Một trong những thành phần thường được để ý nhiều nhất trên các dòng xe ô tô đời mới hiện nay là hệ dẫn động của chúng. Xe này cầu trước, xe kia cầu sau, xe đó lại có phiên bản dẫn động 4 bánh…, vô vàn lựa chọn kèm theo đủ loại mức giá khác nhau, dễ làm chóng mặt ngay cả những chuyên gia giàu kinh nghiệm nhất. Chưa kể với nhu cầu đi chơi offroad ngày càng gia tăng dẫn đến việc mọi người đua nhau tìm kiếm xe gầm cao hai cầu nếu không muốn bị mắc kẹt giữa lúc đang thăng hoa…
Các nhà sản xuất cũng góp phần khiến vấn đề trở nên mơ hồ hơn, dù là vô tình hay cố ý. Họ bơm thổi vào đầu óc khách hàng những ý tưởng kiểu như “cứ xe hai cầu là tốt hơn một cầu, nên giá đắt hơn nhưng đáng” để người mua phải chi thêm tiền, trong khi chưa chắc đã hiểu rõ sự khác biệt và lợi ích có thể nhận được của dẫn động hai cầu so với dẫn động một cầu. Trên thực tế, không ít người mua xe hai cầu (thường là bản full option, giá cao bậc nhất trong danh mục sản phẩm) nhưng số lần sử dụng đến tính năng hai cầu chỉ… chưa quá số ngón tay của 1 bàn tay! Hết sức phí phạm.
Những chiếc xe 4WD thực thụ như Nissan Navara phiên bản hai cầu thừa sức đi địa hình tốt, nhưng mấy ai có dịp sử dụng đến!
Bên cạnh đó, phần đông còn cho rằng xe hai cầu nào cũng như nhau, với hiểu lầm sơ đẳng nhất là 4WD và AWD giống nhau, dẫn đến việc sử dụng sai mục đích. Dù đều là khái niệm dùng để chỉ hệ dẫn động 4 bánh/hai cầu trên ô tô nói chung, nhưng 4WD và AWD về bản chất rất khác nhau.
CÁC THÀNH PHẦN CẤU TẠO
Trước khi có 4WD hay AWD, các hệ thống dẫn động khởi đầu từ dạng một cầu, bao gồm dẫn động cầu trước (FWD) và dẫn động cầu sau (RWD).
Chú thích: (1) Động cơ – (2) Ly hợp/biến mô – (3) Hộp số – (4) Vi sai – (5) Trục các-đăng
Cặp bánh xe nào được bôi đen là bánh dẫn động. Như vậy, ở xe FWD, 2 bánh trước là bánh dẫn động. Tương tự đối với xe RWD, 2 bánh sau là bánh dẫn động. Rất đơn giản và dễ hiểu.
Hình ảnh minh họa này cũng lý giải vì sao lại có quan niệm rằng xe FWD tiết kiệm nhiên liệu hơn so với xe RWD. Đó là bởi xe RWD có thêm thành phần trục các-đăng, khiến cho việc chế tạo thêm phần phức tạp và cũng khiến cho năng lượng truyền từ động cơ đến cặp bánh dẫn động bị hao hụt ít nhiều.
Cả FWD lẫn RWD đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng chúng đều không đáp ứng được nhu cầu đi địa hình khó. Thế nên các hệ dẫn động hai cầu mới ra đời, gồm dẫn động 4 bánh (4WD) và dẫn động tất cả các bánh (AWD).
Chú thích: (1) Động cơ – (2) Ly hợp/biến mô – (3) Hộp số – (4) Vi sai cầu sau – (5) Trục các-đăng cầu sau – (6) Hộp truyền động – (7) – Trục các-đăng cầu trước – (8) Vi sai cầu trước – (9) – Khớp nối
Có thể thấy, điểm chung giữa 4WD và AWD là toàn bộ các bánh xe đều là bánh dẫn động, do chúng đều nhận được năng lượng truyền đến từ động cơ. Những hệ dẫn động hai cầu ra đời nhằm đạt được tiêu chí làm cho xe bám đường tốt hơn so với những hệ dẫn động một cầu. Tuy nhiên, giữa 4WD và AWD vẫn có khác biệt về cách thức truyền năng lượng, chủ yếu do cách chúng vận dụng các loại vi sai khác nhau.
NHỮNG KHÁC BIỆT CƠ BẢN NHẤT
Các kỹ sư chế tạo ô tô đều hiểu rằng không thể để cả 2 bánh xe trên cùng một cầu dẫn động được tùy tiện quay ở cùng một mức vận tốc vào mọi thời điểm. Để đi thẳng trên đường nhựa thông thường thì không sao, nhưng đến lúc vào cua thì có nguy cơ làm gãy cầu vì bánh nào ở phía ngoài cua có quãng đường di chuyển nhiều hơn bánh còn lại, cua càng gắt thì sự khác biệt về vận tốc này càng lớn. Vi sai mở (open differential) được tạo ra để giải quyết vấn đề này, nó có trách nhiệm phân chia mô men xoắn từ động cơ đến các bánh xe ở cùng một cầu thành 2 đường riêng biệt, mỗi bên chỉ nhận tối đa 50% lượng mô men xoắn tổng và lượng này là như nhau cho mỗi bánh. Như vậy khi vào cua, bánh ở phía ngoài cua được phép quay nhanh hơn bánh còn lại, tức là mỗi bánh xe có thể quay được ở những mức vận tốc khác nhau, không gây ra hiện tượng trượt bánh và không lo làm gãy cầu.
Tuy nhiên, do vi sai mở luôn luôn truyền cùng một lượng mô men xoắn đến các bánh xe, nên sức kéo để bánh xe quay là như nhau trong mọi hoàn cảnh. Nếu xe đang vận hành trên bề mặt có nhiều ma sát (đường nhựa bình thường) thì chẳng có gì đáng lo, lúc này lượng mô men xoắn được giới hạn bởi động cơ và cấp số đang chọn. Phải đến khi gặp trường hợp bề mặt vận hành trơn trượt và có ít ma sát (chẳng hạn như trên băng tuyết), thì mới có vấn đề: lượng mô men xoắn vốn dĩ bị giới hạn ở mức lớn nhất để bánh xe không bị trượt – nhưng lúc này đi kiểu gì thì bánh xe cũng trượt, nên lượng mô men xoắn tối đa gần như chỉ còn là con số 0, chia ra theo tỷ lệ 50/50 lại càng nhỏ nữa, dẫn đến việc không thể có đủ mô men xoắn cho xe di chuyển, càng nhấn ga thì chỉ càng khiến bánh xe quay vòng vòng trong vô vọng…
Không tự lượng sức mình mà vẫn cố offroad thì chỉ có mắc kẹt
Để khắc phục nhược điểm của vi sai mở, một loại khác ra đời mang tên vi sai trượt hạn chế (limited slip differential – LSD). So với vi sai mở, chúng linh hoạt hơn hẳn khi nhận biết được khi nào có bánh xe bị trượt và cho phép truyền nhiều mô men xoắn hơn đến bánh còn lại. Trong điều kiện vận hành bình thường (các bánh xe đều bám đường như nhau, không có dấu hiệu bị trượt), thì vi sai mở và vi sai trượt hạn chế không khác nhau mấy.
Bản thân vi sai trượt hạn chế có nhiều loại như kiểu ly hợp (clutch-type), khớp nối nhớt (viscous coupling), vi sai khóa (locking differential) hay vi sai Torsen (kết hợp từ 2 chữ “torque” và “sensing” – cảm biến mô men xoắn). Vi sai khóa thường chỉ hiện diện trên các xe 4WD. Trong khi đó, các xe AWD phổ biến dùng khớp nối. Vi sai Torsen được dùng nhiều trên những xe AWD từ hạng sang trở lên hoặc 4WD dòng cao cấp nhất.
Các mẫu xe 4WD phổ biến hầu như luôn luôn có một hệ thống gài cầu để người lái có thể chuyển đổi qua lại giữa các chế độ vận hành. Nếu xe của bạn có một dạng nút bấm, cần gạt hay núm xoay nào đó cho phép chọn những chế độ 2H, 4H, đi số thấp LO hoặc số cao HI…, thì đó đích thị là một chiếc xe 4WD. Những chức năng của hệ thống gài cầu này thường như sau:
- Chọn chế độ dẫn động một cầu (2H) hoặc hai cầu (4H, 4L). Chỉ cần ngắt năng lượng truyền đến một cầu xe bất kỳ, chiếc xe 4WD sẽ chỉ dẫn động bằng cầu còn lại, qua đó trở nên giống như xe một cầu đơn thuần. Dùng 2H khi đi trên đường nhựa bằng phẳng thông thường. Chỉ chuyển sang 4H khi cần thêm độ bám đường. 4L để dành khi offroad mà 4H đi không nổi.
- Điều chỉnh độ ưu tiên sử dụng cấp số cao hoặc thấp trong chế độ hai cầu, được thực hiện nhờ một loại hộp số phụ nằm bên trong hộp truyền động, còn được gọi với cái tên khác là “hộp số giảm tốc”. 4H chính là chế độ ưu tiên cấp số cao (thường gọi là “hai cầu nhanh”) còn 4L là chế độ ưu tiên cấp số chậm (“hai cầu chậm”). Khi đã chọn 4L, đó là lúc hộp số giảm tốc làm việc của nó, chuyển sang dùng tỷ số truyền thấp hơn, dễ đạt được mô men xoắn rất cao ngay từ những mức tốc độ thấp.
- Khóa vi sai là chức năng dùng để khóa 2 bánh xe lại với nhau, khiến chúng quay cùng một tốc độ, nhằm mục đích tăng độ bám đường khi di chuyển trên những địa hình rất khó khăn. Chẳng hạn khi một bánh sa lầy, nếu không khóa vi sai thì bánh đó sẽ quay tự do trong khi bánh còn lại không hề chuyển động. Khi khóa vi sai lại, cả 2 bánh sẽ quay cùng nhau và nhờ đó, xe có thể vượt qua chướng ngại vật. Chức năng này thường được biểu thị với chữ “Lock” hoặc viết tắt “Lc” và chỉ đi kèm với các chế độ dẫn động hai cầu.
Núm xoay gài cầu trên Mitsubishi Pajero Sport/Triton
Núm xoay gài cầu trên Toyota Fortuner/Hilux
Những xe AWD hoàn toàn không có hệ thống gài cầu này, việc chuyển đổi lượng mô men xoắn phân bổ đến các bánh xe đều là tự động, được thực hiện bởi máy tính tích hợp trong xe. Người lái xe AWD chỉ có thể lệ thuộc vào quyết định của máy tính – vốn được lập trình từ trước bởi kỹ sư trong nhà máy sản xuất, chứ không thể chủ động chọn chế độ mình mong muốn. Đa số sẽ cảm thấy như vậy là tiện, nhưng những ai muốn kiểm soát toàn bộ xe của mình hẳn sẽ không thích.
Theo thời gian và với sự phát triển của công nghệ, đặc tính “tự động” của AWD khiến dạng hệ dẫn động này dần được coi là hiện đại hơn so với 4WD. Do đó, một số hãng xe còn phát triển một biến thể của 4WD mang tên full-time 4WD (toàn thời gian) – với khả năng tự tính toán chế độ vận hành mà không cần người lái can thiệp, tức là phần nào đem đến ấn tượng tương tự như AWD, dù bản chất hệ thống vẫn khác nhau. Lúc này, các hệ thống 4WD truyền thống được gọi là part-time 4WD (bán thời gian) để tiện phân biệt.
MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG
Như vậy, dù đều có tác dụng giúp xe tăng độ bám đường so với các loại hệ dẫn động một cầu (FWD và RWD), nhưng giữa 4WD và AWD vẫn tồn tại những khác biệt về thiết kế nền tảng, nên việc ứng dụng chúng trong thực tế không hề giống nhau. Mỗi loại đều có thế mạnh và nhược điểm riêng.
Để đi địa hình/offroad thì 4WD là lựa chọn đáng tin cậy nhất. Nói AWD không làm được thì không hẳn chính xác, nhưng chẳng ai muốn đi chơi offroad mà xe mình không thực sự đảm bảo và phải phó mặc vào yếu tố may-rủi. Sự chủ động mà 4WD đem lại là thứ mà AWD không bao giờ đạt tới. Thử tưởng tượng: khi xe mắc lầy, người lái xe 4WD có chức năng gài cầu chỉ việc bình tĩnh chọn chế độ phù hợp với hoàn cảnh là có thể có khả năng thoát ra được; còn với xe AWD thì thường là bó tay hoàn toàn.
Tuy nhiên, nếu bạn không có nhu cầu offroad và chắc chắn rằng mình sẽ không bao giờ rơi vào tình huống offroad, thì 4WD lại không cần thiết. Lúc này, AWD sẽ là lựa chọn đáng cân nhắc vì bớt đi sự phiền toái khi không cần nghĩ đến việc chọn chế độ gài cầu, xe như thế nào thì cứ để nguyên như thế mà chạy. Đặc tính vận hành của AWD cũng mang đến cảm giác yên tâm và an toàn hơn khi chạy nhanh trên những con đường trơn trượt bởi mưa hay tuyết.
Thế còn trường hợp bạn không bao giờ dám chạy nhanh lúc trời mưa, hoặc nơi bạn sống không bao giờ có tuyết rơi? Vậy thì AWD lại trở nên không cần thiết. Đặt vào điều kiện sử dụng xe rất đơn giản: chỉ đi đường nhựa loanh quanh trong nội đô, thỉnh thoảng chạy lên cao tốc và không bao giờ thực hiện những pha xử lý mạo hiểm ở mức vận tốc cao, thì AWD là một sự lãng phí cả về hiệu suất sử dụng nhiên liệu lẫn chi phí ban đầu bỏ ra khi mua xe.
Điều quan trọng nhất là hiểu rõ 4WD hay AWD làm được những gì và bản thân bạn cần gì để đưa ra lựa chọn đúng đắn, chứ không chỉ nghe nhà sản xuất quảng cáo rồi tin rằng có thêm tính năng là tốt nhưng lại không dùng đến. Những chiếc xe dẫn động một cầu FWD/RWD đã thừa sức đáp ứng hết mọi nhu cầu cơ bản rồi.
Tổng hợp
