Phun xăng điện tử là gì?

Phun xăng điện tử là gì? Phun xăng điện tử là một hệ thống hoà khí được sử dụng trên các dòng xe máy và ô tô hiện nay. Xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử sẽ không sử dụng bình xăng con. Tức không có hệ thống bộ chế hoà khí. Hệ thống phun xăng điện tử có khả năng giúp giảm đáng kể lượng khí thải ra môi trường, tiết kiệm nhiên liệu, vận hành êm ái, khởi động tốt.

Hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô

Xem thêm: Kỹ sư cơ khí là gì?

Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI là gì?

Động cơ phun xăng trực tiếp GDI (Viết tắt của: Gasoline Direct Injection). Có nghĩa là phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ. Công nghệ này hiện nay không còn xa lạ trên các động cơ ô tô ngày nay. Vì đã đã được giới thiệu vào năm 1925 trên động cơ Hesselman giành cho máy bay.

Tiếp sau đó, trong những năm 50, Mercedes cũng đã ứng dụng công nghệ này trên chiếc xe Mercedes Benz Gullwing (1953). Những động cơ phun xăng trực tiếp khi đó chắc chắn sẽ không giống với GDI hiện tại nhưng có thể nói tất cả đã tạo nên nền tảng cho công nghệ phun xăng trực tiếp GDI sau này.

Chi tiết về cấu tạo hệ thống phun xăng trực tiếp GDI:

Về cấu tạo, hệ thống phung xăng trực tiếp GDI có 2 phần chính đó là:

1. Phần thấp áp
2. Phần cao áp

Phần thấp áp:

Phần hệ thống thấp áp hoàn toàn giống với hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường: gồm có bơm xăng, lọc xăng, van điều áp, tất cả được đặt trong thùng xăng. Xăng được bơm hút qua lọc thô, lọc tinh theo đường ống nhiên liệu dẫn đến bơm cao áp

Áp suất nhiên liệu thấp áp: từ 4.5 – 6 kg/cm2 tùy theo xe, nhìn chung áp suất này cao hơn áp suất của hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường nhằm duy trì sự mạnh và ổn định lên bơm cao áp

Cấu tạo phần cao áp:

Nếu như phần áp suất thấp áp gần giống với hệ thống MPI thì sự khác biệt ở đây chủ yếu là bên phần áp suất cao áp gồm có bơm cao áp, ống rail, cảm biến áp suất ống rail và kim phun.

Cảm biến áp suất ống rail FPS:

Cảm biến áp suất ống rail FPS (Fuel Pressure Sensor) thường được gắn ở đầu ống rail dùng để đo áp suất nhiên liệu thực tế ở bên trong ống rail gửi tín hiệu về ECM dưới dạng điện áp. Cảm biến áp suất ống rail có 3 dây: 1 dây dương 5V lấy từ hộp, 1 dây mass hộp và 1 dây tín hiêu đưa về hộp

Chức năng chính của cảm biến áp suất ống rail FPS

ECM dựa vào tín hiệu này để điều khiển lượng phun nhiên liệu vào trong buồng đốt động cơ

Điều khiển van FPRV như đã nói ở trên tùy thuộc vào từng chế độ hoạt động của động cơ

Giám sát van FPRV có hoạt động tốt hay không.

Các đường ống cao áp và ống rail

Tất cả các đường ống này đều được làm từ thép hợp kim không gỉ chống ăn mòn về hóa học. Ống rail hay bên ngoài hay còn gọi là ống sáo. Thuật ngữ rail này lấy từ hệ thống phun dầu điện tử Common Rail vì hình dạng của nó tương tự bên hệ thống phun dầu và nhiệm vụ cũng là để tích trữ nhiên liệu áp suất cao từ bơm cao áp lên.

Kim phun

Một chi tiết cực kỳ quan trọng trong hệ thống này là kim phun. Không giống như động cơ phun xăng thông thường, kim phun GDI được thiết kế với độ chính xác và phun áp suất cao hơn rất nhiều

Nếu như động cơ phun xăng đa điểm MPI, kim phun phun vào trước đường ống nạp thì động cơ GDI. Kim phun phun thẳng trực tiếp vào trong buồng đốt của động cơ giống như động cơ Diesel

Ở động cơ MPI, kim phun được cấp nguồn dương sẵn 12V và được điều khiển mass. Còn trên GDI cả hai dây của kim phun đều được điều khiển bởi hộp ECM

Hiện nay kim phun GDI có hai loại: bằng cuộn từ và bằng Piezo. Tuy nhiên do Piezo là kim phun loại mới hơn cho nên độ phổ biến không bằng loại bằng cuộn từ.

Đối với loại kim bằng cuộn từ điện áp mở kim khoảng từ 50 – 60 VDC tùy loại. Còn đối với kim loại Piezo điện áp nằm khoảng 105. Vì vậy hãy cực kỳ cẩn thận khi sửa chữa liên quan đến điện kim phun. Trường hợp nếu muốn thử bằng đèn Led thì phải dùng trở vài kilo ôm trở lên và phải cẩn thận trong việc cách điện.

Để kiểm tra kim phun, người ta thường dùng phương pháp đo điện trở. Điện trở tiêu chuẩn từ 1.25 ôm ở 20 độ C

Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

Xem thêm: Quỹ tích là gì?

Như các bạn đã biết khác với động cơ xăng thông thường, đối với động cơ dầu Diesel, nhiên liệu được phun thẳng trực tiếp vào buồng đốt động cơ dưới áp lực rất cao trong kỳ nén. Do nhiên liệu phun dưới áp suất cao như vậy hòa trộn với không khí được nén tới nhiệt độ cao => hòa khí tự động bốc cháy và sinh công mà không cần tia lửa điện đốt cháy như trên động cơ xăng.

Cũng lấy từ ý tưởng đó, thay vì phun nhiên liệu trước xupap nạp như những động cơ phun xăng đa điểm MPI (Multi – Port Injection) thông thường, động cơ GDI phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng đốt của động cơ hoàn toàn giống như động cơ dầu. Chỉ có một yếu tố khác biệt là có thêm tia lửa điện để đốt cháy hòa khí. Lý do là vì xăng có hệ số tự cháy rất thấp không thể nào tự cháy giống như dầu được mà phải cần sự trợ giúp của tia lửa điện.

Hệ thống phun xăng điện tử EFI là gì?

Hệ thống phun xăng điện tử ( Viết tắt của Electronic Fuel Injection hoặc Fuel Injection) đây là một thuật ngữ đã vô cùng quen thuộc đối với cả những ai đang sử dụng xe máy.

Quy trình hoạt động hoạt động cơ bản của Fi là sử dụng một khối hệ thống tinh chỉnh và điều khiển điện tử để can thiệp vào các bước phun nhiên liệu vào buồng đốt thiết bị và động cơ nhằm tối ưu hóa việc dùng nhiên liệu.

Phân loại hệ thống phun xăng điện tử EFI:

Hệ thống phun xăng điện tử EFI được chia làm 3 loại chính đó là:

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.

Cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử:

Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu EFI 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 lượng, áp suất), với các cảm biến quan trọng như:

Cảm biến lượng khí nạp: đo lượng không khí xi lanh hút vào.

Cảm biến ôxy: đo lượng oxy 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 trục cam: 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.

Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử EFI

Hệ thống phun xăng điện tử rất phức tạp và gồm nhiều bộ phận hợp thành.

Ta có thể chia EFI ra thành 3 hệ thống nhỏ: hệ thống điều khiển điện tử. Hệ thống nhiên liệu và hệ thống nạp khí. Nguyên lý hoạt động của hệ thống có thể được thể hiện dưới dạng sơ đồ khối như trên hình dưới.

Hệ thống điều khiển điện tử là đảm bảo hỗn hợp khí cháy có tỷ lệ lý tưởng (15:1). Bộ phận chính của hệ thống điều khiển điện tử là bộ Điều khiển trung tâm (ECU). Nó nhận thông tin từ các cảm biến (nhiệt độ nước, nhiệt độ khí nạp, vị trí bướm ga, tín hiệu khởi động và cảm biến ô xy) cùng với tín hiệu đánh lửa và thông tin từ bộ phận đo lượng khí nạp. Sau khi xử lý các tín hiệu thu được ECU sẽ phát tín hiệu điều khiển vòi phun (thông tin về thời điểm phun và lượng phun). Nhờ đó mà lượng nhiên liệu phun vào luôn luôn tỷ lệ với lượng khí nạp.

Hệ thống nhiên liệu

Bao gồm một bơm điện, nó hút xăng từ thùng chứa và đẩy vào hệ thống qua một bầu lọc. Như vậy, khi động cơ hoạt động, trong đường ống phân phối nhiên liệu tới các vòi phun luôn luôn thường trực một áp suất khôg đổi (khoảng 2,5 ̧ 3 kG/cm2), đây cũng chính là áp suất phun. Khi nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU, van điện mở và nhiên liệu được phun vào trong đường ống nạp.

Để giữ áp suất ổn định trên đường ống nhiên liệu cấp tới các vòi phun, người ta bố trí một van điều áp. Ngoài ra đường ống nhiên liệu còn được nối tới vòi phun khởi động nguội bố trí trong buồng khí nạp. Tín hiệu điều khiển vòi phun này được lấy từ công tắc báo khởi động nguội. Công tắc này đặt trong áo nước của xi lanh và đóng, mở tuỳ theo nhiệt độ nước

Hệ thống nạp khí

Bắt đầu từ một bộ lọc khí, sau khi đi qua nó không khí được lọc sạch và được dẫn qua một bộ đo lưu lượng khí nạp (lưu lượng kế hoặc cảm biến đo lưu lượng) rồi đi qua bướm ga. Đi tiếp tới buồng khí và đi vào cụm ống nạp của động cơ. Tại đây, nhiên liệu được phun vào, hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp rồi được hút vào các xi lanh.

Điểm khác biệt giữa 2 hệ thống phun xăng

Khác nhau về cấu tạo

Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu EFI hay GDI đều 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 lượng, áp suất). Với các cảm biến quan trọng như: Cảm biến lượng khí nạp, cảm biến oxi, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ chất chất làm mát, …

Khác nhau về Sức mạnh công suất

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 khi được ứng dụng 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.

Tóm lại, hệ thống nhiên liệu GDI có nhiều ưu điểm hơn so với 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 trong những lý do quan trọng khiến hệ thống GDI không phổ biến như EFI.

Bộ phun xăng điện tử giá bao nhiêu?

• Bộ phun xăng điện tử có giá khoảng từ 700.000-2 triệu VNĐ cho các loại xe gắn máy
• Bộ phun xăng điện tử dành cho ô tô giá khoảng 5 triệu đến 10 triệu tuỳ từng khu vực

Đèn báo phun xăng điện tử không tắt?

Đèn báo phun xăng điện tử không tắt là báo hiệu của việc hệ thống phun xăng điện tử đang gặp trục trặc nào đó. Trong nhiều trường hợp, đèn FI nhấp nháy hoặc không tắt nhưng động cơ vẫn có thể hoạt động bình thường. Tuy nhiên, về lâu về dài, động cơ sẽ yếu dần và có khả năng sẽ không thể khởi động được.

• Cảm biến bị hỏng, bẩn hoặc lỏng giắc cắm.
• Hư hỏng bộ phận chấp hành: tắc kim phun, cháy bơm xăng, tắt lọc xăng,…
• Đứt dây điện.
• Tiếp xúc giữa các mối nối bị oxi hóa.
• ECU bị lỗi, hỏng.

  

Một vài lưu ý về đèn FI

Chỉ khởi động sau khi đèn FI đã tắt

Đèn FI nhấp nháy liên tục không gây ra cháy, nổ. Động cơ vẫn có thể hoạt động bình thường. Tuy nhiên để đảm bảo an toàn, ổn định cho động cơ. Hãy mang xe đi kiểm tra ngay khi có thể.

Chất lượng xăng không đảm bảo cũng là lý do khiến hệ thống phun xăng điện tử gặp trục trặc và đèn FI nháy báo lỗi.

Đèn FI cùng hệ thống phun xăng điện tử hoạt động tốt khi động cơ được bảo dưỡng, làm vệ sinh định kỳ.

Xe máy phun xăng điện tử những điều cần biết

Phun xăng điện tử sử dụng bơm áp suất cao cấp thông qua kim phun được lập trình. Trộn với không khí theo tỷ lệ tối ưu trước khi vào buồng đốt. Ở cấp độ cao hơn là phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt. Nhưng mới chỉ phổ biến trên ôtô.

Do hệ thống FI hoạt động tự động nên cần có các thông số để điều khiển kim phun đóng mở. Nhiên liệu được bơm vào một cách hợp lý. Tuy nhiên do việc sử dụng xe chưa đúng cách, nên dễ xảy ra hỏng hoặc nghẹt đầu kim phun.

Nghẹt kim phun thường kéo theo các hiện tượng như dễ chết máy. Động cơ hoạt động không êm ái, xe giật cục và có thể dẫn tới chết máy. Xe tăng tốc kém, tốc độ cầm chừng không ổn định.

Một trong những nguyên nhân bẩn kim phun là nhiên liệu không đạt chuẩn. Những loại xăng trôi nổi thường bị pha các thành phần dầu nặng. Do đó không cháy hết, lâu ngày gây muộn bám.

Ngoài ra, hệ thống bơm không tốt. Bơm yếu không đủ áp suất, bị rò rỉ cũng khiến xe gặp hiện tượng trên. Một lưu ý là khi đề nổ máy, nên đợi đèn báo bơm xăng tắt mới đề nổ. Đó là hệ thống kiểm tra bơm xăng. Khi tắt có nghĩa mọi thông số bình thường, xe vào trạng thái “sẵn sàng”. Nếu đề nổ ngay khi hệ thống chưa kiểm tra xong. Sẽ không phát hiện được lỗi và có thể gây thêm lỗi nặng hơn.