Động cơ e-Power của Nissan có gì đặc biệt?

Động cơ e-Power là loại động cơ gì mà nó có thể mang lại hiệu suất nhiệt lên đến 50%? Động cơ e-Power liệu có giống động cơ Hybrid hay không? Vì sao động cơ e-Power lại có thể mang lại hiệu suất nhiệt lên đến 50%? Hãy cùng tìm câu trả lời trong bài viết dưới đây.

Có thể nói nhiệm vụ cải tiến động cơ ngày càng tinh gọn hơn, hiệu suất cao hơn, ít ô nhiễm môi trường hơn, và hơn thế nữa luôn là những nhiệm vụ không bao giờ có điểm dừng. Hiện nay, khối động cơ có hiệu suất nhiệt cao nhất chỉ đến 40%. Và để đạt được điều đó, các kỹ sư phải mất đến 30 năm để có thể nâng hiệu suất nhiệt từ 30 lên 40%.

Với khối động cơ e-POWER, Nissan đã chuyên biệt hóa vai trò của động cơ để tạo ra điện và hơn nữa đã đạt được hiệu suất nhiệt 50% thông qua quá trình đốt cháy tinh gọn dựa trên khái niệm STARC độc đáo và công nghệ thu hồi nhiệt thải. Điều này làm cho nó có thể cải thiện hơn nữa hiệu suất nhiên liệu và giảm khí CO2.

Ý nghĩa của đốt cháy tinh gọn là đốt cháy với tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu không khí có nhiều không khí hơn tỷ lệ nhiên liệu không khí lý thuyết (trong đó phản ứng nhiên liệu và ôxy có tỷ lệ hoàn hảo; nghĩa là tỷ lệ không khí được đốt cháy hoàn toàn so với nhiên liệu). Giả sử đốt cháy với tỷ khối không khí dư là λ = 2.

Công nghệ STARC mang đến sự mạnh mẽ và kéo dài của những tia lửa được tạo ra trong quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu.

Động cơ e-Power của Nissan có gì đặc biệt?

Động cơ e-Power của Nissan cung cấp hệ thống truyền động hoàn toàn bằng động cơ điện, nghĩa là các bánh xe được dẫn động hoàn toàn bằng động cơ điện. Động cơ e-POWER bao gồm một pin có công suất cao và hệ thống truyền lực được tích hợp với động cơ, máy phát điện, biến tần và motor. So với các hệ thống Hybrid thông thường, các bánh xe được dẫn động bởi động cơ điện và động cơ xăng.

Sự khác biệt giữa các hệ thống truyền lực điện/ e-Power/ Hybrid.
Sự khác biệt giữa các hệ thống truyền lực điện/ e-Power/ Hybrid.

Mặt khác, trong hệ thống của động cơ e-POWER, động cơ xăng không làm nhiệm vụ tạo ra công suất và momen thông qua hệ thống truyền dẫn động truyền đến các bánh xe; mà nó chỉ đơn giản là sạc pin. Không giống như động cơ Hybird sử dụng động cơ xăng kết hợp động cơ điện, ở giữa cơ cấu của động cơ e-Power có thêm một môtơ điện cùng chia sẻ nhiệm vụ với động cơ xăng. Để cơ cấu hoạt động trơn tru cần có thêm các bộ phận hỗ trợ khác như bộ chuyển đổi điện áp, bộ chia công suất, bộ giảm tốc motor và đặc biệt là khối pin – nguồn cung cấp năng lượng cho motor điện.

Công nghệ e-POWER “vay mượn” từ công nghệ ô tô điện Electric Vehicle, dùng năng lượng điện để dẫn động và nó được ứng dụng trên chiếc Nissan LEAF. Bên cạnh đó, nó còn trang bị thêm một động cơ xăng để giúp sạc pin công suất cao khi cần thiết. Điều này giúp loại bỏ bộ sạc bên ngoài, đồng thời cung cấp đầu ra cao như xe điện EV. 

Pin động cơ Hybird làm từ NiMH niken hydrua kim loại, là công nghệ lâu đời nhất trong chế tạo pin. Loại pin này có ưu điểm là tuổi thọ dài, sạc nhanh, an toàn cháy nổ, chịu được dải nhiệt độ rộng và chi phí thấp hơn các công nghệ pin khác. Tuy nhiên, nhược điểm của loại này là trọng lượng nặng, dung lượng không cao, độ tự xả tăng dần theo thời gian khiến nó không thể sạc đầy 100%… Vì vậy, tuổi thọ và chi phí của pin hybrid luôn là vấn đề lớn khiến người dùng cảm thấy trở ngại.

Còn động cơ E-power của Nissan sử dụng Pin làm từ Lithium-Ion cho phép giảm tối đa trọng lượng và kích thước của viên pin, trong khi vẫn dự trữ được một lượng điện lớn, sạc nhanh, an toàn, dễ sử dụng, thân thiện với môi trường.

Nissan Note trang bị động cơ e-Power.
Nissan Note trang bị động cơ e-Power.

Chính vì vậy, loại động cơ này giúp chiếc xe tăng tốc mượt mà như xe điện. Động cơ e-POWER cung cấp mô-men xoắn cực lớn gần như ngay lập tức, vừa tăng tốc nhanh, vừa tiết kiệm nhiên liệu, và vừa giúp giảm khí thải đáng kể. Ngoài ra, hệ thống hoạt động rất yên tĩnh, giống như một chiếc xe điện EV. Bởi vì động cơ e-POWER có thể điều khiển động cơ hoạt động tốt ở các thời điểm đã được các kỹ sư Nissan tính toán hiệu quả nhất, nên hiệu suất nhiên liệu của nó có thể so sánh ngang với các xe hybrid thông thường.

Nissan cho biết động cơ e-POWER được điều khiển bởi một motor điện và tăng sức mạnh bằng một động cơ xăng. Khi chỉ dùng motor điện, người lái sẽ cảm nhận được khả năng tăng tốc mạnh mẽ, vận hành êm ái và đặc biệt tiết kiệm nhiên liệu.

Vai trò của động cơ xăng chủ yếu chỉ để tạo ra điện năng. Bởi vì động cơ này luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu. Nhà phát triển e-POWER tự hào rằng loại động cơ này luôn mang lại hiệu quả nhiên liệu tốt hơn 30% so với những chiếc xe chạy bằng động cơ xăng thông thường với công suất tương tự. Mức tiết kiệm nhiên liệu của e-POWER là 34,0 km/L vượt mức tiêu chuẩn nhiên liệu năm 2015 ở Nhật Bản là 97%.

Bảng so sánh vùng phát điện hiệu quả của các loại động cơ.
Bảng so sánh vùng phát điện hiệu quả của các loại động cơ.

Chế độ lái e-POWER trên chiếc Nissan Note cho phép trình điều khiển tăng tốc và giảm tốc bằng cách sử dụng bàn đạp gia tốc. Hệ thống phanh tái sinh cũng giúp cải thiện hiệu suất nhiên liệu bằng cách sạc pin.

Nissan đang nỗ lực để tung ra nhiều mẫu xe chạy điện và công nghệ e-POWER trên toàn cầu như là một phần trong định hướng Nissan Intelligent Mobility nhằm thay đổi cách thức các phương tiện vận hành, sử dụng năng lượng và tương tác với xã hội.

Cơ chế hoạt động của động cơ e-Power?

Công nghệ đổt cháy STARC (theo thứ tự từ trái sáng phải, trên xuống dưới): Dòng chảy cháy xoáy lốc được duy trì ở tâm xy lanh cho đến khi đánh lửa; Dòng chảy xoáy lốc được điều chỉnh ngay trước thời điểm đánh lửa; Thời điểm đánh lửa được điều chỉnh cân bằng với chu kỳ nhỏ.
Công nghệ đổt cháy STARC (theo thứ tự từ trái sáng phải, trên xuống dưới): Dòng chảy xoáy được duy trì ở tâm xy lanh cho đến khi đánh lửa; Dòng chảy xoáy lốc được điều chỉnh ngay trước thời điểm đánh lửa; Thời điểm đánh lửa được điều chỉnh cân bằng với chu kỳ nhỏ.

Bằng cách để động cơ xăng “phát điện”, xe có thể được vận hành trong phạm vi hiệu quả nhất. Hình dạng của piston cũng được tối ưu hóa. Đặc biệt là phần đỉnh của piston. Hình dạng lồi hoặc lõm ở phần đỉnh của piston là một yếu tố quyết định khả năng nén hỗn hợp không khí.

Động cơ e-POWER cung cấp trải nghiệm cực kỳ yên tĩnh với hoạt động động cơ ít thường xuyên hơn so với các dòng hybrid thông thường.

Ở tốc độ thấp đến trung bình, chẳng hạn như trong khu vực đô thị, động cơ chỉ được điều khiển bằng pin.

Khi người lái nhả chân ga để giảm tốc, phanh phục hồi sẽ được kích hoạt và pin được sạc bằng điện được tạo ra.

Khi lái xe ở tốc độ cao, động cơ sẽ tạo ra điện để truyền động cơ và sạc pin.

Khi cần tăng tốc mạnh, động cơ sẽ kết hợp điện năng do động cơ tạo ra và điện năng từ ắc quy, sau đó điều khiển xe một cách mạnh mẽ.

Khi pin yếu, động cơ không hoạt động để tạo ra điện nếu có thể. Tuy nhiên, khi lái xe trên đường gồ ghề, có xu hướng ồn ào, động cơ sẽ hoạt động hiệu quả để sạc pin trong một khoảng thời gian ngắn.

Nói cách khác, trên đường gồ ghề, tiếng ồn của động cơ bị che bởi tiếng ồn trên đường. Ngoài ra, khi cần sạc ở tốc độ thấp, động cơ sẽ hoạt động trong khi triệt tiêu RPM của nó.

Sự khác biệt của hệ thống ở các gia tốc khác nhau
Sự khác biệt của hệ thống ở các gia tốc khác nhau.

Và e-POWER là sự kết một động cơ công suất cao và pin lithium-ion hiệu suất cao vì vậy mà đôi khi có thể lái xe chỉ dùng pin trong nhiều trường hợp.
Do động cơ chuyên dùng để phát điện và không kết nối với các bánh dẫn động nên hệ thống có thể tự do điều khiển hoạt động của động cơ.

Thời gian phát điện được kiểm soát bằng cách đánh giá dựa trên tốc độ xe, mức độ tăng tốc và mức sạc pin, v.v. Công nghệ cũng đang được giới thiệu để ước tính độ gồ ghề của mặt đường từ những dao động nhỏ của tốc độ bánh xe và chủ động vận hành động cơ trên mặt đường gồ ghề.

Ngoài ra, bằng cách vận hành ở tốc độ RPM của động cơ hiệu quả khi tạo ra công suất, thời gian hoạt động của động cơ được giảm xuống và đạt được hiệu suất nhiên liệu cao.

Thông qua các thay đổi từng bước đối với RPM của động cơ theo tốc độ của xe, hoạt động của động cơ được kiểm soát một cách xác sao nhất có thể.

Cách mà động cơ e-Power có thể đạt được hiệu suất nhiệt 50%?

Đối với các công nghệ động cơ thông thường, hiệu suất nhiệt cơ bản đã được cải thiện bằng cách kéo dài hành trình và giảm ma sát.

Hơn nữa, bằng cách hạn chế phạm vi dịch chuyển của pistion dùng trong động cơ sử dụng e-POWER, nó sẽ có thể cải thiện hiệu suất nhiệt bằng cách sử dụng công nghệ đốt cháy EGR theo khái niệm STARC, giảm thất thoát khí nạp và khí thải thông qua việc sử dụng thêm turbo, đạt được hiệu suất nhiệt thực là 43%.

  • EGR (Exhaust Gas Recirculation): Công nghệ tuần hoàn một phần khí thải sau quá trình đốt cháy, hút chúng trở lại. Mặc dù quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu được pha loãng qua EGR cải thiện hiệu suất nhiệt, nhưng đảm bảo quá trình đốt cháy là một thách thức lớn đối với các kỹ sư thiết kế.

Ngoài ra, động cơ sẽ đạt được hiệu suất nhiệt 50% thông qua quá trình đốt cháy tinh gọn dựa trên khái niệm STARC, thậm chí còn giảm ma sát giữa piston và thành piston và thu hồi lại lượng nhiệt bị mất một cách hiệu quả nhất.

e-POWER là hệ thống truyền động điện nguyên bản của Nissan tạo ra điện từ động cơ và được điều khiển bằng động cơ 100%.

Ngoài cảm giác lái êm ái và mạnh mẽ chỉ có và đặc trưng của truyền động động cơ, công nghệ điều khiển tiên tiến giúp quản lý hoạt động của động cơ, mang lại trải nghiệm yên tĩnh đến bất ngờ.

Ở những nơi có tiếng ồn trên đường thấp, chẳng hạn như trong khu vực đô thị, hoạt động của động cơ bị hạn chế hết mức có thể và ở những nơi có tiếng ồn trên đường lớn, chẳng hạn như khi lái xe ở tốc độ cao hoặc trên đường gồ ghề,động cơ tạo ra điện và nhận ra một sự yên tĩnh khiến bạn cảm thấy như thể động cơ không có ở đó.

(Theo news.oto-hui.com)

xe mới về