Xe hơi chạy động cơ hybrid là sự kết hợp (lai) giữa xe chạy động cơ đốt trong và xe động cơ điện, nhằm tăng hiệu quả vận hành, vì chỉ sử dụng động cơ  đốt trong khoảng 30%.  Động cơ hybrid giảm khí thải, khắc phục được những nhược điểm của động cơ điện.

  

Giản đồ kết hợp động cơ đốt trong và motor điện trong xe hybrid

Tính năng một xe hơi ít nhất phải đáp ứng được những tiêu thức sau: Nạp nhiên liệu sau ít nhất 482 km; Nạp nhiên liệu nhanh và dễ dàng; Có vận tốc tương đương với những chiếc xe khác.

Xe hơi động cơ xăng, diesel đáp ứng được những đòi hỏi này, nhưng nó lại ngốn nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.

Trong khi xe sử dụng động cơ điện hầu như không có khí thải, nhưng mỗi lần nạp điện xe chỉ chạy được khoảng 80-160 km. Không những thế, xe động cơ điện tăng tốc chậm, nạp điện mất thời gian và bất tiện.

Cấu tạo động cơ xe hybrid

Xe hơi chạy động cơ hybrid đã kết hợp (lai) giữa hai loại nói trên. Động cơ hybrid kết hợp hai nguồn năng lượng là động cơ đốt trong và động cơ điện. Mặc dù  hybrid có sử dụng động cơ điện, nhưng nó cũng không cần phải nạp điện từ bên ngoài, người ta thường nhầm như xe điện chạy trên sân gôn, trong bệnh viện.

Cấu tạo động cơ xăng của xe hybrid theo hướng chỉ cung cấp đủ “sức” cho nó chạy trên địa hình bằng phẳng, với công suất trung bình, chứ không cần đáp ứng yêu cầu vận hành tối đa, nên tiết kiệm nhiên liệu, hiệu quả vận hành cao.

Khi xe cần tăng tốc đột ngột hoặc chạy trên địa hình đồi núi, vượt vật cản, lúc này nó cần phải có sự trợ giúp công suất, chính motor điện và bình ắc quy trong xe hybrid đảm nhận nhiệm vụ “cộng lực” này.

Motor điện của xe này rất phức tạp, nó tạo ra năng lượng giúp xe khi tăng tốc, đồng thời nó còn giúp xe nạp điện cho ắc quy.

Sự thành công ở xe hybrid đó  là động cơ xăng của xe nhỏ hơn rất nhiều so với động cơ xăng của những chiếc xe thông thường. Nhỏ thì gọn và tốn ít xăng.

Motor điện sẽ giúp làm nóng động cơ đốt trong khi khởi động và trợ lực giúp xe lăn bánh ban đầu.

Khi xe dừng lại, động cơ xăng sẽ tự động “nghỉ”, trong khi motor điện vẫn chạy “chờ”. Thật ra nó không ”chờ” vô công, mà tranh thủ phát điện để giành.

“Chuyển động lượng thành điện lượng”

Khi phanh giảm tốc, hệ thống phanh tự hồi sẽ “điều” motor theo hướng “chuyển động lượng thành điện lượng”, động lực tưởng như thừa từ motor này chuyển sang phát điện nạp cho ắc quy.

Hệ thống này đặc biệt có tác dụng hồi phục năng lượng khi lái xe trong thành phố vì các lái xe liên tục phải tăng dừng, tiến, tăng, giảm tốc độ.

Mỗi lần đạp phanh giờ đây năng lượng của xe không bị thất thoát nữa. Cơ cấu tách lực kéo bánh lốp, sang kéo máy phát điện khi giảm tải, là quy trình rất đặc trưng của xe hybrid.

Nếu tiếp tục vận hành (kéo tải), motor điện khởi động lại động cơ xăng, ngay khi lái xe nhấn lại pê đan tăng “ga”. Đây là một hoạt động khá liền mạch, hoàn toàn tự động.

Cylinder Idling System là hệ thống cầm chừng hoạt động xy lanh của xe hybrid. Khi xe xuống dốc, cơ cấu truyền lực đặt xe về số 0 “số mo”. Sẽ không có chuyện “máy kéo xe”. Với một cơ cấu chặn van hút nhiên liệu, lúc này hệ thống Cylinder Idling vô hiệu xi-lanh, cho phép pít tông di chuyển tự do, không nén, ép, nổ…giảm sức cản từ máy tới xe.

Có 3 loại động cơ hybrid chủ yếu sau: Tổ hợp ghép nối tiếp, tổ hợp ghép song song, ghép động cơ xăng-điện hỗn hợp.

Giảm khí thải, tiết kiệm nhiên liệu là hai ưu điểm nổi trội của xe chạy động cơ hybrid. Tuy vậy, giá thành ban đầu của xe động cơ hybrid cao hơn xe thông thường.

Động cơ hybrid không chỉ dùng cho xe hơi, mà có các mẫu phát triển cho cả tàu thuyền, máy bay, xe mô-tô…

Có thể khái quát lại hoạt động của động cơ đốt trong, máy phát điện và motor trên xe hybrid như sau: Khi xe ngừng chạy cả động cơ, máy phát điện và môtơ đều dừng hoạt động.

Khi khởi động: chỉ có motor hoạt động tạo lực kéo ban đầu, nổ động cơ đốt trong.

Khi đi với tốc độ bình thường: chủ yếu  động cơ đốt trong sẽ kéo xe chạy, về  cơ bản thì lúc này việc tạo ra điện là không cần thiết.

Khi tăng tốc: vòng quay của động cơ tăng lên, cùng lúc đó máy phát điện cũng bắt đầu tạo ra dòng điện, kết hợp với dòng điện từ bình ắc quy sẽ chạy motor, tiếp thêm công suất cho việc tăng tốc.

Nạp ac-qui thực hiện trong khi xe giảm tải.

Dòng xe hơi Porsche/Panamera S hybrid đã thiết lập nên những tiêu chuẩn mới. Xe có thể đạt vận tốc 100km/giờ trong vòng 6 giây và vận tốc cực đại là 270 km/giờ . Đối với tính năng chạy điện, xe có thể chạy được gần 2 km (tương đương 1,24 dặm), với vận tốc có thể lên tới 85 km/giờ (53 dặm/giờ).

Trần Văn

Theo  Hybrid Tech, Auto.Pro