汽車原理完全教室
引擎概論http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=1引擎詳論http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=9
傳動系統http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=2
懸吊系統http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=3
煞車系統http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=4
汽車動力http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=7
汽車車身http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=11
主動/被動安全http://tech.toyota.com.tw/techlist.asp?tc=10 引擎概論
汽車要在道路上行駛必須先有動力，而動力的來源就是引擎。引擎性能的良否是決定汽車行駛性能的最大因素。目前汽車使用的引擎均屬於內燃機。引擎的功能就是將燃料從化學能轉成熱能再轉成機械能。而機械能也就是一般所謂的動力。引擎在將燃料轉成動力的過程中會經過一定的工作程序，而且此一程序是週而復始連續不斷的循環。
常會見的車用引擎依種類、大小及用途…等等的不同而有許多的分類方式。
一、依工作循環方式：
1. 奧圖循環(Otto cycle)：使用在汽油引擎。
2. 狄塞爾循環(Diesel cycle)：使用在柴油引擎的。
二、依使用燃料的種類：
1. 汽油引擎：主要使用在汽車、航空器。
2. 柴油引擎：主要使用在汽車、船、發電機。
3. 重油引擎：主要使用在船、發電機。
4. 瓦斯引擎：主要使用在汽車。
三、依冷卻方式分：
1. 氣冷式引擎
2. 水冷式引擎
四、依運作循環行程分：
1. 二行程引擎：二個行程完成一個工作循環。
2. 四行程引擎：四個行程完成一個工作循環。
五、依活塞運動的不同分：
1. 往復式活塞引擎(reciprocating engine)
2. 迴轉式活塞引擎(rotary engine)
六、依點火方式分：
1. 壓縮點火式引擎
2. 火花點火式引擎
七、依汽缸數量分：
1. 單汽缸引擎
2. 多汽缸引擎
八、依汽缸排列方式分：
1. 直列式引擎
2. V型引擎
3. 對臥式引擎
目前Toyota汽車產品上所使用的引擎，主要為採用奧圖循環、以汽油為燃料的往復式活塞四行程多汽缸自然進氣引擎，依不同的排氣量與工程需求，有直列四缸、V型六汽缸等形式。各種型式的引擎所採用的零件，以及在引擎外部的次系統零組件，都非常的相似。在後續的單元中我們將為大家一一的介紹引擎的各項零件和次系統的原理及功能。
引擎的基本構造─缸徑、衝程、排氣量與壓縮比
引擎是由凸輪軸、汽門、汽缸蓋、汽缸本體、活塞、活塞連桿、曲軸、飛輪、油底殼…等主要組件，以及進氣、排氣、點火、潤滑、冷卻…等系統所組合而成。以下將各位介紹在汽車型錄的「引擎規格」中常見的缸徑、衝程、排氣量、壓縮比、SOHC、DOHC等名詞。
缸徑：
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http://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif汽缸本體上用來讓活塞做運動的圓筒空間的直徑。
衝程：
活塞在汽缸本體內運動時的起點與終點的距離。一般將活塞在最靠近汽門時的位置定為起點，此點稱為「上死點」；而將遠離汽門時的位置稱為「下死點」。
排氣量：
將汽缸的面積乘以衝程，即可得到汽缸排氣量。將汽缸排氣量乘以汽缸數量，即可得到引擎排氣量。以Altis 1.8L車型的4汽缸引擎為例：
缸徑：79.0mm，衝程：91.5mm，汽缸排氣量：448.5 c.c.
引擎排氣量＝汽缸排氣量×汽缸數量＝448.5c.c.×4＝1,794 c.c.
壓縮比：
最大汽缸容積與最小汽缸容積的比率。最小汽缸容積即活塞在上死點位置時的汽缸容積，也稱為燃燒室容積。最大汽缸容積即燃燒室容積加上汽缸排氣量，也就是活塞位在下死點位置時的汽缸容積。
Altis 1.8L引擎的壓縮比為10：1，其計算方式如下：
汽缸排氣量：448.5 c.c.，燃燒室容積：49.83 c.c.
壓縮比＝(49.84＋448.5)：49.84＝9.998：1≒10：1
引擎的基本構造─凸輪軸與汽門
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凸輪軸：
在一支軸上有許多宛如「蛋形」凸輪，其被安裝在汽缸蓋的頂部，用來驅動進氣汽門和排氣汽門做開啟與關閉的動作。
在凸輪軸的一端會安裝一個傳動輪，以鏈條或皮帶與位在曲軸上的傳動輪連接。在以鏈條傳動的系統中此傳動輪為一齒輪；在以皮帶傳動的系統中此傳動輪為一具齒槽的皮帶輪。
一般雙頂置凸輪軸(DOHC)設計的引擎，其進氣和排氣的凸輪軸均掛上一個傳動輪，由鏈條或皮帶直接帶動凸輪軸轉動。有些引擎為了減少汽門夾角，而將凸輪軸的傳動方式改變成以鏈條傳動方式帶動進氣或排氣的凸輪軸，再藉由安裝在進氣和排氣的凸輪軸上的齒輪以鏈條帶動另外一支凸輪軸。
Toyota獨特的「TWIN CAM」設計方式，則是以鏈條或皮帶去帶動位在進氣或排氣的凸輪軸上的傳動輪，之後再以安裝在進氣和排氣的凸輪軸上的無間隙齒輪機構帶動另外一支凸輪軸。
汽門：
控制空氣進出汽缸的閥門。讓空氣或混合氣進入的稱為「進氣汽門」。讓燃料後的廢氣排出的稱為「排氣汽門」。 引擎基本構造─SOHC單凸輪軸引擎
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http://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif引擎的凸輪軸裝置在汽缸蓋頂部，而且只有單一支凸輪軸，一般簡稱為OHC (頂置凸輪軸，Over Head Cam Shaft)。凸輪軸透過搖臂驅動汽門做開啟和關閉的動作。
在每汽缸二汽門的引擎上還有一種無搖臂的設計方式，此方式是將進汽門和排汽門排在一直線上，讓凸輪軸直接驅動汽門做開閉的動作。有VVL裝置的引擎則會透過一組搖臂機構去驅動汽門做開閉的動作。 引擎基本構造─DOHC雙凸輪軸引擎
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http://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif此種引擎在汽缸蓋頂部裝置二支凸輪軸，由凸輪軸直接驅動汽門做開啟和關閉的動作。僅有少數引擎是設計成透過搖臂去驅動汽門做開閉的動作。有VVL裝置的引擎則會透過一組搖臂機構去驅動汽門做開閉的動作。
DOHC較SOHC的設計來得優秀的主要原因有二。一是凸輪軸驅動汽門的直接性，使汽門有較佳的開閉過程，而提升汽缸在進氣和排氣時的效率。另一則是火星塞可以裝置在汽缸蓋中間的區域，使混合氣在汽缸內部可以獲得更好更平均的燃燒。 直列引擎 VS V型引擎
直列引擎
http://tech.toyota.com.tw/archive/techcontent/Tech_109.jpghttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif一如其名，直列引擎的汽缸均排成一直線。Toyota旗下的Altis以及Vios車系，均採用直列四汽缸引擎。
引擎的所有汽缸均排列在同一平面上，形成一直列的情形，稱為直列引擎。以直列四汽缸引擎為例，常見的標示方式有二種，一是取與排列外型相似的I做標示，就標示為「I4」。另外一種則是以英文Line做開頭，而標示為「Line 4」或「L6」以代表直列4汽缸或是直列6汽缸引擎之意。
V型引擎
http://tech.toyota.com.tw/archive/techcontent/Tech_110.jpghttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif汽缸數增加，採用V型汽缸配置的引擎可以有效減少引擎體積，增加車室空間。Camry 3.0車型便是採用V6引擎。
引擎的汽缸分別排列在二個平面上，此二個平面相互產生一個夾角。汽缸呈V型排列的引擎會因汽缸數量的不同，而有60、90、120度三種常見的角度。夾角為180度的引擎則另外稱為「水平對置式引擎」。
可變汽門正時&可變長度進氣岐管
可變汽門正時：
曲軸經由齒狀的傳動裝置帶動凸輪軸轉動，使汽門在做開啟與關閉的動作時會與曲軸的轉動角度成一定的對應關係。
由於氣體流動的性質會隨著引擎運轉速度的快慢而改變，如何使汽缸在不同的轉速下都能夠獲得良好的進氣效率？為此必須改變汽門在開啟與關閉時間。經由安裝在凸輪軸前端的油壓裝置使凸輪軸可以另外做一小角度轉動，以使進氣門在轉速升高時得以提早開啟。
可變長度進氣岐管：
為了使引擎在高、低轉速時能夠維持平穩的進氣效率，如何製造出長度適合的進氣管路就成了一件重要的課題。藉由在進氣管路中設置閥門來使進氣管路改變成長、短二種路徑。以滿足引擎在高轉速運轉時需要流速快、動能大的氣流；並且在低轉速時供給引擎適當流量的空氣。這樣就能夠使引擎在高轉速時獲得較大的馬力，而在較低轉速時有較佳的油耗表現。
引擎詳論
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對於多數車輛使用人，對於車輛引擎是否有力、耐用、安靜、省油等，都十分關心。然而打開引擎蓋，林列於引擎室內的引擎及其他機構，實在也讓人眼花撩亂。大家都知道引擎的重要性，但卻因為對引擎不夠認識，關於引擎的知識也很少能有系統的按各機構、系統來瞭解，更遑論每一個機構是如何運作的了。
為了滿足廣大讀者對引擎進一步認識的渴望，特地闢此單元，希望各位讀者能藉著「引擎詳論」這單元，除了增加關於引擎的知識外，也讓您更能掌握愛車引擎的狀況。
進氣系統：空氣濾清器與進氣感知器
我們都知道，引擎的動力來自燃料的燃燒，而燃燒需要大量的空氣，所以引擎不僅需要能適切的供給燃油，還需要源源不斷的將空氣引入引擎中，好完成燃燒以產生動力。一具2000c.c.引擎於2000rpm運轉，理論上每秒鐘需要約30公升的空氣進入引擎，所以進氣系統在引擎運轉中，扮演著舉足輕重的角色。
進氣口
引擎的進氣系統從進氣口開始，經過空氣濾清器再到節流閥(油門)，並連接至進氣其管將空氣導入汽缸內，而進氣口是整個進氣系統的最前端。進氣是進氣導管的開口，進氣導管通常採用黑色塑膠材質，而進氣口通常位於引擎室的前端，好導入新鮮且較低溫的空氣。
自然進氣引擎是藉著活塞進氣行程成的真空將空氣吸入的，而增壓引擎的空氣則是由增壓器的低壓端所產生的真空吸入。
空氣濾清器
空氣由進氣口吸入，第一站就來到空氣濾清器。顧名思義，空氣濾清器是用來過濾空氣中的灰塵、雜質，以確保進入引擎的空氣品質來保護引擎。空氣濾清器通常以棉紙為材質，空氣穿過時會由棉紙將灰塵檔下，所以空氣濾清器使用一陣子後，棉紙會沾上許多灰塵，影響空氣流動的順暢。一般空氣濾清器在車輛行駛3000至5000公里後，最好能拆下將灰塵抖落，或用高壓空氣吹走灰塵，若是濾紙太髒則必須更換。
進氣感知器
進氣感知器又稱為進氣流量計，通常位於空氣濾清器後方的進氣導管上，用來測量進氣量的感知器。為了讓引擎燃燒更完全，引擎必須藉著進氣感知器來得知進氣量，藉著引擎控制模組(ECU)的計算，而給予引擎正確的噴油量。常見的進氣感知器，是採機械式設計，當空氣流過時會推動翼板，由其位移量來計算空氣流量。亦有採壓力式感知器，藉由進氣歧管的壓力(真空度)來計算空氣流量。 進氣系統：節氣門與進氣歧管
節氣門閥體 (油門)
http://tech.toyota.com.tw/archive/techcontent/Tech_401.jpghttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif節氣門是在進氣的管道中，加入一組蝴蝶閥，利用閥片旋轉角度不同、開口不同的方式，控制進氣量，進一步控制引擎的動力。現在車輛多採用電子節氣門設計，可由引擎控制模組進行精確的控制，讓輸出提高、油耗下降。新鮮空氣自進氣道、空氣濾清器一路往引擎前進，下一個會碰到的就是節氣門，也就是俗稱的「油門」。這是整個引擎，唯一由駕駛人所控制的機構，在化油器引擎中，這個任務則由化油器擔任；而在噴射供油引擎中，節氣門閥體取代了化油器。在採用了噴射供油系統後，燃油直接在進氣門前由噴射器射出，節氣門閥體便少了使燃油與空氣混合的任務。但為了能精確控制油氣混合，節氣門閥體機構並不比化油器簡單。
一個典型的節氣門體，應具備主進氣道及節氣門，而節氣門是由一彈簧控制，當駕駛者未踩下油門時，節氣門處於關閉狀態，使大部分的空氣被排除在閥門外；而當駕駛踏下油門踏板時，油門拉線便會拉動節氣門彈簧，使閥門打開讓空氣從主進氣道進入引擎中。除此之外，還有一個節氣門感知器來把節氣門開度轉成電子訊號，使得引擎監理系統(ECU)能依據此來控制燃油噴量。
節氣門閥體上還有一個怠速控制閥，是由一步進馬達控制，引擎ECU會在冷車、啟閉冷氣、空檔與D檔變換等時機，控制怠速馬達的作動，以調整引擎怠速之合適的進氣量。
傳統的節氣門(油門)是以油門拉線採機械方式驅動，然而為了全車控制的整體性，許多新推出的車型已採用了電子控制的節氣門(電子油門)。
新鮮空氣自進氣道、空氣濾清器一路往引擎前進，下一個會碰到的就是節流閥，也就是俗稱的「油門」。這是整個引擎，唯一由駕駛人所控制的機構，在化油器引擎中，這個任務則由化油器擔任；而在噴射供油引擎中，節流閥體取代了化油器。在採用了噴射供油系統後，燃油直接在進氣門前由噴射器射出，節流閥體便少了使燃油與空氣混合的任務。但為了能精確控制油氣混合，節流閥體機構並不比化油器簡單。
一個典型的節流閥體，應具備主進氣道及節流閥，而節流閥是由一彈簧控制，當駕駛者未踩下油門時，節流閥處於關閉狀態，使大部分的空氣被排除在閥門外；而當駕駛踏下油門踏板時，油門拉線便會拉動節流閥彈簧，使閥門打開讓空氣從主進氣道進入引擎中。除此之外，還有一個節流閥感知器來把節流閥開度轉成電子訊號，使得引擎監理系統 (ECU) 能依據油門開度來控制燃油噴量。
節流閥體上還有一個怠速控制閥，是由一步進馬達控制，引擎ECU會在冷車、啟閉冷氣、空檔與D檔變換等時機，控制怠速馬達的作動，以調整引擎怠速之合適的進氣量。
傳統的節流門 (油門) 是以油門拉線採機械方式驅動，然而為了全車控制的整體性，許多新推出的車型已採用了電子控制的節流閥 (電子油門)。
進氣歧管
在談到進氣歧管之前，我們先來想想空氣是怎樣進入引擎的。在引擎概論中我們曾提到活塞在汽缸內的運作，當引擎處於進氣行程時，活塞往下運動使汽缸內產生真空(也就是壓力變小)，好與外界空氣產生壓力差，讓空氣能進入汽缸內。舉例來說，大家都應該有被打過針，也看過護士小姐如何將藥水吸入針桶內吧！假想針桶就是引擎，那麼當針桶內的活塞向外抽出時，藥水就會被吸入針桶內，而引擎就是這樣把空氣吸到汽缸內的。
http://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/archive/techcontent/Tech_418.jpghttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif由於進氣端的溫度較低，複合材料開始成為熱門的進氣歧管材質，其質輕則內部光滑，能有效減少阻力，增加進氣的效率。好了，回到主題，進氣歧管位於節氣門與引擎進氣門之間，之所以稱為「歧管」，是因為空氣進入節氣門後，經過歧管緩衝統後，空氣流道就在此「分歧」了，對應引擎汽缸的數量，如四缸引擎就有四道，五缸引擎則有五道，將空氣分別導入各汽缸中。以自然進氣引擎來說，由於進氣歧管位於節氣門之後，所以當引擎油門開度小時，汽缸內無法吸到足量的空氣，就會造成歧管真空度高；而當引擎油門開度大時，進氣歧管內的真空度就會變小。因此，噴射供油引擎都會在進氣歧管上裝設一個壓力計，供給ECU判定引擎負荷，而給予適量的噴油。
歧管真空不只可用來供給判定引擎負荷的壓力訊號，還有許多用處呢！如煞車也需要利用引擎的真空來輔助，所以當引擎發動後煞車踏板會輕盈許多，就是因為有真空輔助的緣故。還有某些形式的定速控制機構也會利用到歧管真空。而這些真空管一旦有洩漏或者不當改裝，會造成引擎控制失調，也會影響煞車的作動，所以奉勸讀者盡量不要於真空管上作不當的改裝，以維護行車的安全。
進氣歧管的設計也是大有學問的，為了引擎每一汽缸的燃燒狀況相同，每一缸的歧管長度和彎曲度都要盡可能的相同。由於引擎是由四個行程來完成運轉程序，所以引擎每一缸會以脈衝方式進氣，依據經驗，較長的歧管適合低轉速運轉，而較短的歧管則適合高轉速運轉。所以有些車型會採用可變長度進氣歧管，或連續可變長度進氣歧管，使引擎在各轉速域都能發揮較佳的性能。
供油系統
化油器
我們在「進氣系統」這個單元時有約略談過化油器，化油器最主要的功用是控制進入進氣歧管的燃料流量，以及使燃料與空氣正確混合。化油器主要是利用「文氏管 (Venturi) 效應」將燃油吸入化油器內與空氣混合，供引擎燃燒。什麼是文氏管效應呢？依據流體力學中的「白努利 (Bernoulli) 定律」，在一個連續固定的流場中，當流體流速增加時，流體的壓力會下降。而文氏管效應就是利用流體 (空氣) 流速增加所產生的低壓吸力，而將燃油吸入空氣中。在化油器中，空氣流經口徑較窄的喉部被加速，因加速產生的低壓會將燃油吸出與空氣混合。
常見的化油器設計，是將燃油送至化油器浮筒室中儲存，當節流閥板開啟時，燃油會因文氏管效應而從主油孔讓燃油被吸至空氣流道中，除此之外，還有怠速控制系統來控制怠速及低負荷的燃油供應；副文氏管系統則在引擎油門全開時將油氣增濃；加速泵會在突然大腳油門時，給予引擎更多的燃料好維持正確的燃燒，以提供即時的加速性；阻風門在冷車啟動時，會擋住大部分的空氣進入化油器，以提供較濃的油氣，使引擎能正常啟動。
雖然化油器的成本低、可靠度高，而且維修、保養容易，但由於化油器幾乎是以機械方式供油，其供油精準度已無法應付嚴苛的環保法規，所以這幾年市售的新型汽車，已經不再使用化油器了。
噴射供油
近年來上市的車輛，幾乎都是採用噴射供油系統，最主要的原因也是因為要因應日趨嚴苛的環保法規。噴射供油系統從早期的機械式單點噴射一直演化至目前的電子式多點噴射，那麼，何謂單點噴射及多點噴射呢？假設一個四缸的引擎，由單個噴油嘴至於進氣歧管分支之前，油料由一處噴入後在隨著進氣分佈到四個汽缸內，這是單點噴射；而噴油嘴置於四個汽缸之各器缸的進氣道者，因為每一汽缸各有一個噴油嘴，四缸引擎則有四個噴油嘴，這稱為多點噴射，本單元將談論目前廣泛使用之多點噴射的原理。
從燃油路徑來看，首先燃油泵浦自油箱中將油料送至輸油管中，輸油管再將油料送至油軌內，而油軌由調壓閥來控制燃油壓力，並且確保送至各缸的燃油壓力皆能相同。另一方面，調壓閥也會藉著洩壓將過多的油料送至回油管而流回油箱中。而噴油嘴一端連接於油軌上，噴嘴則為於各個器缸的進氣道上。引擎ECU根據引擎運轉狀況會對噴油嘴下達噴油指令，噴油量是由燃油壓力及噴油嘴噴油時間所決定，燃油壓力在油軌處已由調壓閥所控制，而燃油調壓閥之壓力是由歧管真空 (引擎負荷) 調整，所以ECU能控制的就是噴油時間，當引擎需要較多的燃油時，噴油時間就會較長，反之則噴油時間較短。
噴油嘴本身是一個常閉閥 (常閉閥的意思是當沒有輸入控制訊號時，閥門一直處於關閉狀態；而常開閥則是當沒有輸入控制訊號時，閥門一直處於開啟狀態)，由一個閥針上下運動來控制閥的開閉。當ECU下達噴油指令時，其電壓訊號會使電流流經噴油嘴內的線圈，產生磁場來把閥針吸起，讓閥門開啟好使油料能自噴油孔噴出。
噴射供油的最大優點就是燃油供給之控制十分精確，讓引擎在任何狀態下都能有正確的空燃比，不僅讓引擎保持運轉順暢，其廢氣也能合乎環保法規的規範。
引擎運轉的靈魂─ECM
ECM (Engine Control Module引擎控制模組) 就像引擎的靈魂一樣，控制整個引擎的運轉。要控制能引擎，就必須有許多感應器 (Sensor) 來接收並傳遞引擎運轉資訊，一具引擎通常會有進氣溫度感知器 (IAT Sensor)、油門開度感知器 (TPS Sensor)、歧管壓力感知器 (MAP Sensor)、水溫感知器 (ECT Sensor)、曲軸角度感知器 (Crank Sensor)、爆震感知器 (Knock Sensor)、含氧感知器等 (O2 Sensor)將引擎各種狀態資訊送至ECU (Engine Control Unit) 作運算，這些引擎運轉資訊經過運算後，會由ECU對各個致動器 (Reactor) 發出控制訊號來控制致動器的作動，引擎上常見的致動器有怠速控制閥 (IAC)、噴油模組、點火模組、EGR閥、VVT控制器、活性碳罐 (EEC) 脫氣閥等。或許各位讀者會看得眼花撩亂，但是這麼多的感知器及這麼多的致動器，其實最主要的就是要計算並控制引擎的最佳噴油量及點火時機，當然還有一些控制是為了符合環保法規，如活性碳罐脫氣閥。
關於點火、怠速、正時、爆震及噴油等控制在各相關單元都已有介紹，本篇來談談和油耗有關的「開迴路控制」與「閉迴路控制」。在「控制學」中，所謂「開迴路控制」是指控制器按已寫入的控制模式，單向地下指令給致動器作動；而「閉迴路控制」則是在控制迴路中加入回饋訊號，以修正致動器的作動量。在噴油控制系統中，是由ECU依據當時引擎運轉狀況，將該條件下所設定之噴油量指令傳送至噴油嘴。在開迴路控制下，ECU送給噴油嘴的噴油指令不會受回饋訊號的修正。在閉迴路控制下，其噴油指令將受回饋訊號的修正，而回饋訊號的來源是含氧感知器。含氧感知器會偵測廢氣中的含氧量，並把含氧量訊號送至ECU，ECU會依據含氧量及噴油量計算出實際空燃比，若是偵測出混合氣太稀 (空燃比大)，ECU會朝濃油方向修正；若是偵測出混合氣太濃 (空燃比小)，ECU會朝稀油方向修正，讓引擎在最佳空燃比下運轉，這時引擎的燃油消耗會最小。
引擎何時會處於閉迴路控制，又何時會處於開迴路控制呢？在一般的運轉狀況下，引擎都是採用閉迴路控制，而當油門開度過大、急加速及冷車狀態時，引擎就會進入開迴路狀態。尤其在大腳油門時，引擎不但處於開迴路狀態，甚至還會進入噴油增濃模式，所以一定比較耗油。目前油價節節攀升，要省油最好的方法，就是好好克制自己的右腳！
點火系統
引擎依照運轉模式不同可分為火花點火(SI Spark Ignition)引擎及壓縮點火(CI Compression Ignition)引擎，汽油引擎屬於火花點火引擎，而柴油引擎則屬於壓縮點火引擎。汽油引擎既是屬於火花點火引擎，其點火就必須藉著點火系統來完成。
火星塞
顧名思義，火花點火引擎要點火就必須靠火花，而火花是藉著火星塞產生的。火星塞藉螺牙鎖付在引擎燃燒式的頂端，也就是在缸頭上進、排氣門之間，火星塞在頭部有一中央電極及接地電極，接地電極是由螺牙部分延伸出來成L形，與中央電極維持0.7到0.9mm的間隙，火星塞尾部則與高壓導線連接。
當高壓導線將極高的電壓送至火星塞時，造成火星塞的兩個電極間極大的電位差，導致兩極間隙間原本無法導電的空氣成為導體，電流便以離子流 (Ionizing Streamers) 的方式由一個電極傳至另一電極，產生電弧 (Electric Arc) 來點燃引擎是中的油氣。若您還是覺得不好理解，可以去觀察瓦斯爐或放電式打火機的點火方式，火星塞的點火方式跟它們很類似。
各式火星塞除了會有大小上不同外，相同大小的火星塞還會有熱值 (Heat Rating) 的不同。熱值大的火星塞其電極絕緣包覆的部分較長，適用運轉溫度較低的引擎；而熱值較小的火星塞其電極絕緣包覆的部分較長，適用運轉溫度較高的引擎，如競技用引擎。各式車輛必須依照原廠規定的火星塞規格選用火星塞，若使用熱值過高的火星塞，引擎容易因溫度過高而爆震；使用熱值過低的火星塞，引擎則可能因燃燒溫度過低而造成燃燒不完全或積碳。
分電盤點火與電子點火
分電盤是以機械方式控制各缸的點火時機，其中有一轉子在分電盤中旋轉，其旋轉軸是由引擎帶動並且轉速是引擎曲軸轉速的二分之一，連接至各缸火星塞的接點則依序設置在分電盤四周。當轉子在分電盤中旋轉時，會依序使各缸接點之觸發電流導通，並界高壓導線將電傳送至火星塞，使火星塞點火。
分電盤上會有一個慣性彈簧-飛輪組來控制隨著引擎轉速不同之點火提前角，也有真空機構隨著不同的引擎負荷來控制點火提前角。雖然如此，因為分墊盤的點火提前角控制皆為機械式，以現代引擎科技而言，還是無法稱得上精確，但是因成本關係，也有少數2000c.c.以下的引擎採用分電盤點火。
機械元件雖然可靠，但用來作引擎系統的控制總不若電子元件來得精確。在環保法規的日益嚴苛及消費者對性能的重視，各家車廠紛紛採用電子點火系統，及其他電子控制系統。電子點火是每兩缸或每一缸由一個高壓點火線圈負責，由ECU個別對點火線圈下達點火訊號，其點火提前角是由ECU依據引擎運轉狀況計算而得，可依據引擎運轉作靈活的調整；若配備有爆震感知器的引擎，ECU也能直接對某缸作點火角提前或延後的動作。所以，爆震感知器只能裝設在有電子點火的引擎上，因為分電盤的點火提前角是不受ECU控制的。 爆震
何謂爆震
當混合氣 (空氣與燃油充分的混合) 在進氣行程進入燃燒室後，活塞在壓縮行程時便將其壓縮，火星塞將高壓混合氣點然後，其燃燒所產生的壓力則轉換成引擎運轉的動力。引擎燃燒雖可以用三言兩語簡單的形容，但光是內燃機的燃燒研究，不知已造就了多少博、碩士論文，甚至許多學者、工程師窮其一生都在研究燃燒的學問，所以要真正瞭解引擎，是要花很多工夫的。
正是因為引擎的燃燒十分複雜，所以需要有相當精確的設計與控制，稍有一點控制失誤或是失常，便會造成不正常燃燒，而「爆震」就是一種不正常燃燒。簡單的說，爆震是不正常燃燒所導致的燃燒室內壓力失常。
http://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif右方高壓縮比設定的情形較容易引起爆震，便需使用高辛烷值的燃料以避免爆震。
爆震的原因
在說到爆震原因前，我們先要瞭解兩件事。第一，混合氣在燃燒室內燃燒，其火焰是由點火點以「波」的方式向四周擴散，所以由點火到油氣完全燃燒需要依段短暫的時間。第二，油氣雖然需要靠火星塞點燃，但是過於高溫、高壓的環境也會使油氣自燃。
一般的爆震是因為燃燒室內油器點火後，火焰波尚未完全擴散，遠端未燃的油氣即因為高溫或高壓而自燃，其火焰波與正規燃燒的火焰波撞擊而產生極大壓力，使得引擎產生不正常的敲擊聲。造成爆震最主要有以下幾點原因：
一、點火角過於提前：
為了使活塞在壓縮上死點結束後，一進入動力衝程能立即獲得動力，通常都會在活塞達到上死點前提前點火 (因為從點火到完全燃燒需要一段時間)。而過於提早的點火會使得活塞還在壓縮行程時，大部分油氣已經燃燒，此時未燃燒的油器會承受極大的壓力自燃，而造成爆震。
二、引擎過度積碳：
引擎於燃燒室內過度積碳，除了會使壓縮比增大(產生高壓)，也會在積碳表面產生高溫熱點，使引擎爆震。
三、引擎溫度過高：
引擎在太熱的環境使得進氣溫度過高，或是引擎冷卻水循環不良，都會造成引擎高溫而爆震。
四、空燃比不正確：
過於稀的燃料空氣混合比，會使得燃燒溫度提升，而燃燒溫度提高會造成引擎溫度提升，當然容易爆震。
五、燃油辛烷值過低：
辛烷值是燃油抗爆震的指標，辛烷值越高，抗爆震性越強。壓縮比高的引擎，燃燒室的壓力較高，若是使用抗爆震性低的燃油，則容易發生爆震。
怎麼知道爆震及爆震的影響
爆震的英文是Knocking，及敲擊的意思，所以爆震時引擎會產生敲擊生。輕微不連續的爆震聲音相當清脆，有點類似輕敲三角鐵的聲音。而嚴重且連續的爆震時，引擎會有「哩哩哩」的聲音，此時引擎也會明顯的沒力。
現在許多車廠為了將引擎壓榨出最大的性能及降低油耗，通常會把常用轉速域的點火角設定的比較提前，所以有些引擎在2000至3000轉間負荷較大時，難免會有輕微的爆震，然而輕微的爆震對引擎不會有太大的影響，車主也不用過於擔心。但是若因為引擎出問題所產生的爆震，如嚴重積碳或散熱不良等，這種爆震通常很嚴重，如果是在高轉速高負荷發生連續且嚴重的爆震，不出一分鐘，輕則火星塞及活塞熔損，嚴重的甚至連汽缸及引擎本體都會炸穿。
爆震感知器
最立即且有效抑制爆震的方法，就是延後點火提前角，降低燃燒壓力。所以爆震感知器作動原理，是當偵測到引擎爆震時，則將點火提前角延後到不會爆震的點火時機，待引擎不爆震時，再慢慢的將點火提前回復。爆震感知器是利用一加速度感測器來量測引擎的加速度變化，也就是震動。工程師在調校爆震感知器時會把爆震的震動模式寫入ECU中，一旦爆震感知器偵測出該震動模式，ECU則判定引擎爆震，隨即延後點火提前角。目前較先進的爆震感知器甚至能判定是哪一個汽缸爆震，而針對該汽缸個別延後點火提前角。
92、95或98
說到爆震，大家最關心的還是加什麼汽油的問題。其實92、95或98是汽油的抗爆震性，也就是其「辛烷值」。什麼是「辛烷值」呢？在研究燃料與爆震的關係時，研究人員發現「異辛烷」最能抵抗爆震，而「正庚烷」相當容易爆震，所以就將異辛烷的抗爆震度訂為100，而正庚烷訂為0。所謂辛烷值95的汽油，就是它的抗爆震度與95％異辛烷和5％正庚烷混合物的抗爆震度相同。所以這純粹是抗爆震性的問題，並不是加了辛烷值越高的汽油，引擎就越有力。當然，若是加了辛烷值太滴的汽油而導致爆震，或是爆震發生時引擎退點火角，車子的確會比較沒力。換句話說，只要引擎不爆震，提高油料的辛烷值並不會讓引擎更有力或更省油，只會讓你的荷包更縮水。
排氣系統
排氣歧管
http://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/archive/techcontent/Tech_407.jpghttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gifhttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif圖中顯示四缸引擎其中兩缸的排氣歧管。由左邊的剖面可以看到排氣歧管直接連接在排氣孔後，再結合為一。排氣歧氣在設計上會盡量讓各缸的阻力相同，以讓排氣順暢。新鮮空氣與汽油混合進入引擎燃燒後，產生高溫高壓的氣體推動活塞，當氣體能量釋放後，對引擎就不再有價值，這些氣體就成為廢氣被排放出引擎外。廢棄自汽缸排出後，隨即進入排氣歧管，各缸的排氣歧管匯集後，經過排氣管將廢氣排出。而就如進氣歧管一樣，氣體在排氣歧管內也是以脈衝的方式離開引擎，所以各缸的排氣歧管長度及彎度也要設計成盡量相同，使各缸的排氣都能一樣的順暢。
觸媒轉換器
在說到觸媒轉換器之前，我們先簡單的認識一下引擎廢氣的組成成分。汽油是一種碳氫化合物，在汽油分子中幾乎都是碳及氫原子，這些碳及氫燃燒後照理應該是產生二氧化碳 (CO2)及水 (H2O)，但是因為少量混合氣未完全燃燒，並且會有少許機油 (有未燃燒的也有以燃燒的) 被排放出來，所以會產生HC (碳氫化合物) 及CO (一氧化碳)。再者，進到引擎內的空氣中，含有百分之八十的氮氣 (N2)，但經過燃燒室的高溫，原本很穩定的氮，會與空氣中的氧 (O2)化合，產生NO及NO2，統稱NOx。HC、CO及NOx都會造成環境污染且對人體有害，所以世界各國都會制訂環保法規，針對車輛排污加以限制。
由於環保法規對車輛排污的標準相當嚴苛，不論怠速、加速、低速行駛、高速行駛或減速，都必須符合排污標準，車輛在面對這麼嚴苛的限制，除了在性能與排污中取得平衡點外，唯一的「撇步」就是觸媒轉換器了。觸媒轉換器通常以貴重金屬為原料，有氧化型觸媒、還原型觸媒及目前絕大多數車輛採用的三元觸媒轉換器。
http://tech.toyota.com.tw/archive/techcontent/Tech_409.jpghttp://tech.toyota.com.tw/images/spacer.gif從排氣歧管之後，便接上觸媒轉換器，以將未完全燃燒之污染物轉換為無害物質，保護環境。
再來上個簡單的化學課，排污中的HC和CO都是因為燃燒不完全所產生的，要消除它們就必須再燃燒它們，也就是使它們氧化，所以這是氧化型觸媒的任務。而NOx的生成則是因為氮被氧化所致，所以必須還原型觸媒來將NOx還原氮氣。三元觸媒轉換器則是讓HC和CO的氧化及NOx的還原都發生在同一觸媒中。而「觸媒」本身並不參與氧化或還原的化學反應，它只是化學反應中的催化劑。
觸媒轉換器位於哪裡呢？早期的觸媒轉換器多設置於排氣管中段的位置，而近來多裝在緊接排氣歧管之後，好使觸媒加快達到工作溫度。觸媒必須在接近500度的高溫下，才能獲得較好的轉換效率，低溫時則幾乎沒有轉換能力，故冷車的排污量相當大。所以在此也要提醒所有車主，千萬不要在室內或地下停車場內熱車，盡量車一發動就開到室外，才不至於毒害自己或是其他在停車場內的人員。
消音器
顧名思義，消音器就是用來消除排氣的噪音，使車輛行駛起來更寧靜。一般消音器中會有數個膨脹室，引擎排放出來的廢氣經過數個膨脹程序後，會使得排氣脈衝緩和而消除噪音。然而，由於氣體在消音器路徑複雜，換言之也就是消音器降低了排氣的順暢性，所以也會略略影響引擎性能。有些人會自行改裝直通式排氣尾管，這樣雖然稍稍提升引擎性能，卻會大大增加排氣噪音，所以這是不值得肯定也是違反交通規定的行為。
排氣與環保
EGR
EGR(Exhaust Gas Recirculation廢氣再回收)是從排氣歧管接出一個旁通管至進氣歧管內，而將部分引擎廢氣隨著新鮮空氣導入引擎中燃燒，導入廢棄的量是由ECU依據當時引擎轉速、負荷等訊息所計算出來，並由EGR閥所控制。
EGR的功用最主要是用來降低引擎中NOx的排放量的，我們在「觸媒轉換器」單元中有介紹過廢棄成分的產生，其中NOx的產生是因為引擎燃燒溫度過高所致。本來，要降低燃燒溫度來抑制NOx的生成最好的方法就是延後點火提前角，然而點火角延後會大幅降低引擎性能並且提高油耗量，所以目前最好的解決方是就是裝設EGR。EGR雖然會小幅的犧牲一點引擎性能，但卻能降低引擎燃燒溫度，以控制NOx的生成。經實驗證明，正確的利用EGR能降低百分之50的NOx生成量。如此便能大大減低觸媒轉換器的負擔，降低觸媒對於NOx的配方量，而節省觸媒轉換器的製造成本。
含氧感知器
含氧感知器(O2 Sensor)裝在觸媒轉換器的前端，引擎ECU藉著含氧感知器偵測廢氣中的含氧量，來判定引擎燃燒狀況，以決定噴油量的多寡。當含氧感知器偵測到較濃的氧含量時，表示當時引擎為「稀油」燃燒，所以ECU會使噴油嘴的噴油量增加；相反的，當含氧感知器偵測到較稀的氧含量時，表示當時引擎為「濃油」燃燒，所以ECU會減少噴油嘴的噴油量。
然而，引擎噴油量主要並不是含氧感知器決定，引擎在每個轉速及負荷下該噴多少油，引擎調校工程師都已經在引擎調校時定義好了，而含氧感知器所傳送的含氧量訊息，只是在ECU對引擎作閉迴路控制時的回饋訊號，使引擎的噴油量在調校工程師的定義下，再針對當時引擎的運轉狀況作些微的修正，讓引擎的運轉能處於最佳狀態，這就是一般人所說ECU的學習功能。所以當含氧感知器壞掉時，引擎還是能正常運作，但就是少了自我修正的功能。這樣，引擎的運轉就不能確保在最佳狀態，並且也有可能造成排污值過高而加速觸媒轉換器的老化，所以當含氧感知器壞掉時，儀表版上的警示燈會亮起。 冷卻系統
冷卻系統的功用
冷卻系統的功用是帶走引擎因燃燒所產生的熱量，使引擎維持在正常的運轉溫度範圍內。引擎依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎，氣冷式引擎是靠引擎帶動風扇及車輛行駛時的氣流來冷卻引擎；水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環來冷卻引擎。不論採何種方式冷卻，正常的冷卻系統必須確保引擎在各樣行駛環境都不致過熱。
冷卻循環
因為多數車輛皆採用水冷式引擎，所以本文以介紹水冷式引擎之冷卻循環為主。在水冷引擎的冷卻循環中，可分為「小循環」與「大循環」。小循環是指冷卻水僅在引擎內循環，而大循環則是冷卻水在引擎與熱交換器 (水箱) 間循環。為什麼要有大循環與小循環呢？主要是因為引擎在冷車時溫度低，此時少量的冷卻水在引擎內作小循環，使引擎能迅速達到工作溫度；一旦引擎達到工作溫度，控制大、小循環轉換的溫度控制閥 (俗稱水龜) 則會開啟，讓冷卻水能流至水箱內讓空氣將熱帶走，引擎溫度越高，水龜開啟的程度就越大，冷卻水的流量也越大，好帶走更多的熱量。冷卻水的循環是靠水泵浦帶動的，水泵浦則是由引擎的運轉所驅動，所以當引擎轉速越高，水泵浦的運轉效率也越高。
冷卻液的特性
冷卻液是由純水與水箱精案一定比例調製而成，水箱精能提高冷卻水的沸點。純水在常溫常壓下的沸點是100℃，一旦引擎溫度過高，會使冷卻水沸騰成為水蒸氣，而水在氣態下的熱對流係數遠低於液態，所以氣態的水蒸氣幾乎無法帶走引擎的熱量，此時引擎溫度會迅速升高而損害引擎。所以水箱精將冷卻水的沸點提高，以確保冷卻液在高溫時仍是液態，才能帶走引擎產生的熱。