หน่วยที่1พื้นฐานของระบบควบคุมเครื่องยนต์

หน่วยที่1พ้นื ฐานของ ระบบควบคุม เครื่องยนต์

ใบความรูง้ านระบบควบคุมเครอ่ื งยนตด์ ว้ ยอเิ ลก็ ทรอนิกส์ หน่วยที่ 1 พ้ นื ฐานของระบบควบคุมเครื่องยนต์ พ้ ืนฐานของระบบควบคุมเคร่ืองยนต์ พฒั นาการของระบบฉีดเช้ ือเพลิง ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน (GASOLINE FUEL INJECTION) มีการพฒั นาเป็ นลาดบั ดงั น้ ี 1. ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีนเขา้ หอ้ งเผาไหมโ้ ดยตรงเหมอื นดีเซล 2. ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีนเขา้ ท่อรว่ มใกลล้ ้ ินไอดีใชป้ ๊ัมเหมือนดีเซล 3. ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีนแบบดี-เจทรอนิก (D-JETRONIC) ฉีดน้ามนั เขา้ ท่ีท่อรว่ มใกลล้ ้ ินไอดี วดั ปริมาณอากาศจากความดนั ในท่อรว่ มไอดี หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ELECTRONIC CONTROL UNIT, E.C.U.) เป็ นแบบอะนาล็อก (ANALOG) D เป็ นอกั ษรยอ่ ภาษาเยอรมนั DRUCK FUHLER แปลวา่ ความดนั เจททรอนิก หมายถึง ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีนควบคุมดว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ บางครง้ั เรียกวา่ อี.เอฟ.ไอ. (ELECTRONIC FUEL INJECTION, E.F.I.) 4. ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน แบบ แอล-เจทรอนิก (L-JETRONIC) พฒั นาใหด้ ีข้ นึ โดยวดั ปริมาณ อากาศที่ไหลเขา้ ท่อร่วมไอดี ควบคุมอตั ราส่วนผสมเช้ ือเพลิงไดด้ ีกวา่ L เป็ นอกั ษรยอ่ ภาษาเยอรมนั LUFT MENGEN MESSER แปลวา่ อากาศ 5. ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน แบบเค-เจทรอนิก (K-JETRONIC) ฉีดน้ามนั แบบต่อเนื่องควบคุม ปริมาณการฉีดดว้ ยกลไกและไฮดรอลิกส์ K เป็ นอกั ษรยอ่ ภาษาเยอรมนั KONTINUIERLICH แปลวา่ ต่อเนื่อง 6. ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน แบบเคอี-เจทรอนิก (KE-JETRONIC) พฒั นามาจาก แบบเค-เจท ทรอนิก โดยนาหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกสแ์ บบอะนาล็อกเขา้ มาชว่ ยควบคุมปริมาณการฉีดน้ามนั 7. ระบบควบคุมเครื่องยนตด์ ว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ (ELECTRONIC ENGINE CONTROL SYSTEM) หรือ ระบบควบคุมเครื่องยนตด์ ว้ ยคอมพิวเตอร์ (COMPUTER ENGINE CONTROL SYSTEM) เป็ นระบบท่ีพฒั นา ล่าสุด ใชห้ น่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกสแ์ บบดิจิตอล (DIGITAL) หรือไมโครคอมพิวเตอร์ (MICROCOMPUTER) บางคร้งั อาจเรียกวา่ ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR) ซ่ึงมีประสิทธิภาพสูง และนิยมใชใ้ นปัจจุบนั มีชื่อเรียกแตกต่างกนั ไป เช่น 1) ระบบมอทรอนิก (MOTRONIC) ในรถยนตเ์ บนซ์ (BENZ) และบี.เอ็ม.ดบั บลิว. (BMW) 2) ระบบอี.ซี.ซี.เอส. (ELECTRONIC CONCENTRATED ENGINE CONTROL SYSTEM , E.C.C.S.) ในรถยนตน์ ิสสนั (NISSAN) 3) ระบบที.ซี.ซี.เอส. (TOYOTA COMPUTER-CONTROL SYSTEM , T.C.C.S.) ในรถยนตโ์ ตโยตา้ (TOYOTA) 4) ระบบพีจีเอ็ม-เอฟไอ (PROGRAMMED FUEL INJECTION, PGM-FI) ในรถยนตฮ์ อนดา้ (HONDA) 1

ประวตั ขิ องระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลนี พ.ศ. 2455 บริษัท บอ๊ ช เริ่มทดลองเคร่ืองยนตร์ ะบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน พ.ศ. 2475 เครื่องยนตร์ ะบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีนถูกนาไปใชใ้ นเครื่องบิน พ.ศ. 2493 บริษัท เดมเลอรเ์ บนซ์ สรา้ งรถแขง่ ที่ใชเ้ ครื่องยนตร์ ะบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน พ.ศ. 2495 บริษัท บอ๊ ช เริ่มจาหน่ายรถยนตท์ ่ีใชเ้ ครื่องยนตร์ ะบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน พ.ศ. 2514 บริษัท นิสสนั เริ่มจาหน่ายรถยนตท์ ี่ใชเ้ ครื่องยนตร์ ะบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน พ.ศ. 2522 บริษัท โตโยตา้ เร่ิมจาหน่ายรถยนตท์ ี่ใชเ้ คร่ืองยนตร์ ะบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน พ.ศ. 2524 บริษัท โตโยตา้ เริ่มจาหน่ายรถยนตร์ ะบบควบคุมเคร่ืองยนตด์ ว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบนั หลายบริษัทไดจ้ าหน่ายรถยนตร์ ะบบควบคุมเคร่ืองยนตด์ ว้ ยอิเล็กทรอนิกสท์ ้งั เครื่องยนตแ์ กส๊ โซลีนและเคร่ืองยนตด์ ีเซล ความแตกตา่ งของระบบควบคมุ เครอื่ งยนตด์ ว้ ยอิเล็กทรอนิกสแ์ ละระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลนี ระบบควบคมุ เครื่องยนตด์ ว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน 1. ทางานดว้ ยระบบดิจิตอล 1. ระบบอะนาล็อก 2. มีการควบคุมการจุดระเบิดล่วงหนา้ 2. ไมม่ ี 3. มกี ารควบคุมความเร็วรอบเดินเบา 3. ไมม่ ี 4. มกี ารวเิ คราะหป์ ัญหา 4. ไมม่ ี 5. มกี ารป้องกนั การทางานบกพร่อง 5. ไมม่ ี 6. มกี ารทางานสารอง 6. ไมม่ ี 7. ประสิทธิภาพสงู 7. ประสิทธิภาพตา่ 8. นิยมใชใ้ นปัจจุบนั 8. ลา้ สมยั 2

แบบของระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแกส๊ โซลีน ฉีดตอ่ เนื่อง เค-เจทรอนิก เคอ-ี เจทรอนิก ฉีดเป็ นจงั หวะ ฉีดเขา้ หอ้ งเผาไหม้ ฉีดเขา้ ทอ่ รว่ มใกลล้ ้ ินไอดี ฉีดหวั เด่ียว หลายหวั ฉีด ด-ี เจทรอนิก แอล-เจทรอนิก 3

ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแบบ K-JETRONIC ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแบบ KE-JETRONIC ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแบบ MOTRONIC 4

ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแบบ MONOJETRONIC ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแบบ L-JETRONIC ระบบฉีดเช้ ือเพลิงแบบ LH-JETRONIC 5

ความแตกตา่ งของระบบฉีดเช้ ือเพลงิ แกส๊ โซลีนแบบดี (D) และแบบแอล (L) 1. วิธีการวดั ปริมาณอากาศ แบบดี (D) แบบแอล (L) 2. เครื่องวดั ปริมาณอากาศ ความดนั อากาศในท่อร่วม การไหลของอากาศ ตวั ตรวจจบั ความดนั อากาศในท่อ มาตรวดั การไหลของอากาศ 3. ขนาดเคร่ืองยนตท์ ่ีใช้ ร่วมไอดี 4. ตวั อยา่ งรถยนตร์ ุ่นท่ีใช้ เล็กกวา่ 1600 ซีซี ใหญ่กวา่ 1600 ซีซี 5. ประสิทธิภาพการทางาน TOYOTA SOLUNA TOYOTA CROWN ดี ดีกวา่ L – EFI D - EFI 6

หลกั การทางานของระบบควบคุมเคร่ืองยนตด์ ว้ ยอเิ ล็กทรอนิกส์ ระบบควบคุมเครื่องยนตด์ ว้ ยอิเลก็ ทรอนิกส์ ประกอบดว้ ย 1. การควบคุมการฉีดน้ามนั เช้ ือเพลิงดว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ (ELECTRONIC FUEL INJECTION , E.F.I.) ป๊ัมน้ามนั เช้ ือเพลิงจา่ ยน้ามนั ใหก้ บั หวั ฉีด ซึ่งจะฉีดน้ามนั เขา้ ท่ีท่อร่วมไอดี ทาใหเ้ กิดส่วนผสมระหวา่ ง น้ามนั กบั อากาศท่ีดีที่สุด จากการควบคุมของหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ โดยไดร้ บั สญั ญาณจากตวั ตรวจจบั ต่าง ๆ 2. การควบคุมการจุดระเบิดลว่ งหนา้ ดว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ (ELECTRONIC SPARK ADVANCE , E.S.A.) หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกสจ์ ะควบคุมการจุดระเบิดล่วงหนา้ ใหเ้ หมาะสม 7

3. การควบคุมความเร็วรอบเดินเบา (IDLE SPEED CONTROL, I.S.C.) หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกสจ์ ะควบคุมความเร็วรอบเดินเบาใหเ้ หมาะสม 4. การวิเคราะหป์ ัญหา (DIAGNOSIS) หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกสจ์ ะตรวจสอบสญั ญาณท่ีไดร้ บั จากตวั ตรวจจบั ต่าง ๆ ถา้ พบความผิดปกติ หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ จะทาใหไ้ ฟเตือนตรวจสอบเคร่ืองยนตใ์ นหนา้ ปัดติดสวา่ งข้ ึน เพ่ือเตือนใหผ้ ูข้ บั ข่ี ทราบวา่ มีความผิดปกติ และในขณะเดียวกนั จะบนั ทึกรหสั วเิ คราะหป์ ัญหาของความผิดปกติน้ันไว้ เพ่ือใหช้ า่ ง เทคนิคใชว้ เิ คราะหป์ ัญหาเมื่อตรวจซ่อม 8

5. การป้องกนั การทางานบกพร่อง (FAIL-SAFE) ถา้ หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ พบความผิดปกติของสญั ญาณ ที่ไดร้ บั จากตวั ตรวจจบั ต่าง ๆ หน่วย ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ จะพิจารณาวา่ จะทาใหเ้ คร่ืองยนตท์ างานต่อไปไดใ้ กลเ้ คียงกบั สภาวะปกติ โดยใช้ ค่ามาตรฐานจากหน่วยความจาแทนสญั ญาณที่ผิดปกติ หรือจะทาใหเ้ คร่ืองยนตห์ ยุดทางาน เพื่อป้องกนั ไมใ่ ห้ เกิดความเสียหาย ความสมั พนั ธร์ ะหว่างวงจรทม่ี ีสญั ญาณผิดปกตแิ ละฟังกช์ นั ่ ป้องกนั การทางานบกพรอ่ ง วงจรท่ีมสี ญั ญาณผิดปกติ สญั ญาณ ระบบป้องกนั การทางานบกพร่อง สญั ญาณยนื ยนั การจุดระเบิด สญั ญาณตวั ตรวจจบั แรงดนั ท่อไอดี IGF หยุดฉีดน้ามนั เช้ ือเพลิง PIM ระยะเวลาการฉีดน้ามนั เช้ ือเพลิงและจงั หวะการจุดระเบิด ถูกต้งั ไวค้ งที่หรือคานวณจากมุม ปิ ด เปิ ดของล้ ินเรง่ และ ความเร็วรอบเคร่ืองยนต์ สญั ญาณมาตรวดั การไหลของอากาศ VG ระยะเวลาการฉีดน้ามนั เช้ ือเพลิงและจงั หวะการจุดระเบิด ถูกต้งั ไวค้ งท่ีหรือคานวณจากมุม ปิ ด เปิ ดของล้ ินเรง่ และ สญั ญาณตวั ตรวจจบั ตาแหน่งล้ ินเรง่ ความเร็วรอบเครื่องยนต์ สญั ญาณตวั ตรวจจบั อุณหภมู ิน้า VTA ควบคุมใหอ้ ยูใ่ นค่ามาตรฐาน(มุมเปิ ดล้ ินเร่ง0-25 องศา) สญั ญาณตวั ตรวจจบั อุณหภมู ไิ อดี THW ควบคุมใหอ้ ยทู่ ่ีค่ามาตรฐาน(อุณหภูมิน้า 80 องศา) สญั ญาณการน็อค THA ควบคุมใหอ้ ยทู่ ่ีค่ามาตรฐาน(อุณหภมู ไิ อดี 20 องศา) KNK มุมปรบั แต่งการหน่วงถูกต้งั ไวท้ ี่คา่ หน่วงสุด 6. การทางานสารอง (BACK-UP) ถา้ ไมโครโปรเซสเซอรไ์ มท่ างานหรือทางานบกพร่อง แบ็ก-อพั ไอซี (BACK-UP IC) จะทางาน แทนทนั ที โดยส่งสญั ญาณท่ีเป็ นคา่ คงที่ เพ่ือใหเ้ คร่ืองยนตส์ ามารถทางานต่อไปไดใ้ กลเ้ คียงกบั สภาวะปกติ ค่าคงท่ีสาหรบั ระยะเวลาการฉีดเช้ ือเพลงิ และจงั หวะจดุ ระเบิดที่สอดคลอ้ งกบั สญั ญาณ STA และIDL STA IDL ระยะเวลาการฉีดน้ามนั เช้ ือเพลิง จงั หวะจุดระเบิด ON - 20.0 มลิ ลิวนิ าที ON 3.5 มิลลิวนิ าที BTDC 7 ํ CA OFF 6.0 มิลลิวนิ าที OFF ขอ้ ดีของระบบควบคุมเครื่องยนตด์ ว้ ยอเิ ลก็ ทรอนิกส์ คือ  กาลงั มาก  แรงบิดสูง  อตั ราเร่งดี  ประหยดั น้ามนั  มลพิษไอเสียนอ้ ย  ผ่านมาตรฐานสากล 9

จุดที่ใชส้ งั เกตวา่ รถยนตค์ นั ใดใชร้ ะบบควบคุมเครื่องยนตด์ ว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ คือ เครื่องหมายบอกรุ่น หรือแบบที่ติดอยูด่ า้ นทา้ ยรถยนต์ ถา้ มีตวั อกั ษร i หรือ I ต่อทา้ ย เชน่ 318i หรือ GLI แสดงวา่ รถยนตค์ นั น้ัน สว่ นใหญ่ใชร้ ะบบควบคุมเคร่ืองยนตด์ ว้ ยอิเล็กทรอนิกส์ โครงสรา้ งของระบบควบคุมเครอื่ งยนตด์ ว้ ยอเิ ล็กทรอนิกส์ 10

แผนผงั แสดงระบบควบคุมเครื่องยนตด์ ว้ ยอเิ ลก็ ทรอนิกส์ ปรบั อากาศ เกียรอ์ ตั โนมตั ิ เเคคเครรร่ือ่อื ื่องงงยยยนนนตตต์์ ์ ควบคุมการฉีดน้ามนั ควบคุมการจุดระเบิด ควบคุม วิเคราะหป์ ัญหา ป้องกนั การบกพร่อง ควบคุม การทรงตวั การตะกุย ทางานสารอง ป้องกนั เบรกล็อก อ่ืน ๆ 11

12