Several vehicle manufacturers such

Several vehicle manufacturers such as Audi, Mitsubishi, Mercedes,
BMW, Toyota/Lexus, Mazda, Ford, and General Motors are using
gasoline direct injection (GDI) systems, which General Motors refers to as a Spark Ignition Direct Injection (SIDI) system. A directinjection system sprays high-pressure fuel, up to 2,900 PSI, into the
combustion chamber as the piston approaches the top of the compression stroke. With the combination of high-pressure swirl injectors
and modified combustion chamber, almost instantaneous vaporization of the fuel occurs. This combined with a higher compression ratio
allows a direct-injected engine to operate using a leaner-than-normal
air fuel ratio, which results in improved fuel economy with higher
power output and reduced exhaust emissions. b SEE FIGURE 79 1 .
ADVANTAGES OF GASOLINE DIRECT INJECTION The
use of direct injection compared with port fuel-injection has many
advantages including:
{
Improved fuel economy due to reduced pumping losses and
heat loss
{
Allows a higher compression ratio for higher engine efficiency
{
Allows the use of lower-octane gasoline
{
The volumetric efficiency is higher
{
Less need for extra fuel for acceleration
{
Improved cold starting and throttle response
{
Allows the use of higher percentage of EGR to reduce exhaust emissions
{
Up to 25% improvement in fuel economy
{
12% to 15% reduction in exhaust emissions
DISADVANTAGES OF GASOLINE DIRECT INJECTION
{
Higher cost due to high-pressure pump and injectors
{
More components compared with port fuel-injection
{
Due to the high compression, a NO
X
storage catalyst is
sometimes required to meet emission standards, especially
in Europe ( b SEE FIGURE 79 2 ).
DIRECT FUEL INJECTION
FIGURE 79 1 A gasoline direct-injection system injects fuel
under high pressure directly into the combustion chamber.
{
Uses up to six operating modes depending on engine load
and speed, which requires more calculations to be performed
by the powertrain control module (PCM).
LOW-PRESSURE SUPPLY PUMP The fuel pump in the fuel
tank supplies fuel to the high-pressure fuel pump at a pressure of
approximately 60 PSI. The fuel filter is located in the fuel tank and
is part of the fuel pump assembly. It is not usually serviceable as
a separate component. The engine control module (ECM) controls
the output of the high-pressure pump, which has a range between
500 PSI (3,440 kPa) and 2,900 PSI (15,200 kPa) during engine operation. b SEE FIGURE 79 3 .
DIRECT-INJECTION FUEL
DELIVERY SYSTEM
M19_HALD2616_04_SE_C075.indd 887 3/15/11 5:50 PM888 CHAPTER 79
UPSTREAM
OXYGEN SENSOR
DOWNSTREAM
OXYGEN SENSOR
NOX - CATALYST
PRE-CATALYST TEMPERATURE SENSOR
FIGURE 79 2 An engine equipped with a gasoline direct injection (GDI) sometimes requires a NO
X
catalyst to meet exhaust
emission standards.
COMMON
RAIL
INJECTOR
PRESSURE
REGULATOR
FUEL TANK
LOW-PRESSURE
FUEL PUMP
HIGH-PRESSURE
FUEL PUMP
THE HIGH PRESSURE PUMP
DRIVE LOBE IS LOCATED
ON THE ENGINE CAMSHAFT
FIGURE 79 3 A typical direct-injection system uses two pumps one low-pressure electric pump in the fuel tank and the other a
high-pressure pump driven by the camshaft. The high pressure fuel system operates at a pressure as low as 500 PSI during light load
conditions and as high as 2,900 PSI under heavy loads.
HIGH-PRESSURE PUMP In a General Motors system, the
engine control module (ECM) controls the output of the high- pressure
pump, which has a range between 500 PSI (3,440 kPa) and 2,900 PSI
(15,200 kPa) during engine operation. The high-pressure fuel pump
connects to the pump in the fuel tank through the low-pressure fuel
line. The pump consists of a single-barrel piston pump, which is
driven by the engine camshaft. The pump plunger rides on a threelobed cam on the camshaft. The high-pressure pump is cooled and
lubricated by the fuel itself. b SEE FIGURE 79 4 .
FUEL RAIL The fuel rail stores the fuel from the high-pressure
pump and stores high pressure fuel for use to each injector. All injectors get the same pressure fuel from the fuel rail.
FUEL PRESSURE REGULATOR An electric pressure-control
valve is installed between the pump inlet and outlet valves. The fuel
rail pressure sensor connects to the PCM with three wires:
{
5-volt reference
{
ground
{
signal
The sensor signal provides an analog signal to the PCM that varies in voltage as fuel rail pressure changes. Low pressure results in a
low-voltage signal and high pressure results in a high-voltage signal.
The PCM uses internal drivers to control the power feed and
ground for the pressure control valve. When both PCM drivers are
deactivated, the inlet valve is held open by spring pressure. This
M19_HALD2616_04_SE_C075.indd 888 3/15/11 5:50 PMGASOLINE DIRECT-INJECTION SYSTEMS 889
PISTON CAMSHAFT
SPRING
PRESSURE
REGULATOR
CHECK
BALL
FIGURE 79 4 A typical camshaft-driven high-pressure pump
used to increase fuel pressure to 2,000 PSI or higher.
HIGH-PRESSURE
FUEL PUMP
FUEL PRESSURE
SENSOR
ELECTRIC PRESSURE
CONTROL VALVE FUEL
INJECTOR
FUEL RAIL
FIGURE 79 5 A gasoline direct-injection (GDI) fuel rail and pump
assembly with the electric pressure control valve.
CHART 79 1
A comparison chart showing the major differences between a port
fuel-injection system and a gasoline direct-injection system.
PORT FUEL-INJECTION SYSTEM
COMPARED WITH GDI SYSTEM
PORT FUELINJECTION
GASOLINE DIRECT
INJECTION
Fuel pressure 35 to 60 PSI Lift pump 50 to 60 PSI
High-pressure pump
500 to 2,900 PSI
Injection pulse
width at idle
1.5 to 3.5 ms About 0.4 ms (400 s)
Injector
resistance
12 to 16 ohms 1 to 3 ohms
Injector
voltage
6 V for low-
resistance
injectors, 12 V
for most injectors
50 to 90 V
Number
of injections
per event
One 1 to 3
Engine
compression
ratio
8:1 to 11:1 11:1 to 13:1
Each high-pressure fuel injector assembly is an electrically magnetic
injector mounted in the cylinder head. In the GDI system, the PCM
controls each fuel injector with 50 to 90 volts (usually 60 70 volts),
depending on the system, which is created by a boost capacitor
in the PCM. During the high-voltage boost phase, the capacitor is
discharged through an injector, allowing for initial injector opening.
The injector is then held open with 12 volts. The high-pressure fuel
injector has a small slit or six precision-machined holes that generate the desired spray pattern. The injector also has an extended tip
to allow for cooling from a water jacket in the cylinder head.
b SEE CHART 79 1 for an overview of the differences between a port fuel-injection system and a gasoline direct-injection
system.
GASOLINE DIRECT-INJECTION
FUEL INJECTORS
causes the high pressure fuel pump to default to low-pressure mode.
The fuel from the high-pressure fuel pump flows through a line to the
fuel rail and injectors. The actual operating pressure can vary from
as low as 900 PSI (6,200 kPa) at idle to over 2,000 PSI (13,800 kPa)
during high speed or heavy load conditions. b SEE FIGURE 79 5 .
The two basic modes of operation include:
1. Stratified mode. In this mode of operation, the air fuel mixture
is richer around the spark plug than it is in the rest of the cylinder.
2. Homogeneous mode. In this mode of operation, the air fuel
mixture is the same throughout the cylinder.
There are variations of these modes that can be used to finetune the air fuel mixture inside the cylinder. For example, Bosch, a
supplier to many vehicle manufacturers, uses six modes of operation including:
{
Homogeneous mode. In this mode, the injector is pulsed
one time to create an even air fuel mixture in the cylinder. The
injection occurs during the intake stroke. This mode is used
during high-speed and/or high-torque conditions.
{
Homogeneous lean mode. Similar to the homogeneous
mode except that the overall air fuel mixture is slightly lean
for better fuel economy. The injection occurs during the intake
stroke. This mode is used under steady, light-load conditions.
{
Stratified mode. In this mode of operation, the injection occurs just before the spark occurs resulting in lean combustion, reducing fuel consumption.
{
Homogeneous stratified mode. In this mode, there are two
injections of fuel:
{
The first injection is during the intake stroke.
{
The second injection is during the compression stroke.
As a result of these double injections, the rich air fuel mixture
around the spark plug is ignited first. Then, the rich mixture
MODES OF OPERATION
M19_HALD2616_04_SE_C075.indd 889 3/15/11 5:50 PM890 CHAPTER 79
ignites the leaner mixture. The advantages of this mode
include lower exhaust emissions than the stratified mode
and less fuel consumption than the homogeneous lean mode.
{
Homogeneous knock protection mode. The purpose of this
mode is to reduce the possibility of spark knock from occurring under heavy loads at low engine speeds. There are two
injections of fuel:
{
The first injection occurs on the intake stroke.
{
The second injection occurs during the compression stroke
with the overall mixture being stoichiometric.
As a result of this mode, the PCM does not need to retard ignition timing as much to operate knock-free.
{
Stratified catalyst heating mode. In this mode, there are two
injections:
{
The first injection is on the compression stroke just before
combustion.
{
The second injection occurs after combustion occurs to heat
the exhaust. This mode is used to quickly warm the catalytic
converter and to burn the sulfur from the NO
X
catalyst.
INJECTOR
SPRAY - GUIDED COMBUSTION
SPARK
PLUG
FIGURE 79 6 In this design, th

Kết quả (Việt) 1:

Một số nhà sản xuất ô chẳng hạn như Audi, Mitsubishi, Mercedes, BMW, Toyota/Lexus, Mazda, Ford và General Motors đang sử dụng xăng tiêm trực tiếp (GDI) hệ thống, mà công ty General Motors đề cập đến như là một hệ thống phun trực tiếp đánh lửa tia lửa (SIDI). Một hệ thống directinjection xịt nhiên liệu áp lực cao, lên đến 2.900 PSI, vào các buồng đốt như piston phương pháp tiếp cận đầu đột quỵ nén. Với sự kết hợp của áp lực cao xoắn kim phun và buồng đốt lần, gần như ngay lập tức bay hơi của nhiên liệu xảy ra. Điều này kết hợp với một tỉ lệ nén cao cho phép một tiêm trực tiếp động cơ để hoạt động bằng cách sử dụng một leaner-hơn-bình thường tỷ lệ nhiên liệu máy, mà kết quả trong nền kinh tế nhiên liệu được cải thiện với cao hơn năng lượng phát thải khí thải sản lượng và giảm. b xem hình 79 1.Lợi thế của phun xăng trực tiếp các sử dụng tiêm trực tiếp so với cổng phun nhiên liệu có nhiều ưu điểm bao gồm: { Cải thiện nền kinh tế nhiên liệu do giảm tổn thất bơm và mất nhiệt { Cho phép một tỉ lệ nén cao cho động cơ hiệu quả cao hơn { Cho phép việc sử dụng các chỉ số octan thấp hơn xăng { Hiệu quả thể tích mới là cao { Ít cần thiết cho các nhiên liệu phụ để tăng tốc { Bắt đầu lạnh được cải thiện và tăng tốc phản ứng { Cho phép sử dụng tỷ lệ phần trăm cao của EGR để giảm lượng phát thải khí thải { Lên đến 25% cải tiến trong nền kinh tế nhiên liệu { 12%-15% giảm lượng phát thải khí thải NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHUN XĂNG TRỰC TIẾP { Các chi phí cao hơn do áp suất cao bơm và phun { Thêm các thành phần so với cổng phun nhiên liệu { Do nén cao, không có một X chất xúc tác lưu trữ là đôi khi cần thiết để đáp ứng tiêu chuẩn khí thải, đặc biệt là ở châu Âu (b xem hình 79 2). PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP Con số 79 1 a xăng tiêm trực tiếp hệ thống injects nhiên liệu dưới áp lực cao trực tiếp vào buồng đốt. { Sử dụng chế độ hoạt động tối đa sáu tùy thuộc vào động cơ tải và tốc độ, mà đòi hỏi nhiều tính toán được thực hiện bởi powertrain điều khiển mô-đun (PCM). Cung cấp máy bơm áp lực bơm nhiên liệu nhiên liệu xe tăng nguồn cung cấp nhiên liệu cho các máy bơm nhiên liệu áp lực cao ở áp suất của khoảng 60 PSI. Bộ lọc nhiên liệu nằm trong thùng nhiên liệu và là một phần của Hội đồng bơm nhiên liệu. Nó không phải là thường hữu ích như một thành phần riêng biệt. Điều khiển mô-đun (ECM) điều khiển động cơ đầu ra của máy bơm áp lực cao, có một phạm vi giữa 500 PSI (3.440 kPa) và 2.900 PSI (15.200 kPa) trong khi động cơ hoạt động. b xem hình 79 3. TIÊM TRỰC TIẾP NHIÊN LIỆU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI M19_HALD2616_04_SE_C075.indd 887 3/15/11 5:50 PM888 chương 79THƯỢNG NGUỒNOXY CẢM BIẾNHẠ LƯUOXY CẢM BIẾNNOX - CHẤT XÚC TÁCCẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ CHẤT XÚC TÁC TRƯỚCCon số 79 2 động cơ được trang bị với phun xăng trực tiếp (GDI) đôi khi đòi hỏi một không X chất xúc tác để đáp ứng các ống xả tiêu chuẩn khí thải. PHỔ BIẾNĐƯỜNG SẮTVÒI PHUNÁP LỰCĐIỀUTHÙNG NHIÊN LIỆUÁP SUẤT THẤPMÁY BƠM NHIÊN LIỆUÁP LỰC CAOMÁY BƠM NHIÊN LIỆUCÁC MÁY BƠM ÁP LỰC CAOLÁI XE THÙY NẰMTRÊN TRỤC CAM KIẾMCon số 79 3 A điển hình tiêm trực tiếp hệ thống sử dụng hai máy bơm một máy bơm điện áp suất thấp trong thùng nhiên liệu và khác một Máy bơm áp lực cao, thúc đẩy bởi trục cam. Hệ thống nhiên liệu áp lực cao hoạt động ở áp suất thấp nhất là 500 PSI trong ánh sáng tải điều kiện và 2.900 PSI cao dưới tải nặng. Hệ thống bơm áp lực cao trong một General Motors, các động cơ điều khiển mô-đun (ECM) kiểm soát đầu ra của áp cao Máy bơm, trong đó có một phạm vi giữa 500 PSI (3.440 kPa) và 2.900 PSI (15.200 kPa) trong khi động cơ hoạt động. Các máy bơm nhiên liệu áp lực cao kết nối với các máy bơm thùng chứa nhiên liệu thông qua nhiên liệu áp suất thấp dòng. Các máy bơm này bao gồm một máy bơm pít tông đơn-thùng, mà là thúc đẩy bởi động cơ trục cam. Máy bơm pít tông cưỡi trên một cam threelobed trên trục cam. Các máy bơm áp lực cao được làm lạnh và bôi trơn của nhiên liệu chính nó. b xem hình 79 4. Mua sắm đường sắt nhiên liệu đường sắt nhiên liệu nhiên liệu từ các áp lực cao Máy bơm và các cửa hàng cao áp lực nhiên liệu để sử dụng để mỗi phun. Kim phun tất cả có được nhiên liệu áp lực tương tự từ đường sắt nhiên liệu. Điều chỉnh áp suất nhiên liệu một áp lực điện, điều khiển Van được cài đặt giữa các máy bơm đầu vào và ổ cắm Van. Nhiên liệu cảm biến áp suất đường sắt nối với PCM với ba dây: { 5-volt tham khảo { mặt đất { tín hiệu Các tín hiệu cảm biến cung cấp một tín hiệu tương tự để PCM khác nhau trong điện áp như thay đổi áp suất nhiên liệu đường sắt. Áp suất thấp kết quả trong một tín hiệu điện áp thấp và áp suất cao kết quả trong một tín hiệu điện áp cao. PCM sử dụng trình điều khiển nội bộ để điều khiển điện nguồn cấp dữ liệu và mặt đất cho van điều khiển của áp lực. Khi cả hai trình điều khiển PCM ngừng hoạt động, Van khí vào được tổ chức mở bởi áp lực mùa xuân. Điều này M19_HALD2616_04_SE_C075.indd 888 3/15/11 5:50 PMGASOLINE tiêm trực tiếp hệ thống 889ĐỘNG CƠ PISTON TRỤC CAMMÙA XUÂNÁP LỰCĐIỀUKIỂM TRABÓNGCon số 79 4 A điển hình trục cam lái xe áp lực cao bơm được sử dụng để tăng áp lực nhiên liệu đến 2.000 PSI hoặc cao hơn. ÁP LỰC CAOMÁY BƠM NHIÊN LIỆUNHIÊN LIỆU ÁP LỰC CẢM BIẾNĐIỆN ÁPKIỂM SOÁT VAN NHIÊN LIỆU VÒI PHUNĐƯỜNG SẮT NHIÊN LIỆUCon số 79 với xăng tiêm trực tiếp (GDI) đường sắt nhiên liệu và máy bơm lắp ráp với Van điều khiển điện áp lực. BẢNG XẾP HẠNG 79 1 Một biểu đồ so sánh cho thấy sự khác biệt lớn giữa một cổng Hệ thống phun nhiên liệu và một hệ thống trực tiếp phun xăng. HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU CẢNG SO VỚI HỆ THỐNG GDI CỔNG FUELINJECTION XĂNG TRỰC TIẾP TIÊM Nhiên liệu áp lực 35 đến 60 PSI Lift bơm 50 đến 60 PSI Máy bơm áp lực cao500 2.900 người PSI Xung phun chiều rộng tại nhàn rỗi 1,5 đến 3,5 ms khoảng cách 0.4 ms (400 s) Vòi phun kháng chiến 12-16 ohms 1 đến 3 ohms Vòi phun điện áp 6 V cho thấp- kháng chiến kim phun, 12 V Đối với hầu hết kim phun 50-90 V Số thuốc tiêm mỗi sự kiện Một 1-3 Động cơ nén tỷ lệ 8:1 đến 11:1 11:1-13:1 Mỗi lắp ráp phun nhiên liệu áp lực cao là một bằng điện từ vòi phun được gắn kết trong đầu xi lanh. Trong hệ thống GDI, PCM điều khiển mỗi phun nhiên liệu với 50-90 volts (thường 60 70 volt), tùy thuộc vào hệ thống, được tạo ra bởi một tụ điện tăng ở PCM. Trong giai đoạn tăng điện áp cao, tụ điện là thải ra thông qua một vòi phun, cho phép cho ban đầu phun mở. Vòi phun sau đó tổ chức mở với 12 volt. Nhiên liệu áp lực cao vòi phun có một khe nhỏ hoặc sáu độ chính xác gia công lỗ mà tạo ra các mô hình bạn muốn phun. Vòi phun cũng có một đầu mở rộng cho phép làm mát từ một nước Áo trong đầu xi lanh. b xem biểu đồ 79 1 đô-la Mỹ cho một tổng quan về sự khác biệt giữa một hệ thống phun nhiên liệu cảng và tiêm trực tiếp một xăng Hệ thống. XĂNG TIÊM TRỰC TIẾP KIM PHUN NHIÊN LIỆU gây ra máy bơm nhiên liệu áp lực cao để mặc định chế độ áp suất thấp. Nhiên liệu từ bơm nhiên liệu áp lực cao chảy qua một dòng để các đường sắt nhiên liệu và injectors. Áp lực hoạt động thực tế có thể khác nhau từ nhỏ nhất là 900 PSI (6.200 kPa) tại nhàn rỗi hơn 2.000 PSI (13.800 kPa) trong tốc độ cao hoặc các điều kiện tải nặng. b xem hình 79 5. Hai chế độ cơ bản của hoạt động bao gồm: 1. phân tầng chế độ. Trong chế độ này hoạt động, không khí nhiên liệu hỗn hợp là phong phú hơn xung quanh thành phố plug tia lửa hơn là trong phần còn lại của hình trụ. 2. đồng nhất chế độ. Trong chế độ này hoạt động, khí nhiên liệu hỗn hợp là như nhau trong suốt hình trụ. Có những biến thể của các chế độ này có thể sử dụng để finetune hỗn hợp nhiên liệu không khí bên trong xi-lanh. Ví dụ, Bosch, một nhà cung cấp cho nhiều nhà sản xuất xe, sử dụng các chế độ sáu của chiến dịch bao gồm: { Chế độ đồng nhất. Trong chế độ này, vòi phun xung một thời gian để tạo ra một hỗn hợp nhiên liệu máy ngay cả trong xi-lanh. Các tiêm xảy ra trong lượng đột quỵ. Chế độ này được sử dụng trong điều kiện mô-men xoắn cao và/hoặc tốc độ cao. { Chế độ đồng nhất nạc. Tương tự như các đồng nhất chế độ ngoại trừ rằng tổng thể máy hỗn hợp nhiên liệu là hơi gầy cho nền kinh tế nhiên liệu tốt hơn. Tiêm xảy ra trong lượng đột quỵ. Chế độ này được sử dụng trong điều kiện ổn định, ánh sáng-tải. { Chế độ phân tầng. Trong chế độ này hoạt động, tiêm xảy ra ngay trước khi các tia lửa xảy ra kết quả trong nạc đốt, giảm tiêu thụ nhiên liệu. { Chế độ phân tầng đồng nhất. Trong chế độ này, có là hai tiêm của nhiên liệu: { Tiêm đầu tiên là trong lượng đột quỵ. { Tiêm thứ hai là trong đột quỵ nén. Là kết quả của các đôi tiêm, người giàu máy hỗn hợp nhiên liệu Quanh plug tia lửa được đánh lửa đầu tiên. Sau đó, hỗn hợp giàu CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG M19_HALD2616_04_SE_C075.indd 889 3/15/11 5:50 PM890 chương 79 ignites hỗn hợp leaner. Những lợi thế của chế độ này bao gồm các phát thải khí thải thấp hơn so với chế độ phân tầng và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn so với chế độ nạc đồng nhất. { Chế độ bảo vệ knock đồng nhất. Mục đích của điều này chế độ là để làm giảm khả năng của tia lửa knock xảy ra dưới tải nặng ở tốc độ động cơ thấp. Có hai tiêm của nhiên liệu: { Tiêm đầu tiên xảy ra vào lượng đột quỵ. { Tiêm thứ hai xảy ra trong đột quỵ nén với hỗn hợp tổng thể là stoichiometric. Là kết quả của chế độ này, PCM không phải chậm đánh lửa thời gian càng nhiều hoạt động knock miễn phí. { Chế độ chất xúc tác phân tầng hệ thống sưởi. Trong chế độ này, có là hai tiêm: { Tiêm đầu tiên là trên đột quỵ nén trước đốt cháy. { Tiêm thứ hai xảy ra sau khi đốt cháy xảy ra với nhiệt Các ống xả. Chế độ này được sử dụng để nhanh chóng ấm các chất xúc tác chuyển đổi và ghi lưu huỳnh từ không có X chất xúc tác. VÒI PHUNPHUN - HƯỚNG DẪN ĐỐTTIA LỬACẮMCon số 79 6 trong thiết kế này, th