CHƯƠNG 2. KẾT CẤU HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN XE CƠ SỞ LEXUS
2.2 Vị trí bố trí hệ thống phun xăng trên động cơ 1UR-FSE
Trên động cơ có bố trí rất nhiều phần tử từ đơn giản đến phức tạp. Để đơn giản về việc hình dung các bố trí của các phần tử này trên động cơ thì (hình 2.6) dưới đây sẽ tạo cho ta cái nhìn trực quan nhất về vị trí gắn các phần tử này trên động cơ. Từ đó ta dễ dàng kiểm tra, thay thế sửa chữa khi có các hư hỏng xảy ra .
Hình 2. 3 Các phần tử chủ yếu trên động cơ
Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Đinh Diệp Đức Vinh
12
1 – Bộ truyền động van điều khiển khí nạp; 2 – Van điều khiển khí nạp; 3 – Van dầu điều khiển VVT; 4 – Cảm biến VVT nạp; 5 – Cảm biến VVT xả; 6 – Bơm nhiên liệu cao áp;
7 – Cảm biến vị trí trục khuỷu; 8 – Vòi phun nhiên liệu MPI; 9 – Vòi phun nhiên liệu GDI;
10 – Van xả áp nhiên liệu; 11 – Cảm biến áp suất nhiên liệu; 12 – Van điều khiển hấp thụ hydrocacbon
2.2.1. Công nghệ D4-S
Cấu tạo của công nghệ D – 4S có sự khác biệt khi sử dụng cùng một lúc 2 vòi phun đó là vòi phun trực tiếp và phun trên đường ống nạp như hình sau (hình 2.5):
D4 – S là công nghệ được sử dụng trên động cơ xăng 4 kỳ phiên bản cao cấp. Hệ thống phun xăng được trang bị cả hai loại vòi phun trực tiếp và vòi phun trước cổng nạp, việc tối ưu hóa vòi phun được áp dụng cho vòi phun trực tiếp và vòi phun trước cổng nạp dựa trên việc phân tích tải của động cơ. Trong khi hệ thống vòi phun trực tiếp đặt trong buồng đốt nhằm cung cấp thời gian ngắn nhất và không gian tối ưu để đạt hiệu suất tối đa khi vòng tua máy cao.
Nhờ vậy mà động cơ được cải thiện hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời khí thải đạt chất lượng tốt.
Hệ thống này bao gồm các phần tử chủ yếu như bơm nhiên liệu, ống phân phối và vòi phun. ECM là bộ phận kiểm soát áp suất của bơm cao áp nhiên liệu cũng như thời điểm phun của vòi phun cao áp dựa trên việc truyền tín hiệu đến EDU. Việc ECM điều khiển được là nhờ tín hiệu từ các loại cảm biến do đó tối ưu được thời gian phun và thời điểm phun.
Các cảm biến để lấy tín hiệu cho hệ thống phun xăng kết hợp D-4S: cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến nhiệt nước làm mát, cảm biến vị trí trục khuỷa, cảm biến vị trí trục cam và
Hình 2. 4 Công nghệ D4-S
Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Đinh Diệp Đức Vinh
13 cảm biến tốc độ xe…
Dựa trên tín hiệu từ mỗi cảm biến, ECM kiểm soát khối lượng phun và thời gian của từng loại kim phun (loại phun trực tiếp và cổng) theo tải trọng động cơ và tốc độ động cơ để tối ưu hóa điều kiện đốt cháy.
2.2.2. Cấu tạo
Hệ thống phun xăng trên xe được tích hợp công nghệ D – 4S của TOYOTA, công nghệ này là kết hợp giữa phun xăng đa điểm (MPI) và phun xăng trực tiếp (GDI). Về cấu tạo của hệ thống cũng không có sự khác biệt nhiều so với các hệ thống phun xăng điện tử thông thường, chỉ khác về cách bố trí của vòi phun phun trực tiếp vào trong xy lanh động cơ kết hợp với một vòi phun trước cổng nạp của từng máy.
Sơ đồ cấu tạo được trình bày như hình dưới đây (Hình 2.5):
1 – Vòi phun nhiên liệu đa điểm; 2 – Bơm cao áp cho dãy 2; 3 – Mạch điều khiển vòi phun dãy 1; 4 – Mạch điều khiển vòi phun dãy 2; 5 – Bơm phân phối nhiên liệu; 6 – Van điều tiết áp suất nhiên liệu; 7 – Bơm cao áp cho dãy 1; 8 – Điện trở bơm phân phối nhiên liệu; 9 – Vòi phun nhiên liệu trực tiếp.
Hình 2. 5 Hệ thống phun xăng
Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Đinh Diệp Đức Vinh
14 2.2.3 Nguyên lý hoạt động
Hình 2. 6 Phạm vi hoạt động
Khi kết hợp giữa 2 loại vòi phun nhiên liệu trong cùng một quá trình cháy của động cơ thì nó được phân chia thành 2 kiểu phun cơ bản sau đây:
- Phun phân tầng: Việc này được thực hiện khi động cơ ở trạng thái khởi động lạnh.
Vòi phun trước cổng nạp sẽ phun nhiên liệu khi mà xy lanh đang ở kỳ thải, việc này làm cho nhiên liệu được hòa trộn với không khí trước cổng nạp và sẵn sàng nạp vào buồng đốt ở kỳ nạp.
Khi xy lanh bước vào gần cuối hành trình nén thì vòi phun nhiên liệu trực tiếp với áp suất cao mới phun thêm lượng nhiên liệu vào làm phân tầng hỗn hợp hòa khí thành vùng đậm và nhạt.
Lúc này góc đánh lửa sớm sẽ nhỏ, làm cho nhiệt độ khí thải tăng cao, thúc đẩy sự nóng lên nhanh chóng của các chất xúc tác và cải thiện hiệu suất khí thải.
- Phun đồng nhất: Việc này được thực hiện khi động cơ đang làm việc bình thường, nhằm mục đích tối ưu hóa điều kiện đốt. Nhiên liệu của vòi phun trước cổng nạp vẫn được phun vào thời điểm cuối kỳ thải của xy lanh, đồng thời khi xupap nạp vừa mở thì vòi phun trực tiếp cũng phun nhiên liệu vào xy lanh. Nhờ vậy mà làm đồng nhất được hòa khí trong buồng đốt, giúp làm mát khí nạp, tăng hiệu suất động cơ và tăng momen xoắn động cơ.
Khi động cơ hoạt động ở vòng tua thấp và trung bình (dưới 3000 vòng/phút) các cảm biến thu thập thông tin về nhiệt độ, lưu lượng khí nạp, tốc độ vòng quay, góc mở bàn đạp ga,… báo về bộ xử lý trung tâm (ECM) cho biết tình trạng động cơ đang hoạt động ở mức tiết kiệm nhiên liệu nên ECM ra tín hiệu ngắt kim phun đa điểm ngoài đường ống nạp và chỉ kích hoạt vòi phun trực tiếp (GDI) hoạt động với tỷ lệ hòa khí được hòa trộn cuối kì nén (λ >1 tỷ lệ hòa khí nghèo) nhưng vẫn đảm bảo động cơ hoạt động tốt.
Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Đinh Diệp Đức Vinh