Vì sao hộp số CVT trên ô tô thường không được lòng tài xế?
Hộp số biến thiên liên tục là một phát minh quan trọng của ngành ô tô, mang lại nhiều giá trị nhưng đôi khi không được lòng tài xế.
Theo Motor1, "hộp số biến thiên liên tục" có lẽ là một trong những thuật ngữ bị phê phán nhất trong từ điển ô tô. "CVT" đã trở thành viết tắt của "không vui," và những chiếc xe được trang bị loại hộp số này thường không được lòng tài xế. Liệu đây có thực sự là một đánh giá công bằng, hay CVT xứng đáng được tôn trọng hơn?
Bất chấp những ý kiến phản đối, CVT vẫn chứng tỏ độ phủ sóng của mình. Trước đây bị hạn chế chỉ cho các xe nhỏ, CVT gần đây đã xuất hiện trên các sedan và SUV lớn hơn, có công suất cao hơn.
Ngay cả các mẫu xe thể thao như Subaru WRX cũng sử dụng thiết kế biến thiên liên tục thay vì hộp số tự động truyền thống, và một loạt xe hybrid đã tạo ra cái gọi là "e-CVT" — một hộp số kết hợp cả động cơ điện và động cơ xăng thành một trục đầu ra với tỷ lệ truyền động biến thiên vô hạn. Hộp số CVT đã trở thành một xu thế tất yếu trên thị trường.
Nguyên lý hoạt động
Để hiểu tại sao CVT lại bị ác cảm đến vậy, chúng ta phải hiểu cách nó khác biệt so với hộp số tự động truyền thống. Trong một hộp số tự động thông thường, áp suất thủy lực được sử dụng để thực hiện việc thay đổi số (bánh răng); còn trong một hộp số CVT, không có bánh răng được sử dụng.
Nói một cách ngắn gọn, CVT là một hộp số tự động nhưng không phân cấp số cụ thể (6 cấp, 7 cấp...). Thay vì sử dụng các bánh răng để khớp vào nhau mỗi lần thay đổi tốc độ, CVT sử dụng dây đai kết nối các puli. Khi vị trí các puli thay đổi cũng là lúc tỷ số truyền thay đổi.
Cấu tạo hộp số CVT sẽ gồm puli chủ động (đầu vào), dây đai, puli bị động (đầu ra). Để xe có thể đi lùi, trên đầu vào sẽ lắp thêm hệ bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh giống như trên số AT truyền thống.
Lịch sử của hộp số CVT
Hộp số vô cấp đã tồn tại từ khi ô tô ra đời; chiếc xe ô tô Benz Patent Motorwagen đã trang bị một hộp số vô cấp thô sơ sử dụng băng tải và puli. Trong khi đó, chiếc ô tô đầu tiên được bán chính thức trên thị trường với hộp số vô cấp đến từ Anh, do hãng Clyno sản xuất, vào năm 1923.
Những hộp số vô cấp đời đầu này chỉ có thể xử lý công suất khiêm tốn; hầu hết những thành công của Clyno đến từ những chiếc xe máy có công suất từ hai đến năm mã lực.
Mất vài thập kỷ nữa cho đến khi hộp số vô cấp thương mại đầu tiên thành công ra đời. Năm 1958, DAF (hiện nay nổi tiếng với các mẫu xe tải Dakar) tung ra chiếc xe đô thị có tên 600, được trang bị hộp số gọi là "Variomatic".
Hộp số CVT của DAF
Variomatic là một hộp số vô cấp thô sơ tích hợp vào trục sau. Nó sử dụng các puli khổng lồ và băng tải cao su mà theo thời gian bị căng ra (mặc dù động cơ DAF 590cc làm mát bằng không khí có công suất 22 mã lực không phải là quá lớn). Chiếc 600 trở thành một thành công lớn tại châu Âu nhờ hiệu suất nhiên liệu xuất sắc và kích thước nhỏ gọn.
Xe DAF với hộp số Variomatic thậm chí đã được bán tại Mỹ vào những năm 60. Cuối cùng, chúng bị cấm lưu thông trên các con đường tại xứ cờ hoa do một đặc điểm riêng của hộp số Variomatic - xe không có chế độ "Park", chỉ có "Drive," "Neutral," và "Reverse." Chính phủ Mỹ coi điều này là không an toàn và ngừng bán phương tiện.
Một đặc điểm độc đáo khác của Variomatic, đó là vì hộp số lùi sử dụng các puli giống như hộp số tiến, nên DAF có thể đạt được tốc độ tối đa của mình (khoảng 120 km/h) trong khi lùi.
Subaru Justy
Sau khi DAF biến mất, người Mỹ không được trải nghiệm một hộp số vô cấp nào cho đến khi mẫu Subaru Justy ra mắt vào năm 1989. Hộp số hiện đại này - với một số lùi và số P truyền thống hơn - đã mở cửa cho sự phát triển của hộp số vô cấp. Nhờ vào sự hỗ trợ của máy tính và sự tiến bộ trong khoa học vật liệu, các hộp số vô cấp này có thể xử lý công suất lớn hơn mà không gây hao mòn nhiều cho băng tải. (Một số hộp số vô cấp hiện đại thậm chí sử dụng xích thép giữa các puli của họ, thay vì băng tải, giúp tăng tuổi thọ).
Đến đầu những năm 2000, Honda, Nissan, Subaru và Toyota đều sản xuất các mẫu ô tô trang bị hộp số vô cấp.
Lý do các hãng xe thích hộp số vô cấp?
Lý do mà các hãng sản xuất ô tô yêu thích hộp số vô cấp - đặc biệt là trong các mẫu xe tiết kiệm nhiên liệu - là do hai nguyên nhân. Hộp số vô cấp có ít bộ phận chuyển động hơn so với hộp số tự động truyền thống, làm cho chúng rẻ hơn trong quá trình sản xuất. Đồng thời, chúng cũng tiết kiệm nhiên liệu hơn bởi vì tỷ số truyền động là vô hạn và luôn biến đổi, hộp số vô cấp luôn giữ động cơ ở vòng tua tối ưu nhất. Bất kỳ ai đã điều khiển một chiếc xe trang bị hộp số vô cấp có thể quen thuộc với cảm giác này.
Trong khi các hộp số vô cấp đầu đời mất một phần hiệu suất do ma sát cao và nhiệt độ cao, các hộp số vô cấp hiện đại đã tiến xa hơn nhiều. Theo Jatco, một nhà sản xuất hộp số thường xuyên hợp tác với các hãng sản xuất ô tô lớn của Nhật Bản, một số hộp số vô cấp gần đây của họ đã vượt qua "ngưỡng hiệu suất truyền động 90%, một kỳ tích được xem là rất khó đối với hộp số vô cấp." Điều này trái ngược với hiệu suất truyền động 85% trên các hộp số tự động truyền động bằng biến áp cơ học thế hệ cũ hơn.
Ngay cả các xe đua cũng đã sử dụng hộp số vô cấp - với hạng đua open-wheel thuộc dự án Formula 500 của SCCA cho phép dùng trang bị này. Vào những năm 90, Formula 1 thậm chí đã cấm hộp số vô cấp hoàn toàn vì lo ngại rằng những chiếc xe được trang bị nó sẽ quá xuất sắc và dễ để lái.
Nhược điểm của hộp số CVT
Theo thiết kế, hộp số CVT duy trì tốc độ động cơ ở mức vòng tua gần như không đổi khi tăng tốc. Mặc dù điều này về mặt kỹ thuật hiệu quả hơn, nhưng nó tạo ra tiếng ồn động cơ đều đặn và loại bỏ một phần cảm giác của tốc độ diễn ra do sự chuyển số.
Một cách chủ quan, điều này làm cho việc lái xe trở nên ít hấp dẫn hơn, khiến động cơ trở nên đơn điệu. Theo trải nghiệm cá nhân của biên tập viên Motor1, tiếng ồn từ xe sử dụng hộp số CVT khá khó chịu.
Hộp CVT không có cấp số nhưng để đáp ứng nhu cầu di chuyển nhiều cung đường, các nhà sản xuất đã tạo các cấp số giả lập thông qua bộ điều khiển. Bộ điều khiển này sẽ cố định vị trí giữa các puli tương ứng với mỗi cấp số, để cố định tỷ số truyền, tạo ra cấp số ảo giống như hộp số AT bánh răng.
Hành động này mô phỏng các số của hộp số tự động truyền thống; Trong một số xe, như WRX mới, điều này thậm chí cho phép người lái sử dụng lẫy trên vô lăng để "chuyển số" giữa các số. Với chiến lược này, các nhà sản xuất vẫn có lợi ích của hộp số CVT - khả năng thay đổi tỷ số truyền động ngay lập tức và giảm chi phí sản xuất - mà không làm giảm quá nhiều niềm vui của người yêu thích xe.
Hộp số e-CVT là gì?
Về các loại xe như Lexus LC 500h, kết hợp năng lượng điện và xăng vào một hộp số gọi là "e-CVT". Đó là một hệ thống hoàn toàn khác biệt so với CVT truyền thống.
Thay vì sử dụng hệ thống côn và băng tải, e-CVT sử dụng một bộ hộp số tích hợp công suất động cơ với một cặp máy phát điện. Các chi tiết cụ thể của nó khá phức tạp, nhưng điều quan trọng là giống như CVT thông thường, e-CVT cho phép động cơ hoạt động ở vòng tua tối ưu để xe vận hành hoặc để sạc pin.
Tỷ lệ truyền động có thể được chọn một cách hiệu quả theo ý muốn và tiếng ồn đặc trưng của CVT vẫn sẽ xuất hiện.
Trong tương lai, hộp số hoàn toàn có thể bị thay thế bởi những công nghệ thực tế đã xuất hiện: một số xe hybrid đã loại bỏ hoàn toàn hộp số. Hệ thống truyền động trực tiếp của Koenigsegg, đầu tiên được áp dụng trong mẫu Regera, sản sinh công suất động cơ trực tiếp cho máy phát điện để sạc pin hoặc truyền tới các bánh xe.
