引擎怠速控制閥（上）

最近我的車子怠速怪怪的，之前已經有請修車保養廠幫我清洗了一下怠速旁通閥，
但問題還是沒有改善，當然車子還是可以開的啦，
我自個兒心裡明白：大概那個引擎的怠速控制閥應該有問題了，但是我也知道
要換這個東西（就是引擎控制系統相關零組件）價格都是偏高的...，不比一般機製件，
是一般協力廠商可以隨隨便便容易加工製造的。所以一般來說：引擎控制系統的成本
是約佔引擎成本40% 以上，不是只是指那個ECU（引擎控制電腦）而已！
而是包括這些周邊零組件的。



但我也知道：這個東西原則上就是一組馬達線圈，說真的，馬達線圈要壞也真的
不容易啊...但事實就是如此，人家一般汽車維修市場就是會準備這一種零組件的
維修部品，代表這個東西也是會壞的。而這個東西還是會有問題：一般就是老化...
又因為牽涉原廠ECU 的硬體驅動回路匹配與設定，您又不能隨便換『殺肉』件，
或是其他雜牌零件，非得用他原廠正廠零件，所以，我才說這個生意真是好作。
好吧，因為汽車維修保養廠從我開這台車時，就一直幫我照顧車子，
廠內師傅也都知道我們幾位朋友從引擎研發單位出身的，也都比較不敢隨便造次，
（因為當初幾位老同事都說好了買了一批同款冷門車開，才會有同樣的保養廠！）
師傅的意思也是說：先換下來試試，有任何問題，他們再幫忙。
也只好忍痛更換，既然更換下來，就拿回家作個紀念吧...以下就是換下來的
怠速控制閥：很簡單吧...其實仔細看：他的前緣金屬部分也有一點磨損了。



這一支雖然稱為"怠速"控制閥，其實他在引擎控制回路中，作動的時間是蠻頻繁。
我們就稍微解釋一下，他的作用原理，他是安裝在油門進氣閥總成上，如下圖：

用來輔助進氣用的，所謂輔助進氣，就是代表當您主油門閥門全關時，（腳離開油門時）
他是用來維持穩定設定的引擎該有的設定轉速，一般來說就是怠速。所以才稱為
怠速控制閥。他的作用原理就是如下圖，就如同我說的：他是提供一組旁通進氣功能。

其實，這個東西在沒有電子引擎控制時代時就有了，以前機車也有。
那時的名稱成為『阻風門』（老一輩都稱為"ㄎ一ㄨ～鈕" 應該是日文發音！）...
主要就是冬天早上冷車發動時要拉一下的阻風門...只是後來引擎轉成
電子控制之後，就全交給控制電腦了。
（PS：機車還沒有進入電子控制時代時，也被改良過了，而被稱為"自動阻風門"，
他的原理更簡單：他是利用一組特殊蠟注入阻風門針閥內，當引擎啟動後
（電門打開時）...會利用一對加熱片對此特殊蠟加熱，特殊蠟受熱就會慢慢膨脹，
就會把阻風門針閥推向旁通氣閥，一旦引擎熱車後這個特殊蠟也會把針閥頂住
旁通氣閥完成冷車增加進氣功能，以達到冷車增加進氣提高引擎怠速的！
但他也不會斷電...會一直加熱保持特殊蠟的膨脹狀態...這是一個很笨的作法喔。
但是卻是一個行之多年的方法。）
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我們再回到這個怠速控制閥，因為引擎怠速控制閥是控制著精準的進氣以維持一定
的引擎轉速，而且是持續的...線性的控制，所以他的作用特性不像一般汽油噴嘴
以脈衝方式往復作用。所以，一般來說：怠速控制閥利用的是步進馬達方式
來決定旁通針閥開度的！為什麼不用旋轉方式？類似主油門蝴蝶閥的樣式，
應該是機構上的限制吧！
而且因為其實這一個旁通氣門的空氣流量也不大，況且一般怠速情形下引擎負壓
都很大...所以，只要小小的旁通氣閥就有可以提供足夠的新鮮空氣了。
所以，在電子控制上，他就是一個步進馬達...當然還有一個很重要的電子控制
因素：當這個電子控制閥啟動時，代表可以完全脫離人們的控制，進入一個
完全電子控制狀態，所以，他在引擎控制的程式控制上要完全精準控制，
（您想想：您都可以只要轉動鑰匙，無須踩油門就可以啟動引擎，而且還可以
離開車子...回頭拿東西上行李箱耶！）
所以，怠速控制其實是引擎控制邏輯中最複雜的一塊控制理論與邏輯。
當然這一支怠速控制閥就是在引擎自動控制中最重要的輸出裝置啊。
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下圖就是簡單說明怠速控制閥的電路示意圖：就是一般我們在單晶片入門書上
都會教您作的實習題目：步進馬達控制。A/B 相的交替控制方式。
很簡單吧。大家都會，但是我們都不會寫這個東西背後那一塊複雜的控制理論。

其實，我之前也說了：他也只不過提供一個冷車啟動與怠速引擎轉速控制，
所以他的基本控制的目標，以我們一般迴授自動控制理論來說，很簡單：
就是一個穩定的引擎轉速，所以控制理論就是以下圖的兩個結果：

一個就是冷車啟動與當原地怠速。因為冷氣空調會造成引擎負載改變，
這是一個重要的輸入變因，所以在迴授控制上要加入參考計算，用以修正
旁通進氣量...這一部份也是完全交給電腦控制的，下回您女朋友或您老婆下車去
買東西時，您留在車上等她時，您就可以觀察這一個控制現象，當您冷氣壓縮機
啟動時，觀察一下您的引擎轉速表的變化。
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雖然我藉由我自己車子的一支怠速控制閥分享了一下相關引擎控制常識，
其實，真的引擎控制在這一塊程式控制是真的很複雜，我們一般在電子理論內，
除了學校會教您電路學或是程式撰寫課程外，還有一門所謂的自動迴授控制學，
在所有引擎控制邏輯中，就是怠速控制會用到這一門自動迴授控制，
雖然他只有一個控制單元，就是這一支怠速控制閥。
當然不同進氣會有不同噴油量，但油門改變本來就會改變噴油量...
不管是旁通進氣或是主油門進氣，對於噴油量的計算都是一樣的啦。
那是另一塊利用氣體方程式與燃燒理論學的範疇。
所以您就會發現：在引擎的程式控制理會有一段所謂的PID 理論計算，
他就是在怠速控制這一塊...下回若有機會再跟為分享。
所以，您就知道我為什麼最後還是得忍痛更換這一支怠速控制閥，
因為我很清楚他在引擎控制電腦理所扮演的角色。
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最後我還要幫我的維修廠呼籲一下：政府真的要好好思考一下我們國家的技職教育了，
因為他們真的都已經找不到新一代的維修技師培養，因為現在連高職學生都很容易
上大學，結果沒有願意留在這些職場好好學習，高職上了大學有比較好的出路嗎？
您奢望每一個高職上了大學，絕大多數都跟台清交的畢業生一樣往學術與專業研究
機構發展嗎？若不是，那誰又想回到這一塊就業市場呢？那我們國家人力政策，
又該如何填補這一塊呢？難道大學畢業後再請他回來修車子？這是什麼教育資源利用？
之前我們不是有許多學者專家一直在呼籲國家人才政策嗎？那我也一直很納悶：
自從高等教育開放後，我們不是號稱全球大學、技術學院密度最高的國家地區嗎？
那我們怎麼還會有國家人才問題呢？...現在又要開放12 年國教政策。
那我們往後的這些各行各業的人才需求都跑到哪裡去了呢？
政府政策不能只流落為口號，或是一些表面數據政績，尤其是教育是百年樹人，
他的政策影響是會影響好幾代的...官員不能只以個人去留為全民福祉為賭注啊。
您可以辭官不幹了...但我的修車廠就是明明找不到技師啊。您說呢？