Tìm hiểu về động cơ phun xăng trực tiếp và gián tiếp

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp và gián tiếp
Ngày đăng: 12-05-2008
Tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí xả độc hại vào
môi trường là những vấn đề các hãng xe luôn vươn tới. Lần lượt, hệ
thống phun xăng điện tử rồi phun xăng trực tiếp ra đời thay thế hoàn
toàn cho bộ chế hòa khí.
Động cơ sử dụng hệ thống phun xăng trực
tiếp GDI.
Vòi phun của hệ thống nhiên liệu EFI đa điểm.
Mặt cắt động cơ 3.5L V6 của Lexus sử dụng hệ
thống nhiên liệu GDI.
Với động cơ 3.6L V6 trên chiếc Cadillac CTS, khi sử dụng hệ thống phun
xăng điện tử EFI công suất cực đại chỉ đạt 263 mã lực, mô-men xoắn cực
đại đạt 253 lb/ft. Nhưng với hệ thống phun xăng trực tiếp GDI, công suất
cực đại tăng lên 304 mã lực và mô-men xoắn cực đại 274 lb/ft. Ngoài ra
mức tiêu thụ nhiên liệu cũng giảm xuống khoảng 0,5 lít cho quãng đường
100km.
Trong những động cơ hiện đại, chúng ta thường nghe tới hệ thống phun
xăng trực tiếp GDI (Gasonline Direct Injection) hoặc hệ thống phun xăng
điện tử EFI (Electronic Fuel Injection).
Vậy giữa 2 hệ thống nhiên liệu này có gì khác biệt?
Điểm khác biệt cơ bản nhất giữa GDI và EFI là vị trí của vòi phun nhiên
liệu. Hệ thống GDI sử dụng vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng
cháy với áp suất lớn, còn hệ thống EFI phun nhiên liệu bên ngoài buồng
cháy - phun gián tiếp. Như vậy hệ thống GDI, hỗn hợp (nhiên liệu, không
khí) sẽ hình thành bên trong buồng cháy, còn EFI, hỗn hợp sẽ hình thành
bên ngoài rồi mới qua xupap nạp vào bên trong buồng cháy.
Hệ thống EFI được chia làm 3 loại chính:
- Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection - SPI): Hệ thống
này chỉ dùng một vòi phun trung tâm duy nhất thay thế cho bộ chế hoà khí.
Vòi phun nhiên liệu được đặt ngay trước bướm ga và tạo thành khí hỗn

hợp trên đường nạp. Hệ thống có cấu tạo khá đơn giản, chi phí chế tạo rẻ,
thường chỉ xuất hiện ở những xe nhỏ.
- Hệ thống phun xăng hai điểm (BiPoint Injection - BPI) được nâng cấp từ
hệ phun nhiên liệu đơn điểm. Hệ thống này sử dụng thêm một vòi phun đặt
sau bướm ga nhằm tăng cường nhiên liệu cho hỗn hợp. Thông thường hệ
thống BPI ít được sử dụng do không cải thiện nhiều so với SPI.
- Hệ thống phun xăng đa điểm (MultiPoint Injection - MPI): Mỗi xi-lanh
được trang bị một vòi phun riêng biệt đặt ngay trước xupap. Hệ thống vòi
phun được lấy tín hiệu từ góc quay trục khuỷu để xác định thời điểm phun
chính xác.
Trên thực tế, hệ thống phun xăng điện tử EFI đã 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. Trên những mẫu xe hiện tại vẫn sử dụng hệ
thống nhiên liệu EFI, tuy nguyên lý cơ bản không thay đổi nhưng nhờ có
công nghệ điện tử điều khiển phát triển đã giúp cho hệ thống này ngày
càng hoàn thiện và đạt hiệu quả cao hơn rất nhiều.
Còn với hệ thống GDI thì 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. Cho dù ý
tưởng sử dụng vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng cháy cho
động cơ xăng đã có từ rất lâu nhưng do quá nhiều yếu tố chủ quan - khách
quan khiến cho nhiều hãng tên tuổi phải “lùi bước”. Với việc lắp một vòi
phun nhiên liệu bên trong xilanh (giống động cơ diesel) với áp suất phun
cao, nhà sản xuất hoàn toàn có thể đẩy tỉ số nén của động cơ lên cao, giúp
hỗn hợp không khí-nhiên liệu “tơi” hơn. Quá trình cháy diễn ra “hoàn hảo”,
hiệu suất động cơ cao hơn, công suất lớn hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn và
đặc biệt là giảm thiểu khí xả vào môi trường.
Về cấu tạo của hệ thống nhiên liệu EFI hay GDI khá phức tạp, nhưng
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). Dưới đây là một số cảm biến quan trọng:
- Cảm biến lượng khí nạp: đo lượng không khí xy lanh hút vào.
- Cảm biến ôxy: đo lượng ôxy trong khí thải nhằm xác định nhiên liệu hòa
trộn thừa hay thiếu xăng để ECU hiệu chỉnh khi cần thiết.
-Cảm biến vị trí xupap: giúp ECU điều chỉnh lượng xăng phun vào phù hợp
khi đạp ga .
-Cảm biến nhiệt độ chất chất làm mát: đo nhiệt độ làm việc của động cơ.
-Cảm biến hiệu điện thế để ECU bù ga khi mở các thiết bị điện trong xe.
-Cảm biến áp suất ống tiết liệu: nhằm giúp ECU đo công suất động cơ.
- Cảm biến tốc độ động cơ: dùng để tính toán xung độ động cơ.
Hệ thống nhiên liệu GDI có nhiều ưu điểm hơn hệ thống EFI, nhưng 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
việc chế tạo vòi phun cũng phức tạp hơn. Do vậy chi phí cho hệ thống
nhiên liệu GDI cao hơn nhiều so với EFI. Có lẽ đây là một lý do quan trọng
khiến hệ thống GDI không phổ biến như EFI.

Nhật Linh
(nguồn: autopro)