Nguyên lý động cơ Diesel CDI - Phun dầu điều khiển điện tử
Chiếc xe đầu tiên sử dụng công nghệ CDI này là chiếc Mercedes - Benz C220 CDI, có công suất 125 mã lực và momen xoắn 300 N.m chỉ ở 1800 vòng/phút, đây là tốc độ vòng tua máy rất thấp nếu đem so với các động cơ khác có công suất máy tương đương cùng thời! Công nghệ mới đã giúp Mercedes Benz gia tăng đáng kể chỉ số momen xoắn cho động cơ tị số vòng quay tháp và xác lập một tiêu chuẩn mới về tính kinh tế nhiên liệu cho các xe thời bấy giờ.
Năm 2006 cũng là mốc lịch sử quan trọng với động cơ CDI khi Mercedes - Benz E300 BLUETEC có tiêu chuẩn khí thải Euro 5 nhận được giảI thưởng xe “sạch” của năm “World Green Car of Year”. Hãy cùng điểm lại chặng đường 10 năm công nghệ CDI.
10 năm với công nghệ CDI: khả năng gia tăng công suất, momen xoắn,tính kinh tế nhiên liệu, và giảm thiểu đáng kể khí thải độc hại môi trường.
. Tháng 12 năm 1997: công nghệ CDI được giới thiệu trên dòng C-Class của Mercedes – Benz.
. Common rail: Một ống phân phối chung với chứa nhiên liệu với áp suất cao cho tất cả xilanh.
. Công nghệ CDI: sự kế thừa quan trọng của công nghệ BLUETEC.
Động cơ CDI với hệ thống Common rail
10 năm trước, với công nghệ CDI (Common rail direct injection), hãng Mercedes – Benz đã mở ra một kỷ nguyên mới cho tất cả các động cơ diesel được lắp đặt trên dòng xe du lịch hiện hành. Công nghệ mới CDI lúc đó được Mercedes – Benz lựa chọn trang bị đầu tiên trên dòng xe C – Class thuộc seri W202 (seri W202 - thế hệ của dòng Mercedes – Benz C-Class thứ nhất).
DĐdĐ
Về cơ bản động cơ CDI bao gồm một ống phân phối chung (Common rail), và một bơm cao áp tách rời, ban đầu dầu diesel sẽ được hút từ thùng chứa qua ống nạp nhiên liệu đến ống phân phối chung, từ ống phân phối chung dầu sẽ được chuyển tới mỗi vòi phun để thực hiện quá trình phun nhiên liệu. Với các ưu việt do công nghệ Common rail lúc bấy giờ đem lại, các xe sử dụng động cơ diesel công nghệ CDI có khả năng vận hành êm ái hơn, lượng khí thải độc hại thấp hơn và đạt chỉ số momen xoắn cao hơn tại chỉ số vòng tua máy rất thấp. Đặc tính đó làm công nghệ CDI nhanh chóng và trở thành tiêu chuẩn mới cho dòng xe du lịch sử dụng động cơ diesel hiện hành.
Công nghệ BLUETEC trên các dòng xe thế hệ sau ở phân khúc xe du lịch của Mercedes – Benz cũng đều dựa trên các kỹ thuật kế thừa của công nghệ CDI. Điểm nổi bật, khả năng đốt cháy nhiên liệu và hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ BLUETEC trang bị trên dòng xe du lịch sản xuất tại thị trường Bắc Mỹ vào năm 2006 là minh chứng cho sự thành công của công nghệ này khi mẫu E 320 BLUETEC nhận được giải thưởng xe sạch của năm “World Green Car of the year”. Mẫu xe đầu tiên sử dụng công nghệ này cho thị trường Euro là mẫu E 300 BLUETEC sẽ được sản xuất vào cuối năm 2007 này. Trên mẫu E300 Mercedes – Benz tiếp tục giảm thiếu hơn nữa mức khí thải độc hại môi trường. Công nghệ Bluetec giúp động cơ diesel có mức khí thải sạch nhất và hiệu suất tiêu thụ cao nhất được biết đến trên thế giới. E300 BLUETEC đáp ứng tiêu chuẩn khí thải EURO V, tiêu chuẩn khí thải cao nhát hiện hành tại Châu Âu, sẽ được áp dụng choo năm 2009.
Động cơ Mercedes – Benz C220 CDI
IAA 1997: Khởi đầu của ông nghệ CDI
Tại triển lãm ôtô quốc tế tại Frankfurt (IAA) vào tháng 9 năm 1997 hãng Mercedes – Benz đã giới thiệu phiên bản Wagon mới cho mẫu xe C220 turbodiesel sử dụng tuabin tăng áp cho động cơ diesel. Trong khi các mẫu xe Mercedes – Benz thế hệ trước thường được mô tả gắn liền với turbodiesel - công nghệ tuabin tăng áp cho động cơ diesel, thì cái tên Mercedes – Benz C220 CDI thể hiện sự hợp lý của Mercedes – Benz khi hãng muốn nhắn nhủ tới công chúng công nghệ mới CDI mã mình đang trang bị trên mẫu xe này.
Chiếc wagon mới cùng một chiếc ở dòng sedan tương ứng đã trở thành chiếc xe sản xuất đầu tiên trên thế giới phù hợp với động cơ diesel sử dụng công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp dựa trên cơ sở công nghệ Common rail nguyên gốc. Có công suất 125 mã lực, động cơ 4 xilanh OM 611 đã phát triển gây một ấn tượng sau sắc với momen xoắn 300 N.m chỉ từ số vòng tua 1800 v/p. Động cơ C220 CDI trở thành động cơ đạt momen xoắn cao nhất trong dòng xe mà nó thay thế và trở thành 1 tiêu chuẩn mới khi đánh giá tính kinh tế nhiên liệu và lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường.
Khác với hệ thống phun nhiên liệu diesel truyền thống trước với các vòi phun đều được cung cấp nhiên liệu bởi các bơm cáo áp độc lập, một bơm phân phối dẫn động bởi động cơ sẽ cung cấp nhiên liệu theo các đường độc lập đến vòi phun. Động cơ diesel sử dụng công nghệ CDI có một ống phân phốI chung (Common rail) tại đó áp suất duy trì ở một cấp độ cao bằng một bơm cao áp riêng. Từ ống phân phối này, nhiên liệu sẽ được phân phối tới các vòi phun cao áp. Với cải tiến mới này, so với các động cơ diesel thế hệ cũ hơn hệ thống Common rail khi đó đã tạo ra một áp suất phun tới 1350 bar nhưng lại có giá trị tại số vòng tua máy thấp và phát sinh ra công suất máy mạnh hơn, cùng khả năng tăng tốc nhanh hơn.
Động cơ CDI hoạt động rất êm ái đó là nhờ qua trình phun mồi (pilot injection), sử dụng phương pháp sấy sơ bộ buồng cháy, một lượng nhỏ nhiên liệu diesel được phun vào xi lanh trước khi quá trình phun chính thức diễn ra. Kết quả làm gia tăng một lượng nhỏ áp suất và nhiệt độ trong suốt quá trình phun chính, và điều này giúp động cơ chạy êm hơn. Cùng vớI kỹ thuật Common rail hãng thờI điểm này Mercedes – Benz còn hợp nhất một vài đặc tính thiết kế tiên tiến khác trong động cơ CDI mới, như việc sử dụng công nghệ 4 van trong 4 xy lanh trong động cơ chiếc C220 CDI.
Mặt cắt buồng cháy động cơ CDI
Tháng 12 năm 1997: Sản xuất trên thị trường Mercedes - Benz C220 CDI
Trong tháng 12 của năm 1997, Mercedes – Benz đã sản xuất C220 CDI trên thị trường, trong dòng sedan và wagon. So với các mẫu xe trước C220 CDI gia tăng 30% công suất, tăng gấp đôi về momen xoắn, và giảm 10% lượng tiêu hao nhiên liệu. Tạo ra một quá trình cháy khó tin trong động cơ, công nghệ CDI góp phần xây dựng hình ảnh một chiếc xe wagon nhanh nhẹn, đầy năng lương với đặc điểm thể thao và tiện nghi. Mẫu CDI thế hệ thứ 2 C200 CDI – ra đời 6 tháng tiếp sau, thay thế cả 2 dòng sedan và wagon C220. Với mẫu thế hệ 2 ở dòng C-Class CDI này Mercedes – Benz đã phát triển hơn nữa khả năng tạo momen xoắn cao ở một tốc độ vòng tua máy thấp.
GM máy dầu Common Rail Direct Injection gọi là V CDi
Hệ thống phun nhiên liệu điện tử
Nếu những nhà sản xuất đến từ Nhật Bản đang dẫn đầu trong công nghệ phun xăng trực tiếp thì hãng Bosch của Đức hợp tác với các hãng xe hơi châu Âu lại đi tiên phong trong công nghệ chế tạo hệ thống phun nhiên liệu điện tử dành cho động cơ diesel.
So với xăng, dầu diesel là thành phần kém chất lượng hơn. Các hạt diesel lớn và nặng hơn xăng, do đó khó phun thành bụi. Những hệ thống phun không hoàn hảo tạo ra nhiều hạt không cháy, nhiều chất gây ô nhiễm, kém tiết kiệm nhiên liệu và công suất thấp hơn. Công nghệ common-rail sinh ra để cải thiện quá trình phun này.
Để làm được như vậy, nhiên liệu phải được phun ở áp suất cực cao mà bộ phun nhiên liệu thông thường không đạt được. Trong hệ thống common-rail, nhiên liệu được phun ở áp suất cao thông qua máy bơm công suất lớn thay cho bộ phun nhiên liệu. Nhiên liệu áp suất cao được bơm vào từng bộ phun nhờ một loại ống cứng thông dụng (nguồn gốc của cái tên common-rail). Trong thiết kế thế hệ đầu tiên hiện tại, loại ống này chịu được áp suất khoảng 20.000 psi. Nhiên liệu luôn được phun dưới áp suất tương tự ngay cả trong trạng thái chờ. Mỗi khi bộ phun (hoạt động giống van hơn là máy phát áp suất) mở, nhiên liệu áp suất cao sẽ được phun vào bên trong buồng đốt trong thời gian rất ngắn. Nhờ đó, không chỉ cải thiện quá trình phun ở áp suất nhiên liệu cao hơn mà còn rút ngắn khoảng thời gian phun nhiên liệu và điều khiển chính xác thời điểm.
Với thời điểm chính xác, hệ thống phun nhiên liệu common-rail có thể thực hiện khâu "hậu đốt cháy" trong đó một lượng nhiên liệu không đáng kể được bơm vào giai đoạn giãn nở để tạo ra hiện tượng cháy qui mô nhỏ trước khi bắt đầu quá trình đốt thông thường. Mục đích của khâu này là loại bỏ các hạt không cháy, tăng nhiệt độ dòng khí xả và giảm thời gian đun nóng sơ bộ của bộ chuyển hóa xúc tác. Nói một cách ngắn gọn, "hậu đốt cháy" cắt giảm lượng chất gây ô nhiễm.
Theo báo cáo của PSA, động cơ common-rail mới của hãng (cộng thêm một số cải tiến khác) có thể tiết kiệm 20% lượng nhiên liệu tiêu thụ, nhân đôi mô men xoắn ở vòng tua thấp và tăng công suất lên 25%. Ngoài ra, động cơ này còn giảm đáng kể tiếng ồn và độ rung của động cơ diesel thông thường. Về phương diện phát thải, các loại khí nhà kính (CO2) giảm 20%, CO 40%, hyđrocabon không cháy 50% và hạt 60%.
Bộ lọc hạt của PSA (PF)
Phát thải hạt luôn là vấn đề đau đầu của động cơ diesel. Trong khi giảm hẳn lượng chất gây ô nhiễm như CO, NOx cũng như khí nhà kính CO2 thì động cơ diesel lại thải ra lượng hạt cực lớn chủ yếu bao cấu tạo từ cacbon và hyđrocacbon. Chúng là nguyên nhân gây ra hiện tượng khói đen và sương khói ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng không khí ở khu vực thành thị chứ chưa nói đến hệ sinh thái của trái đất.
Từ thập niên 1980, các loại xe hơi đều đã giảm 3/4 lượng hạt thải ra nhờ pháp chế của chính phủ cũng như những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ diesel và phun nhiên liệu trực tiếp. Tuy nhiên, động cơ diesel vẫn thải ra lượng hạt lớn hơn động cơ xăng và dường như đây là bản chất vốn có của nó. Do đó, PSA - nhà sản xuất xe hơi ứng dụng động cơ diesel lớn nhất thế giới đã phát triển bộ lọc hạt dành riêng cho gia đình HDi.
Về cơ bản, bộ lọc hạt của PSA (PF) là một khối cacbua silicon xốp bao gồm các đường ống dẫn có chức năng giữ hạt khỏi dòng khí xả. Trước khi bị bề mặt lọc giữ lại, các hạt cacbon/hyđrocacbon này sẽ cháy để trở thành CO2 và nước, sau đó thoát ra ngoài bộ lọc cùng với dòng khí xả. Chúng ta gọi quá trình này là tái sinh.
Thông thường, quá trình tái sinh diễn ra ở nhiệt độ 550ºC. Tuy nhiên, dưới những điều kiện bình thường, không thể tạo ra được nhiệt độ cao như vậy. Theo thông tin từ hãng PSA, nhiệt độ chỉ giao động giữa khoảng 150-200ºC khi đi trong thành phố.
May mắn thay, công nghệ phun nhiên liệu common-rail mới có thể giải quyết được vấn đề này. Nhờ áp suất cao và quá trình phun chính xác diễn ra trong thời gian rất ngắn, hệ thống common-rail có thể tiến hành khâu "hậu đốt cháy" bằng cách bơm một lượng nhiên liệu nhỏ vào giai đoạn giãn nở giúp tăng nhiệt độ dòng khí xả lên khoảng 350ºC.
Sau đó, bộ chuyển hóa xúc tác ôxy hóa được thiết kế chuyên dụng nằm gần lối vào bộ lọc hạt sẽ đốt toàn bộ lượng nhiên liệu không cháy còn lại của khâu "hậu đốt cháy", từ đó nâng nhiệt độ lên 450ºC.
Để hoàn thành 100°C còn lại, một chất phụ gia gọi là Eolys được đưa vào nhiên liệu. Eolys hạ thấp nhiệt độ hoạt động của quá trình đốt hạt xuống 450° C. Lúc này, quá trình tái sinh bắt đầu diễn ra. Phụ gia ở dạng lỏng chứa trong một bình nhỏ được bơm thêm vào nhiên liệu. Khách hàng nên mang bộ lọc PF đến đại lý để rửa sạch bằng nước áp suất cao nhằm loại bỏ lắng cặn do chất phụ gia gây ra sau khi đi được 80.000 km.
Một vấn đề khác cần được đề cập tới là ảnh hưởng của khâu "hậu đốt cháy". Khâu này có thể tăng mô men xoắn động cơ không theo mong đợi của các lái xe. Vì vậy, hệ thống quản lý động cơ phải điều hòa mô men xoắn bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thông thường, lượng nhiên liệu bơm trước vào buồng đốt và áp suất của bộ tăng áp để bù lại.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel phun nhiên liệu có áp suất cao vào trong buồng cháy, ở đó có không khí đã được nén lại đến áp suất cao. Điều này cần thiết bị đặc biệt không giống như động cơ xăng.
Mô Tả
Theo hình trên
1 Bình nhiên liệu
Tích trữ nhiên liệu.
2 Lọc nhiên liệu có bộ lắng nước
Loại bỏ chất bẩn và nước ra khỏi nhiên liệu
3 Bơm cao áp
Nén và bơm nhiên liệu.
4 Vòi phun
Phun nhiên liệu.
Lọc Nhiên Liệu
Thiết bị này loại bỏ bụi bẩn và nước ra khỏi nhiên liệu để bảo vệ bơm cao áp và vòi phun, chúng có các chi tiết được chế tạo rất chính xác. Bụi bẩn và nước phải được loại bỏ khỏi nhiên liệu để tránh cho bơm cao áp khỏi bị kẹt hay gỉ do bơm cao áp được bôi trơn bằng nhiên liệu diesel.
1 Bơm xả
Đây là một bơm tay dùng để xả không khí ra khỏi đường ống nhiên liệu sau khi xe đã hết nhiên liệu hoặc để xả nước tích tụ trong bộ lắng nước
2 Lọc nhiên liệu
Bộ phận này lọc chất bẩn ra khỏi nhiên liệu.
3 Bộ lắng nước
Bộ phận này tách nước ra khỏi nhiên liệu.
Bơm Cao Áp
Có hai loại bơm cao áp dùng trong động cơ diesel:
Bơm cao áp loại cơ khí, nó điều khiển lượng phun và thời điểm nhiên liệu bằng cơ khí.
Bơm cao áp điện tử dùng ECU (Bộ điều khiển điện tử) trong hệ thống EFI-D (Diesel phun nhiên liệu điện tử).
A Bơm cao áp cơ khí
B Bơm cao áp điện tử
1 Bơm cao áp
2 Vòi phun
3 Đai dẫn động
4 ECU
5 Cảm biến
Bơm cao áp nén nhiên liệu và bơm nó đến các vòi phun.
Lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun nhiên liệu được điều khiển bằng cơ khí tùy theo mức độ đạp chân ga và tốc độ động cơ.
Diesel EFI (Hệ thống phun dầu diesel điện tử)
Có hai loại hệ thống Diesel EFI:
Diesel EFI loại thông thường
Diesel EFI loại phân phối
1. Diesel EFI loại thông thường
Hệ thống này sử dụng các cảm biến để phát hiện góc mở của bàn đạp ga và tốc độ động cơ và ECU để xác định lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu.
Những cơ cấu điều khiển dùng cho quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên hệ thống diesel loại cơ khí.
1 ECU
2 Các cảm biến
3 Bình nhiên liệu
4 Lọc nhiên liệu
5 Bơm cao áp
6 Vòi phun
Em ngờ rằng VCDi của Cap chỉ là EFi THÔNG THƯỜNG thôi ợ.
CAP mà thêm Turbo càng tăng tần suất vô xưởng thăm mấy chú thợ
có turbo đó bác ! Máy 2.0 151hp 
thông số nhà sản xuất
