 所以一定比较耗油 目前油价节节攀升 要省油最 好的方法 就是好好克制自己的右脚 供供油油系系统统 化油器化油器 我们在 进气系统 这个单元时有约略谈过化油器 化油器最主要的功用 是控制进入进气歧管的燃料流量 以及使燃料与空气正确混合 化油器主要是 利用 文氏管 Venturi 效应 将燃油吸入化油器内与空气混合 供引擎燃烧 什么是文氏管效应呢 依据流体力学中的 白努利 Bernoulli 定律 在一 个连续固定的流场中 当流体流速增加时 流体的压力会下降 而文氏管效应 就是利用流体 空气 流速增加所产生的低压吸力 而将燃油吸入空气中 在 化油器中 空气流经口径较窄的喉部被加速 因加速产生的低压会将燃油吸出 与空气混合 常见的化油器设计 是将燃油送至化油器浮筒室中储存 当节流阀板开启 时 燃油会因文氏管效应而从主油孔让燃油被吸至空气流道中 除此之外 还 有怠速控制系统来控制怠速及低负荷的燃油供应 副文氏管系统则在引擎油门 全开时将油气增浓 加速泵会在突然大脚油门时 给予引擎更多的燃料好维持 正确的燃烧 以提供实时的加速性 阻风门在冷车启动时 会挡住大部分的空 气进入化油器 以提供较浓的油气 使引擎能正常启动 虽然化油器的成本低 可靠度高 而且维修 保养容易 但由于化油器几 乎是以机械方式供油 其供油精准度已无法应付严苛的环保法规 所以这几年 市售的新型汽车 已经不再使用化油器了 喷射供油喷射供油 近年来上市的车辆 几乎都是采用喷射供油系统 最主要的原因也是因为 要因应日趋严苛的环保法规 喷射供油系统从早期的机械式单点喷射一直演化 至目前的电子式多点喷射 那么 何谓单点喷射及多点喷射呢 假设一个四缸 的引擎 由单个喷油嘴至于进气歧管分支之前 油料由一处喷入后在随着进气 分布到四个汽缸内 这是单点喷射 而喷油嘴置于四个汽缸之各器缸的进气道 者 因为每一汽缸各有一个喷油嘴 四缸引擎则有四个喷油嘴 这称为多点喷 射 本单元将谈论目前广泛使用之多点喷射的原理 从燃油路径来看 首先燃油泵浦自油箱中将油料送至输油管中 输油管再 将油料送至油轨内 而油轨由调压阀来控制燃油压力 并且确保送至各缸的燃 油压力皆能相同 另一方面 调压阀也会借着泄压将过多的油料送至回油管而 流回油箱中 而喷油嘴一端连接于油轨上 喷嘴则为于各个器缸的进气道上 引擎 ECU 根据引擎运转状况会对喷油嘴下达喷油指令 喷油量是由燃油压力及 喷油嘴喷油时间所决定 燃油压力在油轨处已由调压阀所控制 而燃油调压阀 之压力是由歧管真空 引擎负荷 调整 所以 ECU 能控制的就是喷油时间 当 引擎需要较多的燃油时 喷油时间就会较长 反之则喷油时间较短 喷油嘴本身是一个常闭阀 常闭阀的意思是当没有输入控制讯号时 阀门 一直处于关闭状态 而常开阀则是当没有输入控制讯号时 阀门一直处于开启 状态 由一个阀针上下运动来控制阀的开闭 当 ECU 下达喷油指令时 其电压 讯号会使电流流经喷油嘴内的线圈 产生磁场来把阀针吸起 让阀门开启好使 油料能自喷油孔喷出 喷射供油的最大优点就是燃油供给之控制十分精确 让引擎在任何状态下 都能有正确的空燃比 不仅让引擎保持运转顺畅 其废气也能合乎环保法规的 规范 排排气气系系统统 排气歧管排气歧管 图中显示四缸引擎其中两缸的排气歧管 由左边的剖面可以看到排气歧管 直接连接在排气孔后 再结合为一 排气歧气在设计上会尽量让各缸的阻力相 同 以让排气顺畅 新鲜空气与汽油混合进入引擎燃烧后 产生高温高压的气体推动活塞 当 气体能量释放后 对引擎就不再有价值 这些气体就成为废气被排放出引擎外 废气自汽缸排出后 随即进入排气歧管 各缸的排气歧管汇集后 经过排气管 将废气排出 而就如进气歧管一样 气体在排气歧管内也是以脉冲的方式离开 引擎 所以各缸的排气歧管长度及弯度也要设计成尽量相同 使各缸的排气都 能一样的顺畅 触媒转换器触媒转换器 在说到触媒转换器之前 我们先简单的认识一下引擎废气的组成成分 汽 油是一种碳氢化合物 在汽油分子中几乎都是碳及氢原子 这些碳及氢燃烧后 照理应该是产生二氧化碳 CO2 及水 H2O 但是因为少量混合气未完全燃烧 并且会有少许机油 有未燃烧的也有以燃烧的 被排放出来 所以会产生 HC 碳氢化合物 及 CO 一氧化碳 再者 进到引擎内的空气中 含有百分之八 十的氮气 N2 但经过燃烧室的高温 原本很稳定的氮 会与空气中的氧 O2 化 合 产生 NO 及 NO2 统称 NOx HC CO 及 NOx 都会造成环境污染且对人体有害 所以世界各国都会制订环保法规 针对车辆排污加以限制 由于环保法规对车辆排污的标准相当严苛 不论怠速 加速 低速行驶 高速行驶或减速 都必须符合排污标准 车辆在面对这么严苛的限制 除了在 性能与排污中取得平衡点外 唯一的 撇步 就是触媒转换器了 触媒转换器 通常以贵重金属为原料 有氧化型触媒 还原型触媒及目前绝大多数车辆采用 的三元触媒转换器 从排气歧管之后 便接上触媒转换器 以将未完全燃烧之污染物转换为无 害物质 保护环境 再来上个简单的化学课 排污中的 HC 和 CO 都是因为燃烧不完全所产生的 要消除它们就必须再燃烧它们 也就是使它们氧化 所以这是氧化型触媒的任 务 而 NOx 的生成则是因为氮被氧化所致 所以必须还原型触媒来将 NOx 还原 氮气 三元触媒转换器则是让 HC 和 CO 的氧化及 NOx 的还原都发生在同一触媒 中 而 触媒 本身并不参与氧化或还原的化学反应 它只是化学反应中的催 化剂 触媒转换器位于哪里呢