Vì sao Toyota chủ động giảm sức mạnh động cơ hybrid?

Thay vì tối đa hóa công suất như động cơ xăng thông thường, Toyota và Honda sử dụng chu trình Atkinson trên nhiều mẫu xe hybrid để tăng hiệu suất đốt nhiên liệu. Công nghệ này giúp xe tiêu thụ ít xăng hơn nhưng đánh đổi bằng việc giảm sức mạnh của động cơ đốt trong.

Theo Motor1, nguyên lý này được ứng dụng trên những mẫu xe như: Toyota Prius hay Honda Accord Hybrid. Điểm mấu chốt nằm ở việc kết hợp động cơ xăng với mô-tơ điện, giúp khắc phục hạn chế về công suất mà vẫn duy trì khả năng vận hành.

Động cơ Atkinson tiết kiệm xăng như thế nào?

Động cơ xăng truyền thống chủ yếu hoạt động theo chu trình Otto, trong đó tỷ số nén và tỷ số giãn nở tương đương nhau. Trong khi đó, chu trình Atkinson có tỷ số giãn nở lớn hơn tỷ số nén hiệu dụng, giúp tận dụng nhiều năng lượng hơn từ quá trình đốt cháy nhiên liệu.

Trên động cơ hiện đại, nguyên lý này được thực hiện bằng cách điều chỉnh thời điểm đóng van nạp. Khi piston bắt đầu đi lên trong kỳ nén, van nạp vẫn mở trong một khoảng thời gian ngắn, khiến một phần không khí trong xi-lanh bị đẩy ngược về đường nạp.

Cách vận hành này làm giảm lượng khí thực tế bị nén, trong khi hành trình giãn nở của khí cháy vẫn được duy trì. Nhờ đó, động cơ khai thác được nhiều năng lượng hữu ích hơn, giảm lượng nhiệt thất thoát và cải thiện hiệu suất nhiên liệu.

Tuy nhiên, lượng khí nạp giảm cũng khiến động cơ Atkinson tạo ra công suất và mô-men xoắn thấp hơn động cơ Otto có cùng dung tích, đặc biệt ở vòng tua thấp.

Mô-tơ điện bù đắp phần công suất bị giảm

Hạn chế về sức mạnh khiến động cơ Atkinson phù hợp với xe hybrid hơn những dòng xe ưu tiên hiệu suất vận hành cao.

Trên xe hybrid, mô-tơ điện có khả năng cung cấp mô-men xoắn lớn ngay từ khi bắt đầu di chuyển, hỗ trợ động cơ xăng trong những tình huống cần tăng tốc hoặc bổ sung sức kéo.

Nhờ đó, động cơ xăng có thể hoạt động nhiều hơn trong dải hiệu suất tối ưu thay vì phải đảm nhiệm toàn bộ nhu cầu vận hành. Tùy cấu hình hệ thống hybrid, động cơ xăng còn có thể tự ngắt khi không cần thiết, góp phần giảm tiêu hao nhiên liệu, đặc biệt trong điều kiện giao thông đô thị thường xuyên dừng, chạy.

Toyota đã sử dụng nguyên lý Atkinson trên Prius từ khi mẫu xe ra đời năm 1997. Trong khi đó, Honda cũng ứng dụng công nghệ này trên hệ thống hybrid hai mô-tơ điện, điển hình là Accord Hybrid.

Dù cách phân phối sức mạnh giữa động cơ xăng và mô-tơ điện của hai hãng khác nhau, mục tiêu chung vẫn là giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ mà không ảnh hưởng quá nhiều đến khả năng vận hành tổng thể.

Không phải xe hybrid nào cũng dùng động cơ Atkinson

Theo Motor1, công nghệ Atkinson không phải giải pháp phù hợp với mọi loại xe. Do công suất riêng thấp hơn động cơ xăng thông thường, loại động cơ này có thể kém linh hoạt khi hoạt động độc lập, nhất là trong những tình huống cần tăng tốc mạnh hoặc kéo tải nặng.

Ngoài Atkinson, một số hãng còn sử dụng chu trình Miller với nguyên lý tương tự, nhưng thường kết hợp bộ tăng áp để bù đắp lượng khí nạp bị giảm. Một số động cơ hiện đại cũng có thể thay đổi đặc tính vận hành giữa chu trình Otto và Atkinson tùy điều kiện sử dụng.

Với người mua xe hybrid tại Việt Nam, điều này đồng nghĩa công suất riêng của động cơ xăng không phản ánh đầy đủ sức mạnh của xe. Hai mẫu xe có động cơ xăng cùng dung tích có thể cho khả năng tăng tốc và mức tiêu hao nhiên liệu khác nhau, tùy công suất mô-tơ điện và cách phối hợp giữa hai nguồn động lực.

Do đó, khi so sánh các mẫu xe hybrid, người mua cần xem xét công suất toàn hệ thống, mức tiêu thụ nhiên liệu và khả năng vận hành thực tế, thay vì chỉ dựa vào thông số của động cơ xăng.