Hộp số bán tự động nằm ở điểm giao giữa sự kiểm soát của người lái và sự tự động hóa — mang lại những ưu điểm tốt nhất của cả hộp số sàn và hộp số tự động. Để thực sự hiểu hộp số bán tự động hoạt động như thế nào, trước tiên nên xem lại những nguyên lý cơ bản của hộp số sàn thông thường.
Hộp số sàn hoạt động như thế nào: Những điều cơ bản
Một hộp số sàn truyền thống được xây dựng quanh hai trục chính:
- Trục sơ cấp (trục dẫn động) — nhận mô-men xoắn từ động cơ thông qua bánh răng ly hợp
- Trục thứ cấp (trục bị dẫn) — truyền mô-men xoắn đã chuyển đổi tới các bánh xe dẫn động
Cả hai trục đều mang các bánh răng ăn khớp theo cặp. Trên trục sơ cấp, các bánh răng được cố định cứng; trên trục thứ cấp, chúng quay tự do. Ở vị trí số 0 (mo), tất cả các bánh răng thứ cấp đều quay mà không truyền mô-men xoắn tới các bánh xe.
Khi sang số, người lái đạp ly hợp để ngắt trục sơ cấp khỏi động cơ. Việc di chuyển cần số sẽ dịch chuyển các thiết bị đặc biệt gọi là bộ đồng tốc dọc theo trục thứ cấp. Sau đó, khớp đồng tốc khóa cứng bánh răng tương ứng vào trục. Khi nhả ly hợp, mô-men xoắn truyền qua bánh răng đã khóa theo tỷ số truyền được chọn, tiếp tục tới bộ truyền lực cuối và các bánh xe. Để giữ cho hộp số gọn nhẹ, trục thứ cấp thường được chia làm hai, phân bố các bánh răng bị dẫn trên cả hai nửa.
Hộp số bán tự động hoạt động như thế nào
Hộp số bán tự động tuân theo đúng các nguyên lý cơ học giống hệt — với một khác biệt then chốt: các cơ cấu chấp hành servo đảm nhận việc điều khiển ly hợp và chọn số thay cho người lái. Các cơ cấu chấp hành này thường bao gồm:
- Một động cơ điện bước (step) kèm hộp giảm tốc
- Một cụm servo để vận hành ly hợp
- Các cơ cấu chấp hành thủy lực trong một số cấu hình
Một bộ điều khiển điện tử (ECU) điều phối toàn bộ quá trình. Khi có lệnh sang số:
- Servo thứ nhất đạp ly hợp
- Servo thứ hai đưa các bộ đồng tốc vào số mong muốn
- Servo thứ nhất từ từ nhả ly hợp
Điều này loại bỏ hoàn toàn nhu cầu về bàn đạp ly hợp. Ở chế độ tự động, máy tính trên xe kích hoạt việc sang số dựa trên tốc độ xe, vòng tua máy (RPM) và dữ liệu đầu vào từ các hệ thống như ESP và ABS. Ở chế độ tay (số tay), người lái ra lệnh sang số thông qua cần số hoặc lẫy chuyển số sau vô-lăng.
Nhược điểm: Thiếu phản hồi từ ly hợp
Điểm yếu chính của hộp số bán tự động là thiếu phản hồi xúc giác từ ly hợp. Một người lái giàu kinh nghiệm có thể cảm nhận chính xác thời điểm các đĩa ly hợp ăn khớp và điều chỉnh quá trình chuyển tiếp cho phù hợp. Tuy nhiên, hệ thống điện tử buộc phải áp dụng cách tiếp cận thận trọng hơn — giữ ly hợp mở lâu hơn để tránh giật cục và ngăn ngừa hao mòn. Kết quả là có sự gián đoạn công suất rõ rệt trong quá trình tăng tốc.
Giải pháp thực sự duy nhất là giảm thời gian sang số, nhưng điều đó lại trực tiếp làm tăng chi phí của bộ hộp số — một sự đánh đổi hạn chế việc sử dụng hộp số bán tự động trong các ứng dụng giá rẻ.
Cuộc cách mạng DCT: Giải thích về hộp số ly hợp kép
Hộp số ly hợp kép (DCT), xuất hiện vào đầu thập niên 1980, đã khắc phục những thiếu sót này bằng một bước đột phá cơ học thông minh. Hãy lấy hộp số DSG 6 cấp của Volkswagen làm ví dụ điển hình. Nó có:
- Hai trục thứ cấp với các bánh răng bị dẫn và bộ đồng tốc
- Hai trục sơ cấp — một trục lồng bên trong trục kia, giống như búp bê Nga matryoshka
- Hai bộ ly hợp nhiều đĩa riêng biệt, mỗi bộ cho một trục sơ cấp
Đây là cách các số được phân bổ:
- Trục sơ cấp ngoài: số 2, số 4 và số 6
- Trục sơ cấp trong: số 1, số 3, số 5 và số lùi
Đây là điều khiến DCT nhanh đến vậy: trong khi xe đang chạy ở số 1 (trục trong, ly hợp thứ nhất đóng), hệ thống điện tử chọn trước số 2 đồng thời trên trục ngoài — dù ly hợp đó vẫn đang mở. Đây là lý do DCT còn được gọi là hộp số chọn trước (preselective).
Khi tới thời điểm sang số, ly hợp thứ nhất mở ra và ly hợp thứ hai đóng lại cùng lúc. Mô-men xoắn được truyền sang trục ngoài và số 2 — gần như không làm gián đoạn dòng công suất. Kết quả thật đáng kinh ngạc: Golf DSG sang số chỉ trong 8 mili giây, so với 150 ms trên Ferrari Enzo.
DCT và hộp số bán tự động: Những khác biệt chính
- Tốc độ: DCT sang số trong vài mili giây (một chữ số); hộp số bán tự động mất nhiều thời gian hơn đáng kể
- Độ mượt mà: các lần chuyển số của DCT gần như liền mạch nhờ số được chọn trước; hộp số bán tự động có thể gây ra những lần hụt công suất rõ rệt
- Hiệu suất: DCT tiết kiệm nhiên liệu hơn so với hộp số tự động truyền thống
- Chi phí: Cả hai công nghệ đều có giá cao hơn, mặc dù DCT đã trở nên dễ tiếp cận hơn theo thời gian
- Khả năng chịu mô-men xoắn cao: Các thế hệ DCT đầu gặp khó khăn với các ứng dụng mô-men xoắn cao — hạn chế này đã được giải quyết bằng hộp số DSG của Ricardo lắp trên chiếc Bugatti Veyron 1.000 mã lực
Ngày nay ai sử dụng DCT?
Hộp số ly hợp kép không còn là độc quyền của các xe thuộc Tập đoàn Volkswagen. Ngày nay, công nghệ DCT được sử dụng bởi:
- BMW
- Ford
- Mitsubishi
- FIAT
- Porsche — một thương hiệu nổi tiếng với việc chỉ áp dụng những công nghệ đã được kiểm chứng qua thời gian
Trong khi đó, hộp số bán tự động vẫn tiếp tục thống trị phân khúc siêu xe — dù ngay cả ở đây khoảng cách cũng đang thu hẹp. Ví dụ, hộp số tự động hóa của Ferrari 599 GTB Fiorano sang số chỉ trong vài chục mili giây, vượt xa các hệ thống bán tự động giá phải chăng hơn như Easytronic của Opel.
Tương lai của hộp số ô tô
Các nhà phân tích trong ngành dự đoán rằng DCT và CVT (hộp số biến thiên vô cấp) sẽ trở thành những loại hộp số chiếm ưu thế trong những năm tới. Hộp số sàn — vốn được định nghĩa bởi bàn đạp ly hợp — đang dần biến mất, ngay cả trên những chiếc xe thể thao thiên về hiệu suất. Khi các hệ thống hỗ trợ người lái và sự tự động hóa tiến bộ, xu hướng dịch chuyển về phía tiện nghi chỉ ngày càng tăng tốc.
Đây là bản dịch. Bạn có thể đọc bản gốc tại đây: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
Đã xuất bản Tháng Mười Một 18, 2021 • 5 phút để đọc
