ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) สำหรับยานยนต์ก๊าซธรรมชาติ (NGV)

ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ( ECU) สำหรับยานยนต์ก๊าซธรรมชาติ (NGV)

Electronic Control Unit (ECU) เป็นสมองกลที่ทำหน้าที่ในการควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์
ซึ่งปัจจุบันมีให้ เห็นเป็นปกติในรถยนต์นั่งทั่วไป หน้าที่สำคัญของ ECU คือการควบคุมให้เครื่องยนต์ทำงานได้ตาม
มาตรฐานทางด้านมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม โดยที่กำลังของเครื่องยนต์ยังทำงานได้เต็มประสิทธิภาพรวมทั้งการตรวจ
สอบสถานะการทำงานของอุปกรณ์อื่นๆที่ทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ (Diagnostic) นอกจากนี้ในปัจจุบันค่ายรถยนต์
ต่างๆได้มีการเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะให้กับ ECU และ เครื่องยนต์ของตนเองตามเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาของแต่ละค่ายรถยนต์

ในการดัดแปลงเครื่องยนต์ก๊าซโซลีนให้สามารถใช้เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติได้นั้น ต้องใช้อุปกรณ์ที่เรียกกัน
โดยทั่วไปว่า Conversion Kit ซึ่งมีส่วนประกอบใน 3 ส่วนหลัก คือ อุปกรณ์ก๊าซ ( gas equipment) ถังบรรจุก๊าซ
และอุปกรณ์ควบคุม อิเล็กทรอนิกส์ โดยในสองส่วนแรกนั้นจะต้องมีคุณสมบัติพิเศษเนื่องจากก๊าซธรรมชาติมี
ีคุณสมบัติแรงดันสูง ( High pressure) กว่าก๊าซหุงต้ม ( LPG) มากสำหรับในส่วนของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์
นั้น นับได้ว่าเป็น ECU อีกตัวหนึ่งที่เพิ่มเข้าไปในการทำงานของเครื่องยนต์ เรียกระบบควบคุมในส่วนนี้ว่า ECU - NGV
ซึ่งในโครงการนี้ได้ออกแบบให้ทำงานแบบ Master – Slave ECU

ECU - NGV ถูกออกแบบให้ทำหน้าที่ควบคุมปริมาณการจ่ายก๊าซโดยอ้างอิงจากข้อมูลการจ่ายน้ำมันเชื้อ
เพลิง หรืออีกนัยหนึ่งคือ ECU-NGV ทำการแปลงค่าพลังงานน้ำมันที่ต้องการสำหรับเครื่องยนต์ในขณะนั้นให้อยู่
ในหน่วยของปริมาณก๊าซที่ให้พลังงาน เท่ากัน โดยขณะที่ทำงานในระบบเชื้อเพลิงก๊าซนั้น หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง
( Petrol Injector) ถูกเชื่อมต่อเข้ากับ Injector emulator แทนะซึ่งจะให้ค่า Impedance เท่ากับระบบหัวฉีดเดิม
ของเครื่องยนต์เป็นการบอก ECU เดิมให้ทำงานเสมือนระบบทุกอย่างของเครื่องยนต์ทำงานได้อย่างเป็นปกติ

การทำงานลักษณะนี้เป็นแบบที่เรียกว่า Sequential Injection คือระบบจ่ายเชื้อเพลิงก๊าซและน้ำมัน
เป็นอิสระกันเพียงแต่จังหวะและเวลาการจ่ายเชื้อเพลิงก๊าซอาศัยการปรับตามจังหวะการจ่ายเชื้อเพลิงน้ำมันระยะเวลา
ในการจ่ายเชื้อเพลิงปกติอยู่ในหน่วย มิลลิวินาที (mS) และสามารถปรับได้ด้วยการโปรแกรมจากคอมพิวเตอร์
เมื่อเริ่มการทำงานของเครื่องยนต์ระบบจะเริ่มทำงานจากระบบน้ำมัน ถึงแม้ว่าจะถูกตั้งการทำงานให้เป็น
ระบบก๊าซแล้วก็ตาม ส่วน นี้อาจเป็นข้อดีทางอ้อมของระบบ CNG เนื่องจากระบบ LPG นั้น ระบบน้ำมันเดิมจะไม่มี
การใช้งานเลยทำให้อาจจะมีปัญหาไม่สามารถทำงานได้หากต้องการกลับมาใช้ระบบน้ำมันอีก โดยเมื่อเครื่องยนต์ทำ
งานถึงภาวะที่กำหนดไว้แล้ว ระบบการจ่ายน้ำมันจะถูกตัดออกโดยอัตโนมัติและเริ่มการทำงานของระบบก๊าซค่าที่ใช้
ในการกำหนดการเริ่มต้นการทำงานของระบบก๊าซประกอบด้วย อุณหภูมิน้ำหล่อเย็น , รอบเครื่องยนต์ และระยะเวลา
การทำงานของเครื่องยนต์

ECU เป็นอุปกรณ์หลักในการควบคุมการทำงานของระบบจ่ายก๊าซทั้งหมด โดย Inputs หลักของระบบ
คือ สัญญาณ ( คาบเวลา ) การจ่ายเชื้อเพลิงของหัวฉีดน้ำมันและรอบการทำงานของเครื่องยนต์ ประมวลผลร่วมกับ
สัญญาณจากตัวตรวจจับอื่นอีกเพื่อหาค่าเวลาในการจ่ายก๊าซอย่างเหมาะสม และมีประสิทธิภาพมากที่สุด ได้แก่ความดัน
ของก๊าซในรางหัวฉีด (Injector rail) อุณหภูมิของก๊าซอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นรอบการจุดระเบิด RPM และ แรงดันแบตเตอรี่

คาบเวลาเพื่อการจ่ายก๊าซถูกเก็บในลักษณะของตาราง (Lookup table) โดยใช้สัญญาณอ้างอิงจากคาบ
เวลาการจ่ายน้ำมัน ตาราง ที่บรรจุ ค่าเวลา ในการจ่ายก๊าซแกนนอนเป็นค่ารอบการทำงานของเครื่องยนต์
และแกนตั้งเป็นเวลาการจ่ายเชื้อเพลิงน้ำมัน ส่วนค่าที่รับมาอื่นๆ นั้นจะใช้เป็น Factor เพื่อการปรับค่าในตารางเท่านั้น

ลักษณะสัญญาณคาบเวลาที่ ECU เดิมส่งไปให้หัวฉีดน้ำมัน […]

ECU - NGV สามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ในการปรับตั้งค่าการทำงานที่เหมาะสม และอ่านค่าต่างๆ
ที่รับจาก sensor ( เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของระบบ ) อีกทั้งยังสามารถควบคุมการทำงานผ่านคอมพิวเตอร์
อีกด้วยเช่น การเลือกเชื้อเพลิงของระบบ เมื่อทำการตั้งค่าได้ตามต้องการแล้วก็ให้ส่งโปรแกรมลงไปบน ECU - NGV
เพื่อให้ทำงานเป็นอย่างอิสระระหว่างขั้นตอนการติดตั้งและการบำรุงรักษานั้นสามารถแสดงผลค่าต่างๆ

สัญญาณ Inputs ของระบบ

1) สัญญาณการจ่ายน้ำมันของระบบน้ำมัน สัญญาณนี้ใช้เป็นสัญญาณหลักในการคำนวณปริมาณของก๊าซสที่จะจ่ายออกให้
เครื่องยนต์ โดย ECU-Gas จะทำการแปลงเวลาการจ่ายน้ำมันให้เป็นเวลาที่จ่ายก๊าซให้กับ Injector Rails

2) สัญญาณรอบการทำงานของเครื่องยนต์ (RPM or Engine Revolution Signal) เป็นสัญญาณหลัก
หนึ่งในสองสัญญาณนอกจากสัญญาณการจ่ายน้ำมันเพื่อควบคุมปริมาณก๊าซที่จ่ายให้เครื่องยนต์โดยตารางเวลาการ
จ่ายก๊าซนั้นจะประกอบด้วยสององค์ประกอบหลักคือ RPM และ Petrol Injection time ส่วนองค์ประกอบอื่นๆ
จะใช้เป็น Factor ในการปรับค่าจากตารางอีกต่อหนึ่ง

3) อุณหภูมิของน้ำหล่อเย็น ใช้เป็นส่วนหนึ่งในการเปลี่ยนเชื้อเพลิงเข้าสู่ระบบก๊าซ และปรับระยะเวลาการจ่ายก๊าซ

4) อุณหภูมิของก๊าซ ใช้ในการปรับการจ่ายก๊าซเนื่องจากอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปทำให้ความหนาแน่นของก๊าซที่จ่าย
้ให้เครื่องยนต์ เปลี่ยนไป

5) แรงดันของก๊าซ ใช้ในการปรับเวลาการจ่ายก๊าซเนื่องจากแรงดันหลังจากผ่าน Filter อาจทำให้ปริมาณการจ่าย
ก๊าซต่ำลงทั้ง ยังใช้ในการเตือนการทำงานที่ผิดปกติหากแรงดันของก๊าซต่ำเกินไป

6) แรงดันของถังก๊าซ ใช้ในการบอกปริมาณของก๊าซที่คงเหลือในถัง

สัญญาณ Outputs ของระบบ

1) สัญญาณการจ่ายก๊าซ

2) สัญญาณควบคุม Solenoid valve ประกอบด้วย Solenoid Valve ที่ถังแก๊สและ Regulator

3) สัญญาณแสดงผล ใช้ในการแสดงผลของประเภทเชื้อเพลิง , ปริมาณของแก๊สในถัง และแจ้งเตือนความผิดพลาดของระบบ

4) การเชื่อมต่อกับ PC ใช้ในการโปรแกรมการทำงานของ ECU GAS และระบบ Diagnostic

ขอขอบคุณ
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ
112 อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ถนนพหลโยธิน ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120
โทร 0-2564-6900 ต่อ 2442-2444 แฟ็กซ์ :0-2564-6774
Copyright @ 2005 ห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ โทร : 0-2940-5824

Credit From Neo-club.com และ smpkclub.com