Khác biệt giữa chế hòa khí và phun xăng điện tử

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHUN NHIÊN LIỆU 1.ĐỘNG CƠ XĂNG Phương pháp cung cấp nhiên liệu: sử dụng chế hòa khí phun xăng điện tử Ưu điểm lớn phun xăng điện tử tạo nên hòa khí có tỷ lệ lý tưởng tất xi-lanh Tuy nhiên, phức tạp nên hỏng hóc, hệ thống gây nên nhiều vấn đề 1.1.Bộ chế hòa khí (hay gọi bình xăng con) Được sử dụng xe máy ôtô từ năm đầu ngành công nghiệp Nhiệm vụ hòa trộn không khí xăng cho động Không khí nhiên liệu sau qua chế hòa khí bị hút vào xi-lanh thực quy trình nén-nổ Chế hòa khí có động xăng, động diesel phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt Chế hòa khí hoạt động theo nguyên tắc: Không khí vào qua đường dẫn hẹp (cửa phun) tạo thành chân không phần Do chênh lệch áp suất cửa phun bình chứa nên nhiên liệu qua ống phun hòa lẫn vào dòng không khí Hình Hoạt động chế hòa khí Một số xe sử dụng loại cửa phun cố định (Fixed Venturi-FV) số khác lại dụng loại cửa biến thiên VV (Variable Venturi-VV) Ở loại cửa phun biến thiên, kích thước đường dẫn không khí thay đổi theo thay đổi để điều khiển lượng nhiên liệu phân phối Mục tiêu tất chế hòa khí tạo nên hòa khí có tỷ lệ khối lượng tối ưu không khí nhiên liệu 14,7:1 Với hòa khí đạt tỷ lệ trên, cháy hoàn toàn Một hỗn hợp có tỷ lệ thấp gọi "giàu" có nhiều nhiên liệu so với không khí Ngược lại, hỗn hợp coi "nghèo" Hỗn hợp giàu không cháy hết thừa nhiên liệu gây hao xăng Trong đó, hỗn hợp nghèo không sinh công tối đa, khiến động làm việc yếu thiếu ổn định Để thực điều này, chế hòa khí phải kiểm soát lượng không khí vào động thông qua cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp Tuy nhiên, điểm yếu loại chế hòa khí đáp ứng tỷ lệ lý tưởng khoảng vận hành định nên xe hoạt động không hiệu 1.2 Phun xăng điện tử Xuất sau kiểu phun nhiên liệu chế hòa khí khoảng 70 năm hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI (Electronic Fuel Injection) nhanh chóng trở nên phổ biến khắc phục điểm yếu chế hòa khí Hình Kim phun hệ thống phun nhiên liệu EFI Do vận hành tự động nên hệ thống EFI cần có thông số để điều khiển kim phun đóng mở khoảng thời gian cho lượng nhiên liệu vừa đủ để tạo nên hỗn hợp lý tưởng Các thông số cần thiết để EFI hoạt động ổn định góc quay tốc độ trục khuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ oxy khí thải Những số liệu thu thập từ cảm biến đặt khắp nơi động Phân loại theo vị trí đặt kim phun, EFI chia thành loại phun đa điểm MFI (Multiport Fuel Injection) phun xăng tập trung (kim phun đặt trước bướm ga) Ở MFI, xi-lanh có kim phun tức động V6 có kim phun V8 có kim Không khí nhiên liệu hòa trộn xi-lanh Trong đó, loại phun xăng tập trung có kim phun đặt ống nạp cho xi-lanh Sự phổ biến phun xăng điện tử EFI chứng tỏ ưu điểm lớn Khác với chế hòa khí, EFI mà đặc biệt loại đa điểm MFI tạo nên hòa khí có tỷ lệ gần ngưỡng lý tưởng tất xi-lanh, tùy theo điều kiện vận hành chúng Điều có nghĩa hòa khí buồng đốt cháy hết, qua sinh công tối đa lượng nhiên liệu tiêu thụ mức vừa đủ Hình Hoạt động kim phun xăng Ngoài ưu điểm trên, EFI điều chỉnh lượng xăng theo chế độ vận hành động Chẳng hạn khởi động, hòa khí cần giàu xăng để cháy, hệ thống phun xăng nhiều Khi động ổn định, máy tính điều khiển cho nhiên liệu mức vừa đủ Như vậy, xét phương diện sử dụng nhiên liệu, EFI rõ ràng có nhiều ưu điểm so với chế hòa khí Tuy nhiên, rắc rối EFI bắt nguồn từ phức tạp Nếu xảy hỏng hóc, người sử dụng cách mang xe vào garage, nhờ kỹ thuật viên dùng máy đọc lỗi để xác định nguyên nhân Trong với chế hòa khí, người thợ bình thường chẩn đoán khắc phục Ngoài ra, EFI sử dụng nhiều cảm biến nên cần bị hỏng, hệ thống bị ảnh hưởng, động làm việc ổn định Hỏng hóc thường xảy với loại xe sử dụng EFI Việt Nam tắc đầu kim phun Nguyên nhân chất lượng xăng nước ta chưa cao nên dễ tạo cặn đầu kim, gây tắc khiến động không khởi động chết máy Hiện nay, vài hãng nhân hội giới thiệu sản phẩm có khả làm đầu kim cách pha vào xăng Tuy nhiên, với chất gây tác động đến hệ thống cấp liệu, bạn không nên dùng mà tham khảo thêm nhiều nguồn Cách tốt sử dụng sản phẩm nhà sản xuất tên tuổi có đảm bảo từ hãng xe mà sử dụng ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1 Lịch sử phát triển Động Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý Tự –cháy Ở gần cuối trình nén, nhiên liệu phun vào buồng cháy động để hình thành hòa khí tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosch phát triển Bơm cao áp (Bơm phun Bosch lắp cho động diesel ôtô thương mại ôtô khách vào năm 1936) HTNL Diesel không ngừng cải tiến, với giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà động Diesel đề nhiều biện pháp khác kỹ thuật phun tổ chức trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiễm Khí thải động Diesel thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động diesel hiệu kinh tế động xăng, nhiên hạn chế trình sử dụng như: Thải khói đen lớn tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu cao tiếng ồn lớn… Ngày nay, hầu tiên tiến giới sử dụng hệ thống nhiên liệu (HTNL) Common Rail Diesel lắp cho loại ô tô Hệ thống giải nhược điểm nêu Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải vấn - Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng tăng tốc hòa trộn nhiên liệukhông khí - Tăng áp suất phun, đặc biệt động phun trực tiếp - Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh trình phun để làm giảm HC - Biện pháp hồi lưu phận khí xả (ERG: Exhaust Gas Recirculation) Hiện nay, nhược điểm HTNL Diesel khắc phục cải tiến phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, ứng dụng điều khiển tự động nhờ phát triển công nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động diesel ) Đó HTNL Common Rail Diesel 2.2 Giới thiệu hệ thống Common Rail Diesel: Trong động Diesel đại, áp suất phun thực cho vòi phun cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao chứa hộp chứa (Rail) hay gọi “Ắcquy thủy lực”và phân phối đến vòi phun theo yêu cầu Lợi ích vòi phun Common Rail làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu phun áp suất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun, thời điểm phun Do làm hiệu suất động tính kinh tế nhiên liệu cao So với hệ thống cũ dẫn động cam, hệ thống Common Rail linh hoạt việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động diesel như: - Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe lửa tàu thủy) - Áp suất phun đạt đến 1500 bar - Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động động - Có thể thay đổi thời điểm phun - Phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun phun kết thúc 2.2.1 Nguyên lý hoạt động: Tương tự HTNL diesel thông thường, hình nhiên liệu bơm cung cấp đẩy từ thùng nhiên liệu đường ống thấp áp qua bầu lọc (3) đến Bơm cao áp (2), từ nhiên liệu bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) hay gọi ắc quy thủy lực- đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động Việc tạo áp suất phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với hệ thống Common Rail Áp suất phun tạo độc lập với tốc độ lượng nhiên liệu phun Nhiên liệu trữ với áp suất cao ắc quy thủy lực Lượng phun định điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun áp suất phun tính toán ECU dựa biểu đồ liệu lưu Sau ECU EDU điều khiển kim phun vòi phun xy lanh động để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ cảm biến (10) với áp suất phun đến 1500bar Nhiên liệu thừa vòi phun qua ắcquy thủy lực trở bơm cao áp, van điều khiển áp suất bơm mở để trở thùng nhiên liệu (1) Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến áp suất đầu cuối có bố trí van an toàn (8), áp suất tích trữ ắc quy thủy lực (7) lớn giới hạn van an toàn mở để nhiên liệu tháo thùng chứa (hình 4) 1 Thùng nhiên liệu; Bơm cao áp Common rail; Lọc nhiên liệu; Đường cấp nhiên liệu cao áp; Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; Cảm biến áp suất; Common Rail tích trữ &điều áp nhiên liệu (hay gọi ắcquy thuỷ lực) ; Van an toàn (giới hạn áp suất); Vòi phun; 10 Các cảm biến nối đến ECU Bộ điều khiển thiết bị (EDU); 11.Đường nhiên liệu (thấp áp) ; EDU: (Electronic Driver Unit) ECU : (Electronic Control Unit) Với phương pháp áp suất phun lên đến 1500 bar thực thời điểm động lúc thấp tốc Trong hệ thống Common Rail trình phun chia thành cách phun: Phun mồi (hay Phun sơ khởi- Pre-injection Pilotinjection), Phun (Main injection) phun thứ cấp (Post-injection) Một hệ thống Common Rail Diesel gồm có thành phần : Hình Mạch áp suất thấp - Bơm áp suất cao với van điều chỉnh áp suất van đo lường - Các cảm biến ( tốc độ quay trục khuỷu, trục cam, bàn đạp ra, lưu lượng không khí nước làm mát, cảm biến áp suất Rail …) - Các cấu chấp hành (Vòi phun điều khiển van solenoid, tăng áp, hồi lưu khí xả, đồng hồ đo áp suất…) hình - Bộ điều khiển điện tử (ECU, EDU) kiểm soát lượng phun xác, điều chỉnh áp suất giám sát điều kiện hoạt động động Mạch dầu hồi: Hình Van điều khiển áp suất mở cho phép nhiên liệu lại thùng chứa (mũi tên cho thấy van mở nhiên liệu qua bơm cao áp lại thùng chứa) Hình ECU, cảm biến cấu chấp hành 2.2 Các chức HTNL Common Rail Diesel Với Common Rail, người ta phải phân biệt ba nhóm chức khác nhau: + Mạch áp suất thấp (hình 2) + Mạch áp suất cao (hình 3) + ECU cảm biến ( hình5) Chức : Là điều khiển phun nhiên liệu thời điểm, lượng, áp suất phù hợp chế độ làm việc động Chức phụ: Là điều khiển vòng kín vòng hở điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải, tăng áp, ga tự động,… làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu khí thải độc hại Đánh giá: Qua phân tích ta kết luận Hệ thống Common Rail Diesel có ưu điểm sau: · Tiêu hao nhiên liệu thấp · Phát thải ô nhiễm thấp · Động làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn · Cải thiện tính động · Thiết kế phù hợp để thay cho động Diesel sử dụng Động Diesel hệ “cũ”, trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo tiếng ồn lớn Khi khởi động tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn.Vì làm tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm cao Ở HTNL Common Rail áp suất phun lên đến 1500 bar, phun thời điểm, chế độ làm việc động lúc thấp tốc mà áp suất phun không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu phun tơi nên trình cháy Động làm việc êm dịu nhờ cải tiến Bơm cao áp (hình 6) Với kiểu bơm pittông bố trí hình lệch 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt suất cao, giảm tải trọng động động Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trể phun thứ cấp tạo cho trình cháy hoàn thiện Ngoài ra, hệ thống ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp thêm hồi lưu khí xả (EGR) tăng áp góp phần cải thiện tính động Trong phải kể đến vòi phun Common Rail, thực phun lưu áp suất cao Vòi phun có van trợ lực điện từ Nó thành phần xác cao, chế tạo chịu độ kín khít cực cao Các van, kim phun cuộn điện từ định vị thân vòi phun Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao qua van tiết lưu vào buồng chứa van điều khiển Có áp suất bên vòi phun áp suất ắcquy thủy lực, ta thấy vòi phun thiết kế làm việc áp suất cao chi tiết lò xo, van bi, kim phun van điện từ làm việc phải xác (hình7) Một ưu điểm HTNL Common Rail hãng Bosch trình thiết kế nhằm mục đích thay cho HTNL Diesel cũ, tức việc bố trí thành phần lắp đặt chúng động phù hợp với động tồn Tuy nhiên, HTNL Common Rail tồn là: · Thiết kế chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao · Khó xác định lắp đặt chi tiết Common Rail động cũ Kết luận: Hệ thống Common Rail Diesel đời góp phần cải thiện nhiều cho tính động tính kinh tế nhiên liệu mà lâu người sử dụng nhà Bảo vệ Môi trường mong đợi Nó tạo nên hướng nghiên cứu cho ngành Cơ khí Động lực, Giao thông,… nước Hiện nay, bạn đọc tìm hiểu hệ thống dòng xe Transit, Sprinter,… ... đó, loại phun xăng tập trung có kim phun đặt ống nạp cho xi-lanh Sự phổ biến phun xăng điện tử EFI chứng tỏ ưu điểm lớn Khác với chế hòa khí, EFI mà đặc biệt loại đa điểm MFI tạo nên hòa khí có... 1.2 Phun xăng điện tử Xuất sau kiểu phun nhiên liệu chế hòa khí khoảng 70 năm hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI (Electronic Fuel Injection) nhanh chóng trở nên phổ biến khắc phục điểm yếu chế. .. đến vòi phun Common Rail, thực phun lưu áp suất cao Vòi phun có van trợ lực điện từ Nó thành phần xác cao, chế tạo chịu độ kín khít cực cao Các van, kim phun cuộn điện từ định vị thân vòi phun Dòng