Hệ thống phun xăng trực tiếp trên xe máy hoạt động như thế nào?

Hệ thống phun xăng điện tử hiện nay được sử dụng phổ biến trên xe máy. Hệ thống này phức tạp và đắt tiền hơn chế hòa khí. Tuy nhiên, hệ thống phun xăng chính xác và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Cùng Webike tìm hiểu cơ bản về hoạt động của hệ thống này.

Hệ thống phun xăng trực tiếp từ lâu đã được sử dụng trên ô-tô. Hiện nay, hệ thống này cũng được sử dụng rộng rãi đối với xe máy. Nó như là tương lai, thay thế cho bộ chế hòa khí trong việc cung cấp nhiên liệu cho động cơ hoạt động.

Nhược điểm của bộ chế hòa khí (CHK)

Về nguyên lý, chế hòa khí tạo ra hỗn hợp khí đúng tỷ lệ hoàn toàn nhờ vào áp suất hút tạo ra từ buồng đốt. Không khí được hút qua họng CHK tạo áp suất. Hút xăng từ buồng phao qua các mạch và kim xăng làm tơi (nhuyễn) khi hòa trộn với không khí. Việc tạo ra hòa khí đúng tỷ lệ nhờ vào thiết kế các mạch và cấu tạo kim xăng cùng các bộ phận của nó. Động cơ được tăng hay giảm việc sinh công thông qua điều khiển bướm ga, để tăng hoặc giảm lượng hòa khí nạp vào buồng đốt.

Tham khảo chi tiết về bộ chế hòa khí xe máy và các bộ phận của CHK tại news.webike.vn

Bộ chế hòa khí cao cấp từ Yoshimura

Nhược điểm của bộ chế hòa khí là việc nó không tự thích ứng với các điều kiện bên ngoài ảnh hưởng đến chất lượng hòa khí như: nhiệt độ, độ cao, môi trường hoạt động,… Và với một cơ chế hoàn toàn theo kiểu cơ khí, có những thời điểm CHK cung cấp lượng nhiên liệu không chuẩn xác theo từng chế độ hoạt động của động cơ. Từ đó, dẫn đến việc tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Với những cỗ máy công suất lớn, nhược điểm này càng được chú ý.

Một số dòng xe sử dụng CHK vẫn được trang bị ECU điều khiển để giúp tối ưu hệ thống đánh lửa. Tuy nhiên, việc này không đảm bảo sự chính xác của lượng hòa khí nạp.

Hệ thống phun xăng trực tiếp – Fuel Injection – Fi

Hệ thống phun xăng trực tiếp được xem như sự phát triển của công nghệ nạp nhiên liệu cho động cơ. Nó đã được ứng dụng trên xe máy vào khoảng thập niên 80.

Hệ thống Fi hoạt động với một cơ chế khác hẳn chế hòa khí: điều khiển điện tử. Hệ thống đo lưu lượng không khí được nạp vào động cơ thông qua bộ bướm ga. Sau đó, chủ động lựa chọn theo lập trình để cung cấp trực tiếp lượng xăng phù hợp được làm tơi thông qua kim phun.

Hệ thống Fi yêu cầu những bộ phận cơ bản cụ thể:

1- Bộ bướm ga – Throttle Body: diều khiển lượng khí nạp. Bao gồm bướm ga và cảm biến vị trí bướm ga. Có thể có thêm cảm biến áp suất và nhiệt độ khí nạp.

Bộ bướm ga trên xe Honda Zoomer từ Tokyo Parts

Bộ bướm ga kiểu khác, với cảm biến vị trí bướm ga và kim phun vị trí ống nối động cơ

2- Kim phun hay bơm nạp – Discharge Pump / Fuel Injector: phun và làm tơi xăng để nạp vào buồng đốt. Vị trí của kim phun có thể phía trước van nạp, tạo thành hòa khí trước khi vào buồng đốt. Hoặc phun trực tiếp vào buồng đốt, các hãng xe thường sử dụng cách thức này đối với xe máy.

Kim phun cho Hond Grom từ hãng Kitaco

3- Bơm xăng: cung cấp xăng với áp suất cao từ bình nhiên liệu đến kim phun.

Bơm xăng của xe KTM 690 Enduro

4- Bộ xử lý trung tâm – ECU Electronic Control Unit: Bộ điều khiển trung tâm trên xe máy. Nhận các tín hiệu từ các cảm biến và xử lý, đưa lại tín hiệu hành động cho các bộ phận. Được trang bị cho hầu hết các loại xe sử dụng Fi.

ECU Aracer với các ứng dụng điều khiển qua điện thoại

5- Cảm biến khí thải / Oxy – Oxygen Sensor / O2 sensor: cảm biến đo lường mức khí thải / Oxy trong khí thải. Một trong những thông số để ECU xử lý tín hiệu cho lượng nhiên liệu phù hợp. Vị trí lắp đặt trên phần ống xả / cổ pô gần với cửa xả của động cơ.

6- Một số cảm biến khác có thể được sử dụng: nhiệt độ động cơ, vị trí trục khuỷu, góc nghiêng,…

Cơ chế hoạt động của hệ thống Fi

Khi bạn vặn tay ga, tức bạn điều khiển độ mở của bướm ga. Thông tin lượng không khí đi qua khoang của bộ bướm ga được đo bởi cảm biến, hoặc thông tin từ cảm biến vị trí bướm ga sẽ gửi tín hiệu về ECU.

ECU đã được lập trình sẵn sẽ tiếp nhận thông tin từ cảm biến. Lựa chọn các thông số cụ thể phù hợp với thông tin nhận và gửi tín hiệu phản hồi để kim phun cung cấp một lượng xăng tương ứng đảm bảo tỷ lệ hòa khí.

Hệ thống với kim phun trước van nạp

Cảm biến khí thải sẽ cung cấp thông tin việc đốt cháy hết hỗn hợp hòa khí về ECU. Việc này mang tính kiểm tra và điều chỉnh. Nếu thông tin đúng, ECU xử lý ở mức đã hoạt động. Nếu có sự sai lệch, ECU tự điều chỉnh lựa chọn để giảm hoặc tăng lượng xăng nạp phù hợp.

Tất cả quá trình diễn ra trong phần ngàn của giây. ECU xử lý và phản hồi tín hiệu gần như tức thời. Giúp động cơ xe hoạt động trơn tru, chính xác, đảm bảo công suất và tiết kiệm nhiên liệu.

Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử

Hệ thống Fi đạt độ chính xác cao trong việc nạp nhiên liệu cho động cơ. Lượng xăng nạp chính xác với lượng không khí qua bộ bướm ga, đảm bảo tỷ lệ hòa khí ở mức tối ưu đem đến hiệu suất cao nhất cho nhiên liệu nạp vào động cơ.

Hỗn hợp hòa khí được tự động cân đối tùy thuộc theo tình trạng môi trường và điều kiện hoạt động của xe.

Các phụ tùng cơ bản liên qua bộ nạp nhiên liệu trên xe máy sử dụng hệ thống Fi

Quá trình nổ cháy trong buồng đốt động cơ đạt hiệu quả cao. Từ đó, đem đến công suất tối ưu, tiết kiệm nhiên liệu tối đa và giảm thiểu khí thải.

Động cơ hoạt động êm hơn. Bu-gi ít bị ảnh hưởng bởi lượng hòa khí đúng tỷ lệ.

Bạn không cần phải kéo Choke để khởi động cỗ máy của mình mỗi khi trời lạnh, hoặc chiếc xe đã để lâu không nổ máy.

Nhược điểm của hệ thống Fi

Hệ thống phức tạp đòi hỏi các thiết bị điện tử và cảm biến với độ hoàn thiện cao. Do đó, giá thành cũng sẽ đắt hơn.

Hệ thống Fi với kim phun nạp trước van

Phạm vi bảo trì và sửa chữa khá hạn chế. Việc sửa chữa rất ít, các thiết bị hoạt động không chính xác thường phải thay mới hoàn toàn. Cần có những dụng cụ chuyên biệt. Do đó, bạn cần đem xe đến Head  chính hãng. Hoặc các cửa hiệu sửa chữa chuyên nghiệp, đầy đủ thiết bị và đồ nghề.

ECU được lập trình để điều khiển mọi chế độ hoạt động. Hầu như không thể điều chỉnh dạng cơ khí bằng tay như chế hòa khí. Cần có phần mềm riêng và người am hiểu để điều chỉnh, ngay cả điều chỉnh cơ bản như tăng giảm chế độ garanti. Dẫn đến việc bạn không thể đang trên đường, chỉ cần một chiếc tua-vít để điều chỉnh bình xăng con. Muốn như vậy, bạn cần phải đem theo một chiếc máy tính đã cài sẵn phần mềm điều khiển của đúng dòng xe của bạn, và một sợi cáp nối khá rườm rà.

Vì kim phun xăng với lượng xăng nạp chính xác, và được làm tơi nhuyễn, hệ thống cũng đòi hỏi bạn phải sử dụng loại xăng chất lượng cao. Và một số hệ thống khuyến nghị về chất lượng nhiên liệu.

Hệ thống Fi với kim phun nạp trực tiếp trong buồng đốt

Trong hầu hết trường hợp, hệ thống Fi nạp nhiên liệu cho động cơ hoạt động theo công suất tuyến tính. Vì thế, với những dòng xe cần nhiều chế độ hoạt động khó xác định như off-road, dirt-bike, hệ thống Fi khá đắt do ECU cần lập trình khá nhiều chức năng.

Hệ thống Fi được lựa chọn

Vấn đề môi trường hiện được quan tâm hàng đầu trên thế giới. Ít khí thải hơn đồng nghĩa với việc mỗi lượng nhiên liệu cần sản xuất năng lượng tối ưu cho động cơ. Hệ thống Fi là một giải pháp tốt hiện nay cho vấn đề này.

Trước đây, với một chiếc xe máy động cơ dung tích 100cc, sử dụng chế hòa khí, tiêu hao nhiên liệu ở mức 50 km cho 1 lít xăng. Hoặc có thể cao hơn với việc tinh chỉnh tốt và điều khiển xe hợp lý ở mức 60 km / 1 lít.

Một chiếc Honda SS50 sử dụng CHK được “độ” lại

Hiện nay, chiếc xe máy thông dụng, cùng dung tích, trang bị hệ thống Fi, có mức tiêu hao nhiên liệu giảm 20% – 30% so với sử dụng CHK. Mức tiêu hao nhiên liệu của xe số thông dụng 100cc, sử dụng Fi vào khoảng 80 – 110 km cho một lít xăng. Xe tay ga là khoảng 50 km / lít (xe tay ga sử dụng bình xăng con vào khoảng 35 – 40 km / lít).

Và với các tiêu chuẩn ngày càng khắc khe của các hệ thống tiêu chuẩn khí thải đối với ô-tô, xe máy, hệ thống Fi cũng đáp ứng tốt hơn. Hầu hết các nhà sản xuất xe máy đều dựa trên hệ thống Fi nhằm đáp ứng tiêu chuẩn khí thải như Euro.

Xe tay ga, Honda Lead, vừa tiện dụng, tiết kiệm nhiên liệu, rất được ưa chuộng

Ngoài ra, về mức độ an toàn. Hệ thống Fi cũng tốt hơn. Bởi hệ thống khá khép kín. Xăng được bơm trực tiếp từ bình nhiên liệu đến kim phun. Trong khí đó, với CHK, xăng trước khi hòa trộn được chứa trong buồng phao. Bộ phận này không hoàn toàn kín bởi các mạch xăng và cơ chế thông hơi. Và với CHK đã cũ, hoặc sau khi vệ sinh, sửa chữa, việc lắp đặt lại CHK không cẩn thận, dễ dẫn đến rò rỉ xăng. Việc này gây thất thoát nhiên liệu. Và dễ cháy nổ do gần với động cơ có nhiệt độ cao khi hoạt động. 

Với mức độ tiêu hao nhiên liệu tiết kiệm hơn hẳn, đồng thời giảm lượng khí thải. Việc trang bị hệ thống Fi cho xe máy là tất yếu. Hầu hết các loại xe máy thông dụng dưới 175cc hiện nay đều được trang bị hệ thống này. Hệ thống phun xăng điện tử phù hợp cho điều kiện giao thông và kinh tế ở Việt Nam. Và hầu hết trong mỗi hộ gia đình tại Việt Nam, đều sử dụng ít nhất một chiếc xe máy với hệ thống phun xăng điện tử Fi – Fuel Injection.

Webike Việt Nam

Tổng hợp