การพัฒนากล่องควบคุมเครื่องยนต์

DRC-8 การประชมุ วชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแกน่ การพฒั นากล่องควบคมุ เครอ่ื งยนตส์ าํ หรบั การเปล่ียนเครอ่ื งยนตด์ ีเซล เพ่ือใช้เชื้อเพลิงรว่ มดีเซลกบั แกส๊ ธรรมชาติ Development of Engine Control Unit for Diesel Engine Conversion to use Diesel and Natural Gas Dual Fuel ดาํ รงคศ์ กั ดิ ์กจิ เดช1*, ผศ.ดร.ทวเี ดช ศริ ธิ นาพพิ ฒั น์2 และ รศ.ดร.วทิ ติ ฉตั รรตั นกลุ ชยั 1 1 หอ้ งปฏบิ ตั กิ ารควบคุมหนุ่ ยนตแ์ ละการสนั ่ สะเทอื น (CRV Lab) ภาควชิ าวศิ วกรรมเครอ่ื งกล คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์ จตุจกั ร กรงุ เทพฯ 10900 2 ภาควชิ าวศิ วกรรมเครอ่ื งกล คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์ จตุจกั ร กรงุ เทพฯ 10900 *ตดิ ต่อ: [email protected], 0851899731 บทคดั ยอ่ ปจั จุบนั รถดเี ซลเชอ้ื เพลงิ ร่วม (Diesel Dual Fuel, DDF) ใช้ ECU (Electronic Control Unit) ใหมใ่ สแ่ ทน OEM (Original Equipment Manufactoring) จงึ จาํ เป็นตอ้ งควบคุมระบบทงั้ หมดในรถ ซง่ึ ในสว่ นของการควบคุม เกยี รอ์ ตั โนมตั ทิ าํ ไดย้ าก ตอ้ งทาํ การควบคุมการฉีดเชอ้ื เพลงิ ในระบบดเี ซลทงั้ ท่ี OEM ECU ทาํ ไดด้ กี วา่ และปญั หาท่ี เกดิ ขน้ึ กบั รถ เชน่ ระบบABS ระบบการฉีดเชอ้ื เพลงิ เป็นตน้ จะไมถ่ ูกพบและแกไ้ ขไดท้ นั เน่ืองจากไมไ่ ดใ้ ช้ OEM ECU เพ่อื ลดปญั หาและความยากในการควบคุมจงึ ไดม้ กี ารคดิ วธิ กี ารควบคุมรถดเี ซลเชอ้ื เพลงิ ร่วมขน้ึ มาใหม่ โดย หลกั การคอื ใช้ ECU 2ตวั ในการควบคุมพรอ้ มกนั ให้ OEM ECU ควบคุมระบบต่างๆของรถเหมอื นเดมิ เช่น ระบบ ปรบั อากาศ ระบบเกยี รอ์ ตั โนมตั ิ การฉดี เชอ้ื เพลงิ ระบบดเี ซล เป็นตน้ และในระบบดเี ซลเชอ้ื เพลงิ รว่ มใช้ DDF ECU ในการควบคุม โดยใช้สญั ญาณต่างๆร่วมกนั เช่น สญั ญาณเพลาข้อเหว่ยี ง สญั ญาณเพลาลูกเบ้ียว สญั ญาณ อุณหภูมนิ ้ํา เป็นตน้ ผลคอื ใชง้ านไดเ้ ป็นอยา่ งดี เมอ่ื DDF ECU มปี ญั หาสามารถกลบั มาใช้ OEM ECU ไดท้ นั ที และระบบการตรวจสอบปญั หาของ OEM ECU กย็ งั สามารถใชง้ านไดป้ กติ คาํ หลกั : ดเี ซลเชอ้ื เพลงิ รว่ ม, หน่วยควบคมุ อเิ ลก็ ทรอนิกส,์ ระบบการฉดี ดเี ซล Abstract Currently, Diesel-dual-fuel (DDF) Diesel truck does not use the manufacturer’s electronic control unit (ECU). In controlling all systems in the truck, another ECU replaces the old ECU completely. From now on, the old ECU will be called original equipment manufacturing (OEM), and the ECU that replaces this ECU will be called DDF ECU. In replacing the OEM ECU with DDF ECU, we have to control all systems in the truck. It is difficult especially controlling the automatic transmission is very difficult. The DDF ECU is required to control Diesel fuel injection in Diesel mode even though the OEM ECU can perform this task better. More importantly, OEM ECU has self diagnostic system that can detect problems with the truck enabling the problem to be fixed before the truck damages. The DDF ECU does not have this system. From the problems and control difficulty above, a new Diesel-dual-fuel control method is 1008

DRC-8 การประชมุ วชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแก่น devised. Two ECUs share the control tasks. The OEM ECU controls various systems in the truck as usual, for example, air-conditioning system, automatic transmission system, Diesel injection in Diesel mode. In the DDF mode, the DDF ECU is used in Diesel and gas injection only. Both ECUs share various signals including crank angle, cam angle, engine coolant temperature. This results in good operation. When the DDF ECU has problem, the OEM ECU can be used instantly. Besides, the self diagnostic system of the OEM ECU still functions as normal. Keywords: Diesel-dual-fuel, Electronic control unit, Diesel injection system 1. บทนํา ขอ้ เสยี ในส่วนของล้นิ เร่งถูกทดสอบใน [8] การ ในปจั จุบนั เคร่ืองยนต์ดีเซลจะถูกใช้มากในภาค ควบคุมรอบเดนิ เบา [6] [7] การไหลของระบบอากาศ ข น ส่ ง เ น่ื อ ง จ า ก มี คุ ณ ส ม บั ติ คื อ ใ ห้ กํ า ลั ง สู ง ก ว่ า [2] [5] ความดนั เชอ้ื เพลงิ [3] อตั ราสว่ นเชอ้ื เพลงิ กบั เครอ่ื งยนตเ์ บนซนิ และราคาน้ํามนั ทถ่ี ูกกวา่ เบนซนิ แต่ อากาศ [1] สว่ นขอ้ มลู การควบคุมพน้ื ฐานไดจ้ าก [4] ปจั จบุ นั คา่ ขนสง่ สงู ขน้ึ เน่ืองจากปญั หาน้ํามนั แพงทาํ ให้ ตอ้ งหาพลงั งานทดแทนซ่งึ มรี าคาถูกกว่านัน่ กค็ อื แก๊ส ในงานวจิ ยั น้ีได้ทําการพฒั นาวธิ ีการทํางานและ ธรรมชาตแิ ต่เคร่อื งยนต์ดเี ซลไม่สามารถใชแ้ ก๊สอย่าง การควบคุมของระบบเคร่อื งยนต์ดเี ซลเช้อื เพลงิ ร่วม เดยี วได้ ทาํ ใหม้ คี นมากมายทค่ี ดิ วธิ กี ารแกไ้ ขตวั เครอ่ื ง ซง่ึ ระบบเดมิ ใช้ DDF (Diesel Dual Fuel) ECU ยนต์ดเี ซลใหต้ ดิ แก๊สไดโ้ ดยทว่ี ธิ กี ารในอดตี คอื ตอ้ งทํา ใสแ่ ทน OEM (Original Equipment Manufactoring) การดดั แปลงเคร่อื งยนตโ์ ดยการใสห่ วั เทยี นเพม่ิ เพอ่ื ใช้ ECU จงึ จาํ เป็นตอ้ งควบคุมระบบทงั้ หมดในรถ ซง่ึ ใน ในการจุดระเบดิ เหมอื นเคร่อื งยนตเ์ บนซนิ ซง่ึ ไมไ่ ดร้ บั ส่วนของการควบคุมเกยี ร์อตั โนมตั ทิ ําได้ยาก ต้องทํา ความนิยมเน่ืองจากต้องทําการดดั แปลงเคร่อื งยนต์ การควบคุมการฉีดเชอ้ื เพลงิ ในระบบดเี ซลทงั้ ท่ี OEM และมรี าคาสูง CRVLab (ห้องปฏบิ ตั กิ ารควบคุม ECU ทาํ ไดด้ กี วา่ ทส่ี าํ คญั OEM ECU จะมรี ะบบการ หุ่นยนต์และการสนั่ สะเทอื น) จงึ ได้พฒั นาระบบ ตรวจสอบปญั หาทเ่ี กดิ ขน้ึ กบั รถซง่ึ จะช่วยในการแกไ้ ข เชอ้ื เพลงิ ร่วมขน้ึ ซ่งึ ไม่จําเป็นตอ้ งดนั แปลงเคร่อื งยนต์ ปญั หาได้ถูกจุดและทนั ก่อนท่ีรถจะเสียหายหนักแต่ แต่ใชว้ ธิ กี ารเขยี นโปรแกรมแกไ้ ขระบบควบคุมการฉีด DDF ECU ไมม่ รี ะบบน้ี จากปญั หาและความยากใน เช้อื เพลงิ โดยหลกั การคอื แก๊สจะถูกฉีดท่ชี ่องไอดแี ต่ การควบคุมดงั กล่าวจงึ ได้มกี ารคดิ วธิ กี ารควบคุมรถ ละสูบและถูกเคร่อื งยนต์ดูดเขา้ ไปในจงั หวะดูดเม่อื ถงึ ดเี ซลเชอ้ื เพลงิ ร่วมขน้ึ มาใหม่ เพอ่ื ลดปญั หาและความ จงั หวะจุดระเบดิ น้ํามนั ดเี ซลจะถูกฉีดในปรมิ าณน้อย ยากในการควบคุมจึงได้มีการคิดวิธีการควบคุมรถ เพอ่ื ชว่ ยในการจดุ ระเบดิ เครอ่ื งยนตด์ เี ซลทใ่ี ชว้ ธิ กี ารน้ี ดเี ซลเชอ้ื เพลงิ รว่ มขน้ึ มาใหม่ โดยหลกั การคอื ใช้ ECU ถูกเรยี กวา่ ”เคร่อื งยนตด์ เี ซลเชอ้ื เพลงิ ร่วม” ซ่งึ ยงั ไมม่ ี 2ตวั ในการควบคุมรว่ มกนั โดยให้ OEM ECU ควบคุม ผู้ใดใช้วิธีการฉีดดีเซลในปริมาณน้อยได้นอกจาก ระบบต่างๆของรถเหมอื นเดมิ เช่น ระบบปรบั อากาศ CRVLab จากการสํารวจพบว่าในท้องตลาดระบบ ระบบเกยี ร์อตั โนมตั ิ การฉีดดเี ซลในระบบดเี ซล เป็น เช้อื เพลงิ ร่วมจะคุมแค่การฉีดแก๊สและใหก้ ล่อง OEM ตน้ และในระบบดเี ซลเชอ้ื เพลงิ รว่ มใช้ DDF ECU ใน ECU ฉีดดเี ซลปกตโิ ดยไม่ลดปรมิ าณการฉีดทําให้ การควบคุมการฉีดดีเซลและแก๊สเท่านั้น โดยใช้ ประหยดั เชอ้ื เพลงิ ไมม่ าก สญั ญาณต่างๆร่วมกนั เช่น สญั ญาณเพลาขอ้ เหวย่ี ง ก่อนท่ีจะนําระบบการควบคุมมาใช้งานจริง ได้ สญั ญาณเพลาลกู เบย้ี ว สญั ญาณอุณหภมู นิ ้ํา เป็นตน้ ทดสอบและดูความเหมาะสมของวิธีการควบคุมใน แบบต่างๆเทยี บกบั การควบคุมแบบ PID ถงึ ขอ้ ดแี ละ ปกตริ าคา ECU ขน้ึ อยกู่ บั จาํ นวนช่องสญั ญาณท่ี ใช้ในการรบั ส่งขอ้ มูลและความเรว็ ในการประมวลผล เพราะฉะนัน้ ถา้ ใช้ ECU ทม่ี ชี ่องสญั ญาณมากกจ็ ะทํา 1009

DRC-8 การประชมุ วชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแก่น ใหต้ ้นทุนสูงขน้ึ ตาม ในงานวจิ ยั น้ีจงึ นําเทคนิคการใช้ โดยปกติระบบน้ีต้องในช่องสัญญาณเพิ่มแต่ Relay มาชว่ ยลดจาํ นวนช่องสญั ญาณทาํ ใหส้ ามารถใช้ เน่ืองจากจํานวนช่องสญั ญาณยงิ่ มากราคายง่ิ สูงมาก ช่องสญั ญาณไมเ่ กนิ 48 ชอ่ งได้ ผลคอื ทาํ ใหร้ ะบบทไ่ี ด้ จงึ จาํ เป็นตอ้ งใช้ ECU 48 ช่องสญั ญาณ แต่การทจ่ี ะใช้ มรี าคาถูกกว่าและประหยดั เช้ือเพลิงกว่าท้องตลาด ECU 48 ชอ่ งสญั ญาณ ไดน้ ัน้ ตอ้ งใชร้ เี ลยเ์ ขา้ มาชว่ ย เม่อื DDF ECU มปี ญั หาสามารถกลบั มาใช้ OEM ลดจาํ นวนชอ่ งสญั ญาณใหไ้ มเ่ กนิ 48 ชอ่ งสญั ญาณ ถงึ ECU ได้ทันที และระบบการตรวจสอบปญั หาของ จะทาํ ใหร้ าคาถูกกวา่ ทอ้ งตลาดได้ OEM ECU กย็ งั สามารถใชง้ านไดป้ กติ 2. การควบคมุ และข้อจาํ กดั ในการออกแบบ ในส่วนของแนวคดิ เรมิ่ มาจากต้องการทําระบบท่ี งา่ ยกวา่ และดกี วา่ บนอุปกรณ์ทจ่ี าํ กดั โดยมรี ายละเอยี ด ดงั น้ี 2.1. ในด้านของการควบคมุ ในงานน้ีใชร้ ถยนต์ยห่ี อ้ NISSAN รุ่น NAVARA ปี 2012 เกียร์ธรรมดา เคร่ืองยนต์ YD-144 COMMONRAIL 2,500 ซซี ี 4 สบู DOHC 16 วาลว์ เทอรโ์ บแปรผนั และอนิ เตอรค์ ลู เลอร์ 144 แรงมา้ ท่ี 4,000 รอบต่อนาที แรงบดิ สงู สุด 356 นิวตนั -เมตร ท่ี รปู ท่ี 1 แสดงรถทใ่ี ชใ้ นการทดลอง 2,000 รอบต่อนาที ระบบจ่ายเชอ้ื เพลงิ แบบไดเรค็ อนิ 2.2. ในด้านการออกแบบ เจค็ ชนั่ คอมมอนเรล ปมั๊ หวั จ่ายแรงดนั สงู 180 เมกะ ในการออกแบบจะมีอุปกรณ์ท่ีใช้ในระบบดังน้ี ปาสคาล ดงั แสดงในรูปท่ี 1 ECU ทน่ี ํามาใชย้ ห่ี อ้ ECU Motrotron , รเี ลย์ Arduino 8 ตวั , ตวั ตา้ นทาน , EDU (Electronic Drive Unit) โดยหลกั การ แสดงดงั Woodward รุน่ Motrotron 48 pin รปู ท่ี 2 การควบคุมถูกทําให้ง่ายกว่าแบบเดิมโดยใช้ ในรูปท่ี 2 สามารถอธบิ ายการทาํ งานของระบบ เช้อื เพลงิ ร่วมได้ดงั น้ี ในส่วนของระบบดเี ซลเรม่ิ จาก OEM ECU ในการควบคุมระบบ เดมิ ทงั้ หมดยกเวน้ OEM ECU รบั สญั ญาณจาก Sensor ต่างๆ แลว้ ประมวลผลเพ่อื ส่งสญั ญาณการฉีดเช้อื เพลงิ ผ่านรเี ลย์ เม่ือเปล่ียนมาใช้ระบบดีเซลเช้ือเพลิงร่วม (Diesel เพ่อื ไปยงั หวั ฉีด เม่อื เปลย่ี นเป็นระบบดเี ซลเช้อื เพลงิ รว่ ม OEM ECU ยงั คงทาํ งานอยตู่ ลอดเวลาแต่จะถูก Dual Fuel, DDF) การฉีดดเี ซลจะถูกเปลย่ี นมาใช้ ตดั การฉีดเช้อื เพลงิ ในส่วนของ DDF ECU จะรบั สญั ญาณจาก Sensor ประมวลผลหลงั จากนัน้ จงึ ส่ง DDF ECU ในการควบคุมและการฉีดแก๊สก็ใช้ DDF สญั ญาณการฉีดเชอ้ื เพลงิ กบั แก๊สแต่ DDF ECU ไม่ สามารถสงั่ การฉีดเชอ้ื เพลงิ โดยตรงไดเ้ น่ืองจากกําลงั ECU ในการควบคุม แต่ในการทจ่ี ะควบคุมการฉีด ในการยกหวั ฉีดไมเ่ พยี งพอ จงึ ตอ้ งสง่ สญั ญาณการฉีด เชอ้ื เพลงิ ผา่ น EDU (ซง่ึ EDU ทาํ หน้าทข่ี ยายกาํ ลงั ใน ดเี ซลและแก๊สไดน้ ัน้ จําเป็นตอ้ งรตู้ ําแหน่งของเพลาขอ้ เหวย่ี ง (Crank Shaft Position, CKP) และเพลาลกู เบย้ี ว (Cam Shaft Position, CMP) ซง่ึ จะใชว้ ธิ กี าร แบ่งสญั ญาณออกมาแต่การท่จี ะทําให้รถเคล่อื นท่ไี ด้ และสามารถทาํ งานไดอ้ ยา่ งสมบรู ณ์นัน้ จาํ เป็นจะตอ้ งรู้ ตําแหน่งของคนั เร่ง (pedal) สญั ญาณการสงั่ งาน เคร่อื งปรบั อากาศ (Air Condition, AC) อุณหภมู นิ ้ํา (Water Temperature) ตําแหน่งสวติ ช์จุดระเบดิ (Ignition Switch, IG) 1010

DRC-8 การประชุมวชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแกน่ การฉีด โดยการเพม่ิ กระแสไฟฟ้าใหม้ ากขน้ึ ) จากนัน้ เพลาข้อเหว่ยี งและเพลาลูกเบ้ยี วดงั แสดงในรูปท่ี 4 สญั ญาณจะถูกส่งผ่านรเี ลย์เพ่อื ไปยงั หวั ฉีดเช้อื เพลงิ และรปู ท่ี 5 (รีเลย์ทําหน้าท่ีสลับการสัง่ ฉีดเช้ือเพลิงจาก OEM ECU ไปเป็น DDF ECU) รปู ท่ี 3 แสดงสว่ นประกอบและการตอ่ สายไฟโดยรวม รปู ท่ี 2 แสดงโครงสรา้ งของระบบโดยรวม 3. การเตรียมการทดลอง รปู ท่ี 4 แสดงลกั ษณะของสญั ญาณเพลาขอ้ เหวย่ี ง เรมิ่ จากการต่อสายไฟวงจรต่างๆเขา้ ดว้ ยกนั โดย รปู ท่ี 5 แสดงลกั ษณะของสญั ญาณเพลาลกู เบย้ี ว มี ECU , EDU , รเี ลย์ ใหส้ ามารถทาํ งานไดต้ ามท่ี 4. การทดลองและผลการทดลอง ตอ้ งการ ซ่งึ จะมสี ายไฟออกมาจากกล่องเพอ่ื เช่อื มต่อ กบั ระบบของรถยนต์ โดยมลี กั ษณะดงั รปู ท่ี 3 หลงั จาก การทดลองเรมิ่ จากการตดิ ตงั้ อุปกรณ์ทใ่ี ชใ้ นการ นัน้ ทําการวดั หาสญั ญาณต่างๆทต่ี อ้ งการใช้ สญั ญาณ ทดลองเขา้ กบั ตวั รถ โดยใชค้ อมพวิ เตอรโ์ น๊ตบุ๊คในการ ของอุณหภมู นิ ้ําจะมลี กั ษณะเป็นโวลตซ์ ง่ึ อยทู่ ป่ี ระมาณ 0 – 2 โวลต์ โดยทอ่ี ุณหภมู ยิ ง่ิ สงู โวลตย์ งิ่ ลดลง สว่ น ของสญั ญาณ AC จะมลี กั ษณะเป็น เปิด – ปิด 0 – 12 โวลต์ สายสญั ญาณการฉีดเช้อื เพลงิ หาไดจ้ ากการวดั การเชอ่ื มต่อกนั ของสายไฟ โดยตอ้ งถอดขอ้ ต่อสายไฟ ดา้ นหวั ฉีดและดา้ น ECU ออกทงั้ หมดเพอ่ื ป้องกนั การ เช่อื มต่อกนั ของสญั ญาณ (สญั ญาณต่างๆ หาไดจ้ าก การวดั การเช่อื มต่อกนั จาก Sensor ถงึ ECU) ส่วน สญั ญาณตําแหน่งเพลาข้อเหว่ยี งและเพลาลูกเบ้ียว การหาสญั ญาณทําได้โดยหาตําแหน่งของ Sensor แลว้ ถอดจุดเชอ่ื มต่อดา้ น ECU และ Sensor เมอ่ื รวู้ า่ สายสญั ญาณบรเิ วณ ECU เป็นเส้นไหนแล้วใช้ Oscilloscope วดั หาสญั ญาณจะไดส้ ญั ญาณตําแหน่ง 1011

DRC-8 การประชุมวชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแกน่ เกบ็ ขอ้ มลู ดขู อ้ มลู และแกไ้ ขระบบการควบคุมต่างๆท่ี หลังจากนัน้ ทําการตรวจเช็คระบบต่างๆ ท่ีได้แบ่ง ทําให้เกิดปญั หาจากนั้นทําการสับรีเลย์ในขณะท่ี สญั ญาณมา แต่ชอ่ งรบั สญั ญาณบางชอ่ งสามารถทาํ ให้ เคร่อื งยนต์เดนิ เบาเพ่อื ลดความเสยี หายท่เี กดิ ขน้ึ กบั สญั ญาณลดต่ําลงกว่าปกติแต่สัญญาณหลายอย่าง เคร่ืองยนต์ ผลคือเคร่ืองยนต์ดับทันที จึงทําการ ระดบั ของสญั ญาณลดต่ําลงได้ไม่มผี ลกบั การทํางาน ตรวจสอบระบบพบว่าปญั หามาจากวธิ ีการต่อรีเลย์ ของระบบ แต่สญั ญาณของอุณหภูมนิ ้ําจําเป็นตอ้ งเท่า เน่ืองจากไฟบวกของ DDF ECU กบั OEM ECU ไม่ เดมิ เน่ืองจากระดบั ของสญั ญาณมคี วามละเอยี ดมาก สามารถพ่วงต่อกันได้ หลังจากนั้นจึงแก้โดยการ เพยี ง 0 – 2 โวลต์ ถ้าค่าโวลต์ผดิ ไปจากเดมิ พยี ง เปล่ียนวธิ ีการต่อรีเลย์ใหม่ให้ไฟด้านบวกของ DDF เลก็ น้อยอุณหภูมทิ ่แี สดงจะผดิ จากเดมิ มาก ทําให้ค่า ECU กบั OEM ECU แยกกนั เป็นอสิ ระ แลว้ ทาํ การ ต่างๆ ท่ตี งั้ ค่ากบั อุณหภูมผิ ดิ ไป จงึ จําเป็นต้องเลอื ก ตดิ เคร่อื งยนต์แล้วสบั รเี ลย์อกี ครงั้ ผลคอื สามารถสบั ชอ่ งสญั ญาณทไ่ี มม่ กี ารลดสญั ญาณเขา้ รเี ลย์ไปมาได้แต่รอบเคร่อื งยนต์ขณะเปล่ียนไปเป็น ของ DDF ECU รอบเครอ่ื งยนตไ์ มน่ ่ิงเน่ืองจากรอยต่อ สว่ นท่ี 2 เป็นการทดลองสลบั การควบคุมไปมา ของระบบ แกโ้ ดยเม่อื ถงึ อุณหภูมทิ ํางานของแก๊สตอ้ ง โดยทม่ี รี ะบบแก๊สเขา้ มาใชใ้ นระบบซ่งึ DDF ECU ทําการเร่งเคร่อื งยนต์ไปท่ี 1,200 รอบหน่ึงครงั้ จงึ จะ ควบคุมระบบแก๊ส ตวั อุปกรณ์ของระบบแก๊สถูกตดิ ตงั้ เปล่ียนเป็นระบบแก๊ส ปญั หาต่อมาคือเม่ือสบั รีเลย์ โดยรา้ นแก๊สมาตรฐาน ส่วนปรมิ าณการฉีดแก๊ส NGV กลบั ไปเป็นระบบของ OEM ECU เคร่อื งยนต์เร่ง ทเ่ี หมาะสมจะไดจ้ ากการทดลอง ปรมิ าณแก๊สทถ่ี ูกฉีด เล็กน้อย ปญั หาเกิดจากรอบเคร่ืองยนต์ตกลงใน เขา้ ไปในจงั หวะดูดอยทู่ ป่ี ระมาณ 80 % ของปรมิ าณ ระหว่างทร่ี เี ลยก์ ําลงั สบั เปลย่ี นระบบการฉีดแต่เม่อื สบั เช้อื เพลงิ ทงั้ หมดทใ่ี ช้ อกี 20 % โดยประมาณคอื เรยี บรอ้ ย OEM ECU จงึ พยายามเร่งเคร่อื งยนต์ ปรมิ าณของน้ํามนั ดเี ซลท่ใี ชช้ ่วยในการจุดระเบดิ และ ชดเชย จงึ ทําการแกโ้ ดยเพม่ิ รอบเคร่อื งยนต์ในระบบ เผาไหมใ้ นจงั หวะจุดระเบดิ ความกวา้ ง(Pulse) ของ ของ ECU ใหมใ่ หส้ งู กวา่ ของ OEM เลก็ น้อย ผลคอื ไม่ การฉดี ของทงั้ สองระบบจะถกู เปรยี บเทยี บกนั โดยรปู ท่ี มกี ารเร่งเน่ืองจากเม่อื สบั รเี ลยไ์ ปเป็นระบบของ OEM 6 แสดงสญั ญาณการฉีดทส่ี บู 1 ของระบบดเี ซลเทยี บ ECU แลว้ รอบเคร่อื งยนต์เท่ากบั ของ OEM ECU กบั สญั ญาณเพลาขอ้ เหวย่ี งและเพลาลกู เบย้ี ว รปู ท่ี 7 พอดี OEM ECU จงึ ไม่มกี ารเร่งชดเชย เม่อื ดบั แสดงสญั ญาณการฉีดเช้อื เพลงิ ในระบบเชอ้ื เพลงิ ร่วม เคร่ืองยนต์ในขณะท่ีเป็นระบบของ DDF ECU เทยี บกบั สญั ญาณเพลาขอ้ เหวย่ี งและเพลาลกู เบย้ี ว ใน เคร่อื งยนต์มกี ารสนั่ ในระดบั หน่ึง เน่ืองจากระบบของ รปู ท่ี 8 แสดงการฉีดเชอ้ื เพลงิ ของทงั้ 2 ระบบเทยี บกนั DDF ECU ไมไ่ ดค้ วบคุมลน้ิ เร่ง (ปกตริ น้ิ เรง่ จะทาํ การ ปิดเพ่อื ไมใ่ หอ้ ากาศไหลเขา้ เคร่อื งยนตจ์ ง่ึ ดบั อยา่ งนิ่ม นวล โดยไฟจากรเี ลยห์ ลกั จะมกี ารหน่วงเวลาดบั 4 – 5 วนิ าทเี พ่อื ใหล้ น้ิ เร่งทาํ งานหลงั จากปิดสวติ ชก์ ุญแจ แลว้ ) แกไ้ ขโดยการใชส้ ญั ญาณจากสวติ ชก์ ุญแจทไ่ี ม่มี การหน่วงเวลามาเป็นสญั ญาณเปิดปิด DDF ECU ทาํ ให้เม่ือดับเคร่ืองยนต์ในขณะอยู่ในระบบของ DDF ECU ตวั DDF ECU จะหยุดการทํางานทนั ทแี ลว้ เปลย่ี นกลบั ไปเป็นการทํางานของ OEM ECU ได้ ก่อนทจ่ี ะดบั เครอ่ื งยนตจ์ งึ ทาํ ให้ OEM ECU ทําการ ปิ ด ล้ิน เ ร่ ง ไ ด้ทัน ทํ า ใ ห้เ ค ร่ือ ง ย น ต์ ดับ อ ย่ า ง นิ่ ม น ว ล 1012

DRC-8 การประชุมวชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแกน่ รปู ท่ี 6 แสดงสญั ญาณการเชอ้ื เพลงิ ในระบบดเี ซล (สี การฉดี แก๊สในระบบเชอ้ื เพลงิ รว่ ม, สฟี ้า = ตาํ แหน่ง สม้ = สญั ญาณเพลาขอ้ เหวย่ี ง, สฟี ้า = สญั ญาณเพลา เพลาลกู เบย้ี ว) ลกู เบย้ี ว, สมี ว่ ง = สญั ญาณการฉีดดเี ซลสบู 1) ในสว่ นท่ี 3 เป็นการทดลองวง่ิ ในระบบเชอ้ื เพลงิ ร่วมและระบบดเี ซล ขณะวง่ิ มอี าการกระตุกขณะเบา และเร่ง เม่อื ตรวจสอบดูพบว่าสญั ญาณคนั เร่งมคี วาม ไวต่อสง่ิ รบกวนมาก แกโ้ ดยการใส่ low-pass Filter ท่ี คนั เร่งทําใหค้ นั เร่งมสี ญั ญาณรบกวนน้อยลง สว่ นการ กระตุกท่รี ุนแรงมาจากเม่อื เบาเคร่อื งยนต์ระบบจะตดั การฉีดน้ํามนั แก้โดยการเปิดน้ํามนั เล็กน้อยอาการ กระตุกจงึ หายไป ส่วนสุดท้าย รถถูกนําไปวงิ่ ทดสอบหาอตั ราการ ประหยดั เช้อื เพลิงโดยวงิ่ รอบเมอื ง วงิ่ ด้วยความเร็ว 100 – 120 กม./ชม. ระยะทาง 10 กม. ปรมิ าณน้ํามนั ดีเซลท่ีใช้ได้จากการตวงในหลอดแก้วซ่ึงต่อท่อเข้า รปู ท่ี 7 แสดงสญั ญาณการฉีดเชอ้ื เพลงิ ในระบบ เครอ่ื งยนตโ์ ดยตรงดงั แสดงในรปู 9 สว่ นปรมิ าณ NGV เชอ้ื เพลงิ รว่ ม (สสี ม้ = สญั ญาณเพลาขอ้ เหวย่ี ง, สฟี ้า ไดจ้ ากการถอดถงั มาชงั่ น้ําหนักก่อนและหลงั ทดสอบ = สญั ญาณเพลาลกู เบย้ี ว, สมี ว่ ง = สญั ญาณการฉดี ราคาดเี ซลอยทู่ ่ี 30 บาทต่อลติ ร และราคา NGV อยทู่ ่ี ดเี ซลสบู 1, สเี ขยี ว = สญั ญาณการฉดี NGV สบู 1) 10.50 บาทต่อกิโลกรมั โดยท่ีปริมาณเช้ือเพลิงท่ีใช้ แสดงในตารางท่ี 1 และค่าใชจ้ ่ายทใ่ี ชใ้ น 1 กโิ ลเมตร ระบบดเี ซลมกี ารฉีดเชอ้ื เพลงิ 2 ครงั้ ในจงั หวะจุด แสดงในตารางท่ี 2 ผลคอื ประหยดั ขน้ึ 48 % เม่อื ระเบดิ ซง่ึ แต่ละครงั้ มคี วามกวา้ งเฉลย่ี 0.66 ms รวม เทยี บกบั ระบบดเี ซล เทา่ กบั 1.32 ms ขณะทร่ี ะบบเชอ้ื เพลงิ ร่วมฉีดแก๊ส 1 ครงั้ และ ดเี ซล 1 ครงั้ แก๊สเฉลย่ี 1.28 ms และดเี ซล เฉลย่ี 0.66 ms รวมเทา่ กบั 1.94 ms รปู ท่ี 9 แสดงอปุ กรณ์ทใ่ี ชใ้ นการวดั น้ํามนั เชอ้ื เพลงิ รปู ท่ี 8 แสดงการฉดี เชอ้ื เพลงิ ของทงั้ สอบระบบเทยี บ กนั ใน 1 cycle (สนี ้ําเงนิ = การฉดี ดเี ซลในระบบดเี ซล, ตารางท่ี 1 ปรมิ าณการใชเ้ ชอ้ื เพลงิ ในระบบดเี ซลและ สเี ขยี ว = การฉีดดเี ซลในระบบเชอ้ื เพลงิ รว่ ม, สแี ดง = เชอ้ื เพลงิ รว่ ม (ปรมิ าณ : กม.) ปรมิ าณเชอ้ื เพลงิ ทใ่ี ช้ / 1 กม. 1013 ใ่ี ช้

DRC-8 การประชุมวชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแกน่ ดเี ซล (ลติ ร) NGV (กโิ ลกรมั ) Gain-scheduled model-based feedback control of the air/fuel ratio in diesel engines, Control ดเี ซล 0.1 0 Engineering Practice 17, 2009, pp. 519 - 530. [2] Arnold, J.F., Langlois, N. and Chafouk, H. เชอ้ื เพลงิ รว่ ม 0.026 0.074 (2009). Control Fuzzy controller of the air system of a diesel engine real-time simulation, European ตารางท่ี 2 ปรมิ าณคา่ ใชจ้ า่ ยในระบบดเี ซลแลเชอ้ื เพลงิ Journal of Operational Research, vol. 193, 2009, pp. 1285 - 1294. รว่ ม (บาท : กม.) [3] Damyot, S., and Chatlatanagulchai, W. (2013). Common-Rail Pressure Control in a Diesel-Dual- ราคา / 1 กม. ระบบทใ่ี ช้ Fuel Truck Using Sliding Mode Controller, paper ดเี ซล เชอ้ื เพลงิ รว่ ม presented in TSME International Conference on Mechanical Engineering 2013, Chonburi, ดเี ซล (บาท) 3 0.78 Thailand. [4] Karagiorgis, S., Glover, K. and Collings, N. NGV (บาท) 0 0.78 (2007). Control Challenges in Automotive Engine Management, European Journal of Control, vol. ราคารวม 3 1.56 13, 2007, pp. 92 – 104. [5] Yaovaja, K., and Chatlatanagulchai, W. 5. สรปุ ผลการทดลอง (2013). Air-Path Control of a Diesel-Dual-Fuel จากการทดลองระบบและอุปกรณ์มคี วามเสถียร Truck Using Fuzzy Supervisory Controller, paper มากกว่าระบบเดมิ มาก ซ่ึงผลในระยะยาวไดจ้ ากการ presented in TSME International Conference on ใช้งานจริงของผูใ้ ช้งาน อตั ราการประหยดั เช้อื เพลงิ Mechanical Engineering 2013, Chonburi, เป็นท่ีน่าพอใจ ส่วนของปญั หาต่างๆท่ีเกิดข้ึนจาก Thailand. ระบบของเราสามารถตรวจพบได้โดยเคร่ืองมือ [6] Zhang, J., Shen, T. and Marino, R. (2010). ตรวจสอบปญั หาของผู้ผลิต ทําให้ง่ายในการหา Model-based cold-start speed control scheme for ขอ้ ผดิ พลาดทเ่ี กดิ ขน้ึ อยา่ งมาก spark ignition engines, Control Engineering Practice, vol. 18, 2010, pp. 1285 – 1294. 6. กิตติกรรมประกาศ [7] นิชานนั ท์ ศรแี กว้ และ วทิ ติ ฉตั รรตั นกุลชยั (2556). ผเู้ ขยี นขอขอบคุณ คุณกติ ตพิ งษ์ เยาวจา นิสติ การควบคุมความเรว็ รอบเดนิ เบาของรถกระบะ ปรญิ ญาเอก คุณอาณุภาพ เกดิ หลํา นิสติ ปรญิ ญาโท เครอ่ื งยนตเ์ ชอ้ื เพลงิ รว่ มดเี ซล แก๊สธรรมชาติ ดว้ ย คณะวศิ วกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองกล วธิ กี ารควบคุมแบบแผนเลอ่ื น, การประชุมวชิ าการ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์ ทใ่ี หค้ วามอนุเคราะห์ เครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทยครงั้ ท่ี ขอ้ มลู และคําแนะนําในการเขยี นบทความ และ หา้ ง 27, จงั หวดั ชลบรุ .ี หุน้ สว่ นจาํ กดั สไมลแ์ ก๊สออโต้ ลาดปลาเคา้ กรุงเทพฯ [8] เสรมิ ศกั ดิ์โชตนา และ วทิ ติ ฉตั รรตั นกุลชยั ทส่ี นบั สนุนดา้ นรถทน่ี ํามาใชใ้ นการทดลองจรงิ งานทาํ (2556). การปรบั คา่ อตั ราการขยายของตวั ควบคุม ท่หี ้องปฏบิ ตั กิ ารควบคุมหุ่นยนต์และการสนั่ สะเทอื น แบบพไี อดดี ว้ ยการแสวงหาคา่ สดุ ขดี สาหรบั การ ตกึ คณะวศิ วกรรมศาสตร์ ภาควชิ าวศิ วกรรมเคร่อื งกล มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์ 7. เอกสารอ้างอิง [1] Alfieri, E., Amstutz, A. and Guzzella, L. (2009). 1014

DRC-8 การประชมุ วชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทย ครงั้ ท่ี 28 15-17 ตุลาคม 2557 จงั หวดั ขอนแกน่ ควบคุมตาํ แหน่งลน้ิ ปีกผเี สอ้ื ของเครอ่ื งยนตด์ เี ซล, การ ประชมุ วชิ าการเครอื ขา่ ยวศิ วกรรมเครอ่ื งกลแหง่ ประเทศไทยครงั้ ท่ี 27, จงั หวดั ชลบรุ .ี 1015