Chapter 4. 基本電路控制(機械式引擎)
 
 

4.1  基本元件介紹

4.2  K噴射控制電路

4.3  各式噴射系統

 

 

 

 

 

4.1重要元件介紹

 

 

 

 

在前面有提到過,控制電路的部分,其最主要的功用為開啟燃油幫浦及開啟起動馬達以發動引擎。

 

 

 

介紹控制電路之前將會先介紹兩個重要的元件

 

1.點火開關

2.繼電器

 

 

 

點火開關

 

圖片1  

 

 

 

車用繼電器

 

 

圖片2  

 

 

1. 點火開關

 

介紹控制電路前,先說明一下點火開關的位置

圖片3  圖片4  

 

在“Lock”位置時,作為方向盤定位鎖之用。

 

在“OFF”位置時,可切斷點火系統低壓電路。

 

在“ACC”位置時,可以接通收音機、儀表板等其他電器電源。

 

在“ON” (IG)位置時,可以接通點火系統低壓電路。

 

在“START” (ST)位置時,就可接通燃油幫浦電源,發動引擎。

 

 

 

2.繼電器

 

見繼電器構造

圖片5  

 

 

(1)常見車用繼電器

 

圖片6  

 

 

 

(2)一般常用繼電器

 

圖片7  

 

 

原理

 

電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片所組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產生電磁效應,銜鐵就會在電磁力的作用下克服簧片彈力,向鐵芯移動。當斷電後,電磁力消失,銜鐵回復原來的樣子。

 

 

 

於電磁力產生的是“吸力”還是“斥力”取決於線圈的繞法,如原本是吸力,將線圈反向繞,就變斥力了。
 
 

繼電器的動作流程

 擷取  

圖片8  圖片9  

 

 

 

車用繼電器代號意義

 

擷取2  

 

 

 

 

一般常見車用繼電器

 

 

(a)常開型繼電器

 

 

圖片10  圖片11  

 

 

(b)複合型繼電器

 

圖片12  圖片13

 

 

 

 

4.2 K噴射控制電路

 

 

 

K噴射系統基本結構圖

 

圖片14  

 

 

 

(a)輔助元件

 

 

 

1.輔助空氣閥在冷車時或汽車尚未到達工作溫度時,藉由依附進氣歧管旁的旁支通道,增加空氣的流量以穩定怠速或增加怠速,常見的有四種:

 

 

(1)怠速螺絲

 

 

調整螺絲的開度 (手動),決定空氣流量進入旁通道的多寡。

 

圖片15  圖片16  

 

 

 

(2)石蠟式輔助空氣閥

 

 

 

利用石蠟的受熱的膨脹與否來控制輔助空氣通道的啟閉

 

圖片17

 圖片18  

 

(3)熱偶片式輔助空氣閥

 

 

 

利用熱偶簧片受熱與否來開關輔助空氣通道

 

圖片19  圖片20  

 

 

(4)直動式電磁閥( on/off  Vaccum Switch Valve)

 

 

 

利用電磁鐵的原理來控制閥體運動,進而控制空氣進出

 

通電→電磁線圈將閥體向左拉,空氣通道開啟。

 

斷電→失去電磁力,彈簧將閥體推回原位,空氣通道關閉。

 

 

圖片21  

圖片22  

 

 

 

2.熱時間開關(thermo-time switch)

 

 

 

熱時間開關由接點、熱偶片和電熱線構成,開關之接點由引擎冷卻水溫和電熱線控制其關閉,電熱線的作用在控制最大噴射時間。

 

圖片23  

 

 

熱時間開關

 

圖片24  

 

 

3.冷車啟動閥(cold start valve)

 

 

 

冷車啟動閥是在冷引擎時將額外燃油噴入讓引擎更好起動的裝置,熱時間開關控制中間的電磁線圈以達控制噴油時間之目的;至規定溫度時,熱時間開關斷路,完全停止噴油。

 

 

 

圖片25  

 

 

冷車啟動閥

 

圖片26  

 

 

(b)電路作用流程

 

 

 

  K型噴射的控制電路中,會依照引擎不同情況的狀態運作來做介紹;所以,依照引擎的情況,可將控制電路分為:

 

a.引擎冷車啟動電

 

b.引擎熱車啟動電

 

c.引擎正常運作電

 

d.引擎熄火停止電路 

 

 

 

 

 

a.引擎冷車啟動電路電路圖如下:

 

圖片27  

 

Step 1.  當鑰匙開啟時,切到點火開關中IG的位置,此時電流從電池經過點火開關流至主繼電器A85號接腳,形成通路,使主繼電器內的簧片因電磁相斥的力量而往上打,與87號接腳相連接。此時尚未有空氣流入,流量板感知器開關保持連結。一部分的電流會流至冷車啟動閥,讓冷車啟動閥提供一部分的供油。

 

 

Step 2.  此時再將鑰匙切到ST啟動開關發動引擎,電流便從電池經由ST開關流至起動馬達,起動馬達發動,帶動引擎曲軸旋轉。電流再經由主繼電器A內的87號接腳流至電路開啟繼電器B中,而電路開啟繼電器B通路後便將簧片向上打,與其87接腳相連接。

 

 

Step 3.  電路開啟繼電器B87號接腳接通後,這時候電流便可從電池中流出,經過電路開啟繼電器B而送至燃油幫浦內,提供燃油輸出。

 

 

 

 

 

b.引擎熱車啟動電路:

圖片28  

 

Step 1.  將引擎熄火後再次開啟,電流同樣由電池流至點火開關IG再到主繼電器A85號接腳,  最後流至空氣感知板。主繼電器A通路,將簧片向上打與87號接腳相連接。

 

 

Step 2.  將點火開關切到ST的位置發動引擎,電流從主繼電器A87號接腳使之通路將簧片       向上打。並且使電路開啟繼電器B作用將簧片往上打,接通30號到87號接腳。

 

 

Step 3.  電流便從電路開啟繼電器B中流入,使燃油幫浦作用。

 

 

注:因為是熱車啟動,這時“熱時間開關”、“輔助空氣裝置”、“溫熱調節器”中的熱偶簧片因為之前引擎發動的熱而變形斷開,故電流不會流過。

 

 

 

c.引擎正常運作電路:

圖片29  

 

Step 1.  引擎啟動之後,鑰匙彈回點火開關IG,因為引擎正在運轉,因此有空氣流入,流量板感知器因空氣流入衝開形成斷路,主繼電器A不作用,使內部簧片回復向下的狀態,所以電流改由87A號接腳流入續開啟電流開啟繼電器B

 

 

Step 2.  電流一樣經由電路開啟繼電器B流至燃油幫浦中。因為此時引擎已達正常工作溫度,故熱時開關、輔助空氣裝置、溫熱調節器內部的簧片都因受熱變形而斷開,形成斷路。

 

 

d.引擎熄火停止電路

圖片30  

 

其實也就是啟動開關單純只切到IG時的電路狀態。

 

 

 

Step 1.  電火開關切到IG的位置,電流使主繼電器A通路,因此簧片向上打,但此時開關不切到ST的位置,所以電路開啟繼電器B不會通路。

 

 

Step 2.  因為電路開啟繼電器B斷路,所以簧片回復向下的狀態與87A號接腳相連接,燃油 幫浦斷路,停止供油。

 

 

 

 

代表車款

圖片31

 圖片32  

 

 

 

 

4.3各式噴射系統

 

 

射系統之演進圖

 

 

 

圖片33  

 

 

(1) 電子噴射-D-Jetronic 1967

 

 

D-JetronicD一字及代表德文的Druck,也就是真空的意思,最重要的就是多使用了空氣流量計(進氣歧管壓力感知器),另外在輔助的空氣道部分則增加了一輔助空氣閥門 (怠速步進電機控制)

 

與機械噴射不同的地方是,D型噴射已加入了微電腦,根據各個感知器回傳的訊號來決定噴油量的大小。與機械式噴油比較之下D-jetronic增加了節氣門位置感知器水溫感知器氣溫感知器等。

 

 

 

以下是ECU中感知器與輸出之間的關係:

 

圖片34  

 

 

電子D型噴射系統基本結構圖

 

圖片35  

 

 

 

(a)輔助元件

 

 

 

1.節氣門位置感知器(TPS)

 

圖片36  

 

在節氣門轉軸上一端接上TPS,當節氣門轉動時,TPS亦會跟著轉動。由此可改變電阻的大小值,電壓跟著改變,藉由此電壓值可反映節氣門的位置。

 

擷取  

 

 

 

2.歧管壓力感知器介紹

 

 

(1).當歧管壓力低時矽晶片被吸平直,壓感電阻器中的R1R2R3R4電阻值相同,故AB兩點的電壓值均為2.5V,故經由放大器輸出到ECM的訊號為0V. 

 

 

 

(2).當歧管壓力高時矽晶片彈回彎曲,壓感電阻器中的R1R3電阻值升高,而R2R4電阻值降低,故電橋失去平衡,最後AB兩點的差值經放大器將電壓訊號傳送給ECM,用以反推歧管壓力大小。

 

擷取2  

圖片37  

 

 

 

3.水溫感知器

 

 

 

    提供ECM引擎冷卻水的溫度訊號,用以控制點火正確時機、怠速、冷卻風扇等系統。

 

擷取3  

圖片38  

 

4.氣溫感知器

 

 

 

    和氣溫感知器一樣屬於熱敏電阻;進氣溫度感知器用來偵測,車輛外界的實際溫度,並轉換成電壓的訊號,讓電腦得知外界溫度後,來修正空氣混合比和點火時間。

 

 

圖片39  圖片40  

 

 

(b)工作流程圖

圖片41  

 

噴油的流程可分為三大部分:

 

 

 

a.油路

 

b.空氣

 

c.控制電路

 

 

 

 

a.油路

 

燃油被燃油泵從油箱抽出經過濾清送至噴油嘴,較不同的是,燃油泵抽出油量的多寡是由主控制器的訊號來決定的,而會有部分的油流至冷車啟動閥來輔助冷車時的引擎運轉,剩下的則經由油壓調節器流回油箱中。

圖片42  

 

 

 

b.空氣

 

 

空氣由進氣歧管流入,而歧管壓力感知器便會感測歧管中真空度的大小,倘若進氣的空氣流量大的話,歧管中的真空度便會變大,歧管壓力感測器感測到後便將訊號送給主控制器,主控制器再傳訊號給燃油泵增加噴油量。

圖片43  

 

c.控制電路

 

 

其原理與機械噴式的一樣,但是多了一道開關。點火開關切到IG位置時,L1通電使主繼電器接上,再切到ST的位置(點火)時,L2通電,燃油泵繼電器的開關打下,此時燃油泵啟動且引擎根據分電盤轉速訊號輸出一電流讓L3通電。這時候手鬆開,點火開關回到IG的位置,則L3繼續通電保持其開關的接合。

圖片44  

 

代表車款

 

圖片45  圖片46  

圖片47  

 

(2)電子噴射- L-Jetronic

 

1972年,為了提升電子噴射引擎控制的精準度,Bosch發表了L-jectronic,是以D-jectronic為基礎下去改良的版本。“L”即代表德文的“Luft”(空氣的意思),相較於D型噴射的“Druck”(真空),可以知道兩者的差異在於一個是以進氣管內壓力作為噴油依據,另一個則是以翼板式空氣流量計作為噴油依據。感知器方面則多了一個含氧感知器
 

 

 

以下是ECU中感知器與輸出之間的關係:

 

圖片48  

 

 

 

電子L型噴射系統基本結構圖

 

圖片49  

 

(a)輔助元件

 

 

1.空氣流量感知器

 

 

 

翼板式空氣流量計由ECM中送出5V參考電壓給Vc端,並由Vs端輸出電壓。流量計中的電位計與翼板同軸,當有氣流時會隨著翼板一起轉動,轉動時會改變電阻值的大小讓Vs產生變化。

 

 

圖片50  

圖片51  

 

 

 

(b)工作流程圖

 

 

 

結構如下圖,主要是以翼板式的空氣流量感知器來感測進氣量的多寡。
 

 

圖片52  

優點:控制精確

 

 

 

缺點:翼板式的空氣流量計因體積較大,進氣時產生的阻力,在高海拔會因測量誤差而造成混合汽過濃。

 

 

噴油的流程可分為三大部分:

 

a.油路

b.空氣

c.控制電路

 

 

 

 

 

a.油路

 

 

油料經燃油幫浦抽出送至噴油嘴,過多的油則透過油壓調節器送回至油箱中,噴油量的多寡則根據ECU所提供其它感知器的訊號來噴油。

 

圖片53  

 

 

 

b.空氣

 

 

空氣流入進氣歧管中,與D-jetronic最大的不同是,計量空氣的裝置是翼板式的空氣流量感知器,相較於D-jetronic的進氣歧管壓力感知器,翼板式更為精確。

圖片54  

 

c.控制電路

 

 

D-jetronic大致上相同,不過要使L3通電,則必須要有空氣流過翼板式感知器,才有電流輸出到L3

 

圖片55  

 

代表車款

圖片56  圖片57  

圖片58  

 

 

(3) 腦噴射- Motronic

 

 

Motronic系統是將“點火”、“噴油”兩系統合併,由電腦來控制,電腦內部已經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。為了要使電腦更能精準的掌控車子行駛中的狀態,與L-jetronic相比之下增加了不少的感知器,其中比較重要的有凸輪位置感知器、爆震感知器、速度感知器、溫度感知器

 

 

 

MotronicL-jetronic最大的差異是在於:

 

     1.取消了傳統分電盤的配置,每個汽缸都有獨立點火的火星塞,再根據電腦回傳的信號來控制點火時間。

 

 

     2.取消了冷車啟動閥,用引擎溫度為依據,來控制主噴油嘴的噴油。

 

 

     3.空氣流量的計量方面用了精準性更高的熱線式甚至卡門渦流式的空氣流量器。

 

 

車輛行駛中,各感知器會將所偵測到的訊號送回電腦中,與電腦內已經儲存的噴射量與點火時期模式相比對,處理後,控制引擎在去點火與噴油,因為擁有盧更多感知器所提供的訊息,所以相較於前面的幾代噴射系統,電腦噴射Motronic的控制系統更能掌握最佳噴油量與最佳的點火時機。

 

 

 

優點:1.能穩定控制怠速

 

             2.改善冷車不易啟動的問題

 

             3.採用含氧感知器與觸媒轉換器降低排氣的汙染量

 

 

 

 

 

 

以下是ECU中感知器與輸出之間的關係:

 

 

圖片59  

 

 

i. 工作流程圖

圖片60  

分為3個部分來解釋

 

 

 

a.

 

b. 空氣

 

c. 控制電路

 

 

 

 

a.油路

 

 

油路中不若以往結構,沒有回油油路的管線。燃油泵將油抽出送往高壓幫浦內儲存,按ECU所給定的訊號來做噴油。

圖片61  

 

 

b.空氣

 

 

空氣由進氣歧管送入,採用熱線式的空氣流量感知器,測量的精準度更勝L-jetronic的翼板式空氣流量計。

 

圖片62  

c.控制電路

 

 

控制電路中,開關L3的轉速訊號在L-jetronic時是採用分電盤的轉速訊號,但是Motronic中取消了分電盤的設計,所以改用凸輪轉速的訊號來控制L3的開與關。控制電路多了燃油泵的轉速繼電器,此舉是為了作更節油的設計。

圖片63  

 

 

代表車款

圖片64  圖片65  

圖片66  

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eatontseng

曾教授與古董保時捷

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