Nghiên cứu, tìm hiểu động cơ phun xăng trực tiếp GDI.

BỘ QUỐC PHÒNG
Trường Đại Học Trần Đại Nghĩa
Khoa ô tô
------

BÀI TIỂU LUẬN

BỘ MÔN: Thiết Bị Xưởng & Nhiên Liệu Dầu Mỡ
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU,NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ
GDI
Giảng viên hướng dẫn : Trần Anh Tuấn
Sinh viên thực hiện: Dung Trần Tín
Trần Quang Nghị
Nguyễn Trung Kiên
Ngô Hoàng Huynh
Lê Chí Vịnh

Tp Hồ Chí Minh, tháng 09, năm 2016

BỘ QUỐC PHÒNG


Trường Đại Học Trần Đại Nghĩa
Khoa ô tô
------

BÀI TIỂU LUẬN
BỘ MÔN: Thiết Bị Xưởng & Nhiên Liệu Dầu Mỡ
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU,NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ
GDI
stt

1

Tên
Trần Quang Nghị

Nội Dung Tìm Hiểu
P1.giới thiệu chung
1.1.lịch sử hình thành
1.2.so sánh động cơ GDI &MPI, phun dầu
cơ khí và CRi
1.3.đặc tính kỹ thuật động cơ GDI và CRi
1.4.đặc điểm hình thành hòa khí trong động
cơ
1.5.các dạng buồng cháy trong động cơ GDI
và CRi

2

Nguyễn Trung
Kiên

P2.Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc.
2.1.Đặc điểm cấu tạo các bộ phận và các
cum chi tiết
2.2 sơ đồ khối và nguyên lý làm việc

3

Ngô Hoàng Huynh

2.3 .Đánh giá hiệu suất và tính kinh tế kỹ
thuật
2.3.1.công suất và mô men
2.3.2.suất tiêu hao nhiên liệu
2.3.3.nồng độ phát thải khí xả

4
5

Lê Chí Vịnh
Dung Trần Tín

Phần power point thuyết trình
Phần power point thuyết trình

Điểm


Phần I.Giới thiệu chung về động cơ
GDI

1.1 Lịch sử hình thành
Vào những năm 70 của thế kỷ trước, việc hình thành hỗn hợp khí trong động cơ
xăng vẫn được thực hiện nhờ bộ chế hoà khí.
Vào năm 1955 mercedes-benz đầu tiên ứng dụng phun xăng trực tiếp vào buồng
cháy của động cơ 6 xy lanh (mercedes- benz 300sl) với thiết bị bơm tạo áp suất
của BOSCH tuy nhiên việc ứng dụng thiết bị này bị quên lãng do thời điểm này
các thiết bị điện tử chưa phát triển và ứng dụng nhiều cho động cơ ô tô .
Mãi đến năm 1996 hãng Mitsubishi lần đầu tiên giới thiệu kiểu phun xăng trực
tiếp vào buồng cháy GDI trên dòng xe Galant Legnum, và là một bước tiến kỳ

diệu trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Với công nghệ GDI, khi động cơ hoạt động ở chế độ tải trọng nhỏ hỗn hợp
xăng và không khí được hòa trộn ở trạng thái loãng tới mức khó tưởng tượng,
còn khi ở chế độ tải trọng trung bình và lớn thì xăng được phun vào buồng cháy
làm hai lần: lần phun đầu tiên gọi là lần phun mồi được phun ở đầu quá trình
nạp, còn lần phun chính được thực hiện ở cuối quá trình nén.


Theo các chuyên gia đánh giá, loại động cơ GDI giúp tiết kiệm
được 15% nhiên liệu so với động cơ phun xăng điện tử EFI
thông thường.
Tuy vậy, động cơ GDI cũng phải giải quyết một số vấn đề nan
giải: do nhiệt độ quá trình cháy tăng nhanh nên hàm lượng ôxit
nitơ trong khí xả khá lớn, do đó phải sử dụng bộ xử lý khí xả
(Catalyser) nhiều thành phần để tách NO2 thành khí nitơ và ôxi
để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.

1.2.
1.2.1 So sánh động cơ GDI VÀ MPI
Điểm giống:
-Sử dụng nhiên liệu xăng.
-Cả 2 đều có sử dụng hệ vòi phun nhiên liệu áp suất cao cùng cáo hệ thống bơm
và van phân phối..Nguyên tắc cơ bản vẫn sử dụng các tín hiệu từ động cơ (qua các
cảm biến) rồi xử lý tại bộ xử lý trung tâm ECU để điều chỉnh vòi phun (thời điểm,
lưu lương, áp suất..).
Điểm khác
GDI
. -GDI (Gasonline Direct Injection)
Hệ thống GDI sử dụng vòi phun nhiên
liệu trực tiếp vào trong buồng cháy với

áp suất lớn,
-Hệ thống GDI, hỗn hợp (nhiên liệu,
không khí) sẽ hình thành bên trong
buồng cháy,
-Phải tới tận năm 1996, hãng Mitsubishi
mới chính thức sử dụng trên mẫu xe
Galant Legnum. Đây là một bước đột
phá trong lịch sử phát triển hệ thống
nhiên liệu cho động cơ đốt trong.
-Hệ thống nhiên liệu GDI có nhiều ưu
điểm hơn MPI

MPI
-MPI (MultiPoint Injection) là hệ thống
phun xăng đa điểm
- Hệ thống EFI phun nhiên liệu bên
ngoài buồng cháy - phun gián tiếp.
- Hỗn hợp sẽ hình thành bên ngoài rồi
mới qua xupap nạp vào bên trong buồng
cháy.
-Xuất hiện từ những năm 1950, nhưng
phải đến những năm 1980, hệ thống này
mới thực sự phát triển rộng rãi tại Châu
Âu.

-It ưu điểm hơn


-Để có thể trang bị hệ thống GDI, vật
liệu sử dụng làm piston và xilanh phải

có độ bền cao, do nhiệt sinh ra trong quá
trình cháy cao hơn rất nhiều, ngoài ra
Chế tạo không quá phức tạp,chi phí
việc chế tạo vòi phun cũng phức tạp
thấp
hơn. Do vậy chi phí cho hệ thống nhiên
liệu GDI cao hơn
=) ĐỘNG CƠ GDI ÍT PHỔ BIẾN HƠN

=) ĐỘNG CƠ MPI PHỔ BIẾN HƠN

1.2.2 So sánh động cơ PHUNG DẦU CƠ KHÍ & COMMON RAIL
Điểm giống:
Sử dụng trên động cơ dầu diesel.
Chúng đều hoạt động chung một nguyên lý.
Lượng phun ra được quyết định bởi điều khiển bàn đạp ga..
Nhiên liệu thừa của vòi phun đi qua bơm cao áp, van điều khiển áp suất tại bơm
mở để nó trở về thùng nhiên liệu . Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến áp suất
và đầu cuối có bố trí van an toàn, nếu áp suất tích trữ trong ắc quy thủy lực lớn
quá giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu tháo về thùng chứa..
Điểm khác
PHUN DẦU CƠ KHÍ
- Điều khiển phun dầu bằng cơ khí.
-Điều khiển phun dầu áp suất cao vào
xy lanh động cơ bằng bơm cao áp .sử
dụng mô men ,tốc độ và thời gian phun
được điều khiển bằng mô men quay từ
cốt máy
- Tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn do ko
điều chỉnh được lưu lượng dầu tối ưu

phù hợp với từng chế độ hoạt động của
động cơ..dẫn đến ô nhiễm môi trường
do dầu đốt cháy không hoàn toàn..sản
sinh nhiều HC, NOx ..
V òi phun của bơm cao áp cơ khí gây
ra tiếng ồn lớn .

COMMON RAIL
-Điều khiển phun dầu bằng bằng ECU
-Lượng phun ra được quyết định bởi
điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun
cũng như áp suất phun được tính toán
bằng ECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu
đã lưu trên nó. Sau đó ECU sẽ điều
khiển các kim phun của các vòi phun
tại mỗi xy lanh động cơ
Áp suất phun được tạo ra độc lập với
tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra
-Vòi phun Common có kết cấu phức
tạp với nhiều chi tiết. làm giảm mức
độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra ở
áp suất rất cao lên đến 1500 barnhờ kết
hợp điều khiển điện tử, kiểm soát


lượng phun, thời điểm phun. Do đó
làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế
nhiên liệu cao hơn, quá trình cháy trở
nên sạch hơn
Động cơ common rail ra đời nhằm

khắc phục những nhược điểm của
động cơ phun dầu cơ khí.

1.3. Đặc tính kỹ thuật động cơ GDI,CRi

1.3.1 Động cơ GDI
Động cơ GDI có những đặc tính nổi bật sau đây:
• Điều khiển được lượng xăng cung cấp rất chính xác, hệ số nạp cao như động
cơ diesel và thậm chí hơn hẳn động cơ diesel
• Động cơ có khảnăng làm việc được với hổn hợp cực loãng( Air/Fuel) = (35¸55) (khi xe đạt được vận tốc trên 120 Km/h).
• Hệ số nạp rất cao, tỉ số nén e cao (e =12). Động cơ GDI vừa có khả năng tải
rất cao, sự vận hành hoàn hảo, vừa có các chỉ tiêu khác hơn hẳn động cơ MPI
• Kim phun nhiên liệu có áp suất phun cao (50 KG/cm2), chuyển động xoáy
lốckết hợp với không khí tạo thành hổn hợp hòa khí ( xăng + gió) tốt nhất .
• Ở chế độ tải nhỏ nhiên liệu được phun ở cuối quá trình nén.Ở chế độ đầy tải
nhiên liệu được phun ở quá trình nạp.
• Tiêu hao nhiên liệu ít hơn 35% so với động cơ phun xăng “ MPI ” hiện nay.
• Quá trình cháy với hổn hợp cực loãng : Ở tốc độ cao (trên 120 Km/h), động
cơ “GDI” sẽ đốt 1 hổn hợp nhiên liệu cực loãng, tiết kiệm được lượng nhiên
liệu tiêu thụ. Ở chế độ này, nhiên liệu được phun ra cuối kỳ nén và kỳ nổ: tỉ lệ
hổn hợp là cực loãng , (Air/Fuel) = 30¸-40 (35¸-55 bao gồm EGR)
• Ở chế độ công suất cực đại : Khi động cơ GDI hoạt động ở chế độ tải lớn, toàn
tải, tốc độ cao thì nhiên liệu được phun vào xi lanh động cơ trong suốt kỳ nạp,


sự cháy hoàn hảo hơn, nhiên liệu được cháy sạch, cháy kiệt, động cơ làm việc
êm dịu, không có tiếng gõ.

1.3.2 . Đặc tính kỹ thuật động cơ CRi (COMMON RAIL)
• Động cơ Common Rail DI-D( Direct Injector Diesel) với kết cấu bơm cao áp

cung cấp nhiên liệu với áp suất cao tập trung tại ống common rail và phân phối
đến từng kim phun. Các kim phun được điều khiển bởi ECU, sau khi nhận các
tín hiệu đầu vào từ các cảm biến, giúp cho động cơ Common Rail đạt được hiệu
suất hoạt động cao nhất đồng thời hạn chế tối đa tiếng ồn và lượng khí thải ra
môi trường.

• So với đặc điểm của hệ thống nhiên liệu cũ ,thì các yêu cầu sau đã được thực
hiện dựa vào đường đặc tính phun lý tưởng
• Lượng nhiên liệu và áp suất nhiên liệu phun độc lập với nhau trong từng điều
kiện hoạt động của động cơ (cho phép dễ đạt được tỉ lệ hỗn hợp A/F lí tưởng).
• Lúc bắt đầu phun, lượng nhiên liệu phun ra chỉ cần một lượng nhỏ.
Các yêu cầu trên đã được thỏa mãn bởi hệ thống Common Rail. Với đặc điểm
phun hai lần : phun mồi và phun chính.

Đường đặc tính phun của hệ thống Common Rail. Hệ thống Common Rail là hệ
thống thiết kế theo module.


- Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắp máy.

- Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao).
- Bơm cao áp (bơm tạo áp lực cao)
Các thiết bị sau được sự hoạt động điều khiển của hệ thống :
- ECU
- Cảm biến tốc độ trục khuỷu.
- Cảm biến tốc độ trục cam.
- Các loại cảm biến khác.
Về cơ bản, kim phun được nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao (rail) bằng
một đường ống ngắn. Kết hợp với đầu phun và van điện từ (solenoid) được
cung cấp điện qua ECU.

Khi van solenoid không được cấp điện thì kim ngừng phun. Nhờ áp suất phun
không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tỉ lệ với độ dài của xung điều khiển
solenoid.
Yêu cầu mở nhanh solenoid được đáp ứng bằng việc sử dụng điện áp cao và
dòng lớn.Thời điểm phun được điều khiển bằng hệ thống điều khiển góc phun
sớm.
Hệ thống này dùng một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ,
và một cảm biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động.


+ Phun mồi ( pilot injection ).
Phun mồi diễn ra sớm đến 90o trước điểm chết trên (ĐCT).
Nếu thời điểm phun mồi xuất hiện nhỏ hơn 400, nhiên liệu có thể bám vào bề
mặt của piston và thành xi lanh và làm loãng dầu bôi trơn.
Trong giai đoan phun mồi, một lượng nhỏ nhiên liệu (1- 4 mm3) được phun vào
xy lanh để ‘’mồi’’. Kết quả là quá trình cháy được cải thiện và đạt được một số
hiệu quả sau :
Áp suất cuối quá trình nén tăng một ít nhờ vào giai đoạn phun mồi và nhiên liệu
cháy một phần.Điều này giúp giảm thời gian trễ cháy, sự tăng đột ngột của áp
suất khí cháy và áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn).
Kết quả là giảm tiếng ồn của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiều
trường hợp giảm được độ độc hại của khí thải.
Quá trình phun mồi góp phần gián tiếp vào việc tăng công suất động cơ.
+ Giai đoạn phun chính ( main injection ).
Công suất đầu ra của động cơ phụ thuộc vào giai đoạn phun chính tiếp theo giai
đoạn phun mồi. Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúp tăng lực kéo
của động cơ. Với hệ thống Common Rail, áp suất phun vẫn giữ không đổi trong
suốt quá trình phun.
+ Giai đoạn phun thứ cấp ( secondary injection ).
Theo quan điểm xử lý khí thải, phun thứ cấp có thể được áp dụng để đốt cháy

NOx.

Nó diễn ra sau ngay giai đoạn phun chính và được xác định để xảy ra trong quá
trình giãn nở hay kỳ thải khoảng 200o sau ĐCT.
Ngược lại so với quá trình phun mồi và phun chính, nhiên liệu phun vào không
được đốt cháy mà để bốc hơi nhờ vào sức nóng của khí thải ở ống thải.
Trong suốt kỳ thải hỗn hợp khí thải và nhiên liệu được đẩy ra ngoài hệ thống
thoát khí thải thông qua xupap thải.
Tuy nhiên một phần của nhiên liệu được đưa lại buồng đốt thông qua hệ thống
luân hồi khí thải EGR và có tác dụng tương tự như chính giai đoạn phun mồi.
Khi bộ hóa khử được lắp để làm giảm NOx, chúng tận dụng nhiên liệu trong khí
thải như là một nhân tố hóa học để làm giảm nồng độ NOx trong khí thải.


1.4.Đặc điểm quá trình hình thành hòa khí trong động cơ

•Vùng nhiên liệu áp suất thấp: Bơm tiếp vận (nằm trong bơm cao áp) hút
nhiên liệu từ thùng chứa à qua lọc nhiên liệu để lọc sạch cặn bẩn và tách nước
và đưa đến van điều khiển hút (SCV) lắp trên bơm cao áp.

•Vùng nhiên liệu áp suất cao: nhiên liệu từ van điều khiển hút (SCV) được
đưa vào buồng bơm, tại đây nhiên liệu sẽ được bơm cao áp nén lên áp suất cao
và thoát ra đường ống dẫn cao áp đi đến ống phân phối và từ ống phân phối đi
đến các kim phun chờ sẵn. Áp suất nhiên liệu sẽ được quyết định bởi tính toán
của ECM tùy theo chế độ làm việc của động cơ thông qua các tín hiệu cảm biến
gửi về. ECM sẽ điều khiển mức độ đóng mở của van SCV để điều khiển áp suất
hệ thống.
Điều khiển phun nhiên liệu: ECM tính toán thời điểm và lượng nhiên liệu phun
ra tối ưu cho từng chế độ làm việc cụ thể của động cơ.

•Cơ sở dựa vào tín hiệu từ cảm biến gửi về và gửi tín hiệu yêu cầu phun nhiên
liệu đến EDU. EDU có nhiệm vụ khuyếch đại điện áp từ 12V à 85V cấp đến
kim phun để mở kim à nhiên liệu có áp suất cao đang chờ sẵng trong ống phân
phối sẽ phun vào buồng đốt khi kim mở và dứt phun khi EDU ngừng cấp điện
cho kim phun.
Thời điểm bắt đầu phun được quyết định bởi thời điểm ECM phát tín hiệu
phun, lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi độ dài thời gian phát tín
hiệu phun của ECM. Tín hiệu yêu cầu phun phát ra càng sớm thời điểm phun
càng sớm và ngược lại, tín hiệu yêu cầu phun phát ra càng dài lượng nhiên liệu
phun ra càng nhiều và ngược lại.
Thời điểm phun nhiên liệu vào động cơ thích ứng với các chế độ hoạt động..để
tạo ra sự cháy hoàn toàn và mô men cần thiết cho từng chế độ hoạt động đó…

1.5 Các dạng buồng cháy động cơ GDI và CRi
1.5.1 dạng buồng cháy động cơ GDI
Dựa vào cơ sở biên dạng buồng cháy MAN-FM (MÁCHINENFABRIKAUGUBURG) , PROCO (FORD PROGAMMER COMBUSTION
CONTROL)
Hệ thống điều khiển TCCS (TEXACO CONTROLLED CONBUSTION
SYSTEM
Các nhà nghiên cứu cho ra đời buồng cháy phun nhiên liệu trực tiếp và phân lớp
đầu tiên DISC (DIRECT INJECTION STRATIFIED CHARGE) Với kiểu


buồng cháy này ,động cơ có thể hoạt động được với tỉ lệ khí/nhên liệu
vàokhoảng 20/1.

Hệ thống buồng cháy của động cơ GDI hoàn thiện phải đảm bảo được cả 2 yếu
tố:
.Tạo hỗn hợp đồng nhất và phân lớp, giữa cáclớp hông có đường chuyểntiếp.

.Tạo được một vùng hỗn hợp đậm (dễ cháy) xung uanh bougie và phải đúng
ngay thời điểm đánh lửa của độngcơ.
Để thỏa mãn 2 yêu cầu trên, người ta đưa ra một số kiểu buồng đốt kết hợp với
việc đặt kim phun vàbougie:
Với các dạng buồng đốt như hình trên, nhiên liệu phun ra nhờ sự cuộn xoáy,
nhào trộn của dòng không khí và hình dạng của buồng đốt sẽ bốc hơi và hoà
trộn nhanh chóng.Đối vớidạng buồng đốt hình kim phun được đặt ngay giữa
trung tâm, vị trí của bougie được bố trí như hình.

h.1 Các dạng buồng đốt cơ bản trong động cơ GDI

1.5.1.1 .Buồng đốt kiểu Spray – Guide:


Sơ đồ chuyển động dòng khí nạp vào của buồng cháy Spray –Guide.

H2.Sơ đồ bố trí buồng cháy động cơ GDI kim phun, bougie

H2 .Hệ thống buồng đốt kiểu Spray – Guide của Renault


1.5.1.2 . Kết cấu buồng đốt kiểu Wall – Guide:

Sơ đồ bố trí kim phun và buồng đốt Wall – Guide.

1.5.1.3 .Hệ thống buồng đốt kiểu Air – Guide:


H3 .Kết cấu buồng đốt kiểu Air – Guide.
1.5.1.4 Hệ thống buồng đốt MAN – FM

Biên dạng hình thành khối hòa khí :


● Biên dạng kết cấu buồng cháy trên một số động cơ thực tiễn
-Kết cấu buồng đốt Benz 300SL

.Kết cấu buồng đốt Honda CVCC

. Kết cấu buồngđốt PROCO (a) & TCCS(b).


.Kết cấu buồng đốt MCP (a) và IH – White (b).


Phần II.Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm
việc
2.1 Đặc điểm cấu tạo các bộ phận và các cụm chi tiết
-Kết cấu động GDI cũng tương tự như động cơ EFI, điểm khác nhau cơ bản là
hệ thống buồn cháy, hệ thống nhiên liệu và hệ thống điều khiển nhiên liệu và
Đánh lửa ECU bộ xử lí khí thải động cơ GDI còn bố trí them bộ xúc tác ( bộ xúc
tác kép) để có thể xử lý khi động cơ hoạt động ở chế độ hỗn hợp nghèo..


●Vị

trí đặt kim phun và bougie:

H3.Mối quan hệ giữa vị trí kim phun và bougie trong buồng đốt động cơ
GDI.

● Các

phương pháp tạo hỗn hợp phân lớp trong buồn đốt động cơGDI:

Về cơ bản, động cơ GDI tạo hỗn hợp phânlớp nghèo không hoạt động ở mức tải
nhỏ. Để tạo một hỗn hợp phân lớp nghèo nhưng khu vực xung quanh bougie hỗn
hợp đậm đặc để có thể cháy được trong thời điểm đánh lửa, hệ thống buồng đốt
động GDI có thể thực thiện theo 3 phương ánsau:
.Bố trí kim phun để hướng dòng nhiên liệu vào đỉnh bougie (Spray – Guide).
.Hướng dòng nhiên liệu vào đỉnh bougie bằng hình dạn ỉnh piston (Wall –
Guide)


.Hướng dòng nhiên liệu vào đỉnh bougie bằng chuyểnđộng của dòng không khí

nạp vào (Air – Guide) .
●

H4 Sơ đồ bố trí buồng cháy của động cơ kim phun, bougi
Và xuppap
Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ phun xăng trực tiếp GDI
Hệ thống nhiên liệu của động cơ GDI về cơ bản bao gồm: bơm tạo áp suất


phun, hệ thống phân phối và ổn định áp suất (common rail), kim phun, hệ
thống điều khiển phun, và các thiết bị phụ khác như: thùng nhiên liệu, lọc,
bơm chuyển tiếp, van an toàn, …

H6 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của một loại động cơ GDI.

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 hòa trộn tốt với không khí trong buồng đốt thì áp suất phun đòi hỏi
phải lớn hơn áp suất không 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 không đạt yêu cầu sẽ
dẫn tới quá trình tạo hỗn hợp không tốt và quá trình cháy sẽ không phát huy
hết công suất của động cơ, nhiên liệu không được đốt cháy hoàn toàn 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
(Ford programmed 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
cungcấp 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
cơGDI.


. 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 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 không 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.

. Hệ thống nhiên liệu của động cơ GDI về cơ bản bao gồm: bơm tạo áp
suất phun, hệ thống phân phối và ổn định áp suất (common rail), kim phun,
hệ thống điều khiển phun, và các thiết bị phụ khác như: thùng nhiên liệu,
lọc, bơm chuyển tiếp, van an toàn,
Hệ thống nhiên liệu của động cơ GDI về cơ bản bao gồm: bơm tạo áp suất
phun, hệ thống phân phối và ổn định áp suất (common rail), kim phun, hệ
thống điều khiển phun, và các thiết bị phụ khác như: thùng nhiên
liệu, lọc, bơm chuyển tiếp, van an toàn, …

.Yêu cầu của áp suất phun:
Để kim phun có thể phun vào buồng đốt vào kỳ nén thì áp suất nhiên liệu phải
từ
4.0 MPa – 13.0 MPa (tuỳ từng loại động cơ). Các kim phun được bố trí chung
hệ thống common rail (hình 2), hệ thống này phải đảm bảo được việc tạo áp


suất như yêu cầu vừa nêu và ổn định trong lúc kim hoạt động (vì trong quá
trình phun có thể làm sụt áp suất trên đường ống sẽ ảnh hưởng đến chất lượng
quá trình phun nhiênliệu).

Đối với dòng nhiên liệu được phun vào buồng đốt ,nếu áp suất thấp nhiên liệu
sẽ bốc hơi và hòa trộn không tốt .Tuy nhiên nếu phun với áp suất qúa cao
dòng nhiên liệu sẽ xuyên qua khối khí có thể va chạm vào thành của buồng
đốt.

H7 Sơ đồ hệ thống bơm, bộ phân phối.

.Yêu cầu của kim phun:
Kim phun nhiên liệu của động cơ GDI được bố trí trực tiếp trong buồng đốt.
Kim phun là một nhân tố cấu thành buồng đốt của động cơ GDI: một mặt, nó
quyết định khoảng không gian thời gian và vị trí của dòng nhiên liệu cung
cấp cho buồng đốt. Mặt khác, nó quyết định lượng nhiên liệu cấp vào buồng
đốt để tạo ra tỷ lệ hỗn hợp chính xác và tạo ra vùng hỗn hợp đậm dễ cháy
xung quanh bougie tại thời điểm đánh lửa.
ng không tốt cho việc bốc hơi.
So với kim phun nhiên liệu ở động cơ PFI, thì yêu cầu đối với kim phun động
cơ GDI đòi hỏi cao hơn nhiều. Trong thời gian ngắn từ 0.9 đến 6.0 ms phải
đưa được lượng nhiên liệu từ 5 đến 60 mg vào buồng đốt và phải đạt được
những yêu cầu trên. Mặt khác, vì kim phun được bố trí trực tiếp trong buồng
đốt nên nó phải đáp ứng được các yêu cầu tương tự như kim phun của động cơ
Diesel (loại buồng đốt thống nhất).

.Các loại kim phun:
Về cơ bản, thì kim phun hiện nay của loại động cơ GDI không thay đổi
nhiều. Các nhà sản suất chủ yếu phát triển về việc độ tán nhỏ tia nhiên liệu
khi phun. Bằng thực nghiệm, người ta chứng minh được góc độ phun tốt
nhất của chùm tia phun từ 300 – 900.
Để điều khiển kim phun, người ta dùng thay đổi điện áp hoặc thay đổi cường
độ dòng điện cấp cho cuộn solenoid. Tuy nhiên, ở kim phun động cơ GDI sử
dụng phương pháp điều khiển điện áp (về ưu nhược điểm của các phương


pháp điều khiển này được đánh giá ở động cơ PFI).

Để kim phun nhấc lên và nhiên liệu được phun vào đòi hỏi phải có thời gian
từ lúc cấp điện đến khi ty kim nhấc lên và khi ty kim đóng cũng cần có thời

gian để đóng lại hoàn toàn (thời gian này gọi là thời gian chết).