Transcript 第03章
引擎本體與附屬組件認識 3-1 引擎本體系統 3-2 空氣系統 3-3 燃料系統 3-4 引擎控制系統 3-1-1 概述 引擎是汽車的動力來源，汽車四行程引擎必須先將 適當比例的燃料與空氣之混合氣吸入汽缸中(進氣行 程)，然後將其壓縮為高溫。高密度的混合氣(壓縮行 程)，經火星塞點燃，燃燒的氣體急劇膨脹，推動活 塞在汽缸中做往復式的直線運動，產生動力(動力行 程)。最後，將燃燒後的無用廢氣自汽缸中排出(排氣 行程)，此一進氣、壓縮、動力排氣行程週而復始， 且連續不斷，形成循環(cycle)，其所產生的動力經連 桿傳遞至曲軸，配合方向控制系統，即可帶動汽車 前進或後退。 引 擎 原 理 及 實 習 3-1-2 熱機的定義 熱機是利用熱產生動力的機械。凡是利用物質 的化學能，經過燃燒變成熱能，再將熱能轉變 為機械能的機械，稱為「熱機」。若沒有經過 熱產生的動力就稱為動力機械，如風車、水車 等。而熱機可分為內燃機和外燃機兩種。 引 擎 原 理 及 實 習 3-1-3內燃機與外燃機 引 擎 原 理 及 實 習 3-1-4活塞與曲軸 曲軸是將引擎的動力，經飛輪向外輸出，並將 活塞的往復運動，經連桿轉變為旋轉運動(如 圖3-2、3-3、3-4所示)。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 3-1-5 汽缸與燃燒室 1. 燃燒室容積(C.C.V或Vc)： 即是混合氣燃燒容積。當活塞在上死點時，活 塞上部之容積，稱為燃燒室容積。一般燃燒室 容積設在汽缸蓋內部。 2. 活塞位移容積(P.D.V或Vs)： (1)活塞在汽缸中，由上死點位移至下死點之間的容 積，即為單缸排氣量。 (2)活塞位移容積＝汽缸面積×活塞行程。 P.D.V＝π×D2×S / 4 或 排氣量＝π×D2×S×N / 4 D：汽缸直徑 S：行程 N：汽缸數 引 擎 原 理 及 實 習 3.汽缸總容積 (1)當活塞位在下死點時，活塞頂上所有容積。 (2)汽缸總容積＝燃燒室容積＋活塞位移容積。 4.壓縮比 (1)即混合氣在未經壓縮的容積與壓縮後容積的比值稱 之。 (2)壓縮比(Compression ration,簡稱 C.R.)，為汽缸總容積 引 與燃燒室容積之比。 擎 原 理 及 實 習 T.C.V. C.C.V. + P.D.V. C.R. = = C.C.V. C.C.V. 汽缸總容積 燃燒室容積 活塞位移容積 壓縮比 燃燒室容積 燃燒室容積 P.D.V C.C.V= C.R- 1 引 擎 原 理 及 實 習 每缸動力行程度數：180°－ 排汽門早開度數 每缸動力間隔度數：720° ÷ 缸數 每缸動力重疊度數=每缸動力行程度數-每缸動力間隔度數 動力重疊角度=每缸動力重疊度數× 缸數 設排氣門早開460。 (1)六缸引擎： 每缸動力行程度數：180°－ 46° = 134° 每缸動力間隔度數：720° ÷ 6∘= 120° 每缸動力重疊度數：134°－ 120°= 14° 曲軸轉兩轉產生六次動力，動力重疊 共計14°× 6°= 84° 引 擎 原 理 及 實 習 (2)八缸引擎： 每缸動力行程度數：180°－ 46° = 134° 每缸動力間隔度數：720°÷ 8∘= 90° 每缸動力重疊度數：134°－ 90° = 44° 曲軸每轉兩轉產生6次動力，動力重疊 共計44°× 8°= 352° 故缸數愈多，動力重疊角度愈大，引擎運 轉就愈平穩。 引 擎 原 理 及 實 習 3-1-6 馬力與扭力 1.馬力 馬力可分為公制馬力和英制馬力，馬力是一 種功率單位，即單位時間內所作的功。 (3)馬力的種類：引擎馬力依其特性可分為：指 示馬力、制動馬力、摩擦馬力等。 引 擎 原 理 及 實 習 (1)指示馬力(lndicate horse power,簡稱I.H.P.)：是一種 理論馬力；即汽缸中燃燒所產生的馬力，不計摩 擦與任何阻力的損失。 (2)制動馬力(Brake horse power,簡稱B.H.P.)為一實際馬 力；由引擎飛輪向外輸出的馬力。 (3)摩擦馬力(Frictional horse power,簡稱F.H.P.)：為一種 消耗馬力，包括引擎發動中各機件摩擦損失的馬 力和驅動機件(水泵、風扇、發電機等) 所消耗的馬力。 故指示馬力=制動馬力+摩擦馬力。 引 擎 原 理 及 實 習 2.扭力 一力作用於一物體，而使該物體繞一固定中心產 生迴轉，此作用力與該力垂直之距離的乘積，稱 為「扭轉力矩」，簡稱為「扭力」。 (1)當引擎馬力一定時，引擎的扭力與轉速成反比； 當引擎轉速一定時，引擎的扭力與馬力成正比。 (2)一部汽車的加速性能和爬坡性能，均決定於引擎 扭力的大小。 (3)一個良好的引擎設計，應該在引擎低轉速時，就 引 擎 能獲得最高的扭力。 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 1.空氣濾清器 空氣濾清器(如圖3-6所示)的主要功用是過 濾空氣中的雜質，避免汽缸磨損，並可減 少引擎吸入空氣時的噪音。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 2.空氣計量方式 在電子控制汽油噴射引擎系統中，其空氣計 量方式可分為空氣流量計與歧管壓力計量式 兩種，各由空氣流量感知器和進氣壓力感知 器計算進入的空氣量。 (1)空氣流量感知器：依照原理的不同空氣流量 計又可分為翼板式、熱線式、熱膜式三種。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 熱線式空氣流量計 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 進氣壓力感知器：以絕對真空為基準，來 計算歧管的壓力變化稱為D-jectronic, 簡稱D 型電子控制汽油噴射系統。進氣壓力感知 器，計算出歧管壓力變化後，再將此信號 (參見表3-1)送至電腦，以便決定噴油量和 點火提前角度。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 3.進氣溫度感知器 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 4.節氣門總成 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 5.怠速控制電磁閥 怠速控制電磁閥又稱為怠速馬達(如圖3-10所示)， 常見的怠速馬達可分為往復式電磁閥、旋轉式電 磁閥、步進馬達控制閥三種。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 3-3 燃料系統 汽車的燃料系統必須能適時、適量提供引擎 所需的油量，並使能在汽化後，以適當比例 與空氣混合(時速70～90公里的經濟速度之下， 汽油與空氣的混合比為1：15)，便於在經濟省 油的原則下，發揮引擎的最高效能。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 1.汽油泵 汽油泵位於油箱與燃油濾清器之間，將汽 油箱吸至汽油泵，再將汽油壓送至燃油導 管，後再送至噴油嘴(如圖3-12所示)，其功 能在於供給引擎所需之燃油量。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 2.噴油嘴 噴油嘴(如圖3-14所示)是一種電子控制燃油閥。 當電腦輸出一電流至噴油嘴內部線時，線圈會 產生一磁場，磁場產生電磁吸力，使噴油嘴內 的柱塞往上提，燃油從噴油嘴噴入進氣歧管內。 有些噴油嘴為改善頭部產生積碳現象，在噴油 嘴上裝設有四個噴油孔的散狀噴射，且為增進 引擎性能和降低油耗燃料，是以兩個方向噴入 引 進氣歧管內，燃油之噴射量是由針型閥開啟時 擎 間的長短做決定。噴油通電時間越久，噴油量 原 理 越多(混合比越濃)； 及 實 反之則越少。 習 引 擎 原 理 及 實 習 3.燃油壓力調節器 燃油壓力調節器(如圖3-20)，裝置於噴油嘴燃 油配管端，其功能就是維持汽油泵輸送出來之 汽油壓力，穩定的提供予噴油嘴做霧化動作。 一般噴射引擎怠速時，燃油壓力大約在2～2.5 引 ㎏／㎝2。 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 4.燃油濾清器 燃油濾清器(如圖3-22,3-23)裝置在燃油泵與 燃油導管之間，其功能是過濾汽油中的水 分與雜質 。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 3-4 引擎控制系統 汽油噴射引擎的控制系統(如圖3-17所示)， 大致可分為三部分： 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 3-4-2系統組件 1.輸入單元 輸入單元可分感知器和開關兩大類。車上所使 用的感知器，大部分是利用感測器的電阻改變、 電壓感應、頻率變化等，再轉換成電腦讀取的 訊號或數據，藉此得知引擎狀態。 電壓感應：利用電壓感應元件的有凸輪軸位置 感知器、磁感式車速感知器、爆震感知器、含 氧感知器等。 引 擎 原 理 及 實 習 車速感知器(Vehicle Speed Sensor，簡稱VSS)： 車速感知器是在感測車輛行駛時的實際速度， 它會輸出信號送至電腦，控制加速和減速時的 空燃比。 隨著車子速度高低改變噴油嘴開啟時間，以改 引 變混合比；低速時增濃，高速時變稀。 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 溫度感知器(Engine Coolant Temperature Sensor，簡稱ECTS)：溫度感知器分有水溫 感知器(如圖3-19所示)和進氣溫度感知器兩 種： 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 (3)空氣流量感知器(Mass Air Flow Sensor，簡稱 MAFS)：空氣流量感知器(如圖3-28所示)使 用於L型EFI，電子燃油噴射系統用以感測 進氣量，在L 型EFI系統中；空氣流量感知 器是最重要的感知器之一。進氣量的信號， 被用於計算基本噴射量和基本點火提前角 引 度。 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 (4)節氣門位置感知器(Throttle Posipion Sensor， 簡稱TPS)：節氣門位置感知器是裝置在節氣 閥體上，感知器將節氣門開啟角度轉換成電 壓，並送至電腦，此信號即為節氣門開啟角 度信號(如圖3-29)。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 (5)爆震感知器(Knock Sensor，簡稱KS)：爆震感知器 (如圖3-22所示)是安裝於汽缸體上，用以偵測引擎 的爆震現象，當引擎有爆震產生時，引擎電腦利 用KNK信號延遲點火正時，以防止爆震的產生。 (6)曲軸位置感知器(Crankshaft Position Sensor，簡稱 CKPS)：曲軸位置感知器有下列兩種型式： a.霍爾式 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 b.光電式 (7)含氧感知器(O2 sensor，簡稱O2S)：含氧 感知器(如圖3-23所示)裝置在排氣管前段， 觸媒轉換器前方，引擎電腦ECU依此信 號，修正燃油噴射量，保持空燃比於理 論混合比的範圍內(約14.7：1) 。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 2.輸出單元 ①噴油嘴：是電磁做動式的噴嘴，它是依照引 擎電腦信號噴射燃油。依照噴油嘴內電阻的高 低，可分成高電阻式(約13.8Ω)與低電阻式(約 1.5 ～3Ω)兩種。而噴油嘴的驅動方式也有兩 種：一種是電壓控制式；另一種是電流控制式 引 擎 (如圖3-36所示)。 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習 ②怠速馬達(Idle Air Control，簡稱IAC)：係由電腦控 制怠速控閥之開度大小，以控制引擎之怠速運轉， 怠速馬達(如圖3-26所示)係置於節氣門之旁通道， 電腦在接收到起動信號、電器負荷信號、冷卻水 溫度信號、冷氣作用信號、動力轉向信號後，都 會控制怠速控制閥之空氣量改變，以調節引擎之 轉速。 引 擎 原 理 及 實 習 引 擎 原 理 及 實 習