บทเรียนหน่วยที่ 3 3 ระบบประจุอากาศ เครื่องยน์แก็สโซลีนด้วยอิเล็กทรอนิกส์

21 บัตรความรู หนว ยที่ 3 ระบบประจอุ ากาศ เครื่องยนตแ กสโซลีนดว ยอิเล็กทรอนกิ ส บทนาํ ระบบประจุอากาศ คือ ระบบปอ นอากาศเขาเครื่องยนต ประกอบดวย ตัวรับรูปริมาณการไหล ของอากาศ, ตัวรับรูอุณหภูมิอากาศ, ตัวรับรูลิ้นเรง, ตัวรับรูวาลวไอดีไอเสียและมอเตอรบําบัดไอเสีย อุปกรณดังที่กลาวมาขางตน มีความสําคัญเปนอยางยิ่งเพ่ือใหการทํางานเคร่ืองยนต เปนไปอยาง สมบูรณ หากเกิดตัวรบั รู ตัวใดตัวหน่ึงท่ีมีความบกพรอง จะสงผลตอการทํางานของเคร่ืองยนต ทําให เครื่องยนตทํางานไดไมเต็มประสิทธิภาพ หรือแมกระท่ังหยุดการทํางานไป การเรียนรูและการ ตรวจสอบวิเคราะหป ญหาท่เี กิดในระบบไดอยางถูกตองและแมนยาํ เปนการสรางมาตรฐานในการซอม ใหผูเรียนไดเกอดประสบการณจริงและนําไปใชในการประกอบอาชีพไดมีประสิทธิภาพ มีเนื้อหาใน การศึกษาดังนี้ 1. กรองอากาศ (Air cleaner) 2. ตวั รับรกู ารไหลของอากาศ (Mass air flow ) 3. เรอื นลน้ิ เรง (Throttle body) 4. ล้นิ ควบคมุ ไอน้าํ มันเชือ้ เพลงิ (Purge solenoid valve) Air filter Mass air Throttle Air intake Intake Cylinder flow body chamber manifold ภาพที่ 3-2 โครงสรา งระบบประจอุ ากาศ

22 1. กรองอากาศ (Air filter) กรองอากาศ ทําหนาท่ี กรองฝุนละอองและส่ิงสกปรกตางๆ ท่ีปะปนมากับอากาศไมใหไหลเขา ไปในเคร่ืองยนต รวมถึงลดเสียงดังของอากาศที่ถูกดูดเขาไปในเคร่ืองยนต ถาไมมีกรองเพื่อจํากัดสิ่งท่ี ไมดีตอเคร่ืองยนตเราเหลานี้ จะทําใหช้ินสวนภายในเครื่องยนตสึกหรอและเสียหาย กรองอากาศยัง ปองกันไมใหเกิดประกายไฟยอยกลับ หากไมติดตั้งกรองอากาศ มีโอกาสทําใหเกิดไฟไหมในหอง เคร่อื งยนตส ูงมาก ปจ จุบันในทอ งตลาดนยิ มใช 2 ประเภท ดงั นี้ 1.1 ไสกรองอากาศชนิดแหง ทําจากเสนใยสังเคราะห เสนใยพืช และขนสัตว สวนใหญใชงาน แลวทิ้ง แตยังสามารถนําออกมาทําความสะอาดโดยการเปาได ไสกรองอากาศท่ีติดมากับรถจาก โรงงาน นิยมใชไสกรองอากาศแบบน้ี เน่อื งจากมีราคาถกู ภาพท่ี 3-3 ไสก รองอากาศชนดิ แหง 1.3 ไสกรองอากาศชนิด High Flow Air Filter ทําจากเสนใยโลหะ เคลือบดวยสารท่ีมีความ หนืด เชน พนดวยนํ้ามันใหแผนกรองอากาศเกิดความเหนียว เพ่ือเพิ่มความสามารถในการดักจับฝุน จุดประสงคเ พอื่ ใหอ ากาศไหลผานไดมากกวาไสก รองปกติ มกั ใชกับรถที่โมดิฟายดเคร่ืองยนต สามารถ ใชงานไดห ลายครัง้ ดว ยการลางทาํ ความสะอาดแลว เคลือบนา้ํ ยาใหม ภาพท่ี 3-4 High Flow Air Filter

23 2. ตวั รับรกู ารไหลของอากาศ (Mass air flow ) Mass Air Flow Sensors (MAF) ตัวรับรกู ารไหลของอากาศ ทําหนาที่เปลี่ยนปริมาณอากาศท่ี ไหลเขาเครื่องยนตเปนสัญญาณแรงดันไฟฟา ระบบ ECU ใชสัญญาณนี้ในการควบคุมภาระของ เครื่องยนต ปริมาณน้ํามันท่ีจะตองฉีด จังหวะในการจุดระเบิด และเวลาท่ีจะตองเปลี่ยนเกียร โดยจะ ติดต้ังอยูระหวางหมอกรองอากาศและวาลวปกผีเส้ือ มีในระบบ EFI ชนิด L-Jetronic มีดวยกัน 3 แบบดังน้ี 2.1 มาตรวัดการไหลของอากาศแบบใชแผนวัด (Flap Aif Flow Meter)เคร่ืองยนตใน ปจจุบันยกเลิกการใชงาน พบในรถยนตที่ระบบฉีดเช้ือเพลิงกอนป 2000 ลักษณะมาตราวัดการไหล ชนิดน้ีเปนแบบกลไก (Van type) ขณะที่เคร่ืองยนตทํางานปริมาณอากาศท่ีถูกดูดเขาเครื่องยนต อากาศจะดันแผนวัดใหเปดออก เปดชองทางใหอากาศเขาเครื่องยนตได ที่แกนของแผนวัดจะมีตัว ตานทานที่ปรับคาไดต ิดตงั้ อยู เมอื่ แผน วดั เกิดการเคลื่อนทคี่ วามตานทานก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปดวย ทําใหแรงดันไฟฟาที่สงไปยังกลองควบคุมเปลี่ยนแปลงตามดวย กลองควบคุมจะใชสัญญาณน้ีทําการ ประมวลผลและส่ังการเปนสัญญาณไฟฟาสงไปยังหัวฉีด ใหฉีดน้ํามันเชื้อเพลิงออกมาในปริมาณที่ เหมาะสมกับความตองการของเคร่ืองยนต ภาพที่ 3-5 มาตรวดั การไหลของอากาศแบบใชแ ผน วดั 2.2 มาตรวัดการไหลแบบคารมานวอรเท็กซ (Karman vortex) เครื่องยนตในปจจุบันไม เปนท่ีนิยมใชเพราะมีขนาดทาใหญและกินพ้ืนท่ีในการติดตั้ง หลักการทํางาน เม่ืออากาศไหลผาน มาตรวัดการไหล ซึ่งติดต้ังอยูบริเวณก่ึงกลางชองอากาศเขา จะทําใหเกิดอากาศหมุนวนและดันให กระจกท่ีติดต้ังอยูเหนือรูแรงดันอากาศเกิดการสั่นสะเทือน และสงสัญญาณไปยังโฟโตคัปเปลอร ซ่ึง ประกอบดวยหลอด LED และโฟโตทรานซิสเตอร โฟโตคัปเปลอร ทําหนาที่ ตรวจจับการสั่นสะเทือน

24 ของกระจกโดยใชแสงไฟจากหลอด LED สะทอนผานกระจกไปยังโฟโตทรานซิสเตอร ทําใหเกิด สัญญาณความถ่ดี ิจิตอลสงไปยงั กลอ งควบคุม (ECU) ภาพที่ 3-6 มาตรวดั การไหลแบบคารม านวอรเท็กซ 2.3 มาตรวัดการไหลแบบขดลวดความรอน (Hot wire) หรือเรียกอีกอยางหนึ่งวา แมสแอร โฟลว (Mass airflow) หลักการทํางาน ในขณะท่ีเคร่ืองยนตทํางาน วงจรควบคุมดวยอิเล็กทรอนิกส จะทําหนาที่ควบคุมอุณหภูมิของขดลวดความรอนใหมีคาคงที่ประมาณ 120° C หรือสูงกวาอุณหภูมิ ของอากาศท่ีไหลเขาเคร่ืองยนต (ขึ้นอยูกับรุนเครื่องยนต) ถามวลของอากาศไหลเขานอย อุณหภูมิ ของขดลวดความรอ นจะสูงข้ึน ทําใหกระแสไฟไหลผานขดลวดไดนอย ถามวลของอากาศไหลเขามาก อุณหภูมิของขดลวดความรอนจะตา่ํ ลง ทาํ ใหก ระแสไฟไหลผานขดลวดไดมากข้ึน ในชุด มาตรวัดการ ไหลแบบขดลวดความรอนจะติดตง้ั ตัวรบั รอู ุณหภูมิอากาศ (AIT) มาในชดุ เดยี วกัน ภาพท่ี 3-7 มาตรวดั การไหลแบบขดลวดความรอ น

25 2.4 มาตรวัดการไหลแบบฮอตฟลม (Hot film) หรือแมสแอรโฟลวแบบฮอตฟลม ไดพัฒนา ตอจากแอรโฟลวมิเตอรแบบขดลวดความรอน (Hot wire) โดยขดลวดความรอนจะถูกเคลือบไวดวย ฟลมท่ีทนความรอนไดสูง ภายในมีวงจรอิเล็กทรอนิกสควบคุมอุณหภูมิของขดลวดความรอนในฮอต ฟลมไวใหมีคาคงท่ี ประมาณ 150 °C ซึ่งข้ึนอยูกับรุนเคร่ืองยนต ถาอากาศไหลเขานอย อุณหภูมิของ ขดลวดจะเปล่ยี นแปลงนอย วงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ สจ ะปรบั แรงดันไฟฟาสงไปยงั กลองควบคุมนอ ย ถาอากาศไหลเขามาก อุณหภูมิของขดลวดจะเปลี่ยนแปลงมาก วงจรอิเล็กทรอนิกส จะปรับ แรงดันไฟฟา สง ไปยังกลอ งควบคมุ มากในชุด มาตรวัดการไหลแบบฮอตฟลม จะติดตั้ง ตัวรับรูอุณหภูมิ อากาศ (AIT) มาในชดุ เดยี วกัน ภาพท่ี 3-8 มาตรวัดการไหลแบบฮอตฟลม 2.5 วงจรไฟฟาควบคุม ตวั รับรกู ารไหลของอากาศมหี ลักการปลอยไฟ 12 Volt เขาที่ตัวรับรู การไหลของอากาศแลวคอยรับสัญญาณทางไฟฟา เขามาที่ ECM 2.5.1 เมอื่ สวติ ชก ุญแจอยูท่ตี ําแหนง ON ไฟบวกจาก ขัว้ IG2(สีสายB-R) เขา ฟว ส IG2 10 A ออกจากฟว ส IG2 ไปรอที่ขว้ั ท่ี1 ของ COPN Relay(รเี ลยป ม เชอ้ื เพลิง) ในกลองฟวส และออก จากกลองฟว ส (สสี ายB-0) เขาทขี่ ว้ั 9 (IGSW) ของ ECM ระบบรบั ทราบสญั ญาณ IGSW ปลอยไฟ+ ออกจาก ขว้ั ที่8 (MREL) (สสี ายB-W) ไปที่ EFI Relay ] ลงกราวดผ านข้วั ท่ี2(สายสีW-B) ทาํ ให ที่ EFI Relay ทํางานตอ หนา สัมผัส ระหวา งข้วั 5กับ3 สง ไฟ + จาก ฟวส EFI 20 A ออกจากขวั้ ท่ี3 (สี สายB-W) เขา ท่ีข้ัว 1 ของ +B ของ Mass airflow สวนข้ัว E2,VG,E2G,THA ตอสายไปยัง ECM

26 ภาพท่ี 3-9 วงจรไฟฟาควบคมุ ตัวรับรกู ารไหลของอากาศ

27 ภาพที่ 3-9 (ตอ)

28 ภาพที่ 3-10 หนาปล๊ักตอของ Mass airflow sensor ตารางที่ 3-1 ขว้ั ตอ ECM ท่ีมา : ปรีชา เจยี งจนั ทร (2560) 2AZ-FE , Camry 2005 (ACV30) E6 (A) E7 (B) 1 - +B (B/R) 1 - TACH (B/O) 2 - +B (B/R) 2- 3 - BATT (B/Y) 3 - ELS3 (B/Y) 4 - IAC- (G/W) , Intake Air Control Valve 4 - STP (G/W) 5 - CCV (L) , VSV Canister Close Valve 5 - HT1C (L) 6 - IAC+ (G/B) , Intake Air Control Valve 6 - ODMS (G/O) 7 - +BM (L/R) 7 - ODLP (O) 8 - MREL (B/W) 8 - SPD (V/W) 9 - IGSW (B/O) 9 - L (L/B) 10 10 - 2 (Y) 11 11 - R (R/B) 12 - STA (B/W) 13 - SIL (W) 14 - THWO (Y/G) 15 - IMO (L/B)

29 ตารางที่ 3-1 (ตอ) E7 (B) 16 - IMI (R/L) E6 (A) 13 17 - TC (P/B) 14 - FANH (W/L) 15 - ELS1 (G) 18 16 - ST1- (R/B) 19 - 3 (L/W) 17 18 - VPA (L/Y) 20 19 - VPA2 (W/R) 20 - EPA (LG/B) 21 - D (W/L) 21 - EPA2 (LG) 22 22 - EC (W/B) 23 23 24 - 25 - FC (G/R) 24 - AC1 (Y/B) 26 - VCPA (R) 25 - ACT (Y/R) 27 - VCP2 (B/R) 28 26 29 - EOM (BR) 30 - NSW (B/Y) 27 - OX1C (B) 31 - PTNK (P) , Vapor Pressure 28 Sen. 29 - 30 - W (G/R) 31 - 32 - F/PS (L) , SRS System 33 - CAN H (R) 34 - CAN L (W) 35 - WFSE (R)

30 ตารางท่ี 3-1 (ตอ ) E9 (D) E10 (E) 1 - #40 (W) 1 - HA1A (B/R) 2 - #30 (Y) 2 - HT1B (L) 3 - ME01 (W/B) 3 - E1 (BR) 4 - E03 (W/B) 4 - M- (W) 5 - #20 (R) 5 - M+ (B) 6 - #10 (L) 6 - E02 (W/B) 7 - E04 (W/B) 7 - E01 (W/B) 8 - S4 (L) 8 9 - DSL (Y) 9 10 - SL1- (P) 10 11 - SL1+ (R/B) 11 12 - SLT+ (Y/R) 12 - OC1- (Y) 13 - SLT- (Y/B) 13 - OC1+ (B/W) 14 - SL2+ (L/Y) 14 - IGT4 (L/Y) 15 - SL2- (L/R) 15 - IGT3 (LG/B) 16 - SL3+ (G/B) 16 - IGT2 (P) 17 - SL3- (G/R) 17 - IGT1 (R/W) 18 18 - VC (Y) 19 - SR (GR) 19 - VTA2 (B/R) 20 20 - VTA1 (LG) 21 21 - A1A+ (O)

ตารางท่ี 3-1 (ตอ ) 31 E9 (D) E10 (E) 22 22 - IACA (G) , Intake Air Control 23 - PRG (B/R) , VSV Evap Valve 24 - THO1 (G) 23 - IGF1 (W/R) 25 24 - 26 - NC- (G) 25 - OX1B (BR) 27 - NT- (LG) 26 - G2+ (L) 28 - VG (R) 27 - NE+ (R) 29 - THA (L/B) 28 - E2 (BR) 30 - E2G (L/W) 29 - KNK1 (W) 31 - 30 - EKNK (B) 32 - PSST (R/W) 31 - A1A- (W) 33 32 - THW (G/Y) 34 - NC+ (R) 33 35 - NT+ (L) 34 - NE- (G)

32 3. เรอื นล้ินเรง (Throttle body) เรือนล้นิ เรง (Throttle body) ติดตัง้ อยรู ะหวา งมาตราวัดการไหลของอากาศกบั ทอไอดี ทํา หนา ที่ ควบคมุ ปริมาณการประจไุ อดี ภายในเรือนล้ินเรง ประกอบดวย ลิ้นเรง ตวั รบั รตู ําแหนงลิ้นเรง ชดุ ควบคุมรอบเดินเบาเคร่ืองยนต และมอเตอรคุมลน้ิ เรง (กรณีคนั เรงไฟฟา ) ในปจ จุบันรถยนตห ลังป 2008 การใชส ายคนั เรง แทบไมมผี ลิต ดงั นน้ั เรือนลิน้ เรงจึงเปน ระบบมอเตอรไฟฟา เกอื บทัง้ หมด เปน การลดจาํ นวนเซน็ เซอรทเี่ รอื นลน้ิ เรง ลง และใชมอเตอรไฟฟาควบคุมท้งั หมด ภาพที่ 3-11 เรือนลิ้นเรง 3.1 ตัวรบั รตู ําแหนง เหยียบคันเรง (Accelerator pedal sensor) ไมไดต ิดต้งั อยูบ นเรือนลนิ้ เรง แตมสี ว นเกย่ี วของโดยตรงกับการควบคมุ เรือนล้ินเรง ทําหนา ทีส่ งสัญญาณทางไฟฟาบอกตาํ แหนงการ เหยียบคนั เรง สงไปยังECMเพือ่ ที่จะควบคมุ มอเตอรท ่เี รือนล้ินเรงใหป ด เปด ตามตําแหนงสัมพนั ธก ับ การเหยียบคนั เรง ภาพท่ี 3-12 ตัวรับรตู ําแหนง เหยยี บคันเรง

33 3.1 วงจรไฟฟาควบคุมการทํางานเรอื นล้ินเรง การควบคุมการปดและเปดของลิ้นเรง ECM เปนตัวควบคุมท้ังหมด โดยอาศัยสัญญาณทาง ไฟฟาท่ีจับการเปล่ียนแปลงมุมเหยียบคันเรง จากตัวรับรูตําแหนงเหยียบคันเรง ผานทาง ตัวสง สญั ญาณ จับตําแหนง 2 ตัว คือ VPA1,VPA2 ECM จะทาํ การประมวลผลดวยโปรแกรมจากน้ันสงการ ควบคุมไปยัง มอเตอรคุมลิ้นเรง มอเตอร ทาง ข้ัว M+,M- VTA1 VTA2 ทํางานตามคําส่ังและสง สัญญาณตําแหนง มุมลิ้นเรงกับมาท่ีECM อีกครั้งเพ่ือรับทราบแลวทําการประมวลผลควบคุมให ตําแหนงของลิ้นเรงเปนไปตามโปรแกรมท่ีตั้งไวในสภาวะตางๆ โปรแกรมท่ีอยูในกลอง ECMยังเปน ความลบั ของบรษิ ัทผูผลติ ไมม กี ารเปด เผยสสู าธารณชน ภาพที่ 3-13 หนาปลก๊ั ตอของ เรอื นลิน้ เรง ภาพที่ 3-14 หนา ปลก๊ั ตอของ ตัวรับรตู าํ แหนง เหยยี บคนั เรง

34 ภาพท่ี 3-15 วงจรไฟฟา ควบคมุ การทํางานเรือนลน้ิ เรง

35 ภาพที่ 3-16 (ตอ)

36 4. ลน้ิ ควบคุมไอน้าํ มนั เช้อื เพลิง (Purge solenoid valve) ไอนํ้ามนั เบนซินสามารถระเหยออกไปจากระบบนํา้ มนั เชือ้ เพลงิ ทไ่ี มมีการควบคุมทอหายใจของ ถงั นํา้ มันจะมไี อนา้ํ มันร่ัวไหลออกมา ในขณะที่ถังนํ้ามนั ไดร ับความรอ น อากาศในถังจะขยายตวั และ ไหลออกสภู ายนอก อากาศที่ไหลออกมาน้จี ะพาไอน้ํามันออกมาดวย ถา ถังไดรับ ความรอ นมาก จะมี ไอน้ํามันรั่วไหลออกมามาก โดยเฉพาะอยางย่งิ ถาจอดรถยนตไวกลางแสงแดด ระบบควบคุมไอนํ้ามัน ทาํ หนาทด่ี ักจบั ไอนาํ้ มันเหลา นี้แลวปอนเขา สเู ครื่องยนต ส่ิงนี้จะชว ยลดมลภาวะอากาศ ดวยการใช ลนิ้ ควบคุมไอน้ํามันเชื้อเพลิง ควบคมุ ดวย ECM ทําการปอนเชอ้ื เพลงจากถังน้าํ มนั เขาทางทอ ไอดขี อง เคร่ืองยนตเพ่ือเอาไปเผาใหมเ พื่อลดมลภาวะทางอากาศ ระบบควบคมุ ไอนา้ํ มันนี้มีชื่อเรยี ก หลายอยา ง เชน ระบบ FVEC (fuel-vapor emission control) ระบบ ECS (evaporative control system) ระบบ EEC (evaporative emission control) ระบบ VVR (vehicle vapor recovery) หรอื ระบบ VSS (vapor saver system) ทง้ั หมด มีการทาํ งานคลา ยกนั ภาพที่ 3-16 ระบบ ECS (evaporative control system) ที่มา: https://www.aa1car.com/library/evap_system.htm ภาพท่ี 3-17 ล้ินควบคุมไอน้ํามนั เชื้อเพลิง

37 4.1 วงจรไฟฟา ควบคุมลิน้ ควบคุมไอนํา้ มนั เช้ือเพลิง เมอื่ สวิตชกญุ แจอยทู ี่ตําแหนง ON ไฟบวกจาก ขั้ว IG2(สสี ายB-R) เขาฟว ส IG2 10 A ออกจาก ฟว ส IG2 ไปรอที่ขัว้ ท่ี1 ของ COPN Relay(รีเลยป ม เชอ้ื เพลงิ ) ในกลอ งฟวส และออกจากกลอ งฟวส (สีสายB-0) เขาทีข่ ว้ั 9 (IGSW) ของ ECM ระบบรับทราบสัญญาณ IGSW ปลอยไฟ+ออกจาก ข้ัว ท่ี8 (MREL) (สสี ายB-W) ไปที่ EFI Relay ] ลงกราวดผ านขั้วท่ี2(สายสWี -B) ทาํ ให ที่ EFI Relay ทาํ งานตอหนาสัมผัส ระหวา งขั้ว 5กับ3 สงไฟ + จาก ฟว ส EFI 20 A ออกจากขว้ั ที่3 (สสี ายB-W) เขา ทีข่ ว้ั 1 ของ ของ VSV สวนขั้ว 2ของ VSV ตอ สายไปยงั ขัว้ ท่ี 23 PRG (สสี ายB-R) ของ ECM ภาพที่ 3-18 หนา ปล๊ักตอของ ลิ้นควบคมุ ไอน้ํามันเชอ้ื เพลงิ

38 ภาพที่ 3-19 วงจรไฟฟาควบคมุ ตัวรับรกู ารไหลของอากาศ

39 ภาพที่ 3-19 (ตอ)