“汽车知识讲堂”系列第一期：从“芯”开始，这个开始一方面是说这个栏目开始运作，另一方面也是指发动机是汽车之源，认识汽车就必须先认识发动机。在这期内容里，我们向大家介绍发动机的基本构成、工作原理、常用分类、主流应用等。同时，也对发动机的组成部件进行了分拆讲解。希望大家借此期内容能对汽车发动机有一个全面深刻的认识。

喜欢一个人，就要了解他的内心和思维；喜欢一辆车，就要了解车的结构和原理。知其本质，我们方可更融洽地与其相处交流，比如更高水准地驾车、比如小打小闹地修理、比如炫酷震撼地改装。为此，汉川菱丰特别设立“汽车知识讲堂”系列栏目，除了精确的文字说明，更配以图片、动画和视频等多媒体方式对汽车进行解构和剖析，试图让各位汽车爱好者从知识中找到趣味，从玩乐中学到技能，最后学以致用，给您的人车世界带去更多的精彩！

目录：

1.发动机两大机构、五大系统组成

2.发动机的基本工作原理

3.发动机七大分类

发动机（Engine），又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。（把电能转化为机器能的称谓电动机）有时它既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器，比如汽油发动机,航空发动机。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

总的来说，目前发动机由两大机构、五大系统组成

一、曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

二、配气机构

配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构

三、燃料供给系

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；

四、润滑系

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

五、冷却系

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

六、点火系

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。

七、起动系

理解这个并不难，要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。

发动机的基本工作原理

我们以单缸汽油发动机为例，讲解一下汽油机的工作原理。

气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。

活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。

活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量，用符号VL表示。

四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。

进气行程

化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。

压缩行程

为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。

压缩终了时，活塞到达上止点，活塞上方形成很小空间，称为燃烧室。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以ε表示：

压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称为炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机件负荷增加，寿命降低。

作功行程

在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，因此，燃气的压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力约为3-5Mpa，相应的温度则为-K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。

排气行程

可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。

当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。在排气行程中气缸内压力稍高于大气压力，约为0.-0.Mpa。排气终了时，废气温度约为-K。

由于燃烧室占有一定容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，留下的这一部分废气称为残余废气。

综上所述，四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。

发动机的分类

根据技术的地运用，发动机的排列也有很多方式，有直列的、水平对置的、V型排列的，W型排列的，还有转子发动机。一般的特点是，直列发动机的扭矩特点比较突出；V型排列的运转稳定、安静，功率好。

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，到了下死点时为度，四行程引擎以度为一循环，所有运转件就以曲轴的运转为准，曲轴每旋转度，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

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

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。

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

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。

引擎依照运转模式不同可分为火花点火(SISparkIgnition)引擎及压缩点火(CICompressionIgnition)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

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(IonizingStreamers)的方式由一个电极传至另一电极，产生电弧(ElectricArc)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(HeatRating)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c.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。

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

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

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(图库论坛)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SAE50(例)或SAE10W(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

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℃，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。

ECM(EngineControlModule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(IATSensor)、油门开度感知器(TPSSensor)、歧管压力感知器(MAPSensor)、水温感知器(ECTSensor)、曲轴角度感知器(CrankSensor)、爆震感知器(KnockSensor)、含氧感知器等(O2Sensor)将引擎各种状态信息送至ECU(EngineControlUnit)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！

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

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

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？早期的触媒转换器多设置于排气管中段的位置，而近来多装在紧接排气歧管之后，好使触媒加快达到工作温度。触媒必须在接近度的高温下，才能获得较好的转换效率，低温时则几乎没有转换能力，故冷车的排污量相当大。所以在此也要提醒所有车主，千万不要在室内或地下停车场内热车，尽量车一发动就开到室外，才不至于毒害自己或是其它在停车场内的人员。

消音器

顾名思义，消音器就是用来消除排气的噪音，使车辆行驶起来更宁静。一般消音器中会有数个膨胀室，引擎排放出来的废气经过数个膨胀程序后，会使得排气脉冲缓和而消除噪音。然而，由于气体在消音器路径复杂，换言之也就是消音器降低了排气的顺畅性，所以也会略略影响引擎性能。有些人会自行改装直通式排气尾管，这样虽然稍稍提升引擎性能，却会大大增加排气噪音，所以这是不值得肯定也是违反交通规定的行为。

EGR

EGR(ExhaustGasRecirculation废气再回收)是从排气歧管接出一个旁通管至进气歧管内，而将部分引擎废气随着新鲜空气导入引擎中燃烧，导入废弃的量是由ECU依据当时引擎转速、负荷等讯息所计算出来，并由EGR阀所控制。

EGR的功用最主要是用来降低引擎中NOx的排放量的，我们在「触媒转换器」单元中有介绍过废弃成分的产生，其中NOx的产生是因为引擎燃烧温度过高所致。本来，要降低燃烧温度来抑制NOx的生成最好的方法就是延后点火提前角，然而点火角延后会大幅降低引擎性能并且提高油耗量，所以目前最好的解决方是就是装设EGR。EGR虽然会小幅的牺牲一点引擎性能，但却能降低引擎燃烧温度，以控制NOx的生成。经实验证明，正确的利用EGR能降低百分之50的NOx生成量。如此便能大大减低触媒转换器的负担，降低触媒对于NOx的配方量，而节省触媒转换器的制造成本。

含氧感知器

含氧感知器(O2Sensor)装在触媒转换器的前端，引擎ECU借着含氧感知器侦测废气中的含氧量，来判定引擎燃烧状况，以决定喷油量的多寡。当含氧感知器侦测到较浓的氧含量时，表示当时引擎为「稀油」燃烧，所以ECU会使喷油嘴的喷油量增加；相反的，当含氧感知器侦测到较稀的氧含量时，表示当时引擎为「浓油」燃烧，所以ECU会减少喷油嘴的喷油量。

然而，引擎喷油量主要并不是含氧感知器决定，引擎在每个转速及负荷下该喷多少油，引擎调校工程师都已经在引擎调校时定义好了，而含氧感知器所传送的含氧量讯息，只是在ECU对引擎作闭回路控制时的回馈讯号，使引擎的喷油量在调校工程师的定义下，再针对当时引擎的运转状况作些微的修正，让引擎的运转能处于最佳状态，这就是一般人所说ECU的学习功能。所以当含氧感知器坏掉时，引擎还是能正常运作，但就是少了自我修正的功能。这样，引擎的运转就不能确保在最佳状态，并且也有可能造成排污值过高而加速触媒转换器的老化，所以当含氧感知器坏掉时，仪表版上的警示灯会亮起。

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