Các nhà sản xuất xe vẫn luôn không ngừng nghiên cứu để tìm ra các giải pháp nhằm tăng công suất, giảm khí thải và tiết kiệm nhiên liệu cho xe. Chính vì vậy mà hệ thống phun xăng trực tiếp GDI được ra đời với hàng loạt các ưu điểm nổi bật.
Nội dung chính
GDI là gì?
Đối với những người trong nghề thì hệ thống GDI đã không còn xa lạ nữa. Hệ thống này lần đầu tiên xuất hiện là từ năm 1925 trong động cơ Hesselman dành cho máy bay.
Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI
Vậy GDI là gì? Đây là một hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng đốt với áp suất lớn có tên tiếng anh là Gasoline Direct Injection.
Điểm nhấn của hệ thống phun xăng trực tiếp này là thay vì phun ở ngay cửa nạp, GDI lại phun nhiên liệu trực tiếp vào bên trong xilanh với áp suất cao. Trong kỳ nạp, chỉ có không khí vào bên trong trong xi lanh thông qua xupap nạp. Điều đó đảm bảo cho việc điều khiển quá trình phun đốt tốt hơn , có thể cung cấp nhiên liệu muộn hơn trong kỳ nén khi mà xupap đã đóng lại. Với GDI, xăng được phun trực tiếp vào xi lanh nên cho khả năng xóa bỏ hoàn toàn tình trạng có lớp màng bám trên đường ống nạp ngay phía trước xu páp (lớp màng này ở các chế độ phun xăng khác gây ra hiện tượng thừa nhiên liệu, lượng khí thải thải ra môi trường lớn). Do đó cho khả năng tiết kiệm nhiên liệu cũng như giảm khí thải ô nhiễm lớn.
Cấu tạo của hệ thống phun xăng trực tiếp GDI
Hệ thống GDI này được cấu tạo gồm có 2 phần chính:
- Phần thấp áp: Phần này lại gồ có bơm xăng, lọc xăng, van điều áp,… tất cả cùng được đặt trong thùng xăng. Xăng sẽ được bơm qua lọc thô, lọc tinh nhờ đường ống nhiên liệu dẫn tới bơm cao áp.
- Phần cao áp: Phần này gồm có bơm cao áp, ống rail, kim phun và cảm biến áp suất ống rail. Bơm cao áp có nhiệm vụ nén nhiên liệu có sáp suất thấp từ bơm xăng lên thành nhiên liệu áp suất cao và được tích trữ trong ống rail. Cảm biến áp suất ống rail cung cấp thông tin cho ECU.Tại đây, bộ vi xử lý trong ECU sẽ tính toán và biết được áp suất thực tế trong ống rail là bao nhiêu và đưa ra điều chỉnh van FPRV (Fuel Pressure Regulator Valve) – van điều áp trên bơm cao áp. Sau đó, kim phun nhiên liệu dưới áp suất cao vào buồng đốt động cơ sẽ được điều khiển bởi ECM.
Cấu tạo phần cao áp trong GDI
Nguyên lý vận hành của chế độ GDI
Ở hệ thống phun xăng trực tiếp GDI có hai chế độ nạp cơ bản:
- Nạp phân tầng (stratified charge): Chế độ nạp phân tầng phun trễ được sử dụng ở chế độ tải vừa và nhỏ. Nhiên liệu lúc này sẽ được phun vào trong kỳ nén. Tại đây, động cơ hoạt động với tỷ lệ hòa khí hơi loãng do nhiên liệu được phun vào gần với thời điểm đánh lửa, lúc đó chỉ có một lượng nhiên liệu nhỏ tập trung ngay trước bugi. Tuy nhiên lượng khí thải Nox (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O5) ra môi trường lớn nên van EGR được tăng lên để giảm Nox.
- Nạp đồng nhất (homogeneous charge): Khi ỏ chế độ tải nặng, chế độ đồng nhất phun sớm được sử dụng. Nhiên liệu được phun vào trong kỳ nạp tạo thời gian giúp cho hòa khí có được đạt đồng nhất. Tại đây, động cơ hoạt động với tỷ lệ hòa khí cân bằng hoặc hơi giàu. Tỷ lệ Nox phát thải ít nên van EGR không hoạt động.
>>Xem thêm: Xe Concept Là Gì Ý Nghĩa Của Từ Concept Trong Từng Lĩnh Vực
GDI hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau tùy thuộc vào tốc độ động cơ và tải giúp tạo sự ổn định, hiệu quả cho quá trình làm việc của động cơ. Hệ thống phun xăng trực tiếp này có 3 chế độ làm việc cơ bản là chế độ phân tầng (stratified), chế độ đồng nhất (homogeneous) và chế độ đồng nhất loãng (homogeneous lean).
Hộp đen của xe sẽ lựa chọn 1 trong các chế độ trên. Mỗi một chế độ sẽ được xác định bằng tỷ lệ hòa khí. Tỉ lệ hòa khí cân bằng ở động cơ xăng là 14,7:1 (⅄=1). Tuy nhiên, khi ở chế độ phân tầng, tỷ lệ hòa khí lên tới 65:1 từ đó giúp tiết kiệm xăng.
Cách phân biệt GDI với các hệ thống phun xăng khác
Động cơ xe máy hiện nay sử dụng 3 hệ thống “phun xăng” khác nhau đó là chế hòa khí, phun xăng điện tử và phun xăng trực tiếp.
Cách phân biệt GDI
Động cơ sử dụng chế hòa khí thường là những chiếc xe đời cũ, hiện nay đã ít có nhà sản xuất sử dụng chế hào khí nữa. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí của chế hòa khí được hòa trộn phía ngoài xi lanh nên cho lượng hao hụt nhiên liệu lớn.
Động cơ sử dụng phun xăng điện tử (FI) hỗn hợp khí cùng nhiên liệu được hình thành cả trong và ngoài xi lanh do đó vẫn có sự hao phí.
Còn động cơ sử dụng phun xăng trực tiếp GDI thì hỗn hợp nhiên liệu và khí này được phun hoàn toàn bên trong xi lanh cho khả năng tiết kiệm nhiên liệu lớn.
Trên đây là một số thông tin khái lược nhất về hệ thống phun xăng trực tiếp GDI. Hy vọng những thông tin này sẽ hữu ích đối với quý vị trong thực tiễn đời sống.
