Hệ thống truyền động là một phần quan trọng của ô tô, giúp chuyển đổi năng lượng từ động cơ đến các bánh xe để xe có thể di chuyển. Trong bài viết này, hãy cùng Wuling EV Việt Nam khám phá các thành phần chính của hệ thống truyền động, cách hoạt động và những vấn đề thường gặp để bạn có thể bảo dưỡng xe tốt hơn.
1. Khái quát về hệ thống truyền động trên ô tô
Hệ thống truyền động trên ô tô là tập hợp tất cả các bộ phận kết nối từ động cơ tới bánh xe. Bao gồm hộp số, cầu xe, cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay và biến đổi giá trị moment truyền. Đây là một hệ thống cực kỳ quan trọng trên xe ô tô. Bất kỳ hỏng hóc nào của thiết bị này đều có thể gây nguy hiểm cho người ngồi trên xe và các phương tiện giao thông khác.
Hệ thống truyền động trên ô tô là tất cả các bộ phận kết nối từ động cơ tới bánh xe
Hệ thống truyền động của ô tô có vai trò quan trọng trong việc chuyển năng lượng từ động cơ đến bánh xe, giúp xe di chuyển. Các chức năng chính của hệ thống truyền động bao gồm:
- Truyền năng lượng: Hệ thống chuyển năng lượng từ động cơ đến các bánh xe, điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ để xe hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau.
- Điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn: Người lái có thể điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn thông qua hộp số. Từ đó, giúp xe khởi động, tăng tốc và duy trì tốc độ ổn định một cách hiệu quả.
- Đảo chiều chuyển động: Hệ thống cho phép xe thay đổi hướng di chuyển, như chạy lùi, thông qua hộp số.
- Giảm tải cho động cơ: Hộp số giúp giảm tải cho động cơ bằng cách điều chỉnh tỉ số truyền, giúp động cơ không phải làm việc quá sức.
- Tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu: Hệ thống điều chỉnh tỉ số truyền và mô-men xoắn phù hợp, giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hơn.
- Tăng cường khả năng vận hành trong điều kiện khắc nghiệt: Hệ thống truyền động giúp xe tải vận hành hiệu quả trên địa hình đồi núi, đường trơn trượt, hoặc khi chở tải nặng.
2. Cấu tạo của hệ thống truyền động xe hơi
2.1 Hộp số
Hộp số là bộ phận nằm sau ly hợp, có nhiệm vụ biến đổi công suất từ động cơ, chuyển momen quay từ động cơ thành momen quay phù hợp với điều kiện lái xe. Hiện nay, có ba loại hộp số phổ biến: Hộp số tự động (AT - Automatic transmission), hộp số sàn (MT - Manual transmission) và hộp số tự động vô cấp (CVT - Continuously variable transmission).
- Hộp số sàn (MT): Người lái chuyển số bằng tay thông qua cần chuyển số và dùng bàn đạp ly hợp để ngắt ly hợp khi chuyển số.
- Hộp số tự động (AT và CVT): Hộp số tự động điều chỉnh tỷ số truyền phù hợp với tốc độ xe mà không cần sự can thiệp của người lái. Trên xe sử dụng hộp số tự động, "biến mô thủy lực" được lắp thay cho ly hợp như trên xe hộp số sàn.
Hộp số có nhiệm vụ biến đổi công suất từ động cơ
2.2 Bộ ly hợp
Bộ ly hợp ô tô là thành phần quan trọng kết nối trục khuỷu của động cơ với các bộ phận khác của hộp số. Chức năng chính của bộ ly hợp là dẫn động cho hộp số bằng cách đóng và mở tùy theo điều khiển của người lái. Nhờ đó, momen lực sẽ được nối hoặc ngắt, giúp xe chuyển động tiến, lùi hoặc dừng lại.
Bộ ly hợp có nhiệm vụ tạm thời ngắt kết nối truyền công suất
2.3 Trục các đăng
Trong hệ thống truyền lực ô tô, không phải tất cả các trục truyền lực đều thẳng hàng. Tuy nhiên, lực phân phối vẫn cần được cung cấp đều cho mỗi bánh xe. Vì vậy, cần có một bộ phận để giải quyết vấn đề này, đây cũng là nhiệm vụ của trục các đăng. Trục các đăng và khớp nối là các thành phần kết nối và truyền mô-men xoắn.
Trục các đăng là thành phần kết nối và truyền mô-men xoắn.
Các bộ phận này được sử dụng để truyền mô-men xoắn giữa các cụm không cố định trên cùng một đường trục và có thể thay đổi vị trí tương đối trong quá trình làm việc. Ví dụ, trong hệ thống truyền lực của ô tô, trục các đăng được dùng để nối giữa hộp số với cầu giữa hoặc nối giữa cầu giữa với cầu sau. Do đặc điểm này, truyền động các đăng không chỉ đảm bảo động học giữa đầu vào và đầu ra mà còn phải có khả năng dịch chuyển dọc trục.
2.4 Cầu chủ động và vi sai
Sau trục các đăng, cụm cầu chủ động nhận công suất từ động cơ thông qua trục các đăng và truyền tiếp công suất đó đến bánh xe. Trong cụm cầu có bộ phận quan trọng là vi sai, giúp phân chia công suất cho hai bánh xe. Ngoài ra, cụm cầu còn có nhiệm vụ nâng đỡ các phần gắn vào như hệ thống treo và sắc xi.
Cầu chủ động và vi sai giúp phân chia công suất cho hai bánh xe
3. Hệ thống truyền động ô tô hoạt động như thế nào?
Khi động cơ hoạt động sẽ tạo ra mô men xoắn được truyền đến hộp số. Hộp số sẽ điều chỉnh mô men xoắn và tốc độ quay phù hợp với điều kiện vận hành của xe. Sau đó, mô men xoắn được truyền đến cầu truyền động, trục các đăng và cuối cùng là bánh xe. Bánh xe quay tạo ra lực ma sát giúp xe di chuyển. Cụ thể về nguyên lý hoạt động của hệ thống này như sau:
- Khởi động xe: Người lái khởi động xe bằng cách đạp chân côn để ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số. Sau đó, họ xoay chìa khóa để khởi động động cơ. Khi động cơ đã hoạt động, họ từ từ nhả chân côn để kết nối động cơ với hộp số và xe bắt đầu di chuyển.
- Sang số: Khi cần thay đổi tốc độ, người lái đạp chân côn để ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số, sau đó di chuyển cần số để chọn số phù hợp. Sau khi sang số, họ từ từ nhả chân côn để kết nối lại động cơ với hộp số và xe sẽ di chuyển với tốc độ mới.
- Dừng xe: Khi muốn dừng xe, người lái đạp chân phanh để giảm tốc độ. Khi xe dừng hẳn, họ đạp chân côn để ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số, sau đó chuyển cần số về vị trí số 1 hoặc số mo.
Hệ thống truyền động ô tô có thể thay đổi tùy theo kiểu xe
Lưu ý: Nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động ô tô có thể thay đổi tùy theo kiểu xe, loại động cơ và hệ thống truyền động. Một số hệ thống truyền động hiện đại còn được trang bị các tính năng tiên tiến như hệ thống kiểm soát lực kéo, hệ thống cân bằng điện tử,…
4. Các loại hệ thống truyền động phổ biến
4.1 Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD)
Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD) thuộc loại dẫn động 2 bánh (2WD), cụ thể là dẫn động bằng hai bánh trước. Động cơ thường được đặt nằm ngang phía trước xe, truyền động trực tiếp đến cầu trước. Công suất từ động cơ qua hộp số sẽ làm quay hai bánh trước, kéo theo hai bánh sau lăn theo mà không có lực tác động trực tiếp, giúp xe di chuyển. Hầu hết các xe sedan, xe nhỏ và xe mini hiện nay đều sử dụng dẫn động cầu trước vì cấu trúc đơn giản và hiệu quả.
Hệ thống dẫn động cầu trước thuộc loại dẫn động 2 bánh
Ưu điểm:
- Dễ dàng sửa chữa: Cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, không đòi hỏi nhiều kết cấu cơ khí phức tạp. Giá thành sản xuất thấp, trọng lượng nhẹ giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí CO2 thải ra.
- Không gian nội thất rộng rãi: Không có kết cấu cơ khí phức tạp ở cầu sau, giúp tăng không gian nội thất và tiện nghi.
- Truyền động nhanh và hiệu quả: Động cơ và hệ thống dẫn động gần nhau, truyền động nhanh và tiết kiệm năng lượng.
- Tăng độ bám đường: Động cơ và hộp số đặt ở phía trước, trọng lượng tập trung ở đầu xe giúp bánh trước bám đường tốt hơn, đặc biệt trên đường trơn trượt. Xe cũng linh hoạt hơn khi đánh lái và phanh.
Hệ thống dẫn động cầu trước dễ dàng sửa chữa
Nhược điểm:
- Khả năng tăng tốc kém: Trọng lượng tập trung ở đầu xe làm khả năng tăng tốc kém hơn so với các hệ dẫn động khác, đặc biệt trên đường thẳng.
- Hiện tượng understeer: Trọng lượng dồn về phía trước làm đuôi xe nhẹ, dễ dẫn đến hiện tượng mất lái (understeer) khi vào cua tốc độ cao, đặc biệt trên đường trơn trượt.
- Mòn lốp trước nhanh: Lốp trước chịu tác động lớn từ quá trình vận hành như ma sát, tăng tốc, chịu tải, định hướng và phanh, dẫn đến mòn nhanh.
4.2 Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD)
Hệ thống dẫn động cầu sau là một trong hai loại hệ dẫn động hai bánh 2WD. Sức mạnh từ động cơ được truyền đến cầu sau và đẩy xe về phía trước qua trục các đăng. Ngược lại với hệ dẫn động cầu trước, bánh sau đảm nhiệm việc đẩy xe, trong khi bánh trước chỉ có tác dụng dẫn hướng. Động cơ thường được đặt ở phía trước, nằm dọc để nối với hộp số và trục các đăng. Đối với siêu xe hay xe thể thao, động cơ nằm ngay sau ghế lái và không cần đến trục các đăng.
Hệ thống dẫn động cầu sau là một trong hai loại hệ dẫn động hai bánh 2WD
Ưu điểm:
- Độ bám đường tốt hơn: Trọng lượng được phân bố cân bằng giữa trục trước và sau, giúp xe bám đường tốt hơn.
- Khả năng tăng tốc vượt trội: Do không chịu tác động từ động cơ, xe có khả năng tăng tốc mạnh mẽ và dễ dàng hơn, mang lại cảm giác lái thể thao.
- Bán kính quay vòng rộng: Khoang động cơ thu gọn, hốc bánh trước được mở rộng, giúp xe quay vòng linh hoạt hơn.
- Sửa chữa dễ dàng, chi phí thấp: Các bộ phận hoạt động độc lập, dễ dàng sửa chữa và ít tốn kém hơn so với xe cầu trước.
Hệ thống dẫn động cầu sau có độ bám đường tốt
Nhược điểm:
- Không gian nội thất bị hạn chế: Bộ phận dẫn động chiếm diện tích, làm không gian nội thất bất tiện hơn.
- Khả năng bám đường kém trong điều kiện xấu: Xe dễ bị trượt hoặc quay xe khi tăng tốc đột ngột với công suất lớn. Ngoài ra, khả năng bám đường kém còn giảm lực kéo và bám trên đường trơn trượt hoặc trong thời tiết xấu.
- Chi phí sản xuất cao: Cấu tạo phức tạp hơn, tốn kém thời gian và chi phí sản xuất, dẫn đến giá bán cao hơn xe dẫn động cầu trước.
- Trọng lượng xe nặng hơn: Do có nhiều chi tiết cấu thành, đặc biệt là bộ phận truyền động (trục các đăng).
4.3 Hệ thống dẫn động toàn thời gian (AWD)
Hệ dẫn động toàn thời gian (AWD) truyền công suất qua vi sai trước, trung tâm và sau đến tất cả bánh xe mọi lúc mà không phân biệt chế độ High hay Low. Người lái không thể chọn chế độ 1 cầu hay 2 cầu, vì hệ thống tự động tính toán và truyền lực tối ưu.
Hệ thống này hiện đại và phức tạp hơn, phổ biến trên các dòng xe cao cấp, SUV và Crossover. Ngoài ra, AWD còn có loại bán thời gian hoặc tự động, hoạt động chủ yếu với cầu trước và chuyển sang 2 cầu khi cần lực kéo bổ sung.
Hệ dẫn động toàn thời gian có thiết kế hiện đại và phức tạp
Ưu điểm:
- AWD là lựa chọn hoàn hảo khi di chuyển trên địa hình không quá khó khăn, khắc phục nhược điểm của FWD, RWD và 4WD.
- Hệ thống phân phối lực linh hoạt giúp xe và người lái chủ động trên hầu hết các loại địa hình và thời tiết.
- Trọng lượng phân bố đều giúp lực bám tốt hơn.
- AWD được ưa chuộng ở châu Âu, đặc biệt là các quốc gia có tuyết.
Hệ dẫn động toàn thời gian có khả năng linh hoạt cao
Nhược điểm:
- Trọng lượng xe lớn và chế độ tự động thông minh làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu.
- AWD khó vượt qua 4WD trong các địa hình khắc nghiệt như off-road.
- Chi phí sửa chữa, thay thế và bảo dưỡng cao, phụ tùng xe cũng đắt đỏ.
4.4 Hệ thống dẫn động bán thời gian (4WD)
Hệ dẫn động 4 bánh (4X4) là hệ thống truyền động đến cả bốn bánh xe. Hệ thống này có thể chuyển từ dẫn động 4 bánh sang 2 bánh để tiết kiệm nhiên liệu khi không cần thiết. Hệ thống 4WD bán thời gian cung cấp công suất đều cho cả bốn bánh xe và có thể chuyển sang dẫn động cầu sau (RWD) khi không cần thiết. Một số xe còn có khóa vi sai trung tâm để cân bằng giữa bánh trái và phải. Hệ thống này thường có các chế độ gài cầu như High (2H, 4H) và Low (4L):
- 2H: Dẫn động 2 bánh ở tốc độ cao, thích hợp cho điều kiện đường bình thường.
- 4H: Dẫn động 4 bánh ở tốc độ cao, tăng độ bám để vượt qua các đoạn đường trơn trượt, dốc hoặc có độ bám thấp.
- 4L: Dẫn động 4 bánh ở tốc độ thấp, cung cấp momen xoắn lớn giúp vượt qua địa hình khó khăn như gồ ghề, đá lớn, bùn lầy.
Hệ dẫn động 4 bánh là hệ thống truyền động đến cả bốn bánh xe
Ưu điểm:
- Khả năng vượt mọi địa hình và điều kiện khó khăn, phù hợp cho người thích đi off-road.
- Tăng tốc mạnh mẽ và độ bám tốt ở cả bốn bánh xe.
- Khắc phục nhược điểm của hệ dẫn động FWD và RWD khi di chuyển ở chế độ 4 bánh.
Hệ dẫn động 4 bánh có khả năng vượt mọi địa hình
Nhược điểm:
- Hệ thống phức tạp làm tăng trọng lượng và giá thành xe, cũng như tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn.
- Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế cao.
- Các bánh xe quay cùng tốc độ khi vào cua có thể gây khó khăn.
- Khi ở chế độ 2 bánh, xe sử dụng cầu sau làm chủ động, giảm lực kéo và độ bám.
- Yêu cầu người lái có kiến thức và kỹ năng lái xe tốt để chọn chế độ phù hợp với các địa hình khác nhau.
5. Những hư hỏng thường gặp ở hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động có thể gặp nhiều vấn đề do mài mòn hoặc sử dụng không đúng cách. Các hư hỏng phổ biến bao gồm:
- Mòn đĩa ly hợp: Giảm khả năng ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số.
- Hỏng bánh răng hộp số: Gây tiếng ồn lớn và giảm hiệu quả truyền động.
- Gãy hoặc hỏng khớp nối trục các đăng: Gây rung lắc và tiếng ồn khi xe chạy.
- Hư hỏng vi sai: Làm xe mất ổn định khi quay vòng.
Hệ thống truyền động có thể bị mài mòn
Hệ thống truyền động đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự hoạt động hiệu quả và an toàn của xe. Để xe luôn vận hành mượt mà, bạn nên kiểm tra và sửa chữa kịp thời các hư hỏng xuất hiện trong hệ thống truyền động. Cùng tìm hiểu thêm nhiều thông tin hữu ích về ô tô trên website của Wuling EV Việt Nam!
