Để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm khí thải, tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất động cơ thì các nhà sản xuất ô tô hiện nay đã nghiên cứu rất nhiều phương pháp. Trong đó, sử dụng bình xăng điện tử với hệ thống phun xăng điện tử và phun xăng trực tiếp là biện pháp thay thế cho bộ hòa khí. Do đó, nội dung này sẽ so sánh phun xăng trực tiếp GDI và phun xăng điện tử EFI giúp cho các bạn hiểu rõ hơn.
Hệ thống phun xăng điện tử mặc dù đã ra đời vào năm 1950, nhưng chỉ thực sự được phổ biến rộng rãi vào những năm 1980 tại châu Âu. Cho đến thời điểm hiện tại, hệ thống tiết kiệm xăng điện tử này đã dần hoàn thiện tính năng và mang lại những hiệu quả rõ rệt.
Hệ thống bình xăng điện tử EFI được phân thành:
Phun xăng đơn điểm (SPI): Hệ thống này có cấu tạo khá đơn giản và chi phí lắp đặt rẻ với một vòi phun được đặt trước bướm ga để tạo khí hỗn hợp ở đường nạp, thường thấy ở những xe nhỏ.
Phun xăng 2 điểm (BPI): Ít được ưa chuộng hơn phun xăng đơn điểm vì không có nhiều sự hiệu quả. Loại này chỉ khác ở chỗ là bổ sung một vòi phun sau bướm ga.
Phun xăng đa điểm (MPI): Hệ thống bình xăng điện tử này hoạt động phun xăng bằng cách lấy tín hiệu từ trục khuỷu, mỗi xi lanh sẽ có một vòi phun đặt trước xupap.
Xuất hiện lần đầu tiên trên chiếc Galant Legnum vào năm 1996 của hãng sản xuất Mitsubishi. Hệ thống phun xăng GDI được đánh giá là cuộc cách mạng mới trong lĩnh vực phát triển hệ thống nhiên liệu.
Mặc dù, ý tưởng phun xăng thẳng vào buồng đốt đã xuất hiện từ lâu, nhưng bởi vì vẫn còn nhiều khó khăn trong việc phát triển nên hệ thống này rất ít được sử dụng.
Với một vòi phun trong xi lanh có áp suất lớn thì tỉ số nén động cơ sẽ được đẩy lên cao, làm cho hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí “nhuyễn” hơn giúp cho buồng đốt hoạt động tối ưu mang lại hiệu quả hạn chế khí thải, tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất động cơ.
Hệ thống phun xăng EFI có cấu tạo khá phức tạp với 3 hệ thống nhỏ: Điều khiển điện tử - Nhiên liệu - Nạp khí được thể hiện như sau:
Hệ thống điều khiển điện tử: Gồm một bộ phận chính gọi là ECU (điều khiển trung tâm) có chức năng kiểm soát cảm biến, tín hiệu đánh lửa và khí nạp để điều khiển vòi phun đúng thời điểm.
Hệ thống nhiên liệu: Ở bình xăng điện tử sẽ có một bộ phận là bơm điện giúp đưa xăng ở thùng chứa đi qua bầu lọc vào hệ thống. Khi ECU phát tín hiệu, van điện sẽ mở và nhiên liệu được phun vào ống nạp.
Hệ thống nạp khí: Không khí đi qua bộ lọc khí sẽ được lọc sạch và được cảm biến đo lường, sau đó đi qua bướm ga, buồng khí và ống nạp của động cơ để tạo thành hỗn hợp với nhiên liệu.
Động cơ phun xăng trực tiếp sẽ phun nhiên liệu thẳng vào buồng đốt của động cơ, tương tự như động cơ dầu Diesel nhưng khác ở điểm là hỗ trợ thêm tia lửa điện đốt cháy hòa khí.
Nguyên nhân có sự bổ sung của tia lửa điện là do xăng không giống như dầu, là có hệ số tự cháy rất thấp.
Bình xăng điện tử bao gồm ECU và các cảm biến như:
Cảm biến tốc độ động cơ giúp tính toán các thông số của động cơ.
Cảm biến hiệu điện thế tác động đến các thiết bị điện.
Cảm biến nhiệt độ giúp đo lường, kiểm soát nhiệt độ của động cơ luôn ổn định.
Cảm biến trục cam giúp nhiên liệu được phun đúng thời điểm.
Cảm biến Oxy giúp điều chỉnh việc xe thừa hay thiếu xăng.
Cảm biến khí nạp để kiểm soát không khí hút vào bởi xi lanh.
Về cấu tạo chung thì chỉ có 2 phần là thấp áp và cao áp.
Phần thấp áp gồm các bộ phận như van điều áp, bơm xăng, lọc xăng có tác dụng xử lý và đưa nhiên liệu đến bơm cao áp.
Phần cao áp gồm kim phun, ống rail, cảm biến áp suất, bơm cao áp.
Về mặt cơ bản thì điểm khác nhau giữa hệ thống của bình xăng điện tử EFI và phun xăng GDI chính là vị trí vòi phun. GDI thì phun trực tiếp trong buồng đốt giúp hỗn hợp nhiên liệu được đốt cháy bên trong, còn EFI thì phun gián tiếp tạo hỗn hợp bên ngoài và đưa vào buồng đốt thông qua xupap.
Với động cơ 3,6L V6 của mẫu xe Cadillac CTS thì với trang bị bình xăng điện tử EFI thì chỉ làm công suất cực đại đạt được 263 mã lực và momen xoắn cực đại 253 lb/ft. Ngược lại, hệ thống phun xăng trực tiếp GDI lại tăng công suất cực đại lên đến 304 mã lực, momen xoắn cực đại 274 lb/ft. Bên cạnh đó, mức hao xăng cũng trừ đi 0,5 lít cho 100 km.
Nhìn chung thì hệ thống GDI được đánh giá cao hơn bình xăng điện tử EFI. Tuy nhiên, chi phí để sở hữu phun xăng trực tiếp khá cao liên quan đến nhiệt độ cao trong buồng đốt sẽ ảnh hưởng đến độ bền của piston và xi lanh. Ngoài ra, việc trang bị vòi phun cũng có phần phức tạp nên dù tốt nhưng GDI ít được sử dụng hơn EFI.
