Hệ thống phun xăng EFI và GDI khác nhau ra sao?

Hệ thống phun xăng điện tử EFI và phun xăng trực tiếp GDI ra đời với mục đích chung là nâng cao khả năng vận hành, tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời hạn chế khí thải độc hại đến môi trường. Tuy có chung một mục đích, nhưng 2 hệ thống này lại có những điểm không giống nhau.

Tổng quan về 2 hệ thống phun xăng

1. Hệ thống phun xăng điện tử EFI

Hệ thống phun xăng điện tử EFI được ra đời vào năm 1950, nhưng tận năn 1980 thì hệ thống này mới được phát triển và áp dụng rộng rãi khắp Châu Âu. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô, các hệ thống điện tử ngày này càng được hoàn thiện và cho hiệu quả vượt trội hơn hẳn so với thời điểm trước đó.

Hệ thống phun xăng điện tử EFI được chia thành 3 loại chính:

Hệ thống phun xăng đơn điểm SPI (Single Point Injection): Hệ thống này chỉ sử dụng một vòi phun trung tâm duy nhất để thay thế bộ chế hòa khí. Vòi phun này được đặt trước bướm ga và tạo thành khí hỗn hợp trên đường nạp. Hệ thống phun xăng đơn điểm có cấu tạo khá đơn giản, chi phí sản xuất thấp và thường chỉ được áp dụng trên những dòng xe cỡ nhỏ.

Hệ thống phun xăng 2 điểm BPI (BiPoint Injection): Được cải tiến từ hệ thống phun xăng đơn điểm. Hệ thống phun xăng 2 điểm được trang bị thêm một vòi phun đặt ngay sau bướm ga, qua đó gia tăng nhiên liệu cho hỗn hợp. Thế nhưng, do không cải thiện được quá nhiều độ hiệu quả với hệ thống phun xăng đơn điểm SPI, vậy nên hệ thống phun xăng 2 điểm BPI ít khi được áp dụng.

Hệ thống phun xăng đa điểm MPI (MultiPoint Injection): Mỗi xylanh đều được trang bị một vòi phun riêng biệt đặt trước xupap. Để xác định được thời điểm phun chính xác, hệ thống vòi phun sẽ nhận tín hiệu từ góc quay trục khuỷu.

2. Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI lần đầu tiên được áp dụng trên chiếc xe Galant Legnum của hãng xe Mitsubishi vào năm 1996.

Sự ra đời của hệ thống này được xem là một bước chuyển mình của hệ thống nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Mặc dù, ý tưởng sử dụng vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng đốt của động cơ xăng đã có từ rất lâu. Nhưng bởi vì có quá nhiều yếu tố khó khăn khác nhau nên nhiều hãng xe lớn đành phải ngậm ngùi “lùi bước”.

Với việc sử dụng một vòi phun nhiên liệu từ bên trong xylanh (giống với động cơ diesel) có áp suất phun lớn, nhà sản xuất đã đẩy tỉ số nén của động cơ lên cao, qua đó giúp hỗn hợp không khí và nhiên liệu “tơi” hơn. Quá trình cháy được diễn ra một cách hoàn hảo, giúp công suất của động cơ tăng cao, tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu tối đa khí thải vào môi trường.

Cấu tạo của hệ thống phun xăng GDI và EFI

Cả hệ thống phun xăng GDI hay EFI đều có cậu taọ khá phức tạp, nhưng nguyên tắc chung vẫn là sử dụng các tín hiệu từ động cơ (thông qua các cảm biến), sau đó được xử lý tại bổ xử lý trung tâm ECU để điều chỉnh vòi phun (áp suất, lưu lượng, thời điểm), thông qua các cảm biến như:

• Cảm biến lượng khí nạp: đo lường lượng không khí hút vào từ xylanh.
• Cảm biến oxy: đo lượng oxy trong khí thải, qua đó xác định nhiên liệu hòa khí thiếu hay thừa xăng để ECU hiệu chỉnh nếu cần.
• Cảm biến vị trí trục cam: giúp ECU điều chỉnh lượng xăng phù hợp khi đạp chân ga.
• Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Tính toán nhiệt độ làm việc của động cơ.
• Cảm biến áp suất ống tiết liệu: Hỗ trợ ECU đo đạc công suất động cơ.
• Cảm biến hiệu hiện thế: khi mở các thiết bị điện trong xe, ECU sẽ gia tăng ga.
• Cảm biến tốc độ động cơ: tính toán xung độ động cơ.

Điểm khác biệt rõ rệt nhất giữa hệ thống phun xăng EFI và GDI về mặt cấu tạo chính là vị trí vòi phun nhiên liệu. Hệ thống EFI phun nhiệu liệu từ bên ngoài buồng cháy (phun gián tiếp), còn hệ thống GDI dùng vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt với áp suất lơn.

Như vậy từ hệ thống phun xăng EFI sẽ tạo ra hỗn hợp (nhiên liệu và không khí) bên ngoài rồi mới chạy qua xupap vào phía trong buồng cháy, còn hệ thống phun xăng GDI sẽ trực tiếp tạo ra hỗn hợp phía trong buồng cháy.

Sức mạnh công suất

Với động cơ dung tích 3.6L V6 trên chiếc Cadillac CTS, khi áp dụng hệ thống phun xăng EFI thì công suất cực đại sẽ là 263 HP và 253 Nm mô men xoắn. Nhưng cũng với khối động cơ trên mà áp dụng hệ thống phun xăng GDI, công suất cực đại sẽ lên tới 304 HP và 274 Nm mô men xoắn cực đại. Đồng thời, khả năng tiết kiệm nhiên liệu của hệ thống GDI sẽ giảm xuống ~0.5L với quãng đường 100km so với hệ thống EFI.

Nhìn chung, hệ thống GDI sẽ có nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống EFI. Tuy nhiên, để có thể trang bị hệ thống GDI cho động cơ, đòi hỏi piston và xylanh phải làm từ vật liệu có độ bền cao do nhiệt sinh ra trong quá trình đốt cháy là rất cao.

Ngoài ra, việc chế tạo vòi phun cũng khó khăn hơn. Vậy nên chi phí để áp dụng hệ thống GDI sẽ cao hơn nhiều so với hệ thống EFI. Đây có lẽ là nguyên nhân chính khiến hệ thống phun xăng GDI không được áp dụng phổ biến như hệ thống phun xăng EFI.