ระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์

Posted on : 06-11-2012 | By : Author | In : การทำงานของเครื่องยนต์

การควบคุมอัตราส่วนผสมด้วยอิเล็กทรอนิกส์

ระบบการทำงานต่าง ๆ ของคาร์บูเรเตอร์ทั้งหมดนี้ใช้กลไกทางกลใน การควบคุมส่วนผสมของอากาศกับนํ้ามันเชื้อเพลิง ระบบควบคุมทางกลอาจให้ความเที่ยงตรงไม่เพียงพอคือ อาจทำให้ส่วนผสมหนาเกินไป ซึ่งจะมีผลต่อการเพิ่มปริมาณของไฮโดรคาร์บอนและคาร์บอนมอนอกไซด์ในก๊าซไอเสีย หรืออาจทำให้ส่วนผสมบางเกินไป ซึ่งอาจมีผลต่อการเพิ่ม ออกไซด์ของไนโตรเจนในก๊าชไอเสียและทำให้สมรรถนะของเครื่องยนต์ตํ่าลง

ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 เป็นต้นมา ได้มีการนำระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ (electronic engine control system ซึ่งเรียกย่อ ๆ ว่า EEC) มาใช้ในเครื่องยนต์ที่จุดระเบิดด้วยประกายไฟ ระบบนี้สามารถควบคุมอัตราส่วนผสมระหว่างอากาศกับนํ้ามันเชื้อเพลิงจากคาร์บูเรเตอร์ ได้อย่างเที่ยงตรงและแน่นอน

ระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์

ระบบควบคุมนี้ประกอบด้วยการทำงานร่วมกันระหว่างชิ้นส่วนทางกลกับชิ้นส่วนไฟฟ้า ระบบควบคุมประกอบด้วยชิ้นส่วนต่าง ๆ 3 รายการ ซึ่งได้แก่

1. ตัวรับสัญญาณ (sensor) ทำหน้าที่รับสัญญาณตามสภาพต่าง ๆ แล้วส่งข้อมูลเหล่านี้ไปยังชุดควบคุม

2. ชุดควบคุม (control unit) ทำหน้าที่เป็นตัวตัดสินใจในการเปลี่ยนแปลง ถ้าจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลง ชุดควบคุมจะส่งสัญญาณไปยังตัวกระตุ้น

3. ตัวกระตุ้น (actuator) จะทำหน้าที่กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามคำสั่งของชุดควบคุม

ชิ้นส่วนพื้นฐานของระบบ EEC แสดงตามรูปที่ 12.40 ซึ่งประกอบด้วยคาร์บูเรเตอร์ ควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ คาร์บูเรเตอร์แบบนี้เรียกว่า คาร์บูเรเตอร์แบบฟีดแบ็ก ที่เรียกว่า “feedback” หมายความว่าสัญญาณเอาต์พุดบางส่วนถูกป้อนย้อนกลับไปเป็นสัญญาณอินพุต เพื่อปรับหรือควบคุมการทำงานของระบบอีกครั้งหนึ่ง ระบบ EEC นี้ยังสามารถใช้ได้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีนที่ใช้ระบบหัวฉีดอีกด้วย

ระบบคาร์บูเรเตอร์แบบฟีดแบ็กอิเล็กทรอนิกส์

ระบบคาร์บูเรเตอร์แบบฟีดแบ็กอิเล็กทรอนิกส์ (electronic feedback-carburetor system ซึ่งเรียกย่อๆ ว่า EFC) แสดงตามรูปที่ 12.40 ซึ่งเป็นระบบควบคุมไอเสียนั่นเอง

ระบบ EFC ใช้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าซึ่งส่งมาจากตัวรับสัญญาณออกซิเจนก๊าซไอเสีย (exhaust-gas oxygen sensor ซึ่งเรียกย่อ ๆ ว่า EGO) เพื่อควบคุมอัตราส่วนอากาคกับนํ้ามันเชื้อเพลิงให้เหมาะสม ในทางกลับกัน เครื่องยนต์จะให้ก๊าชไอเสียออกมาด้วยสัดส่วนที่เหมาะสม กับการใช้อุปกรณ์กำจัดก๊าชพิษซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนก๊าซพิษ (HC, CO และ NOx) ไปเป็นก๊าซที่ไม่มีอันตราย

ในระหว่างการสตาร์ตและอุ่นเครื่อง ตัวรับสัญญาณอุณหภูมินํ้าหล่อเย็นจะส่งข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิของเครื่องยนต์ไปยังแผงควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (electronic control module ซึ่งเรียกย่อ ๆ ว่า ECM) เมื่อเครื่องยนต์มีอุณหภูมิเพิ่มถึงอุณหภูมิทำงาน ตัวรับสัญญาณ EG0 จะเริ่มทำงาน โดยจะให้แรงดันไฟฟ้าซึ่งเปลี่ยนแปลงตามปริมาณของออกซิเจนในไอเสีย และส่งสัญญาณนี้ไปยัง ECM ดังแสดงในรูปที่ 12.41

ECM (ดูรูปที่ 12.40) จะรับสัญญาณจาก EGO และจากตัวรับสัญญาณอื่นๆ แล้วผ่านกระบวนการภายใน แล้วส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าไปยังตัวกระตุ้นหรืออุปกรณ์ในคาร์บูเรเตอร์ ตัวกระตุ้นอาจเป็นโซลีนอยด์สำหรับควบคุมปริมาณนํ้ามันเชื้อเพลิง หรือเป็นมอเตอร์สำหรับควบคุมปริมาณอากาศที่เข้าผสม ดังนั้นตัวกระตุ้นจึงทำให้ส่วนผสมหนาขึ้นหรือบางลงตามสัญญาณที่ส่งมาจาก ECM

ตัวรับสัญญาณออกซิเจนก๊าซไอเสีย

ตัวรับสัญญาณออกซิเจนที่ผสมอยู่ในก๊าซไอเสียมีลักษณะคล้ายหัวเทียน และติดตั้งในท่อร่วมไอเสีย (ดูรูปที่ 12.41) ตัวรับสัญญาณออกซิเจนทำหน้าที่เป็นเครื่องชี้ให้ทราบถึงความหนา หรือบางของส่วนผสม โดยจะให้แรงดันไฟฟ้าออกมาและมีค่าเปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณออกซิเจนในไอเสีย ดังแสดงในรูปที่ 12.42

ตัวรับสัญญาณออกซิเจนจะเปรียบเทียบปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียกับปริมาณออกซิเจนในอากาศแวดล้อม เมื่อเครื่องยนต์ได้รับส่วนผสมบาง ออกซิเจนที่เหลือในก๊าชไอเสียจะมีปริมาณมาก จึงทำให้ตัวรับสัญญาณออกซิเจนส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าตํ่าไปยัง ECM

แต่เมื่อเครื่องยนต์ได้รับส่วนผสมหนา ปริมาณออกซิเจนที่เหลือในก๊าซไอเสียจะมีค่าน้อย จึงทำให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ส่งออกมาจากตัวรับสัญญาณออกซิเจนมีค่าสูง นั่นคือแรงดันไฟฟ้าสูงแสดงให้ทราบว่าส่วนผสมหนา และแรงดันไฟฟ้าตํ่าแสดงให้ทราบว่าส่วนผสมบาง ถ้าออกซิเจนเหลือมากเกินไปแสดงว่าส่วนผสมบางเกินไป และถ้าออกซิเจนเหลือน้อยเกินไปแสดงว่าส่วนผสมหนาเกินไป

ตัวรับสัญญาณออกซิเจนเป็นแบตเตอรี่แห้ง ประกอบด้วยแกนอิเล็กโทรไลต์ซึ่งทำด้วยเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (zirconium dioxide) หรืออาจเรียกว่า เซอร์โคเนีย (zirconia) แกนนี้ เคลือบภายในและภายนอกด้วยพลาตินัม ขั้วพลาตินัมภายนอกสัมผัสกับก๊าชไอเสียร้อน ส่วนขั้ว พลาตินัมภายในสัมผัสกับบรรยากาศ ทั้งหมดมีปลอกหุ้มป้องกันความเสียหาย ดังแสดงในรูปที่ 12.43

เมื่ออิล็กโทรไลต์ในตัวรับสัญญาณออกซิเจนร้อนขึ้น (เกินกว่าประมาณ 343°c) มันจะไวมากต่อปริมาณออกซิเจน เมื่อออกซิเจนในก๊าชไอเสียมีปริมาณน้อยมาก ออกซิเจนจากบรรยากาศภายนอกจะแพร่กระจายผ่านตัวรับสัญญาณออกซิเจนจะกระทำบนเซอร์โคเนียและทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วทั้งสอง

ที่อุณหภูมิของก๊าชไอเสียสูงกว่า 399°c เซอร์โคเนียจะยอมให้

อิออนของออกซิเจน บางส่วนเคลื่อนย้ายจากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง (อิออนคือ อะตอมหรือโมเลกุลที่ถูกประจุไฟฟ้า) สิ่งนี้จะได้แรงดันไฟฟ้าซึ่งเปลี่ยนแปลงจาก 0 ถึง 1 โวลต์ โดยขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนในก๊าชไอเสีย

แรงดันไฟฟ้าจะแสดงอัตราส่วนผสมระหว่างอากาศกับนํ้ามันเชื้อเพลิง (ดูรูปที่ 12.42) ถ้าแรงดันไฟฟ้ามีค่าใกล้ 0.45 โวลต์ (450 มิลลิโวลต์) อัตราส่วนผสมจะมีค่าใกล้เคียง 14.7 : 1 ถ้าแรงดันไฟฟ้ามีค่า 0.6 โวลต์ (600 มิลลิโวลต์) หรือสูงกว่านี้ (ปริมาณออกซิเจนในก๊าชไอเสีย มีปริมาณน้อย) อัตราส่วนผสมจะหนา แต่ถ้าแรงดันไฟฟ้ามีค่า 0.2 โวลต์ (200 มิลลิโวลต์) หรือตํ่ากว่านี้ อัตราส่วนผสมจะบาง

ตัวรับสัญญาณออกซิเจนของเครื่องยนต์บางเครื่องมีฮีตเตอร์สำหรับช่วยอุ่นให้อิเล็กโทรไลต์ มีอุณหภูมิตามที่ต้องการคือ 343°c

สัญญาณแรงดันไฟฟ้าจากตัวรับสัญญาณออกซิเจน จะถูกส่งไปยัง ECM ซึ่ง ECM จะนำสัญญาณมาผ่านกระบวนการและป้อนย้อนกลับเข้าคาร์บูเรเตอร์ ถ้าอัตราส่วนผสมไม่อยู่ในช่วงที่เหมาะสม จะมีคำสั่งจาก ECM เพื่อปรับส่วนผสมของคาร์บูเรเตอร์ให้ถูกต้อง

อัตราส่วนผสมกับประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลง

ประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลงของอุปกรณ์กำจัดก๊าชพิษ 3 ทางที่มีผลเนํ่องจากอัตราส่วนผสมระหว่างอากาศกับนํ้ามันเชื้อเพลิง เมื่อส่วนผสมจาง (ออกซิเจนมีมาก) การควบคุมของ HC และ CO จะดีมาก แต่การควบคุม NOx จะเลว แต่เมื่อส่วนผสมหนา (ออกซิเจนมีน้อย) การควบคุมของ NOx จะดีมากแต่การควบคุม HC และ CO จะเลวอย่างไร ก็ตามถ้าสามารถควบคุมส่วนผสมให้อยู่ในช่วงแถบสีดำได้ จะทำให้การควบคุมก๊าชพิษทั้ง 3 ชนิดเป็นไปอย่างได้ผล หน้าที่ของตัวรับสัญญาณออกซิเจนก็เพื่อป้อนข้อมูลที่มีความละเอียดไปยัง ECM เพื่อให้อัตราส่วนผสมคงอยู่ภายในช่วงที่เหมาะสมตลอดเวลา (ดูรูปที่ 12.42)

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.


Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%25b3%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b8%25e0%25b8%2587%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25a9%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2596%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%2595%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25b0%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25b3%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%25b3%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a7%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a1%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b0%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%2594%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2596%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%259b%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b0%25e0%25b9%2580%25e0%25b8%25a1%25e0%25b8%25b4%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%25b3%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2596%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%2595%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b2%25e0%25b9%2580%25e0%25b8%25ab%25e0%25b8%2595%25e0%25b8%25b8%25e0%25b8%25ab%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2587%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%259e%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b5%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25b3%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25b0%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25b3%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%259e%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2596%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%2595%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b9%2583%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%2589%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%2582%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2594%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2596%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%2595%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b9%2583%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%2589%25e0%25b8%25ab%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%25a7%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%25b4%25e0%25b8%2599%25e0%25b9%2580%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%25a3%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%259e%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25b2%25e0%25b9%2580%25e0%25b8%25a1%25e0%25b8%25a5%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179