Hệ thống phun xăng trực tiếp là gì? Hoạt động ra sao?

Buồng đốt được phun nhiên liệu qua hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp ở áp suất cao. Động cơ có thể hoạt động với hiệu suất cao và sử dụng ít nhiên liệu hơn nhờ công nghệ này.

Hầu hết các xe ô tô đời mới hiện nay đều được trang bị hệ thống phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline direct injection), hệ thống này ngày càng trở nên phổ biến. Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Khái niệm hệ thống phun xăng trực tiếp

Thay vì phun xăng tại cửa nạp, hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) sẽ phun vào thẳng buồng đốt của động cơ. Với kỹ thuật này, đường ống nạp phía trước xupap được giữ không có cặn, giúp cải thiện công suất vận hành, giảm lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu.

Hệ thống phun nhiên liệu GDI liên tục được cải tiến về cấu trúc và nguyên lý hoạt động kể từ lần đầu tiên được sử dụng trên ô tô vào năm 1953, mang lại hiệu quả hoạt động ngày càng cao.

Kết cấu của hệ thống phun xăng trực tiếp

Các thành phần áp suất thấp và áp suất cao tạo nên cấu trúc của hệ thống phun trực tiếp GDI. Chúng được liên kết và hỗ trợ lẫn nhau trong suốt quá trình hoạt động.

Phần áp suất thấp

Bơm xăng, bộ lọc nhiên liệu và van điều áp đều nằm trong bình xăng. Tùy thuộc vào mẫu xe, áp suất nhiên liệu dao động từ 4,5 đến 6 kg / cm2, cao hơn áp suất của hệ thống phun đa điểm MPI truyền thống. Trong động cơ phun xăng trực tiếp, hoạt động của phần áp suất thấp giúp duy trì sự ổn định của lực đẩy lên bơm cao áp.

Phần áp suất cao

Phần áp suất cao được tạo thành từ ống rail, kim phun, bộ phận bơm cao áp và cảm biến áp suất ống rail. Bộ phận này nén nhiên liệu áp suất thấp từ bơm xăng chuyển thành nhiên liệu áp suất cao và giữ trong đường ống rail. Thông tin được chuyển đến ECU thông qua cảm biến áp suất ống rail.

Van điều áp của bơm cao áp, FPRV, được bộ vi xử lý trong ECU điều chỉnh trong quá trình vận hành sau khi tính toán và xác định áp suất thực tế trong đường ống. ECU sẽ kiểm soát kim phun nhiên liệu vào thời điểm áp suất cao đi đến buồng đốt của động cơ.

Phương thức hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp

Hệ thống phun xăng trực tiếp hoạt động dựa trên nguyên tắc tương tự như động cơ dầu. Tia lửa đốt cháy hỗn hợp xăng – khí là yếu tố làm nên khác biệt của công nghệ phun xăng GDI. Hai chế độ nạp chính của hệ thống GDI như sau:

Nạp phân tầng

Ở mức tải vừa và nhỏ, xe sử dụng chế độ nạp phân tầng. Kết quả là động cơ chạy với tỷ lệ hòa khí loãng ở 65: 1 và xăng được phun vào tại kỳ nén, tức là ngay trước thời điểm đánh lửa. Chỉ một phần nhỏ nhiên liệu hiện đang tập trung ngay phía trước bugi. Van tuần hoàn khí thải (EGR) sẽ được tăng lên kịp thời để hạ nồng độ NOx do lượng khí NOx (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O5) thải vào khí quyển lúc này lớn.

Nạp đồng nhất

Ở chế độ tải nặng, nhiên liệu được phun vào trong kỳ nạp sẽ giúp hỗn hợp xăng – khí đạt sự đồng nhất. Trong trường hợp này, động cơ chạy với tỷ lệ khí – xăng hơi giàu hoặc cân bằng; van EGR không hoạt động do tỷ lệ phát thải NOx thấp.

Dựa vào tỷ lệ hòa khí, hệ thống GDI phun xăng trực tiếp chọn chế độ nạp. Để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định, hộp đen của ô tô chọn chế độ phù hợp.

Mặc dù chúng đã xuất hiện được nhiều thập kỷ, nhưng hệ thống phun xăng trực tiếp vẫn liên tục được cải tiến. Hệ thống này hiện nay thường được sử dụng trên những chiếc ô tô có hiệu suất động cơ cao và mức tiêu hao nhiên liệu tối ưu.

Bạn cần đăng nhập để tương tác với nội dung này: Đăng nhập.