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, …Hình 1 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. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ phun xăng trực tiếp GDIHệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ phun xăng trực tiếp GDIHệ 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 điềukhiển phun, và các thiết bị phụ khác như: thùng nhiên liệu, lọc, bơm chuyển tiếp,van an toàn, … Hình 1 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 liệuphải đáp ứng được yêu cầu áp suất phun nhiên liệu của kim phun phải lớn hơn ápsuất trong buồng đốt ở kỳ nén, đồng thời để nhiên liệu được phun tơi hòa trộn tốtvới không khí trong buồng đốt thì áp suất phun đòi hỏi phải lớn hơn áp suất khôngkhí trong buồng đốt ở kỳ nén rất nhiều (tỷ lệ này sẽ được xét phần sau). Việc tạohỗn hợp trong buồng đốt động cơ GDI liên quan trực tiếp đến quá trình cung cấpnhiên liệu. Nếu việc cung cấp nhiên liệu không đạt yêu cầu sẽ dẫn tới quá trình tạohỗn 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 nhiễmmôi trường. Dựa trên cở sở điều khiển cung cấp nhiên liệu ở động cơ PFI, hệthống cung cấp nhiên liệu DISC (direct – injection stratified – charge) của động cơDiesel, hệ thống TCCS (Texeco controlled combustion system) dùng cho đ ộng cơDiesel, hệ thống PROCO (Ford programmed combustion control system), … cácnhà 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 cung cấpnhiên liệu của động cơ GDI ngày càng hoàn thiện hơn. Sau đây chúng ta sẽ xétnhững yêu cầu, cấu tạo, hoạt động của hệ thống nhiên liệu động cơ GDI.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 trộnđều khắp buồng đốt. Hệ thống buồng đốt của động cơ GDI được thiết kế có cácvách dẫn hướng để nhiên liệu khi phun vào sẽ được dẫn hướng va chạm vào lớpkhông khí và được bốc ra từng lớp tạo điều kiện thuận lợi cho việc bốc hơi và hoàtrộn tạo hỗn hợp đồng nhất. Hệ thống nhiên liệu còn phải đáp ứng được điều kiệntạo hỗn hợp phân lớp khi động cơ hoạt động chế độ tải nhỏ.Yêu cầu của áp suất phun:Để kim phun có thể phun vào buồng đốt vào kỳ nén thì áp suất nhiên liệu phải từ4.0 MPa – 13.0 MPa (tuỳ từng loại động cơ). Các kim phun được bố trí chung hệthống common rail (hình 2), hệ thống này phải đảm bảo được việc tạo áp suất nhưyêu cầu vừa nêu và ổn định trong lúc kim hoạt động (vì trong quá trình phun cóthể làm sụt áp suất trên đường ống sẽ ảnh hưởng đến chất lượng quá trình phunnhiên liệu).Đối với dòng nhiên liệu được phun vào buồng đốt nếu áp suất thấp nhiên liệu sẽbốc hơi và hoà trộn không tốt, tuy nhiên nếu phun với áp suất quá cao dòng nhiênnhiêu sẽ xuyên qua khối khí có thể va chạm vào thành của buồng đốt cũng khôngtốt cho việc bốc hơi. Hình 2 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. Kimphun là một nhân tố cấu thành buồng đốt của động cơ GDI: một mặt, nó quyếtđịnh khoảng không gian thời gian và vị trí của dòng nhiên liệu cung cấp chobuồng đốt. Mặt khác, nó quyết định lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt để tạo ratỷ lệ hỗn hợp chính xác và tạo ra vùng hỗn hợp đậm dễ cháy xung quanh bougietại thời điểm đánh lửa.So với kim phun nhiên liệu ở động cơ PFI, thì yêu cầu đối với kim phun động cơGDI đòi hỏi cao hơn nhiều. Trong thời gian ngắn từ 0.9 đến 6.0 ms phải đưa đượclượng nhiên liệu từ 5 đến 60 mg vào buồng đốt và phải đạt được những yêu cầutrên. Mặt khác, vì kim phun được bố trí trực tiếp trong buồng đốt nên nó phải đápứng được các yêu cầu tương tự như kim phun của động cơ Diesel (loại buồng đốtthống nhất).Các loại kim phun:Về cơ bản, thì kim phun hiện nay của loại động cơ GDI không thay đổi nhiều. Cácnhà sản suất chủ yếu phát triển về việc độ tán nhỏ tia nhiên liệu khi phun. Bằngthực nghiệm, người ta chứng minh được góc độ phun tốt nhất của chùm tia phuntừ 300 – 900.Để điều khiển kim phun, người ta dùng thay đổi điện áp hoặc thay đổi cường độdòng điện cấp cho cuộn solenoid. Tuy nhiên, ở kim phun động cơ GDI sử dụngphương pháp điều khiển điện áp (về ưu nhược điểm của các phương pháp điềukhiển này được đánh giá ở động cơ PFI). Để kim phun nhấc lên và nhiên liệu đượcphun vào đòi hỏi phải có thời gian từ lúc cấp điện đến khi ty kim nhấc lên và khity kim đóng cũng cần có thời gian để đóng lại hoàn toàn (thời gian này gọi là thờigian chết). Trong 1 chu trình hoạt động của động cơ thời gian để kim phun cấpnhiên liệu vào động cơ là rất ngắn (từ 0.9 – 6.0 ms nhất là khi động cơ hoạt độngtốc ...