Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N

Công nghệ cắt phun nhiên liệu khi thả chân ga cho xe chạy theo đà với cần số ở cấp số tiến (công nghệ DFCO) được cho là tiết kiệm nhiên liệu hơn so với gạt số về N và thả trôi xe. Tuy nhiên, DFCO thực tế hoạt động rất giới hạn, nên nhận định nói trên là ngộ nhận về tác dụng của DFCO.

Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N ảnh 1

DFCO là gì?

Với ô tô, khi đạp ga để tăng tốc lên một tốc độ nhất định (ví dụ 80km/h) trên đường bằng hoặc khi đang xuống dốc, sau đó buông hẳn chân ga, giữ nguyên cần số ở vị trí D (đối với xe số tự động) hoặc số tiến và không cắt côn (trên xe số sàn), rồi để cho xe chạy theo đà thì được gọi là chế độ chạy “hãm tốc bằng động cơ” (engine brake). Với những chiếc xe trang bị hệ thống phun xăng điện tử, từ lâu, các nhà sản xuất ô tô đã nhận thấy rằng, việc phun xăng ở chế độ chạy này có thể không cần thiết, vì nhờ động năng (quán tính) và thế năng, xe vẫn tiếp tục lăn bánh theo đà, đồng thời thông qua hệ thống truyền lực, xe vẫn kéo động cơ quay bình thường như đang nổ máy. Từ đó, công nghệ DFCO (Deceleration Fuel Cut-Off), tức cắt phun nhiên liệu khi giảm tốc được các nhà sản xuất ô tô nghiên cứu và cho ra đời với mục tiêu giảm mức tiêu hao nhiên liệu và khí thải ô nhiễm trong các trường hợp chạy “hãm tốc bằng động cơ” như vậy.
Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N ảnh 2
Công nghệ DFCO chỉ có tác dụng khi buông hẳn chân ga để xe chạy theo đà với cần số ở vị trí số tiến, bởi khi chuyển sang vị trí N, kim phun cần được kích hoạt lại để duy trì trạng thái hoạt động cầm chừng (idling) của động cơ để tránh chết máy.
Trên cơ sở này, rất nhiều ý kiến cho rằng, với những chiếc xe có công nghệ DFCO thì chạy hãm tốc bằng động cơ sẽ tiết kiệm nhiên liệu nhiều hơn (vì động cơ không phun xăng) so với việc trả cần số vị trí N để xe trôi tự do và động cơ quay ở tốc độ cầm chừng (vẫn phun xăng). Thực tế, vai trò giảm mức tiêu hao nhiên liệu của công nghệ DFCO rất thấp và không như nhiều người vẫn tưởng, vì người ta không thể cắt phun nhiên liệu trong một thời gian quá dài, đồng thời không phải bất kỳ lúc nào xe bước vào chế độ chạy hãm tốc bằng động cơ thì kim phun đều có thể được ngắt. Sự ngộ nhận về vai trò và tác dụng của công nghệ DFCO đã dẫn đến những đánh giá sai lầm về cách thức lái tiết kiệm nhiên liệu.

DFCO hoạt động có giới hạn

Việc động cơ phun hay không phun nhiên liệu, hoặc phun với liều lượng bao nhiêu trong một xung kéo dài bao lâu hoàn toàn do bộ điều khiển động cơ (ECM hay ECU) quyết định dựa vào một loạt các thông số đầu vào từ các thiết bị như cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biến nhiệt độ không khí, cảm biến lambda (nồng độ ô-xi), cảm biến tốc độ quay của động cơ, cảm biến chất lượng không khí, cảm biến kích nổ, cảm biến vị trí trục khuỷu… cùng nhiều thông số khác như vị trí cần số, vận tốc xe, điện áp hệ thống… Có thể thấy là việc ngắt hay không ngắt kim phun không đơn thuần chỉ dựa vào vị trí bướm ga, tốc độ quay của động cơ và vị trí cần số.
Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N ảnh 3
 ECU điều khiển quá trình phun nhiên liệu dựa vào rất nhiều tham số
Trong tài liệu của chương trình đào tạo về hệ thống phun xăng điện tử cho kỹ sư của mình, ở mục “Cắt phun nhiên liệu khi giảm tốc”, chính Toyota Bắc Mỹ (Toyota Motor Sales USA, Inc.) cũng mô tả rằng, “Trong quá trình giảm tốc với bướm ga đóng hoàn toàn và tốc độ quay của động cơ tăng từ mức trung bình lên mức cao, việc phun nhiên liệu có thể không cần thiết. Để ngăn chặn việc phát thải khí độc hại và giảm mức tiêu hao nhiên liệu, bộ điều khiển động cơ (ECM/ECU) sẽ không mở kim phun trong các điều kiện giảm tốc nhất định. ECM sẽ kích hoạt lại kim phun khi tốc độ quay của động cơ rơi vào một mức phù hợp dựa trên các tính toán. Theo đồ thị phun nhiên liệu, ngưỡng tốc độ quay của động cơ dẫn đến việc cắt kim phun và kích hoạt lại kim phun là biến thiên, ngoài ra thời điểm cắt và phun lại còn phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ, tình trạng phụ tải (như máy nén điều hòa…) và nhiều tín hiệu khác từ các cảm biến. Về cơ bản, khi phụ tải trên trục khuỷu động cơ cao, thì ECM sẽ kích hoạt lại kim phun sớm hơn.” Với lập trình này của ECU thì trong một trường hợp cụ thể, ngay cả các kỹ sư của Toyota cũng không thể chắc là chiếc xe của mình khi nào sẽ ngắt kim phun.
Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N ảnh 4
 Ngưỡng tốc độ quay cắt phun và phun nhiên liệu trở lại của công nghệ DFCO trên xe Toyota, tùy biến dựa trên các thông số khác.
Như vậy, không phải cứ buông chân ga để xe chạy theo đà, giảm tốc dần với cần số ở chế độ D thì kim phun nhiên liệu sẽ luôn ngắt, mà việc cắt phun nhiên liệu chỉ xảy ra trong một số trường hợp nhất định, đồng thời dựa vào các tính toán của ECM. Cùng một chiếc xe, trong một tình huống xuống dốc ở tốc độ 80km/h với cần số ở chế độ D và buông hẳn chân ga (gọi tắt là tình huống “hãm tốc bằng động cơ”), máy bị dồn bắt đầu từ tốc độ quay 2.500 vòng/phút và giảm dần, ECM có thể ngắt phun nhiên liệu và kích hoạt lại kim phun khi tốc độ động cơ giảm xuống 1.300 vòng/phút; tuy nhiên cũng với chiếc xe này trong một tình huống hãm tốc bằng động cơ khác, ECM có thể đã phải kích hoạt lại kim phun khi tốc độ quay của động cơ chỉ mới giảm xuống mức 1.800 vòng/phút. Theo kiểm tra của nhiều chuyên gia kỹ thuật đối với hệ thống phun xăng của Toyota Camry, thì hầu hết các trường hợp kim phun của mẫu xe này chỉ ngắt trong một thời gian rất ngắn và phần lớn khôi phục lại khi tốc độc quay của động cơ giảm xuống mức 1.400 – 1.500 vòng/phút, mặc dù theo thiết kế của Toyota thì dòng xe này có thể duy trì chế độ ngắt kim phun khi tốc độ quay xuống dưới tới 1.100 vòng/phút.
Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N ảnh 5
Không chỉ giới hạn ở ngưỡng dưới, chế độ ngắt kim phun của các mẫu xe Toyota còn bị giới hạn ở một ngưỡng trên, tức kim phun chỉ bắt đầu ngắt khi tốc độ quay của động cơ thấp hơn một ngưỡng trên nhất định, với Camry thì ngưỡng trên này là 2.500 vòng/phút. Thậm chí rất nhiều mẫu xe có ngưỡng quay ngắt phun chỉ nằm trong khoảng 1.500 đến 1.800 vòng/phút.
Trên thực tế thì ở những đoạn đường bằng hoặc xuống dốc với độ dốc nhỏ, khi tăng tốc xe lên hơn 80km/h rồi buông hẳn chân ga để xe chạy theo trớn ở cấp số cao nhất, tốc độ quay của động cơ có thể giảm từ mức hơn 3.000 vòng/phút xuống dưới 1.500 vòng/phút trong thời gian rất nhanh, có thể chỉ khoảng vài giây (trừ trường xe dùng hộp số sàn và người điều khiển cố ý chuyển xuống các cấp số thấp để dồn máy), nên ý nghĩa giảm mức tiêu hao nhiên liệu của quá trình cắt phun nhiên liệu là rất nhỏ. Theo chuyên gia về ô tô James D. HALDERMAN, người có hơn 20 năm kinh nghiệm giảng dạy tại các trường đại học tại Mỹ và các trung tâm kỹ thuật của General Motors, thì quá trình cắt phun nhiên liệu này thường chỉ diễn ra trong khoảng thời gian từ 1 đến 2 giây, nhiều hơn thì 5-7 giây và hiếm khi quá 15 giây.
Áp dụng trên thực tế đối với nhiều dòng xe thì ý nghĩa giảm mức tiêu hao nhiên liệu (dẫn đến giảm khí thải ô nhiễm) của quá trình cắt phun này là không đáng kể. Năm 2011, khi bổ sung dòng động cơ 1.4L lên mẫu xe Chevrolet Cruze, General Motors giới thiệu rằng động cơ này có tính năng DFCO, tuy nhiên mức tiêu hao nhiên liệu mà công nghệ này cải thiện được tối đa chỉ là 2%, và còn tùy thuộc vào điều kiện vận hành và cách lái. Năm 2008, Ford bắt đầu áp dụng công nghệ DFCO cải tiến mà họ gọi tên riêng là công nghệ ADFSO (Aggressive Deceleration Fuel Shut-Off) trên các dòng xe của mình, công nghệ mới này có khả năng hạ thấp ngưỡng tốc độ quay duy trì chế độ ngắt phun từ 1.300 vòng/phút xuống gần tốc độ quay cầm chừng (khoảng 800 vòng/phút), nhưng mức tiêu hao nhiên liệu cải thiện được cũng chỉ là 1%. Tức nếu chiếc xe có mức tiêu hao nhiên liệu trung bình là 7L/100km thì chạy liên tục hơn 1.400km, công nghệ mới này tiết kiệm thêm được đúng 1 lít xăng.
Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N ảnh 6

Chính vì vậy, mặc dù ra đời từ cách đây nhiều thập kỷ và áp dụng trên rất nhiều mẫu xe, nhưng gần như không có hãng xe nào lấy công nghệ này ra quảng bá cho khả năng tiết kiệm nhiên liệu trên các dòng xe của mình.

Mặc dù có mục tiêu là giảm mức tiêu hao nhiên liệu và giảm khí thải ô nhiễm, nhưng phương pháp này thật ra lại có tác dụng ngược. Khi kim phun được ngắt, động cơ sẽ hút không khí sau đó đẩy không khí tự nhiên giàu ô xi (không phải khí cháy) ra đường ống xả, việc ngắt phun trong một thời gian dài sẽ khiến bộ xúc tác trên đường ống xả bị làm mát xuống dưới nhiệt độ hoạt động tối ưu, “làm sạch” và tích tụ quá nhiều ô xi (tình trạng no ô-xi), trong khi đó, nghịch lý của bộ chuyển đổi xúc tác khí xả là nếu quá no ô-xi thì hiệu quả chuyển đổi xúc tác sẽ giảm. Khi kim phun được kích hoạt lại, trong những thời khắc đầu hòa khí thường ở tình trạng giàu nhiên liệu và cháy không hết, bộ xúc tác có khả năng chuyển đổi kém lại làm các chất chưa cháy hết như CO, HC, NOX thoát ra ngoài nhiều hơn. Rất nhiều bằng sáng chế về hệ thống điều khiển động cơ có tính năng DFCO của các hãng ô tô trình lên cơ quan sở hữu trí tuệ Mỹ đều phải đưa ra phương án xử lý tác dụng phụ này, trong đó có các phương án như bổ sung các kỳ phun xen kẽ trong giai đoạn ngắt khi nhiệt độ bộ xúc tác xuống một mức nào đó, hoặc ngắt và phun xen kẽ theo tỷ lệ 50/50 số chu kỳ nạp.

Ngoài ra, còn thêm một yếu tố khác khiến các nhà sản xuất ô tô khó có thể cắt phun nhiên liệu trong một thời gian quá dài khi chạy ở chế độ hãm tốc bằng động cơ, bởi nhiệt độ của động cơ khi không đốt cháy nhiên liệu có thể sẽ giảm rất nhanh, do hệ thống làm mát vẫn luân chuyển nước làm mát, lưới tản nhiệt hứng được lượng gió lớn do vẫn đang chạy, đặc biệt là khi xe vận hành trong mùa đông ở các nước ôn đới. Điều này có thể khiến nhiệt độ động cơ giảm xuống dưới nhiệt độ hoạt động tối ưu, làm giảm tuổi thọ của động cơ. Bên cạnh đó, nhiệt độ động cơ giảm nhanh còn có thể khiến hệ thống sưởi của nhiều mẫu xe ở các xứ lạnh trong mùa đông không đảm bảo công suất, do nhiệt lượng dùng để sưởi được lấy từ chính tản nhiệt của động cơ.

Phanh bằng động cơ với số tiến và thả trôi với số N

Tất cả các chương trình hướng dẫn lái xe an toàn của các tổ chức liên quan và cả các hãng xe đều không khuyến cáo người điều khiển xe trả về số N khi đang chạy vì các yếu tố an toàn, chẳng hạn khi gặp tình huống nguy hiểm bất ngờ cần tăng tốc né tránh, người điều khiển sẽ không kịp chuyển từ N sang D, hoặc khi đổ đèo, cần số ở vị trí N chứa đựng rủi ro mất kiểm soát tốc độ rất nguy hiểm, thậm chí cách thức vận hành này còn bị cấm ở rất nhiều nước trên thế giới. Chính vì vậy, các chương trình hướng dẫn lái xe tiết kiệm cũng không khuyến cáo (thậm chí cấm) tài xế trả về số N cho xe trôi tự do theo đà để tiết kiệm nhiên liệu. Bài viết này cũng không ủng hộ cho việc gạt sang số N khi đang chạy, mà chỉ đưa ra một góc nhìn khác về tác dụng thực tế của công nghệ DFCO.

Từ các điều kiện hoạt động có giới hạn nói trên, khó có thể khẳng định rằng một chiếc xe có công nghệ DFCO thì khi chạy theo đà hãm tốc bằng động cơ với số D và buông chân ga sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn so với việc trả cần số về vị trí N.

Ví dụ cụ thể, khi đổ con dốc dài 1km với độ dốc vừa phải từ tốc độ 70km/h, một chiếc xe chạy ở chế độ hãm tốc bằng động cơ (số D và buông chân ga) thì tốc độ xe có thể giảm về 5km/h (gần như dừng) khi chỉ mới đổ được 2/3 con dốc do lực cản từ động cơ. Tốc độ quay của động cơ giảm từ 2.800 vòng/phút xuống tốc độ cầm chừng khoảng 850 vòng/phút, chế độ cắt phun nhiên liệu DFCO có thể chỉ hoạt động trong thời gian khá ngắn khi tốc độ quay của động cơ nằm trong khoảng 2.000 – 1.500 vòng/phút, nên mức tiêu hao nhiên liệu tiết kiệm được không nhiều, trong khi đó, ở các ngưỡng tốc độ quay từ 2.800 xuống 2.000 vòng/phút và từ 1.500 xuống 850 vòng/phút thì động cơ vẫn phun nhiên liệu bình thường và tần suất phun nhiều hơn tốc độ quay cầm chừng. Cũng với con dốc này và cùng một chiếc xe, nhưng người lái chuyển số sang N cho xe trôi tự do thì xe có thể trôi hết con dốc và động cơ luôn quay ở tốc độ 850 vòng/phút từ trên đỉnh dốc. Hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu của hai cách chạy này còn tùy thuộc vào tốc độ bắt đầu thả trên đỉnh dốc, độ dài của con dốc, độ dốc của mặt đường (tác động đến mức độ dồn máy). Nhưng ở ví dụ cụ thể này thì rõ ràng không thể nói cách chạy thứ nhất tiết kiệm hơn cách chạy thứ hai. Ví dụ nói trên cũng có thể sử dụng không chỉ cho trường hợp đổ dốc theo đà mà còn có thể sử dụng cho tình huống giảm dần tốc độ để dừng trước đèn đỏ trên đường bằng.
Ngộ nhận khi nói gài số D chạy theo đà tiết kiệm hơn số N ảnh 7

Trong nghiên cứu rất chi tiết dài 300 trang có tên “Optimal Control Based Eco-Driving” của Đại học Katholieke (Hà Lan), nhóm nghiên cứu phân tích một loạt các yếu tố tác động tới việc giảm mức tiêu hao nhiên liệu khi điều khiển xe, bao gồm điều kiện giao thông, kiểu đường, cách thức lái xe, các công nghệ có ảnh hưởng như cruise control và DFCO, đồng thời tính toán trong các tình huống cụ thể như tăng tốc, giảm tốc, chạy đà tự do, phanh bằng động cơ, rà phanh trước đèn đỏ… Kết luận cuối cùng cho thấy nhiều bất ngờ về cách thức lái xe tiết kiệm nhiên liệu. Theo đó, bỏ qua yếu tố an toàn, nhóm nghiên cứu khẳng định, trong trường hợp chạy giảm tốc dần nhờ đà, thì thả trôi tự do với chế độ N ở tốc độ cao là tiết kiệm nhiên liệu nhất, hãm tốc bằng động cơ với số D trên những xe có DFCO chỉ hợp lý ở mức tốc độ trung bình; và nếu người điều khiển muốn giảm tốc dần để dừng trước đèn đỏ thì rà nhẹ phanh ở giai đoạn cuối cùng, khi tốc độ xuống thấp thậm chí còn hiệu quả hơn hãm tốc bằng động cơ.

Nghinh Phong
(Theo Nghe nhìn Việt Nam)
Ý kiến của bạn sẽ được biên tập trước khi đăng. Xin vui lòng gõ tiếng Việt có dấu
Nhập mã bảo mật (*)     Refresh
Tin khác