Qua nhieău naím các nhà chê táo ođ tođ đã có nhieău noê lực và cô gaĩng đeơ chê táo ra những đoơng cơ có cođng suât và hieơu suât ngày càng cao đoăng thời giạm thieơu các chât gađy ođ nhieêm có trong khí thại. Hieơn nay heơ thông phun xaíng được sử dúng rât roơng rãi tređn các xe du lịch cao câp. Song song với sự phát trieơn cụa kỹ thuaơt phun xaíng, những tieđu chuaơn ngày càng ngaịt nghèo veă mức đoơ đoơc hái cụa khí xạ đoơng cơ là nguoăn đoơng lực chính đeơ cho ra đời đoơng cơ phun xaíng trực tiêp (GDI – Gasoline Direct Injection).
Trong nhieău naím nghieđn cứu và thử nghieơm cho thây, đoơng cơ GDI là mău đoơng cơ ưu vieơt veă cung câp nhieđn lieơu, buoăng cháy tôi ưu, cođng suât đoơng cơ cao nhât, suât tieđu hao nhieđn lieơu nhỏ nhât và ođ nhieêm mođi trường ít nhât (hơn cạ các lối đoơng cơ phun xaíng đieơn tử đa đieơm).
Đoơng cơ GDI có những ưu đieơm vượt troơi sau:
- Đieău khieơn được lượng xaíng cung câp rât chính xác, heơ sô náp rât cao, thaơm chí hơn hẳn đoơng cơ Diesel.
- Đoơng cơ có khạ naíng làm vieơc được với hoên hợp rât loãng (α = 2,4÷ 2,7) khi xe đát được vaơn tôc tređn 120km/h.
- Do có heơ sô náp lớn và tỷ sô nén cao (ε = 12), cho phép đoơng cơ GDI vừa có khạ naíng tại cao và vaơn hành hoàn hạo hơn hẳn các đoơng cơ phun đa đieơm.
chê hoà khí phun đa đieơm
Diesel GDI
tỷ leơ hoà khí nghèo hơn→
tiêt kieơm nh ieđ n l ieơu, (km/l) cao hơn → Hình 11.80. So sánh tỷ
leơ hoà khí với mức đoơ tiêt kieơm nhieđn lieơu cụa các lối đoơng cơ
V.1. Những đaịc đieơm cụa đoơng cơ GDI
Đường ông náp thẳng góc với piston, táo được sự lưu thođng cụa lưu lượng gió tôi ưu nhât. Hình dáng cụa đưnh piston loăi lõm khác táo thành buoăng cháy tôt nhât, giúp cho sự hình thành hoên hợp nhanh và đeău nhât (hình 11.81).
Bơm xaíng cung câp xaíng có áp suât cao đên kim phun và phun trực tiêp vào xylanh đoơng cơ. Kim phun nhieđn lieơu có áp suât phun cao, táo chuyeơn đoơng xoáy lôc cụa nhieđn lieơu kêt hợp với khođng khí táo thành hòa khí tôt nhât.
Ở chê đoơ tại nhỏ nhieđn lieơu được phun ở cuôi quá trình nén, ở chê đoơ đaăy tại nhieđn lieơu được phun ở quá trình náp.
Thời đieơm phun được tính toán chính xác nhaỉm đáp ứng được sự thay đoơi chê đoơ làm vieơc cụa đoơng cơ. Ở chê đoơ tại trĩng trung bình và xe cháy trong thành phô thì nhieđn lieơu được phun ở cuôi thì nén, giông như đoơng cơ Diesel nhờ đó hoên hợp loãng đi rât nhieău. Khi đoơng cơ ở chê đoơ đaăy tại nhieđn lieơu được phun ở thì náp, đieău này có khạ naíng cung câp moơt hoên hợp đoăng nhât như ở đoơng cơ MPI đeơ đát được hieơu suât cao.
Ở tôc đoơ cao (tređn 120km/h) đoơng cơ GDI sẽ đôt hoên hợp rât loãng, tiêt kieơm được lượng nhieđn lieơu tieđu thú. Ở chê đoơ này nhieđn lieơu được phun ra cuôi thì nén, tỷ leơ hoên hợp này đát heơ sô dư lượng khođng khíα ≈ 2,7 và có theơ đátα ≈ 3,7 khi bao goăm EGR (hình 11.82).
Khi đoơng cơ GDI hốt đoơng ở chê đoơ tại lớn, toàn tại hay tôc đoơ cao thì nhieđn lieơu được phun vào xylanh đoơng cơ trong suôt thì náp, đeơ đạm bạo quá trình cháy dieên ra hoàn toàn. Đoơng cơ làm vieơc được eđm dịu và giạm phát thại ođ nhieêm cho mođi trường.
Hình 11.81. Sơ đoă đoơng cơ GDI.
1 – Bơm xaíng áp suât cao.
2 – Ông góp hút thẳng góc với piston. 3 – Kim phun có áp suât cao.
4 – Hình dáng đưnh piston. 1 3 4 2 1 3 4
Hình 11.82. Heơ sô dư lượng khođng khíα theo các chê đoơ làm vieơc khác nhau.
V.2. Những kêt quạ đát được cụa đoơng cơ GDI
Trong những lối đoơng cơ phun xaíng đa đieơm, do hoên hợp phađn bô khođng thaơt hoàn hạo neđn ạnh hưởng đên hieơu suât cụa quá trình cháy. Tuy nhieđn, đieău này được khaĩc phúc tređn đoơng cơ GDI bởi sự saĩp xêp theo lớp cụa hoên hợp nhieđn lieơu khi được phun vào cuôi thì nén, hoên hợp có tỷ leơ rât loãng. Ở mău đoơng cơ này, hoên hợp có đoơ đaơm đaịc tôt nhât khi nó xêp thành từng lớp quanh đieơn cực cụa bougie, táo đieău kieơn tôt nhât cho quá trình cháy xạy ra. Các lớp hoên hợp càng xa đieơn cực bougie có tỷ leơ càng nhát. Chính đieău này giúp cho đoơng cơ GDI đôt cháy tôt được hoên hợp có thành phaăn rât nhát (α có theơ đát đên 2,7).
Tieđu thú nhieđn lieơu ở chê đoơ caăm chừng: Đoơng cơ “GDI” đạm bạo được sự cháy oơn định ngay cạ ở chê đoơ khođng tại. Ngoài ra nó còn đieău chưnh được tôc đoơ khođng tại. So sánh tieđu hao nhieđn lieơu với những lối đoơng cơ trước đađy ở chê đoơ caăm chừng, ít hơn 40%.
Tieđu hao nhieđn lieơu khi xe cháy ở tôc đoơ 40 km/h, đoơđng cơ GDI sử dúng lượng nhieđn lieơu ít hơn 35% so với những lối đoơng cơ trước đađy.
Những thử nghieơm khi so sánh với đoơng cơ phun đa đieơm truyeăn thông cho kêt quạ như sau:
Kêt quạ thử nghieơm khi xe cháy trong thành phô, đoơng cơ GDI tieđu thú ít hơn 35% lượng nhieđn lieơu so với những lối đoơng MPI cơ trước đađy. Những kêt quạ tređn hình 11.84, cho chúng ta thây raỉng đoơng cơ GDI đã tieđu thú moơt lượng nhieđn lieơu ít hơn cạ đoơng cơ Diesel.
Thay đoơi momen, %
mức tieđu thú nhieđn lieơu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tỷ leơ hoên hợp
Hình 11.83. Quan heơ giữa momen và mức tieđu thú nhieđn lieơu giữa đoơng cơ GDI và
MPI.
Đoơng cơ GDI đã giạm được 97% lượng khí NOX phát ra, đieău này đát được do có sự tham gia cụa boơ tuaăn hoàn khí thại qua EGR và nhờ vào sự hoàn hạo cụa quá trình cháy (hình 11.85).
Đeơ đát được hieơu suât cao hơn so với những lối đoơng cơ MPI trước đađy, đoơng cơ GDI có tỷ sô nénε rât cao (ε= 12) và boơ lĩc khođng khí hữu hieơu. Với ông hút thẳng góc xylanh, làm cho dòng khí đi vào ít toơn thât. Đieău này làm cho quá trình cháy xạy ra nhanh hơn, hoàn hạo hơn và nađng cao được hieơu suât cụa quá trình cháy (hình 11.86).
Tỷ sô nén cho phép tređn đoơng cơ GDI cao hơn (hình 11.87)
Hình 11.85. So sánh veă mức phát thại NOX trong khí xạ.
Hình 11.86. So sánh veă hieơu suât cụa đoơng cơ.
So với những lối đoơng cơ MPI, đoơng cơ GDI taíng theđm được 10% cođng suât và moment xoaĩn đoơng cơ ở mĩi tôc đoơ (hình 11.88).
---