Hệ thống phun xăng trực tiếp trên xe Camry 2015

Động cơ phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) được hãng Mitsubisi giới thiệu lần đầu tiên trên mẫu xe Galant Legnum vào năm 1996. Sau đó, các hãng xe khác cũng trang bị trên các dòng xe của mình loại động cơ này với các tên gọi khác nhau như: Renault: IDE (Injection Direct Essence); Volkswagen: FSI (Fuel Stratified Injection); Mazda: DISI (Direct Injection Spark Ignition); Mercedes – Benz: CGI (Strafified Charged Gasoline Injection)…
Do vòi phun được bố trí trên nắp máy nên họng hút của động cơ GDI được bố trí thẳng góc với xu páp nạp, kết hợp với đỉnh piston có hình dạng lỗi lõm làm giảm tổn hao của dòng khí nạp đồng thời tạo hiệu ứng xoáy lốc giúp việc hòa trộn nhiên liệu với khí nạp tốt hơn. Nhiên liệu được phun vào buồng đốt với áp suất cao (35.7 - 45.9 kgf/cm2 - Camry 2015) tạo độ tơi sương tốt. Ở chế độ tải nhỏ, tốc độ cao, động cơ GDI hoạt động với hỗn hợp nhiên liệu – không khí có tỉ lệ rất nhạt có thể lên tới 1:55. Do đó, tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải. Khi xe chạy với tải lớn, hay tăng tốc nhiên liệu được phun vào buồng đốt trong suốt kì nạp, hỗn hợp nhiên liệu-không khí hoà trộn với tỷ lệ đồng nhất và có thêm một lượng nhỏ nhiên liệu phun vào để động cơ tăng tốc. Có thể nói, hệ thống nhiên liệu GDI có nhiều ưu điểm hơn hẳn hệ thống phun xăng truyền thống EFI, nhưng để có thể trang bị hệ thống GDI, vật liệu sử dụng làm piston và xilanh phải có độ bền cao, do nhiệt sinh ra trong quá trình cháy cao hơn rất nhiều, ngoài ra việc chế tạo vòi phun cũng phức tạp hơn. Do vậy chi phí cho hệ thống nhiên liệu GDI cao hơn nhiều so với EFI. Vì lý do này nên động cơ GDI thường chỉ được trang bị trên các dòng xe trung và cao cấp.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng trực tiếp của động cơ 6AR-FSE
1 – Vòi phun nhiên liệu; 2 – Cụm bướm gió; 3 – Xy lanh động cơ
4 – Cảm biến áp suất nhiên liệu; 5 – Bộ tích áp; 6 – Pittong bơm cao áp
7 – Cụm bơm cao áp; 8 – Trục cam; 9 – Bình nhiên liệu;
10 – Cụm bơm nhiên liệu (Bơm điện); 11 – Van ổn áp
  c – Tới hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp.

Hình trên là sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng trực tiếp của động cơ 6AR-FSE trên xe Camry 2015. Về mặt kết cấu, so với hệ thống phun xăng gián tiếp, hệ thống này có thêm cụm bơm cao áp, cảm biến áp suất nhiên liệu. Nếu là hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp thì nhiên liệu từ bơm điện 10 sẽ đi theo đường ống *c để đến dàn kim phun, còn ở hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, nhiên liệu sẽ đi vào cụm bơm cao áp 7 trước khi đến dàn kim phun. Trong cụm bơm cao áp 7 sẽ có 1 cặp piston-plunger được điều khiển bởi cam 8 làm nhiệm vụ tăng áp cho xăng trước khi phun vào buồng đốt. Bộ tích áp kiểu khí nén 5 có tác dụng ổn định áp suất nạp của nhiên liệu vào cụm piston-plunger. Van hút của cụm piston-plunger được đóng mở bằng cuộn hút do ECM điều khiển. Cảm biến áp suất sẽ lấy tín hiệu áp suất nhiên liệu trước vòi phun gửi về ECM để điều khiển quá trình phun. Áp suất phun ban đầu có thể điều chỉnh trong phạm vi giới hạn cho từng kim phun.