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引擎本體與附屬組件認識

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引擎本體與附屬組件認識. 本章大綱. 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

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引擎本體與附屬組件認識

本章大綱

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

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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。
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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。
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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)。
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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
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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.),為汽缸總容積與燃燒室容積之比。
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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°
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(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。
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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。
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(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。
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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,就能獲得最高的扭力。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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,是以兩個方向噴入進氣歧管內,燃油之噴射量是由針型閥開啟時間的長短做決定。噴油通電時間越久,噴油量越多(混合比越濃);
  • 反之則越少。
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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㎏/㎝2。
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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 。
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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:
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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。
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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,以改變混合比;低速時增濃,高速時變稀。
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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:
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(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度。
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(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)。
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(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
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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) 。
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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(如圖3-36所示)。
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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。