EFi/Fi là hệ thống phun xăng điện tử, được sử dụng nhiều trong xe máy và ô tô. Hệ thống này giúp tối ưu nhiên liệu, cải thiện hiệu suất và giảm khí thải vượt trội. Để hiểu rõ hơn về hệ thống EFI là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại,… Hãy cùng PowerSteam đi tìm câu trả lời qua bài viết dưới đây.
Hệ thống EFI là gì?
Hệ thống EFI (Electronic Fuel Injection) là hệ thống phun nhiên liệu điện tử, được sử dụng phổ biến trên các loại động cơ xăng hiện đại. Hệ thống này thay thế cho bộ chế hòa khí truyền thống, giúp kiểm soát chính xác lượng nhiên liệu được đưa vào buồng đốt của động cơ. Từ đó tối ưu hóa quá trình cháy, cải thiện hiệu suất nhiên liệu và giảm thiểu khí thải độc hại.
Trong hệ thống phun xăng điện tử, thông tin về tốc độ, tải trọng động cơ, nhiệt độ động cơ và các thông số khác được cảm biến và gửi đến một bộ điều khiển (ECU – Engine Control Unit). ECU sẽ xử lý thông tin này và quyết định mức nhiên liệu cần phun vào buồng đốt.
Cấu tạo của hệ thống EFI
Hệ thống EFI bao gồm các bộ phận chính sau:
Bộ điều khiển trung tâm (ECU):
- Đây là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống EFI, còn được gọi là “bộ não” của hệ thống.
- ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý và điều khiển hoạt động của kim phun và các thành phần khác để tối ưu quá trình phun nhiên liệu.
Cảm biến (Sensors):
- Cảm biến vị trí trục cam: Xác định vị trí của trục cam và đồng bộ hóa thời điểm phun nhiên liệu.
- Cảm biến vị trí trục khuỷu: Cung cấp thông tin về vị trí và tốc độ quay của trục khuỷu.
- Cảm biến nhiệt độ động cơ: Theo dõi nhiệt độ của nước làm mát, giúp điều chỉnh tỷ lệ hòa khí.
- Cảm biến lưu lượng khí nạp: Đo lưu lượng khí nạp vào để xác định lượng nhiên liệu cần phun.
- Cảm biến oxy: Kiểm tra nồng độ oxy trong khí thải để đảm bảo tỷ lệ hòa khí phù hợp.
- Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Đo nhiệt độ của khí nạp vào động cơ.
Kim phun nhiên liệu (Fuel Injectors):
- Là bộ phận trực tiếp phun nhiên liệu vào buồng đốt.
- Hoạt động của kim phun được điều khiển bởi ECU để đảm bảo lượng nhiên liệu phun ra đúng yêu cầu.
Bơm nhiên liệu (Fuel Pump):
- Bơm nhiên liệu từ bình chứa đến các kim phun, đảm bảo áp suất nhiên liệu đủ cao để phun vào buồng đốt.
Bộ điều áp nhiên liệu (Fuel Pressure Regulator):
- Giữ áp suất nhiên liệu ở mức ổn định trong suốt quá trình hoạt động.
Cổ góp nạp (Intake Manifold):
- Dẫn khí nạp vào các xi lanh của động cơ.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống EFI
Hệ thống EFI hoạt động dựa trên sự kết hợp của nhiều tín hiệu từ các cảm biến khác nhau để tính toán và điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt. Cụ thể, nguyên lý hoạt động của hệ thống EFI có thể mô tả như sau:
Thu thập thông tin:
- Khi động cơ khởi động, các cảm biến như MAF, IAT, cảm biến oxy, và cảm biến vị trí trục khuỷu/trục cam sẽ gửi tín hiệu đến ECU.
- ECU sẽ phân tích các thông tin này để xác định điều kiện hoạt động của động cơ (tốc độ, nhiệt độ, lưu lượng khí nạp,…).
Tính toán thời gian và lượng phun nhiên liệu:
- Dựa trên các thông số nhận được, ECU sẽ tính toán lượng nhiên liệu cần thiết và thời gian mở van của kim phun.
- Thời gian mở van kim phun sẽ được điều chỉnh chính xác để đảm bảo tỷ lệ hòa khí (xăng – không khí) phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ.
Điều khiển phun nhiên liệu:
- ECU sẽ gửi tín hiệu để mở kim phun tại đúng thời điểm và phun một lượng nhiên liệu chính xác vào buồng đốt.
Điều chỉnh và hiệu chỉnh:
- Trong quá trình hoạt động, các cảm biến (đặc biệt là cảm biến oxy) sẽ liên tục theo dõi và gửi tín hiệu phản hồi về ECU để điều chỉnh tỷ lệ hòa khí, đảm bảo hiệu suất đốt cháy tối ưu và giảm thiểu khí thải.
Ưu nhược điểm của hệ thống EFI
Ưu điểm của hệ thống EFI
- Tiết kiệm nhiên liệu: Do kiểm soát lượng nhiên liệu chính xác, hệ thống EFI giúp giảm mức tiêu hao nhiên liệu.
- Khởi động dễ dàng: Động cơ có thể khởi động tốt hơn trong điều kiện thời tiết lạnh.
- Giảm ô nhiễm môi trường: Quá trình đốt cháy hoàn hảo hơn, lượng khí thải giảm.
- Tăng hiệu suất động cơ: Quá trình phun nhiên liệu tối ưu giúp động cơ hoạt động mượt mà và ổn định hơn.
Nhược điểm của hệ thống EFI
- Chi phí bảo dưỡng cao: Hệ thống phức tạp hơn bộ chế hòa khí truyền thống, đòi hỏi chi phí bảo dưỡng và sửa chữa cao hơn.
- Yêu cầu kỹ thuật cao: Việc sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống EFI cần thợ kỹ thuật có tay nghề và trang thiết bị chuyên dụng.
Phân loại hệ thống EFI
Hiện nay, hệ thống phun xăng điện tử (EFI) được chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo cấu trúc và công nghệ điều khiển. Các loại EFI này được phát triển để tối ưu hiệu suất nhiên liệu, đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải và yêu cầu khác nhau của động cơ. Dưới đây là một số loại EFI phổ biến:
Hệ thống phun đơn điểm (Single Point Injection – SPI)
Đặc điểm:
- Đây là loại EFI cơ bản nhất, còn được gọi là hệ thống phun nhiên liệu đơn điểm hoặc bộ chế hòa khí điện tử.
- Hệ thống chỉ sử dụng một kim phun duy nhất nằm trên thân bướm ga để phun nhiên liệu vào hỗn hợp không khí trước khi vào buồng đốt.
Ưu điểm:
- Cấu trúc đơn giản, chi phí sản xuất và bảo dưỡng thấp hơn so với các hệ thống phun đa điểm.
Nhược điểm:
- Phân bố nhiên liệu không đều đến các xi-lanh, dẫn đến hiệu suất không cao và khả năng tiết kiệm nhiên liệu kém hơn so với các hệ thống EFI khác.
Hệ thống phun đa điểm (Multi-Point Injection – MPI)
Đặc điểm:
- Mỗi xi-lanh sẽ được trang bị một kim phun riêng, các kim phun này sẽ phun nhiên liệu trực tiếp vào cổ góp nạp gần các xupáp nạp của từng xi-lanh.
- Hệ thống MPI có thể được điều khiển theo nhiều chế độ khác nhau như phun nhiên liệu đồng thời hoặc phun theo thứ tự.
Ưu điểm:
- Phân bổ nhiên liệu đồng đều cho từng xi-lanh, giúp cải thiện hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu.
- Tỷ lệ hòa khí tối ưu hơn, giúp giảm lượng khí thải độc hại.
Nhược điểm:
- Cấu trúc phức tạp và chi phí bảo dưỡng cao hơn so với hệ thống SPI.
Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (Gasoline Direct Injection – GDI hoặc DGI)
Đặc điểm:
- Đây là hệ thống phun hiện đại nhất, phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt với áp suất rất cao.
- GDI có khả năng phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt dưới dạng sương mù mịn, giúp hỗn hợp cháy diễn ra hoàn toàn và nhanh chóng.
Ưu điểm:
- Hiệu suất nhiên liệu tốt nhất và lượng khí thải thấp.
- Tăng công suất động cơ, đặc biệt trong các dòng xe hiệu suất cao.
- Có thể điều chỉnh tỷ lệ hòa khí trong từng chu kỳ nạp, giúp giảm tiêu hao nhiên liệu trong các chế độ hoạt động khác nhau.
Nhược điểm:
- Chi phí sản xuất và bảo trì cao do yêu cầu bơm nhiên liệu có áp suất cao và các kim phun đặc biệt.
- Khó bảo dưỡng và thường gặp các vấn đề liên quan đến cặn carbon tích tụ trên van nạp.
Hệ thống phun nhiên liệu liên tục (Continuous Injection System – CIS)
Đặc điểm:
- Đây là một loại hệ thống phun đặc biệt, nơi mà kim phun luôn duy trì trạng thái mở và phun liên tục trong suốt quá trình hoạt động của động cơ.
- Lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh bằng cách thay đổi áp suất nhiên liệu.
Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản và không phụ thuộc nhiều vào cảm biến phức tạp.
Nhược điểm:
- Không linh hoạt trong việc điều chỉnh lượng nhiên liệu theo chế độ hoạt động, dẫn đến hiệu suất nhiên liệu không cao.
Hệ thống phun nhiên liệu theo thứ tự (Sequential Fuel Injection – SFI)
Đặc điểm:
- Là phiên bản nâng cấp của hệ thống phun đa điểm (MPI), trong đó các kim phun phun nhiên liệu theo thứ tự tương ứng với chu kỳ làm việc của các xi-lanh.
- Điều này có nghĩa là mỗi kim phun sẽ phun nhiên liệu vào thời điểm tối ưu nhất (thường ngay trước khi xupáp nạp mở), giúp tối ưu hóa quá trình nạp nhiên liệu vào xi-lanh.
Ưu điểm:
- Hiệu quả cao hơn so với MPI, giảm tình trạng tiêu hao nhiên liệu không cần thiết.
- Khả năng kiểm soát lượng nhiên liệu phun tốt hơn trong mọi điều kiện vận hành.
Nhược điểm:
- Cấu trúc và hệ thống điều khiển phức tạp hơn so với MPI.
Hệ thống phun nhiên liệu đa tầng (Stratified Fuel Injection)
Đặc điểm:
- Đây là hệ thống EFI hiện đại thường được sử dụng trong các động cơ GDI với khả năng phun nhiên liệu theo nhiều tầng khác nhau.
- Ở chế độ tải nhẹ, hệ thống sẽ phun một lượng nhiên liệu nhỏ vào không gian gần bugi để hỗn hợp nhiên liệu dễ cháy, còn ở chế độ tải nặng, hệ thống sẽ phun nhiên liệu đầy đủ vào toàn bộ buồng đốt.
Ưu điểm:
- Giúp tối ưu hiệu suất và giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu ở các chế độ hoạt động khác nhau.
Nhược điểm:
- Cấu trúc rất phức tạp, yêu cầu ECU và các cảm biến có độ nhạy cao để điều khiển chính xác.
Hệ thống phun kép (Dual Injection)
Đặc điểm:
- Hệ thống này kết hợp giữa hai loại phun: phun nhiên liệu trực tiếp (Direct Injection) và phun nhiên liệu gián tiếp (Port Injection).
- ECU sẽ lựa chọn chế độ phun thích hợp dựa vào điều kiện vận hành của động cơ.
Ưu điểm:
- Mang lại sự cân bằng giữa hiệu suất nhiên liệu, công suất động cơ và lượng khí thải.
Nhược điểm:
- Chi phí sản xuất và bảo dưỡng rất cao, yêu cầu hệ thống điều khiển phức tạp.
Các lỗi phổ biến thường gặp của hệ thống EFI
Lỗi cảm biến oxy (Oxygen Sensor)
- Đèn báo lỗi động cơ (Check Engine) sáng trên bảng điều khiển.
- Xe tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn mức bình thường.
- Động cơ khó nổ, tăng tốc kém, hoặc hoạt động không ổn định.
Lỗi cảm biến lưu lượng khí nạp (Mass Air Flow Sensor – MAF)
- Động cơ chạy yếu, tăng tốc chậm.
- Khí thải có mùi khét hoặc đậm đặc hơn.
- Động cơ khó khởi động hoặc chạy không đều.
Lỗi cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Engine Coolant Temperature Sensor)
- Đèn báo Check Engine sáng.
- Động cơ tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn.
- Động cơ chạy nóng hoặc không đạt đủ nhiệt độ làm việc.
Lỗi cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor – TPS)
- Động cơ không đều ga, mất công suất khi tăng tốc.
- Ga tự nhiên bị rung hoặc không duy trì được tốc độ không tải ổn định.
- Động cơ khởi động khó khăn.
Lỗi bộ điều khiển trung tâm (ECU)
- Động cơ không hoạt động hoặc có hiện tượng tắt máy đột ngột.
- Các cảm biến hoạt động không đúng cách dù chúng vẫn còn tốt.
- Đèn báo lỗi Check Engine sáng nhưng không thể xác định lỗi cụ thể.
Trên đây là những thông tin liên quan về hệ thống EFI. Hy vọng rằng bài viết này phần nào giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ thống EFI là gì? Nếu có bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến hệ thống phun xăng điện tử. Vui lòng để lại dưới phần bình luận, PowerSteam sẵn sàng giải đáp.
