โครงสร้างระบบการทำงานของเครื่องยนต์ EFI
โครงสร้างระบบการทำงานของเครื่องยนต์ระบบฉีดเชื้อเพลิงแก๊สโซลีนควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์หรือเครื่องยนต์ EFI (Electronic Fuel Injection) แบ่งออกเป็น 3 ระบบ คือ
1. ระบบประจุอากาศ
2. ระบบเชื้อเพลิง
3. ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
รูปที่ 1 โครงสร้างระบบการทำงานของเครื่องยนต์ EFI
อนึ่งบทความนี้ผู้เขียนได้สรุปย่อมาจากแผนการสอนรายวิชางานระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ (รหัสวิชา 2101–2116) ของผู้เขียนในปี พ.ศ. 2547
ระบบประจุอากาศ (Air Induction System)
คลิกดูรูปภาพประกอบระบบประจุอากาศ
1. ตัวเรือนลิ้นเร่ง (Throttle Body)
ตัวเรือนลิ้นเร่งจะมีท่อน้ำหล่อเย็นไหลผ่านเพื่อไม่ให้เกิดน้ำแข็งเกาะ (สำหรับในประเทศที่มีอากาศหนาวเย็น) โดยปกติแล้วลิ้นเร่งจะอยู่ในตำแหน่งปิดสนิทในขณะเครื่องยนต์เดินเบาสุด อุปกรณ์ที่อยู่ตรงข้ามกับกลไกเร่งของลิ้น คือตัวรับรู้ตำแหน่งลิ้นเร่ง (Throttle Position Sensor) เครื่องยนต์บางรุ่นจะติดตั้งตัวหน่วงลิ้นเร่ง (Dashpot) เพื่อลดการสูญเสียละอองเชื้อเพลิงขณะถอนคันเร่งทันทีทันใด ลดมลพิษไฮโดรคาร์บอนหรือ HC (Hydrocarbons) และคาร์บอนมอนนอกไซด์ หรือ CO (Carbon Monoxide) เครื่องยนต์รุ่นเก่าที่ตัวเรือนลิ้นเร่งบางรุ่นจะมีสกรูปรับรอบเดินเบา (Idle Speed Adjusting Screw) นอกจากนั้นแล้ว ยังมีท่ออากาศหรือท่อสุญญากาศสำหรับระบบต่างๆ เช่นท่อดูดไอเชื้อเพลิงจากกระป๋องผงถ่าน (Carbon Canister หรือ Charcoal Canister)
เครื่องยนต์รุ่นเก่าบางรุ่นจะมีท่อของลิ้นสวิตช์สุญญากาศเพิ่มรอบเดินเบาขณะคลัตช์แม่เหล็กระบบปรับอากาศทำงาน (VSV for A/C) และท่อเพิ่มรอบเดินเบาของสวิตช์ความดันเชื้อเพลิงพวงมาลัยกำลัง
รูปที่ 2 ตัวเรือนลิ้นเร่งที่มีตัวหน่วงลิ้นเร่ง (Dashpot) และลิ้นอากาศแบบขี้ผึ้ง
2. ลิ้นอากาศ (Air Valve หรือ Air Regulator หรือ Auxiliary Air Valve หรือ Fast Idle Valve)
เครื่องยนต์รุ่นเก่าจะใช้ลิ้นอากาศเป็นอุปกรณ์ช่วยเพิ่มรอบเดินเบาขณะอุ่นเครื่องยนต์ ซึ่งเป็นระบบที่ ECU ไม่ได้ควบคุม
2.1 ลิ้นอากาศแบบขี้ผึ้งหรือแบบไข (Wax Type)
ลิ้นอากาศแบบขี้ผึ้งนี้ทำงานโดยอาศัยความร้อนจากน้ำหล่อเย็นเมื่อน้ำร้อนจะทำให้ขี้ผึ้งในลิ้นทำงานด้วยอุณหภูมิ (Thermo Valve) ขยายตัวออกลิ้นกั้นช่องทาง (Gate Valve) เลื่อนปิดลดปริมาณอากาศจากด้านหน้าสู่ด้านหลังลิ้นเร่งให้น้อยลงและปิดสนิทเมื่อเครื่องยนต์มีอุณหภูมิทำงานตามปกติแล้ว (80 องศาซี)
รูปที่ 3 ลิ้นอากาศแบบขี้ผึ้ง
2.2 ลิ้นอากาศแบบโลหะคู่ (Bi-Metal Type)
ลิ้นอากาศแบบโลหะคู่นี้ทำงานโดยการอาศัยความร้อนจากเครื่องยนต์ร่วมกับกระแสไฟฟ้า(ต่อขนานมาจากปั๊มเชื้อเพลิง) จะทำให้ขดลวดความร้อน (Heat Coil) ที่พันรอบแผ่นโลหะคู่ (Bi–Metal) ร้อนขึ้น แล้วบิดตัวเลื่อนลิ้นกั้นช่องทาง (Gate Valve) ให้ปิดช่องอากาศลง ซึ่งนิยมใช้มากกับเครื่องยนต์นิสสัน เรียกลิ้นอากาศแบบโลหะคู่นี้ว่า ตัวควบคุมอากาศ (Air Regulator) ช่วยให้อุ่นเครื่องยนต์จากอุณหภูมิที่ 20 องศาซี จนกระทั่งถึง 80 องศาซี จะใช้เวลาประมาณ 8 นาที
อนึ่ง เครื่องยนต์รุ่นต่อๆ มาจะไม่ใช้ลิ้นอากาศ (Air Valve) แต่จะใช้ลิ้นควบคุมความเร็วรอบเดินเบา (ISC Valve หรือ Idle Speed Control Valve) ซึ่งเป็นระบบควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ที่ ECU ควบคุมการอุ่นเครื่องยนต์ให้ทำงานแทนลิ้นอากาศ
สำหรับเครื่องยนต์รุ่นล่าสุดที่ใช้
ลิ้นเร่งไฟฟ้าจะไม่ใช้สกรูปรับรอบเดินเบา และไม่ใช้ลิ้นควบคุมรอบเดินเบา
รูปที่ 4 ลิ้นอากาศแบบโลหะคู่
3. ลิ้นระบายไอน้ำมันเครื่อง (PCV Valve)
ลิ้นระบายไอน้ำมันเครื่องหรือลิ้น PCV (Positive Crankcase Ventilation) ใช้เป็นลิ้นสำหรับระบายไอน้ำมันเครื่องและไอเชื้อเพลิงส่วนหนึ่งที่รั่วผ่านแหวนลูกสูบ ซึ่งเป็นแก๊สที่ต้องระบายออก (Blow-By Gas) โดยให้หมุนวนเข้าห้องประจุไอดี เพื่อให้เผาไหม้ลดมลพิษจากการปล่อยแก๊สไฮโดรคาร์บอน (Hydrocarbons) หรือ HC โดยลิ้นระบายไอน้ำมันเครื่องนี้จะเปิดกว้างขึ้นเมื่อเครื่องยนต์มีความเร็วรอบสูงขึ้น แต่เครื่องยนต์บางแบบจะไม่ใช้ลิ้น PCV โดยจะใช้ช่องระบายเล็ก (Orifice) แทน
รูปที่ 5 ระบายไอน้ำมันเครื่องด้วยลิ้น PCV
รูปทีี่ 6 ระบายไอน้ำมันเครื่องด้วย Orifice แบบที่ 1
รูปทีี่ 7 ระบายไอน้ำมันเครื่องด้วย Orifice แบบที่ 2
4. กล่องดักไอน้ำมันแบบใช้ถ่าน หรือกระป๋องผงถ่านเก็บไอเชื้อเพลิง (Charcoal Canister หรือ Carbon Canister)
ไอเชื้อเพลิงจากถังเชื้อเพลิงจะถูกดูดซับอยู่ภายในกล่องดักไอน้ำมันแบบใช้ถ่าน หรือกระป๋องผงถ่านเก็บไอเชื้อเพลิงแล้วจะถูกดูดเข้าห้องประจุไอดีเมื่อลิ้นปีกผีเสื้อถูกเปิด จะมีสุญญากาศดูดไอเชื้อเพลิงผสมกับอากาศเพื่อลดแก๊สมลพิษไฮโดรคาร์บอนหรือ HC โดยในเครื่องยนต์บางแบบนั้นจะใช้ลิ้นสวิตช์สุญญากาศ เรียกสั้นๆ ว่า VSV (Vacuum Switching Valve หรือ Vacuum Solenoid Valve) ควบคุมการดูดไอเชื้อเพลิง ซึ่งจะเรียกว่าลิ้นสวิตช์สุญญากาศสำหรับการระเหยเป็นไอ (VSV for Purge หรือ VSV for EVAP) ควบคุมการดูดเมื่อเครื่องยนต์อยู่ในตำแหน่งเดินเบาเป็นเวลานานและมีอุณหภูมิเหมาะสม
รูปที่ 8 ระบายไอเชื้อเพลิงแบบใช้สัญญาณสุญญากาศ
รูปที่ 9 ระบายไอเชื้อเพลิงด้วยลิ้นควบคุมสุญญากาศ
รูปที่ 10 สรุปวงจรกล่องดักไอน้ำมันแบบใช้ถ่านทั้ง 5 แบบ
ระบบเชื้อเพลิง (Fuel System)
คลิกดูรูปภาพประกอบระบบเชื้อเพลิง
เชื้อเพลิงจะถูกสร้างให้มีความดันสูงโดยดูดเชื้อเพลิงจากถัง ปั๊มให้มีความดันผ่านท่อ กรองเชื้อเพลิง ท่อจ่ายเชื้อเพลิง (Delivery Pipe หรือ Fuel Rail) เข้าสู่หัวฉีดโดยมีตัวคุมค่าความดันเชื้อเพลิงให้เหมาะสมกับความดันอากาศในท่อร่วมไอดี
เครื่องยนต์รุ่นเก่าบางรุ่นจะมีหัวฉีดสตาร์ตเย็น
ระบบจ่ายเชื้อเพลิงถูกแบ่งออกเป็น 2 ชนิดดังต่อไปนี้
1. ระบบเชื้อเพลิงไหลกลับ (Return Fuel System) ระบบจ่ายเชื้อเพลิงมาตรฐานที่ได้ใช้กันมาตั้งแต่ดั้งเดิมนั้นเป็นระบบเชื้อเพลิงไหลกลับสู่ถัง โดยตัวคุมค่าความดัน (Pressure Regulator) ติดตั้งที่ปลายท่อจ่าย แล้วระบายเชื้อเพลิงส่วนเกินจากการควบคุมให้ไหลกลับสู่ถัง ซึ่งระบบนี้มีปัญหาคือเชื้อเพลิงจะพาความร้อนที่ท่อจ่ายกลับเข้าไปในถังเชื้อเพลิงทำให้เชื้อเพลิงในถังจะได้รับอุณหภูมิสูงขึ้นจึงกลายเป็นไอ (เชื้อเพลิงเบนซินเริ่มกลายเป็นไอที่อุณหภูมิ 25 ถึง 215 องศาซี)
รูปที่ 11 ระบบเชื้อเพลิงไหลกลับ
2. ระบบเชื้อเพลิงไร้การไหลกลับ (Returnless Fuel System) เพื่อที่จะให้ลดการกลายเป็นไอของเชื้อเพลิงที่ทำให้เกิดการแพร่กระจายของแก๊สไฮโดรคาร์บอน (HC) ตามมาตรฐานควบคุมมลพิษ ยูโรระดับ 3 และ 4 จึงต้องมีการออกแบบระบบเชื้อเพลิงใหม่ให้เป็นระบบเชื้อเพลิงไร้การไหลกลับ ระบบใหม่นี้จะสามารถลดอุณหภูมิของเชื้อเพลิงลงได้ประมาณ 10 องศาซี ดังนั้นการกลายเป็นไอของเชื้อเพลิงจึงถูกลดลง 33 % (ประมาณ 1 ใน 3 ของระบบจ่ายเชื้อเพลิงแบบเดิม) เพื่อให้สิ่งแวดล้อมที่ดีขึ้นและประหยัดพลังงานจากเชื้อเพลิงที่นับวันจะเหลือน้อยลงไป ตัวคุมค่าความดันเชื้อเพลิง (Fuel Pressure Regulator) ของเครื่องยนต์ที่ใช้ระบบไร้การไหลกลับ (Returnless Fuel System) ถูกติดตั้งที่ด้านเชื้อเพลิงออกจากปั๊มเชื้อเพลิงภายในถังเชื้อเพลิง (บางแบบอยู่นอกถังเชื้อเพลิง หลังกรองเชื้อเพลิง) ซึ่งระบบนี้จะควบคุมความดันไว้ที่ 3.1 - 3.5 kgf/cm
2 โดยที่มิได้สัมพันธ์กับความดันหรือสุญญากาศในท่อร่วมไอดี ดังนั้นจึงเป็นหน้าที่ ของ ECU ที่จะเพิ่มระยะเวลาการฉีดเชื้อเพลิงให้สัมพันธ์กับความดันอากาศในห้องท่อร่วมไอดี ดังนั้นถ้าผู้ที่ซื้อเครื่องยนต์เก่าญี่ปุ่นในรุ่นที่ท่อจ่ายเชื้อเพลิงไม่มีตัวคุมค่าความดันเชื้อเพลิง จะต้องใช้ชุดปั๊มเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์รุ่นนั้นด้วย ซึ่งจะมีตัวคุมค่าความดันเชื้อเพลิงติดตั้งมาด้วย
รูปที่ 12 ระบบเชื้อเพลิงไร้การไหลกลับ
1. ปั๊มเชื้อเพลิง (Fuel Pump)
ปั๊มเชื้อเพลิงรุ่นเก่าจะเป็นแบบติดตั้งอยู่นอกถัง ใต้ท้องรถยนต์ เรียกว่าแบบนอกถัง (In–Line) ซึ่งเป็นชนิดลูกกลิ้ง (Roller Cell) แต่รถยนต์ในปัจจุบันนี้เลิกใช้แล้วเนื่องจากการทำงานของปั๊มใช้ลูกกลิ้ง 5 ลูก หมุนด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสัมผัสกับผนังในตัวเรือนปั๊ม ทำให้เกิดการเสียดสีกันจึงมีความฝืด มีเสียงดัง กินกระแสไฟฟ้าสูง อายุการใช้งานสั้น ความดันจะไม่ค่อยสม่ำเสมอและอาจได้รับอันตรายจากการถูกกระแทกที่ตัวปั๊มหรือท่อด้านดูดดังนั้นรถยนต์ในปัจจุบันจึงใช้ปั๊มเชื้อเพลิงที่จุ่มอยู่ในถังซึ่งเรียกว่าจุ่มในถัง (In–Tank) เป็นชนิดใบพัด (Impeller หรือ Turbine) โดยที่ตัวปั๊มนั้นจะจุ่ม (Submerge) อยู่ในเชื้อเพลิงเพื่อดูดกลืน (Absorb) เสียงจากการทำงานและมีลิ้นระบายความดัน (Relief Valve) จะเปิดเมื่อความดันที่ด้านส่งสูงกว่า 4.5 – 6 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร (kgf/cm
2) เพื่อป้องกันไม่ให้ความดันสูงเกินไปจนอาจจะเกิดอันตรายกับท่อหรืออุปกรณ์อื่นๆ ส่วนลิ้นกันกลับ (Check Valve) จะปิดเมื่อปั๊มเชื้อเพลิงหยุดทำงานแล้วเพื่อให้มีความดันตกค้างในระบบเตรียมสำหรับสตาร์ตในครั้งต่อไปและป้องกันการกลายเป็นไอของเชื้อเพลิงขณะมีอุณหภูมิสูง
ปั๊มเชื้อเพลิงถูกควบคุมการทำงานด้วยรีเลย์ควบคุมปั๊ม (โตโยต้าเรียกว่ารีเลย์เปิดวงจร) ปั๊มเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ระบบ EFI บริษัทต่างๆ จะมีวิธีควบคุมการทำงาน 2 ลักษณะ คือปั๊มเชื้อเพลิงจะไม่ทำงานเมื่อเริ่มเปิดสวิตช์จุดระเบิดตำแหน่ง ON แต่จะทำงานเมื่อเริ่มสตาร์ตเครื่องยนต์ ส่วนอีกลักษณะหนึ่งคือปั๊มเชื้อเพลิงจะทำงานเป็นเวลา 2 หรือ 5 วินาที เมื่อเริ่มเปิดสวิตช์จุดระเบิดตำแหน่ง ON และจะทำงานอีกเมื่อเริ่มสตาร์ตเครื่องยนต์
2. กรองเชื้อเพลิง (Fuel Filter)
กรองเชื้อเพลิงเป็นกรองละเอียด ถ้าสกปรกจะทำให้เครื่องยนต์มีกำลังตก ปั๊มเชื้อเพลิงชำรุดเร็วจึงควรเปลี่ยนตามอายุการใช้งาน (40,000 – 80,000 กม. แล้วแต่รุ่นของรถยนต์) แต่ถ้ารถยนต์มีอายุการใช้งานมากการเปลี่ยนกรองเชื้อเพลิงควรเร็วขึ้นเพราะไส้กรองเชื้อเพลิงอาจเปื่อย
3. ตัวป้องกันการกระเพื่อม (Pulsation Damper)
เครื่องยนต์รุ่นเก่าบางรุ่นจะใช้ตัวป้องกันการกระเพื่อม (ขึ้นอยู่กับความจุกระบอกสูบ และจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงว่าจะมีผลเปลี่ยนแปลงความดันเชื้อเพลิงไปมากน้อยเพียงใด) มีหน้าที่ลดการตกลงอย่างทันทีทันใดของความดันเชื้อเพลิงในขณะที่มีการฉีดเชื้อเพลิงโดยสปริงภายในตัวป้องกันการกระเพื่อม จะดันแผ่นไดอะแฟรม (Diaphragm) ชดเชยความดันขณะที่ตกลงในจังหวะนั้น
4. ตัวคุมค่าความดัน (Pressure Regulator)
ตัวคุมค่าความดันหรือตัวควบคุมความดันติดตั้งที่ปลายท่อจ่าย (Delivery Pipe) มีหน้าที่รักษาความแตกต่างของความดันเชื้อเพลิงให้สูงกว่าความดันของอากาศในท่อร่วมไอดี ให้มีค่าตามที่กำหนดไว้เช่น 2.55, 2.9, 3.06, 3.35 kgf/cm
2 ซึ่งแล้วแต่รุ่นของเครื่องยนต์ หมายความว่าถ้าความดันของอากาศในห้องประจุไอดีต่ำ ความดันของเชื้อเพลิงจะมีค่าต่ำลง แต่ถ้าความดันของอากาศในห้องประจุไอดีมีค่าสูงมากขึ้น ค่าความดันของเชื้อเพลิงจะสูงขึ้นตาม เพื่อให้ปริมาตรการฉีดเชื้อเพลิงคงที่โดยไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความดันในท่อร่วมไอดี
อนึ่งถ้าใช้เกจวัดความดันของเชื้อเพลิงในขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงานอยู่จะอ่านค่าของความดันที่เกจวัดได้ต่ำกว่าค่าที่กล่าวไว้ เพราะว่าเกจวัดความดันจะเปรียบเทียบที่ความดันบรรยากาศซึ่งค่าที่ถูกต้องจะต้องรวมกับค่าความดันของอากาศในห้องประจุไอดี
5. หัวฉีด (Injectors)
เครื่องยนต์ปัจจุบันมีการฉีดเชื้อเพลิงหลายจุด (Multi Point Injection) หรือ MPI ติดตั้งหัวฉีดที่ปลายท่อไอดี จึงมีหัวฉีดแยกประจำของแต่ละกระบอกสูบ
ลักษณะการป้อนเชื้อเพลิงเข้าสู่หัวฉีด มีวิธีการป้อน 2 ชนิดคือ
5.1 ชนิดป้อนที่ด้านบน (Top–Feed Type)
5.2 ชนิดป้อนที่ด้านข้าง (Side–Feed Type)
ปลายลิ้นหัวฉีดจะมีลักษณะแตกต่างกัน แบ่งเป็น 2 แบบ คือแบบเดือย (Pintle) และแบบรู (Hole) ซึ่งแบบรูนี้จะมีตั้งแต่ 1, 2, 3, 4 และรุ่นใหม่จะมี 12 รู เพื่อให้ฝอยละอองของเชื้อเพลิงละเอียดมากยิ่งขึ้น
ระบบ EFI บางระบบเมื่อเปิดสวิตช์จุดระเบิดในตำแหน่ง ON กระแสไฟฟ้าไหลจากสวิตช์จุดระเบิดผ่านฟิวส์ไปยังขดลวดสนามแม่เหล็ก (Solenoid Coil) ของหัวฉีดบางระบบไม่ผ่านสวิตช์จุดระเบิดแต่ผ่านรีเลย์ (ของนิสสันไม่ต้องผ่านสวิตช์จุดระเบิดและรีเลย์) โดยในจังหวะที่มีการฉีดนั้น ECU จะควบคุมให้ทรานซิสเตอร์ (NPN Transistor) (บางรุ่นจะใช้ IC) ต่อกระแสไฟฟ้าที่รออยู่แล้วนั้นให้ไหลครบวงจรลงดิน (Ground) จึงเกิดการเหนี่ยวนำ สนามแม่เหล็กเอาชนะแรงกดของสปริงรวมทั้งความดันของเชื้อเพลิงที่กดด้านบนของลิ้นหัวฉีดและน้ำหนักของลิ้นหัวฉีด ดังนั้นหัวฉีดจึงมีความล่าช้าในการยกลิ้นหัวฉีดให้ฉีดเชื้อเพลิง โดยทั่วไปแล้วความล่าช้าในการเปิดลิ้นหัวฉีดจะต้องไม่เกินกว่า 1 มิลลิวินาที (ms) (0.001 วินาที) ซึ่งการที่ลิ้นหัวฉีดจะเปิดเร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับการออกแบบหัวฉีดและวงจรการควบคุมการฉีดของหัวฉีด โดยที่ระยะการยกตัว (Lift) ของเข็มหัวฉีดแบบเดือยประมาณ 50 – 100 ไมโครเมตร (µm) (0.05 – 0.1 มิลลิเมตรหรือ mm)
ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์นับว่าเป็นเทคโนโลยีที่มีความสำคัญมากในการทำงานร่วมกันกับกลไกต่างๆ ของเครื่องยนต์ EFI ซึ่งเป็นระบบที่มีกระบวนการทำงานทางคอมพิวเตอร์คือต้องมีสัญญาณข้อมูลจากตัวรับรู้ (Sensor) หรือสวิตช์ส่งสัญญาณเข้าไปประมวลผลยังหน่วยควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) แล้วส่งสัญญาณออกไปยังอุปกรณ์ทำงานหรือตัวกระตุ้น (Actuator) ดังตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ 13
รูปที่ 13 ระบบการทำงานของเครื่องยนต์ EFI (ตัวอย่างเครื่องยนต์ Honda B16A VTEC)
1. ตัวรับรู้ (Sensor)
สัญญาณจากตัวรับรู้ ตัวอย่างดังเช่นที่แสดงในรูปที่ 13 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ระบบ EFI ของฮอนด้า PGM-FI (Programmed-Fuel Injection) คือเครื่องยนต์ Honda B16A VTEC มีตัวรับรู้หรือสัญญาณทางระบบไฟฟ้าเข้า ECU ดังต่อไปนี้
1.1 ตัวรับรู้มุมเพลาข้อเหวี่ยง (Crank Sensor) ซึ่ง ECU นำไปคำนวณหาความเร็วรอบเครื่องยนต์ด้วย ติดตั้งอยู่ในจานจ่าย
1.2 ตัวรับรู้ตำแหน่งศูนย์ตายบนหรือ TDC (TDC Sensor) ติดตั้งอยู่ในจานจ่าย
1.3 ตัวรับรู้สูบที่ 1 (CYL Sensor) ติดตั้งอยู่ในจานจ่าย
1.4 ตัวรับรู้ความดันสมบูรณ์ในท่อร่วม (MAP Sensor) ติดตั้งอยู่ที่ตัวถังรถยนต์ใกล้ท่อร่วมไอดีโดยมีท่อสุญญากาศต่อมาที่ห้องประจุไอดี (รุ่นต่อมาติดตั้งอยู่บนห้องประจุไอดีใกล้กับลิ้นเร่งโดยไม่ต้องใชท่อสุญญากาศ)
1.5 ตัวรับรู้อุณหภูมิน้ำ (หล่อเย็น) (TW Sensor) ติดตั้งอยู่ท้ายเครื่องยนต์ด้านล่างจานจ่าย
1.6 ตัวรับรู้มุมลิ้นเร่ง (TH Sensor) ติดตั้งอยู่ตรงข้ามกลไกเปิดลิ้นเร่ง
1.7 ตัวรับรู้อุณหภูมิอากาศ (TA Sensor) ติดตั้งอยู่ที่ท่อร่วมไอดีสูบที่ 1
1.8 ตัวรับรู้ออกซิเจน (Oxygen Sensor) ติดตั้งอยู่ที่ท่อร่วมไอเสียก่อนเข้าเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา
1.9 ตัวรับรู้การน็อก (Knock Sensor) ติดตั้งอยู่ที่ตรงกลางเสื้อสูบใต้ท่อร่วมไอดี
1.10 สวิตช์ความดันเชื้อเพลิงเครื่องของระบบ VTEC ติดตั้งอยู่ใต้ลิ้นโซเลนอยด์ควบคุม VTEC
1.11 สวิตช์ความดันเชื้อเพลิงพวงมาลัยกำลัง ติดตั้งอยู่ที่ท่อเชื้อเพลิงพวงมาลัยกำลังด้านความดันสูง
1.12 ตัวรับรู้ความเร็วรถยนต์ (Vehicle Speed Sensor หรือ VSS) ติดตั้งอยู่ชุดเกียร์ด้านเพลาส่งกำลัง
1.13 สัญญาณส่งออกการจุดระเบิด (Ignition Output Signal) ติดตั้งอยู่ในจานจ่าย
1.14 อุปกรณ์รับรู้ภาระทางไฟฟ้า ((ELD) ติดตั้งอยู่ที่ชุดกล่องฟิวส์ข้างแบตเตอรี่
2. หน่วยควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ (ECU)
หน่วยควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Control Unit) หรือ ECU เป็นระบบไมโครคอมพิวเตอร์ ใน ECU มีหน่วยประมวลผลกลางหรือ CPU ควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์โดยสั่งการไปยังตัวกระตุ้น ดังแสดงในรูปที่ 13
การทำงานของระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ (Computer-Controlled System) จะถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วนคือภาคสัญญาณเข้า ขบวนการ (หน่วยควบคุม) และภาคสัญญาณออก
2.1 ภาคสัญญาณเข้า (Input Periphery)
สัญญาณเข้าถูกส่งมาจากตัวรับรู้ (Sensors) อาจติดตั้งอยู่ตามจุดต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ มีอยู่หลายจุดและรวมทั้งสัญญาณจากการทำงานของอุปกรณ์ทางไฟฟ้าต่าง ๆ ของรถยนต์ โดยตัวรับรู้อาจส่งสัญญาณเป็นแรงเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ หรือรวดเร็วในรูปแบบที่เป็นคลื่นสัญญาณต่าง ๆ เรียกว่า พัลส์ (Pulses) เช่นคลื่นรูปสี่เหลี่ยม (Square Wave) คลื่นรูปไซน์ (Sine Wave) คลื่นรูปฟันเลื่อย (Sawtooth Wave) ตัวรับรู้บางแบบส่งแรงเคลื่อนไปที่ ECU แต่บางแบบอาจต่อไฟฟ้าให้ลงดิน (Ground)
2.2 กระบวนการ (Process) หรือหน่วยควบคุม (Control Unit)
2.2.1 หน่วยรับส่งข้อมูลส่วนหน้า (I/O Interface) หน่วยควบคุมนี้จะเป็นส่วนรับข้อมูลเข้า (Input Stages) เพื่อแปรเปลี่ยนสัญญาณต่าง ๆ ให้เป็นสัญญาณทางคอมพิวเตอร์ คือเป็นสัญญาณข้อมูลทางตัวเลข (Digital) หมายถึง 1 = มีสัญญาณ (แรงเคลื่อนเป็น 5 V) และ 0 = ไม่มีสัญญาณ (แรงเคลื่อนเป็น 0 V) ดังนั้นหน่วยรับส่งข้อมูลส่วนหน้า (I/O Interface) จึงมีหน้าที่แปรข้อมูลให้ระบบคอมพิวเตอร์อ่านสัญญาณได้ โดยที่ระบบคอมพิวเตอร์ส่งสัญญาณออกจะต้องเปลี่ยนแปลงไปเป็นสัญญาณการควบคุมระบบต่าง ๆ ที่ส่วนส่งข้อมูลออก (Output Stages)
2.2.2 หน่วยนำส่งข้อมูล (Buses) ข้อมูลจากหน่วยรับส่งข้อมูลส่วนหน้าทั้งหมดจะถูกนำส่งไปยังหน่วยความจำและหน่วยประมวลผลกลาง แล้วนำส่งคำสั่งกลับมายังหน่วยรับส่งข้อมูลส่วนหน้าอีก ซึ่งหน่วยนำส่งข้อมูลนี้มี 3 รูปแบบคือ
1) นำส่งข้อมูล (Data Bus)
2) นำส่งแหล่งข้อมูล (Address Bus)
3) นำส่งการควบคุม (Control Bus)
2.2.3 หน่วยความจำ (Memories)
1) แรมหรือ RAM (Random Access Memory) ความจำ RAM ทำการอ่านข้อมูลที่ได้รับรายงานสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ที่ส่งมาจากตัวรับรู้และสัญญาณทั้งหมด แล้วจึงบันทึกค่าไว้ จากนั้นหน่วยความจำ RAM จึงส่งผลข้อมูลไปยัง CPU ซึ่งข้อมูลของความจำ RAM จะถูกลบหายไปเมื่อดับเครื่องยนต์ (ปิดสวิตช์จุดระเบิดตำแหน่ง OFF) แต่มีข้อมูลส่วนหนึ่งที่ CPU วิเคราะห์ว่าสัญญาณจากตัวรับรู้ตัวใดตัวหนึ่ง (หรือหลายตัว) เกิดมีค่าผิดปกติจากที่ได้กำหนดไว้ ความจำ RAM นี้จะบันทึกว่าตัวรับรู้นั้นว่าเกิดการบกพร่อง โดยใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ที่ต่อผ่านฟิวส์เข้ามาโดยตรงตลอดเวลาสำหรับเลี้ยงหน่วยความจำ RAM ที่บันทึกว่าตัวรับรู้ใดบกพร่องบ้าง
2) รอมหรือ ROM (Read Only Memory) ความจำ ROM นี้จะถูกบันทึกข้อมูลจากโรงงานผู้ผลิต ซึ่งได้ออกแบบและกำหนดเป็นค่ามาตรฐานต่าง ๆ ความจำ ROM จะเป็นหน่วยความจำถาวรไม่อาจลบได้ แม้แรงเคลื่อนในระบบจะถูกตัดหายไป เครื่องยนต์แต่ละรุ่นมีโปรแกรม (Program) ที่แตกต่างกันเมื่อนำ ROM มาใส่ใน ECU แล้วจะทำการทำลาย (Burned) ขา ROM ออก เราจึงมิอาจแก้ไขหรือเปลี่ยนแปลงใด ๆ ได้เลยนอกจากการเปลี่ยน ROM ตัวใหม่ที่ไม่มีข้อมูลแล้วป้อนข้อมูล (Program) ใหม่ใส่เข้าไปหรือเปลี่ยนเอา ROM สำเร็จรูป (มีข้อมูลบรรจุแล้ว) ใส่ลงไปโดยใช้ขาเสียบ (Socket) ซึ่งวิธีการเปลี่ยน IC–ROM นี้เป็นการดัดแปลงแก้ไข (Modify) ให้ ECU กำหนดการควบคุมการทำงานใหม่ เช่นให้ฉีดเชื้อเพลิงมากขึ้นและมีการตัดการฉีดเชื้อเพลิงที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงขึ้นหรือไม่ตัดการฉีดที่ความเร็วรถยนต์เกิน 180 ก.ม./ช.ม. (ECU เก่าญี่ปุ่นจะตัดการฉีดเชื้อเพลิงที่ความเร็วรถยนต์เกิน 180 ก.ม./ช.ม. เพราะกฎหมายประเทศญี่ปุ่นกำหนดไว้)
2.2.4 หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) (CPU) หรือไมโครโปรเซสเซอร์ (Microprocessor)
หน่วยประมวลผลกลางแบ่งการทำงานออกเป็น 3 ส่วนหรือหน่วยคือ
1) ส่วนควบคุม (Control Section) มีหน้าที่ควบคุมการกำเนิดและอ่านสัญญาณ
2) หน่วยตรรกวิทยาและเลขคณิต (Arithmetic and Logical Unit) หรือ ALU มีหน้าที่ประมวลเหตุผลและคำนวณจากข้อมูลทั้งหมด
3) หน่วยรับรองผล (Registers) มีหน้าที่รับรองผลชั่วคราวและข้อมูลการสั่งการ
2.3 ภาคสัญญาณออก (Output Periphery) ภาคสัญญาณออกคือส่วนที่ทำหน้าที่ทำงาน โดยเรียกอุปกรณ์นี้ว่าตัวกระตุ้น (Actuator) หมายถึงอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์หรือไฟฟ้า ที่ถูกควบคุมการทำงานมาจาก ECU เช่นหัวฉีด (Injector) ตัวช่วยจุดระเบิด (Igniter) (บางระบบเป็นทรานซิสเตอร์กำลัง) ลิ้นควบคุมความเร็วรอบเดินเบา (ISC Valve) ลิ้นสวิตช์สุญญากาศ (VSV) รีเลย์ควบคุมปั๊มเชื้อเพลิง (Fuel Pump Control Relay) (ของระบบที่ใช้ ECU ควบคุม) ลิ้นโซเลนอยด์ (Solenoid Valve) รีเลย์ควบคุมพัดลมไฟฟ้ารวมทั้งรีเลย์ควบคุมคลัตช์แม่เหล็กเป็นต้น
3. ตัวกระตุ้น (Actuator)
ตัวกระตุ้นเป็นอุปกรณ์ทำงานที่ถูกสั่งการควบคุมมาจาก ECU เพื่อให้ระบบต่างๆ ของเครื่องยนต์ทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้ โดยตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ 13 เป็นเครื่องยนต์ Honda B16A VTEC มีตัวกระตุ้นดังต่อไปนี้
3.1 หัวฉีด (Injector) มี 4 หัว ติดตั้งอยู่ที่ท่อ (ราง) จ่ายเชื้อเพลิง
3.2 หน่วยควบคุมการจุดระเบิด (Ignition Control Module หรือ ICM) ติดตั้งอยู่ในจานจ่าย
3.3 ลิ้นควบคุมรอบเดินเบาด้วยอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Air Control Valve หรือ EACV) ติดตั้งอยู่ที่ห้องประจุไอดีใกล้กับลิ้นเร่ง
3.4 ลิ้นโซเลนอยด์ควบคุม VTEC (Spool Solenoid Valve) ติดตั้งอยู่ท้ายเครื่องยนต์ใกล้กับจานจ่าย
3.5 ตัวอุ่นตัวรับรู้ออกซิเจน ติดตั้งอยู่ที่ท่อร่วมไอเสียก่อนเข้าเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา
3.6 รีเลย์ควบคุมปั๊มเชื้อเพลิง (ถ้าเปรียบเทียบกับโตโยต้าคือรีเลย์เปิดวงจร) ติดตั้งอยู่หน่วยเดียวกันกับรีเลย์ควบคุมเครื่องยนต์ (ถ้าเปรียบเทียบกับโตโยต้าคือรีเลย์หลัก EFI)
3.7 มาตรวัดความเร็วรอบเครื่องยนต์
3.8 หลอดไฟตรวจสอบเครื่องยนต์
1.jpg)
