電腦噴射引擎系統篇

 

 

 

 

 

 

 

 

壹、引擎控制系統簡介             BACK

一、引擎電腦控制系統概述

(一)說明

  引擎系統由傳統的化油器控制,延伸至微電腦控制的趨勢,可以說是汽車工業一大突破,此項重要的發展帶領著汽車業界,邁向一個更高科技的領域裡。

目前噴射系統裝置在現代車輛上,已經是各國汽車廠極力發展的方向,此控制系統的功能是希望能精確的控制:1.燃料系統 2.點火系統 3.廢氣控制系統 以達到使車輛更省油,引擎性能更佳,駕駛更舒適的原則,再則因廢氣控制系統是由電腦(ECU)所控制,所以車輛環保之問題經由微電腦精密控制之下也一一克服,有鑑於此各國已經把噴射系統列為現代車輛解決環保問題之標準配備。

在傳統化油器車輛和噴射引擎車輛上有明顯的差異,此差別在噴射系統多增加了許多的線路、各類感知器和廢氣控制器、最重要的是一個中樞心臟電腦 (ECU),本書最主要目的,希望讓一般汽車修護人員在從事修護工作時,對問題的發掘及解決有所助益。

(二)噴射系統之類別      BACK

  根據噴射系統的噴射方式可區分為三種基本系統,以下逐一簡介:

  1、D.I.S (Direct Injection System)直接噴射式

   此系統是將噴油咀直接裝在汽缸蓋上,就類似火星塞的裝置,可直接將燃料噴入燃燒室內,再由進氣閥門打開時注入新鮮空氣予以混合。

 2、I.I.S (Indirect Injection System) 間接噴射式 

    此系統也類似直接噴射式一樣,在每個汽缸蓋上均裝有一組噴油咀,但其噴射方式是預先噴入一個特殊預燃室內,再等進氣閥門打開時,和空氣一併混合進入燃燒室內。

 3、T.B.I (Throttle Body Injection System)

   節流體噴射式(俗稱單點噴射)此系統不像直接噴射或間接噴射,把噴油咀裝在每一缸的汽缸蓋上,而是將噴油咀裝在節流體上,其位置在節氣門之前,燃油經噴油咀霧化之後,立即與空氣混合後,即進入進氣歧管後,隨歧管進入各缸燃燒。

 

   1、機械式噴射系統K型                     BACK

   ◎ 說明:

    K型噴射系統的K”為德文中“連續”的意思,故全稱為機械控制式汽油連續噴射系統,在美國亦有人稱為〝CIS〞。此系統不經引擎驅動,是由流量板偵測吸入的空氣量,帶動空氣流量感知器,經連桿去控制分油盤,使汽油分油盤到噴射器(噴油咀),當汽油壓力高於噴射器內彈簧彈力時,油壓即推開針閥,開始不停地噴射。怠速時:空氣流量小,使流量板上升一點讓較少的汽油流到噴射器。  全負荷時:節氣門大開,吸入的空氣量很大,使流量板升至最高,大量的汽油被送至噴射器,以供給引擎的負荷。K型之優點:結構簡單、成本低廉、易於檢修、性能穩定、高可靠性。K型之缺點:操縱的靈敏性較差、環保要求較低。

K型噴射系統圖示

 2、電子機械式噴射系統KE型                   BACK

   ◎ 說明:

    KE型噴射系統是為改善K型之缺點,而加入了電子控制裝置。KE型增加了電腦(ECU)、電子差壓閥、引擎溫度感知器、含氧感知器、爆震感知器等原件。

電子控制裝置之作動流程

輸入                  控制

電子差壓閥

電腦
ECU

電子油壓

→起動增濃

引擎溫度感知器

→暖車增濃

流量板感知器

→加速增濃

含氧感知器

→全負荷增濃

爆震感知器

→減速斷油

引擎轉速信號

→超轉速斷油

    由於電子工業的突飛猛進,使得KE型噴射系統控制精準、操作靈敏、反應迅速,進而提高引擎的操作性能、減少排氣污染。

KE型噴射系統圖示

BACK  

下吸式混合汽調節器

3、間歇性電子噴射系統L型                                     BACK

  ◎ 說明:

    ”為德文中“空氣”之意,主要是以翼板式的空氣流量感知器靠吸入的空氣來推動翼板,使其產生不同的電壓訊號,將此訊號送至電腦,作為控制噴射量的依據。同時它採用了電子控制的噴射器(噴油咀),當電子控制電流通到噴射器時,即噴油;電流停止時即停止噴油,通電時間即為噴射時間故稱為間歇噴射。L型之優點:控制精確、主要為取代舊式壓力計量的噴射系統。L型之缺點翼板造成進氣的阻力,體積較大,在高海拔會因測量誤差而造成混合氣過濃

L型噴射系統圖示

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L型噴射系統圖示                                   BACK

           翼板式的空氣流量感知器        

  4、間歇性電子噴射系統LH型         BACK                                 

   ◎ 說明:

    LH型的基本工作原理和L型一樣,但LH型在空氣流量計從翼板式改進為熱線式空氣流量感知器,它由L型的計量空氣體積轉變為LH型的計量空氣質量。LH型靠不同的空氣流量通過熱線,使熱線的溫度改變,而改變流過熱線上的電流量,這電流量會被轉換為電壓訊號送入電腦,以做為吸入空氣量多寡的判定。L H 型之優點:測量精確、反應快速、結構簡單、無機械性之磨損、不受空氣溫度影響並改善了L型之缺點。L H 型之缺點:熱線較為單薄,易受損,故有作動原理相同的熱膜式改良型出現。

LH型噴射系統圖示 

 

 

 

 

 

 

 

熱線式空氣流量感知器

5、MOTRONIC電子噴射系統                                                BACK

   ◎ 說明:

    MOTRONIC系統是將點火燃料兩系統合併,由一組數位式微處理機即電腦來控制。電腦內已儲存了引擎在各種運轉狀況下的噴射量及在各轉速、負荷、節氣門位置與噴射量為基礎的最佳點火時期。車輛行駛中,各感知器會將所偵測到的訊號送回電腦與電腦內已儲存的噴射量及點火時期模式相比對,處理後,控制引擎做出最佳的點火和最適當的噴油。  

 

 

 

 

 

 

 

 

MOTRONIC系統圖示

MOTRONIC的系統它有很多的優點在此大略介紹:

  1、能穩定的控制怠速。

  2、能改善冷車不易起動的毛病。

  3、採用含氧感知器和觸媒轉換器降低了排氣的污染量。

  4、燃料和點火合併控制,能使引擎性能提昇、運轉安靜、

   信賴度提高。

  5、配置自我診斷系統。             

 

  6、單點噴射控制系統—MONO                                        BACK

   ◎ 說明:

    MONO系統俗稱單點噴射,噴油咀直接裝在節流體上,而噴射特性是屬於間歇性的一種,由電腦依各種信號輸入後,計算出的指令,規律的控制這噴油咀電磁閥。

 

 

 

 

 

 

 

 

MONO型系統圖示

(四)電腦控制系統修護須知

  1、說明:

    電腦噴射的車輛並沒有這麼可怕。一般人怕的原因,不外乎   是對要進廠之車輛陌生而已,因為未曾遇過之車輛通常都是很緊張,緊張不曉得到底故障在那堙A緊張東西不知裝置在何處,更不知如何下手來做故障排除…等種種的因素,但是不管何種噴射系統的車種,在做故障分析時均可參照下列的修護通則和輸出入之比對來進行排除。

  2、電腦控制系統通則:

◎電壓差:可變電阻

     熱敏電阻

◎交流信號─拾波器

◎頻率信號

◎通電時間

◎電源輸入

 

  3、電腦控制系統的輸入和輸出訊號比對表:                           BACK

各種感知器輸入訊號         電腦輸出所控制的各種元件

(主動元件)               (被動元件) 

◆進氣溫度感知器


輸入

引擎控制
模組電腦


輸出

 

◆空氣流量感知器

 

◆節氣門位置感知器

 

◆歧管壓力感知器

◆噴油咀

◆引擎溫度感知器

◆點火線圈

◆大氣壓力感知器

◆點火正時修正

◆曲軸位置感知器

◆怠速控制馬達(閥)

◆凸輪軸位置感知器

◆冷氣壓縮機

◆爆震感知器

◆引擎冷卻風扇

◆機油溫度感知器

◆變速箱扭力變換器

◆冷氣開關

◆廢氣再循環電磁閥

◆檔位開關

◆活性碳罐電磁閥

◆方向盤壓力開關

◆汽油泵浦

◆起動訊號

◆自我診斷輸出

◆車速訊號

 

◆電瓶電壓

 

◆含氧感知器

 

  4、注意事項:

    修護時由於工作人員對基本元件常疏忽檢查,而導至檢修到最後卻發現是濾清器阻塞和火星塞型號不對…等種種現象出現。為避免這種現象發生,請修護人員再做故障排除時,從基本元件再次檢查,以下是元件與供油相對關係表:

元件與供油相對關係

火星塞→O→正時→供油量

機油→引擎溫度→水溫→正時→供油量

轉速→怠速控制閥→進氣壓力感知器→正時→供油量

CO→O→正時→供油

點火順序→爆震→正時→供油量

油壓→回火爆震→正時→供油量

真空→進氣壓力感知器→正時→供油量

  

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5、化油器與噴射系統比較  

項  目

化  油  器

噴 射 系 統

冷車起動

利用阻風門(/電熱絲/水溫)

水溫感知器→冷車噴油咀

起動訊號 →冷車增濃

暖車時

快怠速控制

水溫感知器→IAC怠速控制馬達

起步時

怠速油路→主油路→加速油路

TPSMAFIAC

    MAP→INJ    

定速時

主油路

TPSMAFIAC

    MAP→INJ

重負荷(爬坡)

主油路→加速油路→強力油路

TPSMAFIAC

    MAP→INJ

 

電線顏色縮寫識別

常用縮寫

美、亞車系簡稱

歐洲車系簡稱

中文

RED

RED

RD

RT

PINK

PNK

PK

RS

粉紅

ORANGE

ORG

OG

OG

YELLOW

YEL

YL

GE

GREEN

GRN

GN

GN

LIGHT GREEN

LT GRN

LT GN

HGN

淺綠

DARK GREEN

DK GRN

DK GN

×

深綠

BLUE

BLU

BU

BL

LIGHT BLUE

LT BLU

LT BU

HBL

淺藍

DARK BLUE

DK BLU

DK BU

×

深藍

PURPLE

PPL

PL

PL

VIOLET

VIO

VI

VI

粉紫

BLACK

BLK

BK

SW

WHITE

WHT

WT

WS

CREAM

×

×

EL

乳白

BROWN

BRN

BN

BR

TAN

TAN

TN

×

MAROON

×

×

M

褐紅

GRAY

GRY

GY

GR

NEUTRAL

×

×

NF

淺灰

CLEAR

CLR

CR

×

透明

貳、引擎控制系統感知器分析          BACK

一、概述

  汽車電腦之所以能精確地控制各動作元件,前提之下必須要車上的各感知器均能正常有效的去運作,俾能達成目的。

  裝置於車上的各類感知器,依車種不同所配置的元件也會有所不同,但在修護時只要能認清該元件的類別屬性,即可駕輕就熟的進行檢修。

  大多數的感知器是屬於簡單的感測元件,如:冷氣的ON/OFF訊號,節氣門感知器的電位訊號…等均是。但是也有其它像頻率訊號的元件,如:進氣壓力感知器,曲軸感知器等均是。感知器有如此多的訊號,當在測試時如何來檢測呢?本章就是針對各類型感知器做個別的分析。

二、主控制體

 (一)主電腦

   電腦控制系統的心臟中樞即是控制模組,俗稱電腦。這些電腦通常裝有保護裝置,以防止潮濕和震動對其內部元件造成傷害。電腦作用是將車上主動元件信號彙集起來,經過運算之後去控制被動元件動作。而在車上出現故障時,會利用故障指示燈,警告故障產生,必須緊急做修護工作。

 

 

 

 

 

 

 

(二)可程式化唯讀記憶體

   在電腦控制總成內有一組更可換之記憶體IC,俗稱為:PROM (Programmable Read Only Memory)。

   工程師們當初在開發系統時,考慮到駕駛者使用的情況各有不同,為了求駕駛性能更好,更省油和更低的排氣污染量,所以工程師把各種考慮到的條件全部寫成程式,存在電腦程式中,以求能使最佳的車輛、性能提供給車主。

 

 

 

 

 

 

 

三、點火系統                    BACK

 (一)點火拾波器

   點火拾波器有二大類型:(1) 光敏晶体式。

              (2) 磁感應式 二種。(如附圖)

 

 

 

 

 

 

光敏晶体式

磁感應是利用磁場的切割,所產生的訊號送給電腦做點火依據。光敏晶体是利用光學原理來完成信號的轉換,它利用發光二極体和光敏晶体接觸時產生的信號,供給電腦做點火噴油的依據。

磁感應式

圖二

            

(二)曲軸位置感知器                                                 BACK

   感知器本身屬於一種脈波發電機,當引擎旋轉時,曲軸感知器會因為曲軸上的缺口通過感知器時,產生磁場變化,而輸出交流電壓波(ACV),此訊號送入電腦後再行控制點火噴油。

   此感知器有兩項功能:

(1)感測引擎轉速並傳送信號到    控制電腦。

(2)作為電腦控制點火提前角度的資料。 

    

 

 

 

 

 

 

 

  

(三)凸輪位置感知器                                                BACK

   感知器是屬於霍爾元件,本身是永久磁体,其作用原理與曲軸相同,是由凸輪軸缺口經過元件時產生磁場變化後,輸出的一種交流電壓波(ACV)。

 

(四)爆震感知器 (KS)                                              BACK

   本身特質是一種壓電晶体,當元件本身偵測引擎本体有敲擊震動時,即產生一組交流電壓訊號供給電腦再作點火延遲控制。

 

 

 

 

 

(五)點火放大器                                           BACK

點火放大器俗稱(黑豆干)它負責接收從曲軸感知器或分電盤霍爾線圈所產生出來的訊號給予放大後去控制高壓線圈點火。

 

 

 

 

 

 

 (六)點火線圈                                             

   以目前點火線圈可分為三個時期:

   ( 1 ) 有分電盤式點火線圈

   ( 2 ) 無分電盤式二合一點火線圈(DIS)

   ( 3 ) 無分電盤直接式點火線圈(IDI)。

   它的動作均由點火放大器或電腦送出來的點火訊號。依據引擎運轉情況變化,做精確控制點火時間。

 

 

 

 

 

 

 

四、燃料系統                                                          BACK

 (一)燃油泵浦

   燃油泵浦接收由電腦送出給繼電器的訊號後,開始作動,它持續性的運轉以建立基本油壓供應給噴油咀使用。                                                           

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(二)燃油濾清器

   燃油泵浦加壓送出後,必須經過濾清器,把汽油中,滲雜的污垢和雜物,給予濾過使其無法進入噴射油管中。

 

 (三)汽油壓力調節器                                               BACK

   壓力調節器為一個膜片式洩壓,它一端接進油管,一端接回油管,上頭有一真空管,當引擎加速時,歧管真空降低,油壓調節器可提高燃油壓力以補償引擎負荷之增加。

 (四)分油盤電子差壓閥                                            

   分油盤的功能,是把燃油分配至各缸噴油咀。在K型噴射系統是採機械式調壓閥來控制,KE型噴射系統則是採用電子式調壓閥來調節壓力的。

   電磁式差壓閥是由主電腦送出的訊號來控制,而後再依信號的大小來控制差壓閥的壓力和分油盤內側油孔之適當位置。

 

 

 

 

 

 

 

(五)噴油咀                                                                   

   噴油咀的作用是由主電腦經各類感知器送回的資訊,做內部運算分析所得到的一個指令,直接由電腦命令噴油咀噴油量之多寡。每個噴油咀均有二條電線,一條為電源線,另一條為信號線接至電腦內部以控制其搭鐵產生迴路作動。         

 

 

 

 

(六)冷車噴油咀                                                        

   冷車噴油咀的作用是由水溫感知器偵測引擎水溫度後,將信號送入電腦,待引擎在冷車要起動時,由電腦控制冷車噴油咀做冷車起動補償。        

五、進氣系統                                   …………BACK  

 (一)流量板感知器

   流量板感知器裝置在K型KE型系統上它有二個主要功能:

  (1)測量引擎吸入的空氣量。

  (2)依照空氣的流量來分配適當的燃料量,使引擎得到更精確的空氣和燃料比,使引擎發揮最佳性能。

 

 

 

 

 

 

 

(二)翼板式流量計(L)                                    BACK  

   翼板式流量計又稱L型空氣流量計,它是利用一組L型葉片感測空氣量流過時推動葉片所產生的電阻改變,以電壓差去告知電腦目前的進氣流量以作噴油量之依據。        

           圖解

 

 

 

 

 

(三)渦流式空氣流量氣計         BACK  

   渦流式流量計是以空氣流經感知器時所產生的渦流量以頻率信號回饋給電腦做噴油量的修正依據。

 

 

 

 

 

(四)熱線式流量計 (MAF)                                    BACK  

   熱線式又稱LH型質量感知器,其重要組合包括白金加熱線,補償電阻和測定電阻。作用原理是利用加熱電阻,產生相當於1000℃以上的溫度,當引擎運轉時,因進入的空氣量多與少,均會讓加熱線產生熱損失,如此必須把加熱線昇壓至設定溫度,如此一來一往的電壓差,利用電腦內部直接轉換成進氣量來計算。

 

 

 

 

 

 

 

(五)進氣壓力感知器 (MAP)                                   BACK  

   內部是一種隨壓力不同,時而變化的可變電阻,感知器本身是用來監控引擎負載情況,信號是由引擎進氣歧管處的真空管送入感知器,由感知器因真空度的不同而回饋信號給電腦,再由電腦計算比對之後控制點火噴油。

 

 (六)大氣壓力感知器 (BARO)                                  BACK  

   大氣壓力感知器是在偵測,當車輛行駛時的海拔高度,由海拔高度的不同產生不同的電壓回饋,再由電腦作點火、噴油的修正。

  

 (七)節氣門位置感知器 (TPS)                                   BACK

   感知器本身是旋轉式的可變電阻,裝置在節氣門体上,利用油門踏板連接線來帶動感知器,經由內部可變電阻的移動而產生了電壓變化,將此電壓回饋給主電腦,經計算之後便可了解目前的加油情況了。

                                                                                       

           

 

 

 

 

 

 

 

(八)怠速控制馬達(閥)(IAC)                                     BACK

   怠速控制器有分為溫控式,線擺式,頻率式,步進式等四類,綜合以上類型終究一個目的就是要能使怠速在很平穩的狀態之下運轉。電腦在接收到各感知器的訊號判斷之後,依實需要將怠速控制器的旁通孔打開至最適當的位置,以保持引擎的穩定性。

 

 

 

 

 

 

 

六、溫度控制系統              BACK

 (一)引擎溫度感知器 (CTS) 

   感知器本身屬於熱敏電阻,它隨溫度的變化來影響內部的電阻值進而改變電壓。引擎溫度感知器用來偵測引擎冷卻水的溫度,當水溫產生變化時,感知器內部電阻也隨之改變。所以電腦就針對感知器送回來的電壓變化得知目前引擎的溫度,而來修正怠速,噴油及點火。

 

 

 

 

 

(二)進氣溫度感知器(MAT) (IAT)      BACK  

   感知器本身屬於熱敏電阻,它隨溫度的變化來影響內部的電阻值進而改變電壓。進氣溫度感知器用來偵測,車輛外界的實際溫度。將溫度的變化,轉換成電壓的回饋信號,讓電腦得知外界溫度後,來修正混合比和點火時間。

圖解

七、廢氣系統                                                           BACK

 (一)含氧感知器 (O2) 

   裝置在排氣歧管或媒轉換器前端處,感知器本身的工作溫度必須要達到300 ℃以上才有正式運作。本身就像一個電池,能輸出小電壓訊號,當排氣之含氧量超過時,即意味著混合比過稀,輸出低電壓(0.45 V 以下)的訊號給電腦,做噴油量增加的指令,當排氣含氣量過低時,則輸出電壓高(0.45 V 以上)的訊號給電腦,做噴油量減少的指令。

感知器在正常運作時,它輸出的電壓在0.1-0.9V 之間變動,而變動率應該在每10秒跳動5次以上才為正常。

 

 

 

 

 

 

 

 

(二)積極式曲軸通風閥 (PCV)                                 BACK  

   PCV閥的動作是由電腦來控制。PCV閥的丞之因引擎在運作時,混合氣會隨活塞環縫隙,滲漏至曲軸箱內儲存,因曲軸箱本身是密閉性的,所以必須透過PCV閥引入進氣歧管後進入燃燒室繼續燃燒。

 

(三)廢氣循環控制閥(EGR)                             BACK  

   EGR的作用是將一部份排出的廢氣,再引入燃燒室內與新鮮的混合氣做再次燃燒,廢氣中含有大量的二氧化碳 (CO),這CO在燃燒時已經不能發生作用了,但是它能吸收大量的熱量,使引擎的高溫得以降低,相對的也能減少NO的產生,以維環保需求。

 (EGR閥的控制是由真空壓力改變控制和電腦監控控制)。

 

 (四)活性碳罐電磁閥 (EEC)                                BACK

   在車輛中,從汽油箱和化油器等處蒸發之油氣,約佔汽車上HC總排氣量的15∼20%左右。如此大的排出量對環保是一大傷害,所以各車廠利用了EEC閥來控制從油箱和化油器中所產生的油氣,利用活性碳給予吸收濾清ECC電磁閥動作時,可把油氣引入進氣歧管讓混合比增濃。

 

 (五)觸媒轉換器                                       BACK  

   轉換器上係使用的鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、三種貴金屬製成,它的工作溫度需達300℃時,才正常運作,因觸媒常常阻塞,所以在做故障排除時,不要忽略它的影響性。  

   在做性能測試時,可以利用真空錶做排氣負壓檢查,當真空錶量出引擎真空是15"Hg以上時屬正常,10∼14" Hg可能有阻塞一半,0-5"Hg可能3/4的位置堵住了,如果是正壓那可能是全部阻塞了。

  

八、負載系統                                                            

 

 (一)車速感知器 (VSS)

   大多數的VSS感知器是屬於脈衝感知器,其內部裝有一種永久磁體,其發電部份是一組線圈,經輪軸或差速器的轉動切割,產生了一種交流電壓訊號ACV,提供給電腦做供油或減速斷油的依據。

 

 

 (二)停車/空檔開關 (P/N)                             

   此開關是ON / OFF的開關訊號,它提供給電腦目前的檔位狀況,做怠速控制入檔時補償修正。

 

 (三)動力方向盤壓力開關 (P/S)                    

   此開關是ON/OFF的開關訊號,它的作用是當方向盤向左、右打到底時,因壓力增加而使開關導通,將此訊號傳送給電腦,告知負載增加,由電腦再做修正、補償。

 

 (四)冷氣信號開關 (A/C)                                

   此開關是ON/OFF的開關,當駕駛者把冷氣按鍵打開時,它把A/C的訊號傳給電腦,讓電腦能得知冷氣開始動作,必需要做負載補償修正。

 

 (五)變速箱扭力變換器 (TCC)                     

   TCC電磁閥是由變速箱電腦直接控制,它依據車輛行駛的情況包括:車速轉速和TPS角度…等負載,所需要的扭力狀況,來控制電磁閥作用,使車輛能依實際的需求選擇檔位,保持車輛在行駛中的穩定與順暢。 

 它作用必須達到下列因素:

 (1)車速達30MPH以上時。

 (2)TPS無激烈變化,表示在穩定速度行駛。

 (3)三檔開關有接合。

 (4)未踩剎車開關無動作。

                        

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