จำนวนการดูหน้าเว็บรวม

วันเสาร์ที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2555




ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์






       ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ถือเป็นระบบที่มาความสำคัญไม่น้อยไปกว่าระบบอื่นๆ ในเครื่องยนต์ โดยเฉพาะเครื่องยนต์เบนซิน หากไม่มีระบบไฟฟ้าแล้วเครื่องยนต์จะไม่สามารถทำงานได้ เนื่องจากเครื่องยนต์เบนซินใช้ประจุไฟฟ้าในการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ อีกทั้งในส่วนอื่นๆ ของการทำงานเช่น หัวฉีดเชื้อเพลิงซึ่งจะต้องใช้ไฟฟ้าในการควบคุมทั้งสิ้น โดยในบทนนี้จะมีเนื้อคลอบคลุมในส่วนของระบบไฟฟ้าของเครื่องยนต์ ซึ่งแจกแจงเป็นหัวข้อย่อยในส่วนของเนื้อหานำเสนอคือ คอยด์จุดระเบิด หัวฉีด มอเตอร์สตาร์ท ระบบประจุไฟ และระบบ ECU และเพื่อไม่ให้เป็นการเสียเวลา จะขอเข้าสู่เนื้อหาในบทเรียนดังต่อไปนี้


คอยด์จุดระเบิด 
         ทำหน้าที่เช่นเดียวกับหม้อแปลง จะเพิ่มแรงเคลื่อนต่ำจาก 12 โวลต์ เป็นเคลื่อนไฟแรงสูงถึง 18,000 - 25,000 โวลต์ เพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระโดดข้ามเขี้ยวหัวเทียน ภายในคอยล์จะประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิพันด้วยลวดทองแดงขนาดใหญ่ทับขดลวดทุติยภูมิประมาณ 150-300 รอบ ส่วนขดลวดทุติยภูมิพันด้วยลวดทองแดงขนาดเล็ก โดยพันรอบแกนเหล็กอ่อนประมาณ 20,000 รอบ มีกระดาษบางคั่นอยู่ระหว่างขดลวดทั้งสองเพื่อป้องกันการลัดวงจร ปลายด้านหนึ่งของขดลวดปฐมภูมิจะต่ออยู่กับขั้วบวก ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งจะต่อเข้ากับขั้วลบ สำหรับขดลวดทุติยภูมิจะต่อปลายด้านหนึ่งเข้ากับขดลวดปฐมภูมิทางขั้วบวกอีกด้านหนึ่งจะต่ออยู่กับขั้วไฟแรงสูง น้ำมันทำหน้าที่เป็นฉนวนและช่วยระบายความร้อน แต่ในปัจจุบันรถยนต์บางรุ่นอาจจะไม่ใช้ระบบคอยด์จุดระเบิดเป็นหลัก แต่จะใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นควบคุมการทำงานของคอยด์เสริมเข้าไปเพื่อช่วยเพื่อนประสิทธิ์ภาพในการประหยัดพลังงานยิ่งขึ้น


ภาพแสดงโครงสร้างภายในของคอยด์
ที่มา http://www.automobile.taladnuds.com/chapter2_2.php


หลักการที่ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟแรงสูง

        การเหนี่ยวนำตัวเอง (self-induction effect) เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปในขดลวดจนเต็มและถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใด สนามแม่เหล็กจะยุบตัวลงตัดกับขดขวลวดเกิดการเปลียนแปลงการเหนี่ยวนำของแม่แรงเหล็กของขดลวดทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น
การเหนี่ยวนำร่วม (mutual induction effect) เมื่อขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิถูกพันอยู่รอบ ๆ แกนเหล็กอ่อนเดียวกัน เมื่อขดลวดปฐมภูมิถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใดจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กโดยเส้นแรงแม่เหล็กยุบตัวทำให้ขดลวดทุติยถูมิเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ จำนวนของเส้นแรงแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในขดลวดมากแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำก็จะมาก จำนวนรอบของขดลวด จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิมาก ก็จะเกิดการเหนี่ยวนำเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้สูง ความเร็วในการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็ก เพื่อที่จะได้รับแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงในระหว่างการเหนี่ยวนำร่วม กระแสไฟที่ไหลในวงจรขดลวดปฐมภูมิจะต้องมากและจะต้องถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใด คอยล์จุดระเบิดแบบมีความต้านทานภายนอก ตัวต้านทานต่ออนุกรมกับขดลวดปฐมภูมิ จะใช้ขอลวดที่มีขนาดใหญ่ขึ้นทำให้จำนวนรอบลดลงความต้านทานลดลงกระไฟฟ้าไหลเข้าได้มากและเร็ว การนำความต้านทานภายนอกมาต่ออนุกรมกับขดลวดปฐมภูมิก็เพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลเข้าขดลวดมากเกินไปเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำจะทำให้คอยล์ร้อนจนอาจเสียหายได้


จานจ่าย
จานจ่าย (Distributor) ทำหน้าที่ให้หน้าทองขาวเป็นสวิตช์ปิด-เปิดของวงจรปฐมภูมิทำให้เกิดการเหนี่ยวนำเกิดแรงเคลื่อนไฟแรงสูง จานจ่ายจะจ่ายแรงเคลื่อนไฟสูงจากคอยล์ไปยังกระบอกสูบตามจังหวะการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ จานจ่ายจะประกอบด้วย ฝาจานจ่าย โรเตอร์ ชุดหน้าทองขาว คอนเดนเซอร์ สายไฟแรงสูงสำหรับส่งไปยังหัวเทียน  


ภาพแสดงจานจ่ายและส่วนประกอบต่างๆ 
ที่มา http://www.automobile.taladnuds.com/chapter2.php



การทำงานของจานจ่าย
เมื่อเครื่องยนต์หมุน แกนจานจ่ายก็จะหมุนตาม แกนนี้ก็จะมีกลไก สำหรับจ่ายไฟที่ได้รับมาจากคอยล์จุดระเบิด เข้าสู่ขั้วไฟแต่ละขั้ว (ที่ต่อกับสายไฟหัวเทียนแต่ละสาย) เมื่อมีการจ่ายไฟแรงสูงมาที่หัวเทียน ก็จะมีการครบวงจร ที่เขี้ยวหัวเทียน ทำให้เกิดประกายไฟ ในปลายจังหวะอัดของลูกสูบ จึงเกิดระเบิดได้ ดังรูปที่ 3 เมื่อเครื่องยนต์ เริ่มหมุนแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Alternator) ก็เริ่มทำงานตามการหมุนของเครื่องยนต์ โดยจ่ายกระแสไฟ ป้อนเข้าสู่แบตเตอรี่ และคอยจุดระเบิด จะเห็นว่า เมื่อเครื่องยนต์เริ่มทำงานงานแล้ว ตัวอัลเทอร์เนเตอร์ จะเป็นอุปกรณ์หลักที่สร้างกระแสไฟ ป้อนสู่อุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้าต่างๆ ในรถยนต์


ภาพแสดงการทำงานของจานจ่ายร่วมกับคอยด์
ที่มา http://www.automobile.taladnuds.com/chapter2.php


หัวฉีด
หัวฉีด (Injection) ในเครื่องยนต์รุ่นใหม่ที่ใช้ในปัจจุบันนั้นโดยส่วนมาแล้วจะเป็นระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหัวฉีดทั้งสิ้น ซึ่งจะทำหน้าที่ฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยไม่ผสมกับอากาศ ซึ่งจะแตกต่างไปจากระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบ คาร์บูเรเตอร์ ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัว ผสมละอองน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศก่อนที่จะทำการฉีดเข้าสู่ห้องเผาไหม้ โดยลักษณะทางโครงสร้างของหัวฉีดนั้นจะมีลักษณะดังนี้



ภาพแสดงส่วนโครงสร้างภายในของหัวฉีด
ที่มา http://portal.rotfaithai.com/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=763


การทำงานของหัวฉีด
การทำงานของหัวฉีด หัวฉีดถูกระตุ้นการทำงานด้วยไฟฟ้า กล่าวคือ ในขณะที่มีน้ำมันเชื้อเพลิงจากท่อน้ำมัน เข้ามาสู่ตัวหัวฉีด จะมีแรงดันน้ำมันมารออยู่ในหัวฉีดแล้ว แต่น้ำมันไม่สามารถ เคลื่อนตัวผ่านออกไปภายนอกหัวฉีดได้ เพราะวาล์วขนาดเล็ก (เข็มวาล์วหัวฉีด) ได้ปิดกั้นทางออกเอาไว้ ตัววาล์วนี้ จะยึดเกี่ยวกับแกนเลื่อนขดลวดไฟฟ้า และจะมีโซลินอยด์ขนาดเล็ก ติดตั้งอยู่ภายในหัวฉีดด้วย เมื่อมีประแสไฟฟ้าผ่านเข้ามาภายในหัวฉีด จะเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ดึงแกนเข็มวาล์วหัวฉีด ให้ถอยหลัง ที่ปลายเข็มหัวฉีด จึงเกิดเป็นช่องขนาดเล็ก น้ำมันเชื้อเพลิงที่มารออยู่ในหัวฉีด จึงเคลื่อนตัวผ่านทางช่องนี้ พุ่งออกไปเป็นเกล็ดฝอย ซึ่งเมื่อหมดกระแสไฟฟ้าแล้ว เข็มวาล์วหัวฉีด ก็จะเคลื่อนตัวไปอุดรูทางออก ของน้ำมันเชื้อเพลิงไว้เช่นเดิม ซึ่งกระบวนการทำงานทั้งหมดที่ได้กล่าวมาข้างต้นนี้ จะถูกควบคุมผ่านทาง เซ็นเซอร์ของหัวฉีด โดยกล่องควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ หรือที่เรียกว่า “กล่องเครื่อง” หรือ “กล่อง ECU” นั่นเอง (บางครั้งเรียกว่า ECM มาจาก Electronic Control Module)


ภาพแสดงลักษณะฉีดเชื้อเพลิงของหัวฉีดในขณะที่เครื่องยนต์ทำงาน
ที่มา http://www.citroenthai.org/forum/lofiversion/index.php/t5330.html



กล่องควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Control Unit)
กล่องควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ หรือ ECU เรียกกันโดยทั่วไปว่าย่อมาจาก Electronic Control Unit เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีพื้นฐานมาจากคอมพิวเตอร์ หน้าที่หลักของ กล่องเครื่อง หรือ ECU คือเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ต่างๆ เพื่อนำมาประมวลผล และใช้ในการควบคุมการการสั่งจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงและการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ ทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้ตามมาตรฐานทางด้านมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม โดยที่กำลังของเครื่องยนต์ยังทำงานได้เต็มประสิทธิภาพรวมทั้งการตรวจ สอบสถานะการทำงานของอุปกรณ์อื่นๆที่ทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ (Diagnostic) นอกจากนี้ในปัจจุบันค่ายรถยนต์ ต่างๆได้มีการเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะให้กับ ECU และเครื่องยนต์ของตนเอง


ภาพแสดงกล่องควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ หรือ ECU
ที่มา http://auto.howstuffworks.com/under-the-hood/trends-innovations/car-computer1.html



ไม่มีความคิดเห็น: