動力調校之週邊介紹 (轉)

ckbon156

	出處: http://www.carnews.com.tw/option/option_detail.asp?Article_No=00000047&UnitId=0402 動力調校之週邊介紹 -------------------------------------------------------------------------------- 文：Frank 自從西元 1886 年德國人戴姆勒（ G. Daimler ）及賓士（ K. Benz ）發明了第一部汽車以來，各車廠就開始了一場如何增進車輛性能永無止盡的戰爭。在起初的數十年，因為受限於技術問題，而讓採用文氏管設計的化油器獨佔鰲頭。但是人類追求進步的心理從未休止，所以在西元 1954 年時，德國 Bosch 創造了機械控制式的燃料供應系統（ K-Jetronic ），並將其應用在 M-Benz 的 300 型車上，並且使用缸內噴射，但因使用狀況不盡理想，1958 年時改由進氣口噴射。而美國 Bendix 則在 1961 年時，開發出電子控制燃油噴射系統，此乃最早將汽車工業帶入電子化控制的時代。但由於此系統必須要熱機 40 秒之後，才能啟動引擎，且當時電子感應器技術尚未成熟，所以後來 Bendix 將此專利權售予 Bosch，爾後再經由不斷的努力，方有今日的 KE、L、D 及 LH 型等種種不同的噴射系統。並因能源危機及日漸抬頭的環保意識，使得化油器系統已日趨沒落。在以下的章節中，將為讀友介紹這些系統的控制原理及改裝方向。使您更容易了解噴射供油系統是如何為您的愛車盡心奉獻。 噴射家族 重要成員 第一重要的當然是此系統的大腦：電腦控制盒 ( Electric Control Unit ) 簡稱為 ECU。它是彙整所有傳送訊號，進而發號施令的主控單位。當車上的各式感應器以不同的方式傳送資訊 ( 如：電壓、電阻、頻率 ) 到 ECU 時，微處理器 ( ROM ) 會依據原先已內建好的程式加以分析，找出此時最佳的工作方式，使引擎處於最理想的運轉，以達到不論在能耗、廢氣排放、動力輸出等方面均能適切如意的結果。而且在現今許多原廠的 ECU 上，有著某一程度的學習能力，意思就是您的愛車會隨著車主的操駕習慣，產生不同於原始出廠設定的表現，所以同一型式車輛在不同車主手上，會有著截然不同的表現。如果車主還不滿意的話，現今還有很多其他跨接或取代式的可程式電腦 ( 如：HKS F-Con 系列、Apexi Power FC 等等 ) ，或更換晶片 ( 如：Superchips、Wetterauer Chip 等等 ) ，以滿足車主求好心切的需求。 但是 ECU 再聰明，也沒有辨法像李麥克一樣，只要叫一聲「夥計」，車子的引擎就會啟動了。事實上，當車主將點火開關轉到 IG-on 時，此時 ECU 會接收到一個 Key-on 十二伏特的正電，此時 ECU 會檢測一次所有的訊號輸入；包括此時的水溫、氣溫及大氣壓力等，並會指示汽油泵做一個蓄壓的動作，讓引擎作好一切的準備，但此時火星塞不會點火，噴油嘴也不會作動，除非 ECU 收到一個訊號；由曲軸位置感知器 ( 或飛輪位置感知器 ) 送來一個搖轉訊號，得知曲軸角度位置與工作轉速，並告知ECU 此時引擎進入運轉的工作狀態。所以大多數車輛若是其曲軸位置感知器故障的話，引擎將無法發動。 故對噴射引擎來說，若失去了曲軸位置感知器訊號時，不論您的愛車性能再好，它一樣是不會動。此感知器通常的工作模式有三種，第一種為電磁式，其是由磁通量的變化而產生一個感應電壓。第二為霍爾式，當轉盤離開霍爾電塊時，永久磁鐵的磁力線通過霍爾電塊，因而產生了一個霍爾電壓。第三為光電式，當發光二極體彼此之間的隔板導通時，而產生一個光感電壓。此三種為現今各車廠所採用的通用工作模式，不過此一感知器的檢測必須輔以較專業的儀器，不是一般的車主可以DIY的，更也因為如此，輕量化飛輪並不是可以裝的上就可行，這些都是必須注意的地方。 空氣流量計型式及原理 決定噴射量與點火時間通常是依據空氣量檢測方式、節氣門位置感知器、車速訊號、含氧感知器、爆震感知器及水溫感知器等幾個大項。而在這些感知器中，則是以空氣量檢測方式為主要判決，而其他則是輔助判斷以及修正誤差用的。 而空氣量的檢測方式又分為兩種，第一種為質量流量法 ( Mass Air Flow，簡稱MAF ) ，亦即使用空氣流量計去計測引擎的進氣量，其設計型式又分為以下不同的類形。在較早期的車輛，如：1989 的 Toyota 3S-FE，BMW E28、E30 等式樣引擎，其將空氣流量計設計為翼板式，其內部的構造包含了計測翼板、補償板、緩衝室、回動彈簧、進氣溫度感知器與電位計。其作動方式是在翼板的迴轉軸上裝有螺旋狀的回動彈簧，當引擎運轉時，翼板會停止在吸入空氣後開啟的力量與回彈簧力相互平衡的位置，而同軸轉動電位計則將翼板打開的角度轉換成電壓比例送給 ECU，即可知道此時的空氣流量。此外，附帶一提的是：在 Toyota 的系統中，甚至將燃油泵開關內建於流量計之內，所以一般在流量計流用方面，必須注意原車所配的型式，否則將會有發不動的情形發生( 或者另接迴路將此訊號 By-Pass 掉亦可 ) 。 但是翼板式的缺點：容易產生振動誤差及機械磨損，且電位計是採接觸式的設計，使用過久，常有接觸不良的問題，且體積也較大，非常佔空間。所以後來改採熱線式的空氣流量計，而且熱線式是計算空氣的質量，而不是翼板式的空氣體積，不須考量進氣溫度及海拔高度的補償，加上熱線式的構造比較簡單、體積小、反應速度快，其計量也較精準，所以現今的車輛較多採用此類的設計，而熱線式空氣流量計的種類又可分為二種，一為熱線式；另一種為熱膜式。而熱線式的設計又分為主流計測式，為現今大多數引擎所採用；另一種則為分流計測式 ( 於管壁上旁接通路分流，進行計測 ) ，通常用於較大排氣量的引擎，而作用原理是在流量計內設有入口溫度感知器 ( 冷線溫度 ) 、一條 70μm 的細白金線 ( 熱線溫度 ) 及轉換器等。而為了保持吸入空氣溫度 ( 冷線 ) 與細白金線 ( 熱線 ) 間的溫度差一樣，所以當進氣少時，通往熱線的電流亦較小；而在高速運轉時，通過熱線的電流則較大，之後再經由轉換器將電流改變量轉換成電壓差，送入電腦，讓電腦得知此時的進氣量為多少；至於熱膜式的設計只是將熱線的白金絲改成金屬薄膜，其作用方式都一樣，只是熱膜式的流量計會比較耐用不易燒毀罷了。 另外，更新的空氣流量計設計則為卡門旋渦式，其設計是在空氣通道中放置一個物體，當空氣流動時，則會在物體的後方產生一個或多個的漩渦，因為漩渦產生率會與進氣量成正比，可以藉由光電式 ( 光電晶體 ) 或超音波式信號接收器來測量漩渦產生的頻率，即可得知進氣量為何。只不過卡門漩渦式空氣流量計的成本較高，所以使用的廠家並不多，不過由於它的進氣阻力更小，並且可直接輸出數位信號，無須轉換，因此將會是未來的設計趨勢。 MAP感知器 計測方式 為什麼在我的車上看不見空氣流量計呢？筆者相信很多 Honda 或 Toyota 車主都有此一疑惑。不用緊張，只是您的車輛是採用速度密度法，也就是偵測進氣歧管內的絕對壓力，此感應器稱為 MAP ( Manifold Absolute Pressure ) ，而此型的噴射引擎又通稱為 D-Jetronic，其中 D 是由德文 Druck ( 壓力 ) 得來的。 因為在NA的引擎上，當車輛發動後，此時進氣歧管內因為引擎的進氣行程作用，所以此時歧管內是處於一個負壓狀態 ( 因為文氏定律：流速快、壓力小 ) ，亦即修車師傅所稱的「真空」。不過請不要小看此一力量，您愛車如果此一真空值不見了，那麼您的煞車馬上就會變的相當沈重，因為您車上的煞車倍力器 ( 俗稱Air筒 ) 就會毫無作用了。 而當引擎在怠速運轉時，此時進氣歧管內的真空度是約略在 -380~-550 厘米，水銀柱高 ( mm-Hg ) ，此真空度會隨著引擎負載狀況 ( 開冷氣 ) 或引擎磨損狀況而有所不同，其真空感知器內半導體式壓電電阻效果的矽膜片，會因感應器內兩側的壓力差不同而產生位移，再經由轉換器將信號由電阻值轉換成電壓值輸出，不過因為其信號不強，還需經由IC放大器放大後輸入電腦，再配合上其他的感知器，來決定您愛車上的噴射量。現今的引擎發展，已有許多的廠家將空氣流量計 ( MAF ) 逐漸改為歧管壓力感知器 ( MAP ) ，因為空氣流量計佔據了許多空間，而在許多車輛要往迷你化發展時，它就成了一個空間殺手，雖然MAP的計測方式，看似不如流量計精準，不過若再加上許多輔助裝置，亦可施以更精準的控制 ( 如：日系知名的改裝電腦F-Con V Pro，甚至可在重度渦輪改裝之下，採用範圍較大對應正壓MAP的計測型式 ) ，所以在NA引擎的未來發展，可能會有更多車廠採用MAP的設計。 T.P.S.感知器 爆震感知器 在以往的自動變速箱上，都會附有一條強迫降檔線 ( Kick-Down Wire ) ，但因其在油門拉索處較為複雜，而且調校與控制亦較不理想，所以在較近期的自動變速箱設計中，強迫降檔的控制元件則改為由節氣門位置感知器來取代，所以自排車有時換檔及油耗的問題也會與 T.P.S 有著相當程度的關聯。 顧名思義，節氣門位置感知器是將節氣門開度轉換成電子訊號再送入電腦，它是電腦判斷引擎工作狀態非常重要的裝置，各位車主可以仔細的觀察您愛車上節氣門位置感知器上的固定螺絲，通常原廠都會在上面點油漆，其意思就是告訴車主不要去動它，但如果您已將愛車上的節氣門加大的話，此時調整的步驟就非常重要了。因為只要差 0.10mm 就會產生極大的差異，所以加大節氣門不只要考慮真圓度 ( 氣密的問題 ) ，及節流板材質的問題 ( 熱脹冷縮的因素 ) ，還要確實的調整 T.P.S 位置，否則您的電腦會產生誤判，造成加速無力的後果，如果愛車又配電子自排變速箱的話，也會因此產生換檔不順的後果，所以節氣門並不是一昧的加大即可。 而T.P.S的設計又分為接點式與可變電阻式二種，不過現今車輛多配置可變電阻式，因為它可以隨著節氣門開啟度的不同而產生不同數值的電壓，故較能精密地控制引擎狀態。而不像接點式只有全閉或全開二種判斷模式，所以在環保意識日益高漲的今天，可變電阻式就成了現今的趨勢了。 油門一拜！ 加速不順？ 有時車輛平順的行駛時一切都好，但油門一拜時反而加速不順，還會鈍鈍的。那麼可能是爆震感知器有一些問題。現今的電子噴射引擎其點火系統亦由 ECU 所控制，在許多系統上點火正時是完全不可調的，其所有的點火時間是隨著車輛的負載而改變，例如：此時真空值為 -550mmHg、節氣門開度為0°、車速為 0 km/h 且轉速 750rpm 時，代表您的愛車沒開冷氣、大燈，處於怠速運轉狀態，則此時您的點火正時可能只有上死點前 ( B.T.D.C ) 70°。但若您引擎的真空值為 -60mmHg、節氣門為 42° 且車速為 100km/hr，那意謂著您在 100km/hr 時，重踩油門再加速，那此時您愛車的轉速可能在 4000 ~ 5000r.p.m，而此時點火正時就可能提前到 B.T.D.C 23°~28°，但是點火提前過多時，引擎可能就會產生爆震的現象，若過多則會對引擎產生嚴重的傷害，因此爆震感知器測得了此一狀況，就會通知電腦將點火時間延後一點，使爆震狀況解除後再將點火角度恢復提前。其實此種工作狀況會週而復始的發生，但是當爆震感知器故障時，車主重踩油門，而點火正時提前太多時，此時引擎就會發生敲缸的現象。由於電腦在此種情況下，無法做出修正的動作，因此往往會使敲擊聲更趨明顯，如果放任不理的話，之後所必須付出的代價就會相當大了！ 既然原廠動力未改的情況下，爆震對引擎的傷害就已非常顯著，然而在加大渦輪、提高 Boost 值或是NA高壓縮比等重度改裝之下，更是變本加厲，因此爆震的監控則尤其重要，其將是點火調校的重要依據，無論原車是否有配置爆震感知器，站在 Tuner 力求完美的立場之下，除空燃比計、排溫錶及馬力機等之外，爆震監聽器必為一項不可或缺的調校利器。 直接點火型式 電壓值需注意 很多車主牽到新車的第一的動作可能就是奔向大賣場，二話不說，馬上將車上的原廠矽導線拆下，立刻換上粗到不行的矽導線，讓自己愛車的點火性能更上一層樓。但是原廠導線為了耐用度及對音響干擾的問題，所以通常都會有著一定程度的電阻值 ( 約從 1KΩ~16KΩ ) ，每一個廠牌均不同，以舊式的分電盤設計而言，當點火系統作動時，因為導線及分電盤工作的因素，會有一定程度的能量損失，而且能量損失愈多，點火系統所需的能量就愈大，請注意，需要的能量大代表的是輸出的效率低，若長時間處於此一狀態，則車上的點火線圈就較容易故障。 所以現今許多車廠為了更精確的控制點火時間及增強點火效率，多採用直接點火的設計，其將點火線圈直接放置於火星塞上方，並經由一導管直接與火星塞接觸，但請注意，此一導管請勿任意的改裝，因為有可能其規格與原廠不符，產生過度的電流導致電腦燒毀，此外，MSD 及高壓線圈的加裝，也都必須要視 ECU 發火晶體對電壓值的承受度而定 ( 大多只以改變發火頻率增進燃燒效率，為最保險的做法 ) ，所以請車主要特別注意這個狀況。 而電腦可以如此精確控制點火的因素，就是凸輪軸位置感知器，它能確實地告知電腦：此時是那一缸處於壓縮上死點，該準備送出一個點火訊號給該發火線圈。所以如果您的愛車不是直接點火的仕樣，但只要附有凸輪軸位置感知器的話，再加上一些附件，找一位精通原車系統的技師，花一些時間修改，也能變成直接點火的勁車了，不過所需花費較大，是目前市場較不多見的主因。 含氧感知器 不可任意拆除 噴油系統與點火系統都依照著電腦的指示工作，但所獲得的結果到底是如何呢？工作狀況到底完善與否，則此時必須依賴最終的診斷工具：含氧感知器去作判斷。 引擎吸入新鮮空氣，在進氣歧管端加入霧狀的汽油，壓縮混合氣後點火，但在燃燒後排氣管內的廢氣成份中會有以下幾種化學物質：HC、CO、CO2、O2 以及 NOX，含氧感知器就是利用其中微量的氧氣去做判定的工作 ( 空燃比計亦是採用類似的方式抓取訊號 ) ，當引擎燃燒得愈完全，廢氣中 CO2 的比例便會趨向最高值。但因 CO2 是惰性氣體，較難利用它去做一個判定，而 O2 氧體比例又為最低，但雖然低，可是由於活性大，所以可以利用它來做數值判定。而現今的含氧感應器又有單線式及加熱型二種，其構造及反應方式大同小異，只是傳統的單線式的安裝位置會位於排氣頭段附近，而加熱型含氧感知器的安裝位置就可以有其他的選擇，不一定要在頭段，也可以在中段附近，但一定要在觸媒轉化器之前，甚至有些車廠在環保意識抬頭之下，還在觸媒前後設置了雙 O2 Sensor，因此觸媒段的改裝，尤須注意。 而觸媒轉化器的設計也有二種，一為二元觸媒轉化器；另一種為三元觸媒轉化器。二元與三元觸媒可不是以價錢來分的，而是二元觸媒的設計，只能將 CO 及 HC 二種氣體，加上外加的空氣系統，而讓它們轉化成 CO2 及 H2O。而三元觸媒轉化器則不須外來的空氣供應，直接利用化學反應將 NOX、CO 及 HC 轉化成 N2、CO2 以及 H2O。但不論二元或三元觸媒轉化器內部的構造都為蜂巢式，因為如此，反應面積才得以增大，但相對的，也會產生一定程度的阻力，所以許多車主才會將其拆除，以砲管式的代觸媒取代它。不過大部分的歐系車，若任意將觸媒拆除，有時則會因流速過快，造成電腦進行修正動作而產生問題，再經過一段的時間累積，則會使電腦出現「Engine Check」的現象，較理想的方式是取下原廠的觸媒，改用專業大廠所製作的賽車級高流量觸媒，就不會產生此等的問題了。 控制系統的再進化 軟、硬體的完美組合 原車的電腦控制系統在收集上述的眾多感知器訊號之後，經由內建好的程式，再進行噴油及點火的工作，而使引擎進行運轉，但是因為原廠的程式設定必須考慮到能耗及廢氣等環保法規的限制，所以不論這個ECU有多強的學習功能，終究還是會有一定的範圍限制，不能隨著車主的要求起舞，所以坊間就產生了如：HKS F-Con V Pro、Apexi Power-FC、Superchips 或 e-manage 等可程式電腦。它們可以完全取代原廠的電腦控制系統，或是用外掛的方式來增強車輛在某一些特定速度或狀態下的反應，以符合車主的需求。 以 HKS F-Con V Pro 為例，其最大的特色是將原車的空氣流量計 ( MAF ) 改成絕對壓力感應器 ( MAP ) ，因為在某一些原廠式樣的流量計會受到感應範圍的限制，而較難有後續改裝的空間，除了流用他款流量計之外，利用 HKS 特製的全區域式 ( 壓力感應由 -760mmHg~+3kg/cm ) 的 MAP Sensor，並對應原車的線組，設計出一連接線組 → 原廠插頭 → F-Con V Pro → 原廠電腦的作動模式，而其所取代的MAP就連接在 F-CON V Pro上，再外接一進氣溫度感應器後，就可以基本對應NA及Turbo引擎的系統，並可因車主的不同需求，以筆記型電腦上的特殊程式加以調整供油及點火曲線，來使引擎全面性動力輸出的提昇，皆能夠符合車主的「獸慾」。其空燃比值可由 14.57 到 11.56，在如此大的範圍內均可應付自如，不再有那些許的遺憾，這也就是日系諸多超大馬力勁車，多會採用 F-Con V Pro 的原因。 不論是晶片植入或是外掛控制系統，也只能依據原車大部分的感應器去作分析與判斷 ( 有些高檔電腦，則會因精密度及偵測範圍的要求，必須取代或加裝所須之感應器 ) ，以更廣闊的操作區間去讓車主得到異於原廠設定的激情演出，但並不是電控方面的改裝就一定能使您的愛車脫胎換骨，還要在硬體上全面性的搭配 ( 引擎本體各組件的強化 ) ，方能使電子系統有能夠發揮的空間，如此「封印」的解除也才有意義。

frku

	謝謝分享~可能得分三天看...

smart-1507

	文中有誤∼ T.P.S.感知器 應為『節氣門位置感知器』而非『爆震感知器』，請留意！

ckbon156

	感謝糾正,謝謝

howhow

	可能要先來個"專有名詞基礎課程"...不然我這個外行人 看得霧煞煞

denislu

	超厲害的,不知大大您是否是汽車工程的工程師.

jeff

	真精采!感謝分享!

skeat

	這麼長又這麼多字，先印下來看哦，這樣才不會有看沒有懂！

kingpro

	感謝分享!

attorney

	謝謝分享 我會認真看的