Honda Earth Dreams: Khi "xanh" mới chỉ là sự khởi đầu

Earth Dreams trên hộp số vô cấp CVT

Một thực tế thú vị là những chủ nhân đầu tiên của dòng Honda City 2014 không khỏi băn khoăn khi nhìn thấy một tính năng mang tên "chuyển đổi mô men xoắn" trong danh mục tính năng - dù chiếc xe mình mua được quảng bá là trang bị hộp số CVT vô cấp. Để hiểu điều này, chúng ta hay nhớ lại cách đây 30 năm, người tiêu dùng thường chỉ phải chọn hoặc hộp số tự động hoặc hộp số tay. Trong khi hộp số tay sử dụng côn khô đĩa đơn thì hộp số tự động lại sử dụng cơ chế chuyển đổi mô men xoắn.

Tới nay, các loại hộp số tự động đã phức tạp hơn rất nhiều, nhiều nhà sản xuất đã tích hợp vô số các tính năng hỗ trợ vào sản phẩm của mình nhằm đạt được hiệu quả vận hành cao hơn cho hộp số tự động (cũng như hộp số tay) - điều dẫn đến sự ra đời của các biến thể như hộp số vô cấp CVT, hộp số AMT (số tay tự động) và hộp số tự động ly hợp kép. Trong số này, hộp số vô cấp trước đây thường được biết đến nhờ khả năng tiết kiệm nhiên liệu với mộ bộ các pulley với đường kính khác nhau nhằm cho phép tạo ra các các mức tỉ lệ truyền gần như... vô tận.

Tuy nhiên, rất nhiều người sử dụng hộp số CVT đã nhanh chóng chán ghét các dòng hộp số này với lý do nó tạo ra những trải nghiệm tăng tốc cực kì nhàm chán - khi khiến xe chạy nhanh hơn nhưng lại không có cảm giác động cơ tải tăng lên hoặc sự "sốc" nhẹ của việc chuyển số (mà City thế hệ thứ 2 từng gặp phải). Điều này đã khiến một số nhà sản xuất nghĩ ra chế độ lái S thường bao gồm một vài mức tỉ lệ truyền chọn trước (thường là 7) nhằm giả lập tình huống giật nhẹ của hộp số thông thường khi chuyển số.

Dù đã làm khá tốt điều này, sự phổ dụng của hộp số CVT cũng gặp phải những rào cản nhất định về độ bền trong các mẫu xe thường xuyên phải chịu tải tăng tốc đột ngột hoặc chạy liên tục ở tốc độ cao. Thậm chí, thế hệ City với CVT đầu tiên cũng không tránh khỏi điều này khi bánh đà khởi động bị mòn đi quá nhanh - kể cả được chế tạo từ các vật liệu cao cấp. Tuy nhiên, mọi việc đã thay đổi với những hộp số CVT "Earth Dreams" mới.

Việc ứng dụng bộ chuyển đổi mô men xoắn là bước tiến ưu việt so với đĩa đà trong hộp số CVT từ trước tới nay.

Bí quyết của Honda là gì ? Sự khác biệt nằm ở việc thay thế cặp bánh đà khởi động trong hộp số CVT - thiết kế thông dụng trong thời điểm hiện nay vốn được nhiều hãng xe khác (như Nissan) sử dụng - bằng một bộ chuyển đổi mômen xoắn. Thực tế, việc tận dụng bộ chuyển đổi mô men xoắn không phải món mới và bản thân Honda cũng đã từng sử dụng nó trong thế hệ Jazz 2007 hay Odyssey 2003.

Tuy nhiên, trên các thế hệ hộp số mới, song song với việc tăng cường đáng kể sự bền bỉ trong vận hành, sự hiện diện của bộ chuyển đổi mô men xoắn sẽ giúp hộp số vô cấp của Honda trở nên nhanh nhạy hơn rất nhiều và loại bỏ hoàn toàn hiệu ứng "cao su" như đề cập tới ở trên - đặc biệt là trong các tình huống khởi động hành trịnh hoặc tăng tốc bất ngờ. Theo đại diện của hãng xe Nhật, hộp số CVT Earth Dreams có thể đem lại cảm giác lái rất giống với hộp số tự động truyền thống nhưng vẫn duy trì được khả năng tiết kiệm nhiên liệu (khoảng 10%).

Bên cạnh đó, bộ chuyển đổi mô men xoắn cũng đủ thông minh để cảm nhận được nhu cầu giảm-tăng tốc độ đột ngột của người lái (thường thấy trong các tình huống vượt). Khi đó, nó sẽ duy trì tỉ lệ truyền cao trong thời gian lâu hơn chút ít nhằm đảm bảo tua máy - kể cả khi người lái tạm thời ngắt ga - và luôn sẵn sàng cho các cú bứt phá ngay sau đó. Hệ quả là xe sẽ có khả năng đáp ứng mệnh lệnh điều khiển linh hoạt hơn rất nhiều - thứ mà City 2014 và nhiều dòng xe tương đương của Honda đang vượt trội so với các dòng trước đây.

Earth Dreams với "giấc mơ" động cơ dầu siêu nhỏ nhẹ

Một trong nhưng động thái nhằm hiện thực hóa mục tiêu “động cơ nhẹ nhất thế giới” đồng thời dẫn đầu về năng lực tăng tốc và khả năng tiết kiệm nhiên liệu, Honda đã đưa Earth Dreams tiếp cận cả mảng sản phẩm động cơ dầu Diesel.

Theo đó, thông qua việc cải thiện độ cứng của động cơ và áp suất khi đốt cháy cùng giá đỡ xy-lanh bằng nhôm được tạo ra, Honda đã chế tạo thành công động cơ có trọng lượng nhẹ nhất trong dòng động cơ dầu diesel với dung tích 1.6L. Động cơ này là tiền đề cho nhiều mẫu xe hướng tới thị trường châu Âu của hãng - nơi các loại máy dầu rất được ưa chuộng.

Một số cải tiến khác cũng không thể không nhắc tới điển hình là việc giảm kích thước động cơ từ mức 2,2L hiện tại xuống thấp hơn - song song với giảm ma sát trong từng chi tiết đơn lẻ cũng giảm độ ma sát tổng thể của máy dầu Earth Dreams xuống thấp tương đương với dòng máy chạy xăng.

Hệ thống kiểm soát nhiệt động được tối ưu hóa nhờ những cải tiến trong hệ thống làm mát - cho phép giảm mức khí thải CO2 xuống hơn 15% so với trước đây. Cuối cùng, nhưng cũng không kém phần quan trọng chính là việc triển khai hệ thống tăng áp nhỏ gọn nhưng có hiệu suất cao cùng với việc giảm trọng lượng của các thành phần chuyển động mang lại khả năng vận hành linh hoạt và đậm chất thể thao.

Earth Dream trong cuộc chơi Hybrid: sự kì diệu của cơ chế i-MMD! Thực tế, chính hệ thống Hybrid với hai mô tơ điện là thứ đã giúp Accord 2014 phiên bản Hybrid đạt được mức tiêu thụ nhiên liệu (theo EPA) khá ấn tượng: 4,7 lít/100km cho một mẫu sedan cỡ lớn. Nó cũng chính là công nghệ nằm trong danh sách 10 công nghệ xanh dành cho xe hơi 2014 mà chúng ta đã đề cập tới ở phần đầu của bài viết. Vậy, bí mật của i-MMD (Intelligent Multi-Mode Drive) nằm ở đâu ?

Thực tế, khi công nghệ Hybrid lần đầu tiếp cận thị trường Mỹ, Honda đã vượt qua Toyota trong việc đưa sản phẩm ra thị trường bằng một giải pháp hết sức giản đơn - tích hợp mô tơ điện xoay chiều dạng mỏng vào bánh đà của động cơ. Thiết kế được đặt tên IMA (Integrated Motor Assist) này rất nhỏ gọn và hiệu quả nhưng lại chưa thể đem lại chức năng chạy xe hoàn toàn bằng điện mãi tới 2006.

Giờ đây khi những mẫu xe Hybrid đang dần chuyển sang dạng cắm-sạc với pin rời, Honda đã mở rộng thiết kế của IMA với hai mô tơ điện. Tuy nhiên, cơ chế của hãng hoàn toàn khác biệt với những gì đang có trên Toyota Prius - một chiếc xe điện điển hình - với thiết kế dựa trên nền tảng hộp số vô cấp.

Thiết kế hệ thống Hybrid với hai mô tơ điện của Honda

Sự sáng tạo của Honda nằm ở chỗ hệ thống Hybrid hai mô tơ (vốn có mặt trong Accord 2014) lại không hề sử dụng hộp số như Prius - ít nhất là theo cách hiểu truyền thống. Thay vào đó, hãng thiết kế bốn ngưỡng hệ số truyền nằm giữa mô tơ điện, hệ thống động cơ và bánh trước của xe.

Tuy nhiên, toàn bộ các tỉ lệ truyền đều bị khoá cứng với cơ cấu cơ học tương ứng của chúng. Thông qua sự chuyển đổi thông minh, tổ hợp truyền động này cung cấp cho người lái ba chế độ chạy gồm điện toàn phần, xăng toàn phần và kết hợp mà không cần thao tác chuyển số hay biến thiên các tỉ lệ truyền như với hộp số thông thường. Nói cách khác, trong điều kiện thực tế, những chiếc xe như Accord Hybrid 2014 sẽ sử dụng mô tơ điện thứ nhất (công suất 166 mã lực) để đảm bảo duy trì mô men xoắn cực đại 300 Nm ngay từ tua máy 0 đến 4000 vòng/phút.

Trong khi đó, ở đường trường yêu cầu tốc độ di chuyển cao hơn, mô tơ này sẽ không vận hành nhiều mà chỉ góp một phần vào khả năng duy trì tốc độ của xe - đặc biệt là nếu tài xế đẩy lên mức tối đa. Ngoài ra, trong quá trình phanh và giảm tốc, cơ cấu mô tơ điện cũng sẽ thu hồi năng lượng và nạp lại vào hệ thống pin Lithium-Ion của xe (dung tích 6,7 kWh).

Cùng với đó sẽ là một mô tơ điện thứ hai nhỏ hơn và chỉ đóng vai trò máy phát. Nhiệm vụ chính của nó là cung cấp dòng điện nguồn nuôi mô tơ thứ nhất hoặc nạp lại pin cho xe trong quá trình di chuyển. Nó cũng đóng vai trò đề cho động cơ khi cần nhưng không truyền bất cứ lực nào tới các bánh xe. Bạn có thể xem thêm mô tả trong đoạn clip dưới đây.

Dĩ nhiên, để có thể phối hợp hoàn hảo với hai mô tơ điện theo nguyên tắc như thế, động cơ chính của xe cũng cần được tuỳ biến lại chút ít. Tương tự như trong nhiều dòng xe Hybrid, động cơ này vẫn dùng chu kì Atkinson với van nạp đóng trễ hơn - hi sinh chút ít mô men xoắn ở tua máy thấp nhằm có hiệu suất cao hơn ở khoảng giữa. Khi đó, hệ thống van nạp hai chế độ sẽ đảm bảo bổ sung thêm năng lượng cho việc tăng tốc cũng như quá trình di chuyển ổn định của xe trên đường trường.

Việc tái sử dụng khí thải (cơ chế EGR) cũng sẽ giảm mức tiêu thụ nhiên liệu trong khi toàn bộ các cơ chế phanh, điều hoà, ,sưởi đều chuyển qua sử dụng điện thay vì cơ chế cơ học như trước đây. Trong quá trình vận hành, khi xe đạt tốc độ trên 70km/giờ, mô tơ thứ hai sẽ "đề" động cơ và ép nó đạt tốc độ phù hợp trước khi kết nối vào bánh xe qua hệ thống côn. Khi đó, động cơ xe và mô tơ điện thứ nhất sẽ kết hợp với nhau thông qua sự cân bằng của một máy tính điều khiển.

Trong tình trạng rỗi, máy tính sẽ đảm bảo hiệu suất động cơ luôn ở ngưỡng tiết kiệm nhất. Tuy nhiên, một khi côn đóng, tua máy sẽ được kích lên tương ứng với vận tốc của xe như bình thường.

Với kết cấu như thế, hệ thống Hybrid của Honda đặc biệt hiệu quả trong vận hành. Theo số liệu của hãng, việc truyền động trực tiếp như thế sẽ giảm từ 46% tới 80% ma sát so với hộp số tự động thông thường (tuỳ vào kiểu lái) - yếu tố quan trọng trong việc tiết kiệm nhiên liệu. Thêm vào đó, xe cũng sẽ không bị hiệu ứng tăng tốc kiểu "cao su" - thứ vốn thường thấy trên các giải pháp Hybrid xây dựng dựa trên nền hộp số vô cấp (mà Prius cũng không ngoại lệ!). Hiển nhiên, đây là điều được những người yêu cảm giác lái rất hoan nghênh.

Earth Dream và hệ dẫn động điện Sport Hybrid SH-AWD Cũng nhằm tận dụng sự ưu việt của Hệ thống Hybrid mới, Honda còn song song phát triển Sport Hybrid SH-AWD - hệ thống dẫn động bốn bánh vận hành bằng điện được phát triển cho các xe cỡ lớn và xe thể thao. Việc tích hợp công nghệ Hybrid này vào với động cơ cỡ lớn như V6 3,5L sẽ cho phép xe sẽ có khả năng tăng tốc tương đương với động cơ V8 trong khi vẫn duy trì khả năng tiết kiệm nhiên liệu tương đương hoặc thậm chí là nhỉnh hơn động cơ với 4 xy lanh thẳng hàng. Thực tế, kết cấu của Sport Hybrid SH-AWD khá đơn giản nhưng lại cực kì hiệu quả, Honda bố trí hệ thống 4WD của mình gồm mô tơ điện công suất hơn 26 mã lực độc lập trên mỗi bánh sau kết hợp với hộp số ly hợp kép 7 cấp (cũng được tích mô tơ điện công suất cao trên 54 mã lực). Tất cả kết nối trực tiếp vào động cơ xe.

Với thiết kế này cùng với việc trang bị pin lithium-ion công suất cao và cơ chế điều khiển thông minh đối với cả mô tơ trước và sau, Honda đã tạo ra một hệ thống dẫn động Hybrid đảm bảo cùng lúc hai mục tiêu: hiệu suất sử dụng nhiên liệu tốt và công suất đầu ra ở mức cao.

Thêm vào đó, sự kết hợp linh hoạt của 2 động cơ hoạt động độc lập ở bánh sau thông qua hệ thống kiểm soát độ mô-men xoắn hai chiều sẽ giúp xe giúp vào cua vững chắc một cách đáng ngạc nhiên mà theo Honda mô tả là "như thể đang đi trên đường ray". Với cơ chế này, Honda đem lại được khả năng chuyển hướng ổn định trong các điều kiện lái phức tạp - điều rất quan trọng với xe thể thao hiệu năng cao điển hình như Acura NSX.

Việc điện hoá cơ cấu dẫn động sẽ cho phép mở ra hàng loạt các hướng phát triển tính năng mới trong tương lai - điều mà các hệ thống cơ khí truyền thống chỉ có thể mơ tưởng tới mà thôi.

Acura NSX - đại điện điển hình cho việc ứng dụng thực tế công nghệ Sport Hybrid SH-AWD mới của Honda.

Mở đường vào tương lai với Earth Dreams và công nghệ xe điện!

Dĩ nhiên, việc phát triển Earth Dreams không dừng lại ở đó. Sự hiện diện của mô tơ đồng trục hiệu suất cao, cơ cấu hộp số ma sát thấp và hệ thống phanh trợ lực điện, Honda tiềm ẩn khả năng tạo ra một hệ thống dẫn động điện toàn phần với các chỉ số vận hành khá tuyệt - với mức tiêu thụ điện lên tới 29kWh/100 dặm (tương đương 116 MPGe) theo hệ đo lường của Mỹ.

Nói một cách dễ hiểu hơn, với điều kiện hiện tại, một chiếc xe điện của Honda (như Fit EV) có thể di chuyển khoảng 210km - một con số khá lý tưởng cho nhu cầu sử dụng thông thường. Bên cạnh đó, với nguồn điện 240v tiêu chuẩn tại Bắc Mỹ, người dùng có thể sạc đầy điện cho xe chỉ trong vòng chưa tới ba tiếng.

Ngoài ra, khác với các xe điện vốn chỉ chú trọng vào việc di chuyển, xe điện Honda cũng sẽ cung cấp ba chế độ lái (SPORT, NORMAL và ECON) nhằm cho phép lái xe có thể tự do lựa chọn các chế độ phù hợp với các phong cách lái khác nhau, từ tiết kiệm điện tối đa cho tới những giây phút bùng nổ cảm xúc!

Cùng với những công nghệ thông minh thừa hưởng từ các dòng xe hiện tại và phát triển nhiều năm trên các hệ thống Hybrid, chắc chắn những chiếc xe điện của Honda trong vài năm tới đây sẽ là những ứng cử viên nặng kí trong cuộc chơi của thời đại "xanh", "thông minh" và "mạnh mẽ" mới.