Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống phun xăng trực tiếp gdi

Cảm ơn bạn đã ủng hộ
Nếu cần thêm bản vẽ vui lòng liên hệ email:
để trao đổi thêm nhé.

1


LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy hướng dẫn,cùng các thầy cô trong khoa
Công nghệ ô tô, sau là trường đã tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án này.
Đặc biệt, em xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy TS.D người đã tạo
điều kiện, kiểm tra hướng dẫn em đồng thời đã cho em những ý kiến xác đáng
để em hoàn thành đồ án này .
Sinh viên thực hiện

2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………

……………………………………………………………...

3


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thơng
cũng phát triển khơng ngừng kéo theo đó là vấn đề ơ nhiễm mơi trường mà
những phương tiện này thải ra ngày càng trầm trọng, thậm chí ảnh hưởng
lớn đến sức khỏe con người. Nghành công nghiệp ôtô đã cho ra đời rất
nhiều loại ôtô với các tinh năng và công dụng khác nhau. Nhiều giảm pháp
được đưa ra, một trong những giải pháp được xem là thành công nhất hiện
nay (áp dụng cho động cơ sử dụng nhiên liệu xăng) đó là cho ra đời động
cơ GDI (hỗn hợp được tạo bên trong buồng đốt của động cơ, với sự nạp và
cháy phân lớp) với hệ thống phun xăng trực tiếp. Hệ thống phun xăng trực
tiếp GDI ra đời là một trong những giải pháp cho vấn đề nói trên. Cùng
với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện tử và tin học đã
giúp nghành công nghiệp ôtô thiết kế chế tạo thành công các hệ thống
phun xăng trực tiếp GDI có kết cấu nhỏ gọn, độ chính xác cao, an tồn,
hiệu quả, vì vậy đã nâng cao được cơng suất động cơ, giảm được ô nhiễm
môi trường. Với mục đính củng cố và mở rộng kiến thức chun mơn,
đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao
hiệu quả sử dụng hệ thống nhiên liệu trên ô tô. Em đã đựơc giao thực hiện
đồ án tốt nghiệp với đề tài :“NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG
TRỰC TIẾP GDI” .
Sau một thời gian thực hiện, với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp
đỡ chỉ dẫn của thầy giáo TS. D đến nay đề tài của em đã được hoàn thành.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian cịn hạn chế nên
khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý
thầy cô và các bạn để luận văn của em được hoàn thiện hơn.

4


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1
1.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU PHUN XĂNG
12

Chức năng và yêu cầu của hệ thống nhiên liệu phun xăng

12

1.1

Chức năng :

12

1.2

Yêu cầu :

12

2.

Carburetor ( Bộ chế hòa khí )

14

3.

Fuel Injection EFI ( Hệ thống phun xăng điện tử EFI )

16

4.

Direct Injection GDI ( Hệ thống phun xăng điện tử GDI )

18

4.1

Sơ đồ cấu tạo :

20

4.2

Nguyên lý làm việc

27

4.3

Ưu điểm của động cơ phun xăng trực tiếp GDI :

30

4.4

Nhược điểm của động cơ phun xăng trực tiếp GDI :

32

CHƯƠNG 2
GDI

TÍNH TỐN THƠNG SỐ PHUN XĂNG CHO ĐỘNG CƠ
34

1.

Hệ thống điều khiển điện cho động cơ GDI

34

2.

Hệ thống nạp và thải

43

2.1

Cảm biến áp suất đường ống nạp

43

2.2

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

45

2.3

Hệ thống nhiên liệu ( GDI )

47

3.

4.

Hệ thống đánh lửa

55

3.1

Chức năng và vai trị

56

3.2

Vị trí lắp đặt

56

3.3

Cấu tạo

56

Tính tốn các thơng số khi phun của động cơ GDI

57

4.1

Các số liệu ban đầu :

57

4.2

Tính tốn q trình nạp :

58

4.3

Tính tốn q trình nén

59

4.4

Tính tốn q trình cháy

59

4.5

Tính tốn bơm nhiên liệu

60
5


5.

So sánh kết quả tính tốn lý thuyết với động cơ TOYOTA 3S -FSE

61

5.1

Yêu cầu kim phun

61

5.2

Yêu cầu áp suất phun

61

5.3

Yêu cầu về buồng cháy

62

5.4

Yêu cầu vị trí đặt kim phun

62

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA
HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI
64
1.

2.

3.

4.

5.

Kiểm tra điện áp

64

1.1

Mục đích

64

1.2

An tồn

64

1.3

Chuẩn bị

64

1.4

Các bước tiến hành

64

Kiểm tra mạch nguồn cấp

64

2.1

Mục đích

64

2.2

An tồn

65

2.3

Chuẩn bị

65

2.4

Các bước tiến hành

65

Kiểm tra , sửa chữa bơm xăng

66

3.1

Mục đích :

66

3.2

An tồn

66

3.3

Chuẩn bị

66

3.4

Các bước tiến hành

67

Kiểm tra kim phun

69

4.1

Mục đích

69

4.2

An tồn

69

4.3

Chuẩn bị

70

4.4

Các bước tiến hành

70

Kiểm tra kim phun khởi động lạnh

73

5.1

Mục đích

73

5.2

An tồn

73
6


6.

7.

8.

9.

5.3

Chuẩn bị

73

5.4

Các bước tiến hành

73

Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát

74

6.1

Mục đích

74

6.2

An tồn

74

6.3

Chuẩn bị

75

6.4

Các bước thực hiện

75

Kiểm tra nhiệt độ khơng khí nạp

75

7.1

Mục đích

75

7.2

An tồn

75

7.3

Chuẩn bị

76

7.4

Các bước tiến hành

76

Kiểm tra cảm biến oxy

77

8.1

Mục đích

77

8.2

An tồn

77

8.3

Chuẩn bị

77

8.4

Các bước thực hiện

77

Kiểm tra cảm biến áp suất trên đường ống nạp

77

9.1

Mục đích

77

9.2

An tồn

78

9.3

Chuẩn bị

78

9.4

Các bước thực hiện

78

7


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Q trình hình thành hệ thống phun xăng trực tiếp GDI...................5
Hình 1. 2 ơ tơ sử dụng bộ chế hịa khí...............................................................6
Hình 1. 3 sơ đồ mạch điều khiên hệ thống EFI.................................................8
Hình 1. 4 Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI..................................................11

Hình 1. 5 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của một loại động cơ GDI.....................12
Hình 1. 6 Bơm tiếp vận nhiên liệu..................................................................14
Hình 1. 7 Sơ đồ nguyên lý điều khiển bơm cao áp trong GDI........................14
Hình 1. 8 Ống phân phối của của động cơ GDI 4 xylanh...............................16
Hình 1. 9 Bộ điều áp xăng...............................................................................17
Hình 1. 10 Phương pháp hình thành hỗn hợp phân lớp Ford Proco................20
Y
Hình 2. 1 Biểu đồ kiểm sốt tỷ lệ khơng khí và nhiên liệu
Hình 2. 2 BIểu đồ kiểm sốt đánh lửa chống kích nổ
Hình 2. 3 hệ thống nạp và thải của động cơ GDI
Hình 2. 4 Cảm biến áp suất đường ống nạp
Hình 2. 5 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 2. 6 Hệ thống nhiên liệu
Hình 2. 7 Bơm cao áp và van điều áp nhiên liệu
Hình 2. 8 Kết cấu của bơm nhiên liệu cao áp
Hình 2. 9 Cảm biến áp suất ống phân phối
Hình 2. 10 Van điện tử điều khiển hơi xăng
Hình 2. 11 Kim phun đa điểm
Hình 2. 12 Hệ thống đánh lửa

27
32
33
34
35
37
38
40
41
42

44
46

Hình 3. 1 Khoảng cách kim phun và bugi.......................................................59

Hình 4. 1 Đồng hồ đo áp suất nhiên liệu.........................................................60
Hình 4. 2sơ đồ mạch kiểm tra bơm xăng bằng ECU.......................................62
Hình 4. 3 Đồng hồ đo áp suất..........................................................................64

8


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU PHUN
XĂNG

1. Chức năng và yêu cầu của hệ thống nhiên liệu phun xăng
1.1

Chức năng :

Hệ thống nhiên liệu phun xăng có chức năng cung cấp hỗn hợp nhiên liệukhơng khí (hỗn hợp cháy) cho động cơ hoạt động với hệ số dư lượng khơng
khí nhất định .
1.2

u cầu :

-Nhiên liệu phải được hịa trộn đồng đều với lượng khơng khí có trong buồng
cháy (hỗn hợp cháy phải đồng nhất).

-Thành phần hỗn hợp cháy phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
-Hỗn hợp cháy phải được phân bố đồng đều cho các xylanh của động cơ
nhiều xylanh.
-Phân loại : Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng chúng ta có thể
phân loại theo các tiêu chí sau :
Theo phương pháp cung cấp nhiên liệu vào động cơ gồm :
+) Loại dùng chế hịa khí.
+) Loại dùng vịi phun.
Theo phương pháp cấp nhiên liệu cho bộ chế hịa khí gồm:
+)Loại cưỡng bức.
+)Loại tự cháy.
Theo số vòi phun sử dụng gồm :
+)Hệ thống phun xăng đơn điểm.
+)Hệ tống phun xăng đa điểm.
9


Theo cách điều khiển phun xăng gồm :
+)Hệ thống phun xăng cơ khí.
+)Hệ thống phun xăng cơ - điện tử ( EFI ).
+)Hệ thống phun xăng điện tử (GDI ).

Hình 1. 1 Quá trình hình thành hệ thống phun xăng trực tiếp GDI.
1.Carburetor: Bộ chế hịa khí 2:Injector: Vịi phun
3. Intake port: Cửa hút

4.Fuel Spray: Nhiên liệu

5.Fuel Injection EFI: Hệ thống phun xăng điện tử EFI
6.Direct Injection GDI: Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

-Hiện nay thách thức quan trọng nhất của các nhà sản xuất ô tô đối mặt là
phải cung cấp những chiếc xe hoạt động với công suất cao và hiệu suất nhiên
liệu tối ưu trong khi vẫn đảm bảo thải sạch và sự thoải mái cho người ngồi
trên xe. Nhận thức được tình trạng ấm lên của trái đất là mối đe dọa thật sự
cho chúng ta càng thử thách các nhà sản xuất. Để ngăn chặn nguy cơ này
10


chúng ta cần giảm lượng khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính và để giảm khí CO2
sinh ra chúng ta cần nhanh chóng chế tạo ra những động cơ thải ra ít CO2 hơn
những động cơ truyền thống. Hiện nay thách thức quan trọng nhất của các nhà
sản xuất ô tô đối mặt là phải cung cấp những chiếc xe hoạt động với công suất
cao và hiệu suất nhiên liệu tối ưu trong khi vẫn đảm bảo thải sạch và sự thoải
mái cho người ngồi trên xe. Nhận thức được tình trạng ấm lên của trái đất là
mối đe dọa thật sự cho chúng ta càng thử thách các nhà sản xuất. Để ngăn
chặn nguy cơ này chúng ta cần giảm lượng khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính và
để giảm khí CO2 sinh ra chúng ta cần nhanh chóng chế tạo ra những động cơ
thải ra ít CO2 hơn những động cơ truyền thống.
-Vì vậy mỗi loại động cơ sinh ra sau sẽ khắc phục được nhược điểm của động
cơ sinh ra trước nó và có những ưu điểm riêng biệt , sẽ giảm thải tối thiểu
được vẫn đề về khí thải cũng như CO2 .
2. Carburetor ( Bộ chế hịa khí )
-Chế hịa khí là một dụng cụ dung để trộn khơng khí với nhiên liệu theo một tí
lệ thích hợp và cung cấp hỗn hợp này cho động cơ xăng , hoạt động theo
nguyên tắc hoàn toàn cơ khí .

11


Hình 1. 2 ơ tơ sử dụng bộ chế hịa khí

Ưu điểm:
– Chế hịa khí có có cấu thuần cơ khí vì thế nên có giá thành thấp hơn, ít hư
hỏng hơn.
– Dễ dàng sửa chữa thay thế, chi phí cho việc thay thế bảo dưỡng, sửa chữa
cũng thấp hơn, hệ thống phun xăng điện tử.
– Tinh chỉnh dễ dàng: dễ dàng căn chỉnh và vệ sinh .
Nhược điểm
– Với thời tiết lạnh, hoặc vào buổi sáng thì xe sẽ khó khởi động hơn.
– Chỉ có thể tạo ra tỷ lệ hịa khí lý tưởng ở trong một khoảng vận hành nhất
định, vì thế mà các dịng xe đời cũ sử dụng bộ chế hịa khí chạy sẽ khơng
đượt mượt và linh hoạt như các xe trang bị phun xăng điện tử.
12


– Với cùng một dung tích động cơ thì xe dùng chế hịa khí sẽ hao nhiên liệu
hơn so với hệ thống phun xăng điện tử .
3. Fuel Injection EFI ( Hệ thống phun xăng điện tử EFI )
-Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống cung cấp xăng dung vòi phun xăng
phun cưỡng bức bằng thiết bị điều khiển điện tử ( EFI- Electronic Fuel
Injection).
-Hệ thống phun xăng điện tử EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát
hiện tình trạng khác nhau của động cơ và điều kiện chạy xe. Và ECU động cơ
tính tốn lượng phun nhiên liệu tối ưu, cung cấp xăng cho các vịi phun xăng
chính và vịi phun xăng khởi động lạnh .

Hình 1. 3 sơ đồ mạch điều khiên hệ thống EFI
Hệ thống EFI có ưu điểm là :
1) Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ.
2) Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu hướng

kích nổ bởi hịa khí lỗng hơn.
3) Động cơ chạy khơng tải êm dịu hơn.
13


4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ đều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi tốt,
phân phối xăng đồng đều.
5) Giảm được các khí thải độc hại nhờ hịa khí lỗng.
6) Mơmen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn, xấy nóng
máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn.
7) Tạo ra công suất lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do khơng khí có họng
khuếch tán gây cản trở như động cơ chế hịa khí.
8) Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hịa khí điện tử vì khơng cần đến cánh bướm
gió khởi động, khơng cần các vít hiệu chỉnh.
9) Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơn tốt hơn lại được phun vào xylanh tận
nơi.
10) Đạt được tỷ lệ hịa khí dễ dàng và tỷ lệ hịa khí tối ưu cho động cơ.
11) Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các điều kiện
vận hành.
12) Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường.
-Hệ thống EFI có nhược điểm so với chế hịa khí là: để hoạt động bình
thường, EFI cần rất nhiều thơng số như góc quay và tốc độ trục khuỷu, lưu
lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, tỷ lệ hỗn hợp, nồng
độ oxy ở khí thải…Những số liệu này được thu thập từ các cảm biến đặt khắp
nơi trong động cơ. Chẳng hạn như cảm biến phát hiện nồng độ oxy dư trong
khí thải quá lớn, bộ điều khiển trung tâm (ECU) sẽ ra lệnh cho hệ thống bươm
xăng ít đi, để sao cho nhiên liệu ln cháy hết. Do cần q nhiều thơng số để
tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu nên EFI rất dễ gặp sự cố. Chỉ cần một
cảm biến nào đó hoạt động khơng bình thường, gửi sai thơng tin sẽ ảnh hưởng
tới toàn bộ hệ thống. Nếu cảm biến “chết” hoặc thiết bị nào đó hỏng, thơng số

mà nó chịu trách nhiệm sẽ không tồn tại và ECU sẽ báo lỗi lên đồng hồ “
check engine”.
14


-Ngồi ra trong q trình phun, nếu chất lượng nhiên liệu không tốt, bộ lọc
làm việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới kim phun bị tắc, đống cặn. Khi kim
bị tắc, lượng xăng cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu và
thường xuyên chết máy. Những yếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động của kim
phun cịn có thể dịngđiện khơng đáp ứng u cầu.
-Để cho hệ thống phun xăng điện tử hoạt động có hiệu quả cần có những biện
pháp sau đây:
-Phải kiểm tra các cảm biến của hệ thống thường xuyên như cảm biến nhiệt
độ, cảm biến vị trí bướm ga,…bảo đảm cho các cảm biến này vẫn cịn hoạt
động bình thường và không bị lỗi. Và khi phát hiện một bộ phận cảm biến nào
đó bị hỏng thì cần phải đem ngay đến trạm bảo dưỡng để kịp thời giải quyết
cũng nhằm tránh những tai nạn đáng tiếc xảy ra.
-Với điều kiện tiêu chuẩn nhiên liệu xăng ở việt nam vẫn cònthấp nên việc sử
dụng xe cộ dùng hệ thống phun xăng điện tử gặp rất nhiều khó khăn và hay bị
hư hỏng. Chất lượng xăng ở việt nam còn rất nhiều cặn dẫn đến trong quá
trình phun xăng bộ lọc làm không tốt hiệu quả sẽ dẫn đến kim phun bị tắc và
ống cặn. Làm cho hiệu suất động cơ thấp, không hiệu quả và ảnh hưởng tới
tốn nhiên liệu cũng như làm sản sinh ra công cho động cơ kém.
4. Direct Injection GDI ( Hệ thống phun xăng điện tử GDI )
-Động cơ GDI được chế tạo đảm bảo thân thiện với môi trường bằng cách
giải quyết vấn đề thường đi kèm với những động cơ trước đây như là những
giới hạn về công xuất, giá cả và thiết kế của nó. Cơng nghệ GDI giúp cải
thiện 10-30% hiệu suất tiêu hao nhiên liệu so với những động cơ phun xăng
truyền thống.
-Bên trong động cơ GDI, nhiên liệu được phun trực tiếp vào xi lanh. Giúp loại

trừ những hạn chế trước đây trong việc kiểm soát sự cháy chẳng hạn như là
không thể nạp đủ nhiên liệu sau khi van hút đóng. Để điều khiển sự cháy một
15


cách chính xác, GDI đảm bảo phối hợp giữa tiết kiệm nhiên liệu và tăng công
xuất. Trong những động cơ xăng truyền thống nhiên liệu và khơng khí được
trộn bên ngồi xi lanh. Điều này làm gây ra hao phí nhiên liệu cùng với sự sai
lệch thời điểm phun. Vấn đề này được giải quyết với động cơ D-4 của Toyota.
Nhiên liệu được phun trực tiếp vào xi lanh đúng thời điểm làm tăng hiệu suất
nhiên liệu và giảm hao phí.
-Trong nhiều năm qua, những kỹ sư thấy rằng nếu ta có thể chế tạo ra một
loại động cơ xăng hoạt động giống như một động cơ diesel. Với động cơ xăng
này nhiên liệu được phun trực tiếp vào xi lanh với hỗn hợp nghèo và hỗn hợp
giàu xung quanh bugi được đánh lửa, như vậy chúng ta có được một động cơ
đạt được hiệu suất nhiên liệu của động cơ diesel .

Hình 1. 4 Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI
-Để đốt cháy được xăng thì xăng và khơng khí phải được hồ trộn để hình
thành ra hỗn hợp nhiên liệu đúng và cùng với sự chính xác về thời điểm phun
thì hỗn hợp nhiên liệu sẽ được nén lại giữa các cực của bugi đúng thời điểm
đánh lửa. Động cơ phun xăng trực tiếp GDI đạt được công nghệ này giúp điều
khiển chính xác hỗn hợp nhiên liệu .
4.1

Sơ đồ cấu tạo :

-Hệ thống điện điều khiển bao gồm các cảm biến để xác định tình trạng làm
việc của động cơ, ECU tính tốn thời điểm và thời gian phun cho phù hợp với
16

tín hiệu từ các cảm biến, và các bộ tác động điều khiển lượng nhiên liệu phun
cơ bản dựa vào các tín hiệu từ ECU.
-Các cảm biến xác định lưu lượng khơng khí nạp, số vịng quay của động cơ ,
tải động cơ, nhiệt độ nước làm mát và sự tăng tốc - giảm tốc. Các cảm biến
gởi tín hiệu về ECU, sau đó ECU sẽ hiệu chỉnh thời gian phun và gởi tín hiệu
đến các kim phun thơng qua bộ biến đổi điện áp EDU, các kim phun sẽ phun
nhiên liệu vào đường ống nạp, lượng nhiên liệu phun tuỳ thuộc vào thời gian
tín hiệu từ ECU.
-Kết cấu piston có nhiều điểm khác so với các động cơ trước đây, đường ống
nạp cũng có nhiều thay đổi để phù hợp với hệ thống.
-Phần lớn động cơ sử dụng hệ thông GDI đều đánh lửa trực tiếp bobin đơn,
bướm ga thơng minh, cảm biến bàn đạp ga. Có thể nói động cơ GDI thích
hợp nhiều cơng nghệ mới nhất của thế giới trong lĩnh vực ơtơ.

Hình 1. 5 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của một loại động cơ GDI.
1.Bộ đo khí nạp

11.Bộ xúc tác khí xả sơ cấp

2.bướm ga

12.Cảm biến lamda

3.Cảm biến áp suất khơng khí trong cở góp nạp

13.Cảm biến nhiệt độ khí xả

4.Bơm áp suất cao

14.Bộ xúc tác NOx trong khí xả

17


5.Van điều khiển dịng khí nạp

15.Cảm biến lamda

6.Ớng phân phối và kim phun áp cao

16.Cảm biến kích nở

7.Bộ điều cỉnh góc phối khí (VVTi)

17.Cảm biến nhiệt độ động cơ

8.Bơbin lửa và bugi

18.Cảm biến tốc độ động cơ

9.Cảm biến trục cam

19.Bơm tiếp vận nhiên liệu(bơm điện)

10.Cảm biến lamda

-Ở động cơ GDI, nhiên liệu được đưa trực tiếp vào buồng đốt ở kỳ nạp hoặc
kỳ nén. Để đưa được nhiên liệu vào buồng đốt động cơ trong kỳ nén, hệ thống

nhiên liệu phải đáp ứng được yêu cầu áp suất phun nhiên liệu của kim phun
phải lớn hơn áp suất trong buồng đốt ở kỳ nén, đồng thời để nhiên liệu được
phun tơi hịa trộn tốt với khơng khí trong buồng đốt thì áp suất phun địi hỏi
phải lớn hơn áp suất khơng khí trong buồng đốt ở kỳ nén rất nhiều (tỷ lệ này
sẽ được xét phần sau).
Việc tạo hỗn hợp trong buồng đốt động cơ GDI liên quan trực tiếp đến quá
trình cung cấp nhiên liệu. Nếu việc cung cấp nhiên liệu khơng đạt u cầu sẽ
dẫn tới q trình tạo hỗn hợp khơng tốt và q trình cháy sẽ không phát huy
hết công suất của động cơ, nhiên liệu khơng được đốt cháy hồn tồn sẽ gây
ra tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Dựa trên cở sở điều khiển cung
cấp nhiên liệu ở động cơ PFI, hệ thống cung cấp nhiên liệu DISC (direct –
injection stratified – charge) của động cơ Diesel, hệ thống TCCS (Texeco
controlled combustion system). dùng cho động cơ Diesel, hệ thống PROCO
(Fordpro grammed combustion control system), … các nhà nghiên cứu đã cho
ra đời hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ GDI.Những năm gần đây,
nhờ sự phát triển của điện tử, máy tính, … hệ thống cung cấp nhiên liệu của
động cơ GDI ngày càng hoàn thiện hơn. Sau đây chúng ta sẽ xét những yêu
cầu, cấu tạo, hoạt động của hệ thống nhiên liệu động cơ GDI.
-Yêu cầu của hệ thống nhiên liệu:Yêu cầu của hệ thống nhiên liệu là phải
cung cấp nhiên liệu với lượng chính xác, khi nhiên liệu phun vào buồng đốt
phải được bốc hơi nhanh chống, và hoà trộn đều khắp buồng đốt. Hệ thống
18


buồng đốt của động cơ GDI được thiết kế có các vách dẫn hướng để nhiên
liệu khi phun vào sẽ được dẫn hướng va chạm vào lớp khơng khí và được bốc
ra từng lớp tạo điều kiện thuận lợi cho việc bốc hơi và hoà trộn tạo hỗn hợp
đồng nhất.Hệ thống nhiên liệu còn phải đáp ứng được điều kiện tạo hỗn hợp
phân lớp khi động cơ hoạt động chế độ tải nhỏ .
4.1.1.1

BƠM TIẾP VẬN NHIÊN LIỆU :

Bơm được dùng trong hệ thống GDI là bơm hoạt động bằng điện, đặt trong
bình chứa nhiên liệu, cung cấp nhiên liệu khoảng 3-6 bar qua các lọc đến bơm
cao áp. Mạch điện điều khiển cho bơm tương tự như đối với hệ thống EFI.

Hình 1. 6 Bơm tiếp vận nhiên liệu
4.1.1.2

BƠM CAO ÁP

Thường dùng là một bơm thể tích, dẫn động bằng cơ khí, kết nối với hai mạch
điện điều khiển chính của hệ thống. Nó được dùng để tăng áp suất của xăng từ
khoảng 6 bar đến khoảng 50-200 bar phụ thuộc vào tải trọng và tốc độ của
động cơ.

Hình 1. 7 Sơ đồ nguyên lý điều khiển bơm cao áp trong GDI
19


Piston của bơm kết nối cơ khí vào trục cam của động cơ, piston vận hành
bằng một cam lắp chung trên trục cam tác động lên đòn bẩy. Ở một số kiểu
GDI, hệ thống điều khiển áp suất và van điều khiển được chế tạo chung với
bơm. Các thành phần của bơm gồm: piston, van điều khiển áp suất và van một
chiều.
Khi van điều khiển mở, xăng từ phía đầu ra của bơm (áp cao) hồi về phía áp
thấp. Van có hai trạng thái mở hoặc đóng, được điều khiển từ ECU
(Electronic Control Unit). Van một chiều ngăn không cho xăng đi ngược về
phía áp thấp.

Chu trình hoạt động của bơm gồm hai hành trình của piston:
-Trong hành trình hút: piston dịch chuyển xuống trong khi van điều khiển mở,
xăng từ phía áp thấp nạp vào trong khơng gian bơm cho đến khi piston dịch
chuyển hết xuống dưới.
-Trong hành trình nén: ban đầu van điều khiển mở, cho xăng chảy về phía áp
thấp. Trong suốt thời gian thực hiện hành trình này, ECU sẽ điều khiển đóng
van bất cứ lúc nào. Khi van đóng, xăng có áp suất cao sẽ làm mở van một
chiều để đi vào ống góp. Chú ý rằng khi có tín hiệu điện từ ECU, van sẽ đóng/
mở hồn tồn và tức thời. ECU sẽ điều khiển van đóng hay mở dưới tín hiệu
từ cảm biến áp suất (lắp trên ống phân phối) sau khi so sánh với giá trị tham
chiếu mà ECU lưu trữ.
4.1.1.3

ỐNG GÓP NHIÊN LIỆU

Là đoạn kết nối giữa cửa thoát xăng áp cao của bơm với ống phân phối. Van
một chiều ngăn khơng cho xăng áp cao từ ống góp đi ngược về bơm. Trên
ống góp được trang bị một van an tồn, van này mở cho xăng áp cao thốt về
phía áp thấp khi giá trị áp suất trong ống vượt ngưỡng giới hạn. Van được
thiết kế với chức năng đảm bảo an toàn cho thiết bị trong hệ thống.

20