Từ Audi, BMW, Mercedes-Benz cho đến MINI, Porsche, Volvo hay Volkswagen, phần lớn các mẫu xe có gốc gác châu Âu đều được trang bị hệ dẫn động bốn bánh toàn thời gian AWD, tuy nhiên mỗi hãng lại có cách ứng dụng riêng sao cho phù hợp với triết lý thương hiệu của mình, dẫn đến những khác biệt nhất định trong cách thức vận hành cũng như lợi ích đem lại cho người dùng.
Trong thế giới ô tô, khái niệm “hệ dẫn động” xoay quanh việc chiếc xe vận hành bằng các bánh phía trước, các bánh phía sau hay tất cả các bánh xe. Trước đây, các dòng xe cá nhân thông dụng chủ yếu sử dụng hệ dẫn động “1 cầu”. Nhưng hiện nay, xu hướng phát triển của công nghệ và cuộc chạy đua giữa các hãng xe nhằm “nhồi nhét” thật nhiều tính năng vào sản phẩm của mình để tăng tính cạnh tranh giành thị phần, đã khiến số lượng xe “2 cầu” ngày càng tăng lên. Xe “2 cầu” thực ra cũng có hai loại, trong đó loại 4WD thường xuất hiện trên các xe gầm cao được làm ra để đi địa hình khó, chẳng hạn như SUV hay bán tải; còn loại AWD thì phổ biến hơn, được ứng dụng cho nhiều loại xe hơn, từ gầm thấp đến gầm cao và chủ yếu dùng để giải quyết vấn đề mất độ bám khi đi đường trơn trượt do mưa hoặc tuyết.
AWD là viết tắt của “All-wheel Drive”, tức “dẫn động tất cả các bánh”. Vì xe ô tô thường chỉ có 4 bánh nên người Việt quen gọi là “dẫn động 4 bánh” và hay sử dụng trùng lặp với 4WD khi nói đến các loại hệ dẫn động “2 cầu”. Nhưng nếu hiểu theo đúng bản chất thì AWD phải được gọi là “dẫn động 4 bánh toàn thời gian”, bởi vì những chiếc xe AWD lúc nào cũng chủ động truyền sức kéo từ động cơ đến tất cả 4 bánh. Chỉ có điều, lượng mô-men xoắn truyền đến các bánh không phải lúc nào cũng như nhau. Chính sự khác biệt này làm nên sự phong phú, đa dạng đối với các hệ thống AWD đến từ những hãng xe khác nhau.
Audi Quattro
Từ “Quattro” được Audi sử dụng cho tất cả những xe Audi có AWD, mặc dù trên thực tế hãng sử dụng 2 hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian khác nhau. Hệ thống Quattro “đúng nghĩa” là kiểu thuần cơ khí, được sử dụng cho những mẫu xe với cấu trúc động cơ nằm dọc từ cỡ trung trở lên như Audi A4, A6 hay A8. Hệ thống Quattro thứ hai là dạng Haldex dùng cơ chế điều khiển điện tử, xuất hiện trên những mẫu xe kích cỡ nhỏ hơn, với cấu trúc động cơ đặt trước và nằm ngang như Audi TT (bao gồm cả TTS và TT RS) hay A3 (cả S3 và RS3).
Audi lần đầu tiên giới thiệu Quattro với công chúng vào năm 1980, dựa trên hệ thống AWD được phát triển từ những năm 1970 để ứng dụng trên xe quân sự Volkswagen Iltis (một kiểu xe dạng Jeep hoặc Humvee dành cho quân đội Đức). Đến những năm cuối thập niên 80, Audi chuyển sang sử dụng vi sai trung tâm Torsen T1, mở đầu kỷ nguyên hiện đại của hệ thống Quattro ngày nay. Nó là một hệ thống luôn luôn hoạt động, không thể bị tắt trừ khi ngắt thủ công hoặc tháo ra hoàn toàn khỏi xe, thế nên cũng không yêu cầu quá khắt khe về bảo dưỡng.
Các vi sai Torsen có thể tự động điều hướng sức kéo từ trục truyền động nào đang bị mất độ bám, chuyển sang trục có lực bám nhiều hơn mà không đòi hỏi người lái phải can thiệp. Audi đã sử dụng nhiều loại vi sai Torsen khác nhau trong hệ thống Quattro suốt nhiều năm, hầu hết trong số đó có tỷ lệ phân chia mô-men xoắn cơ bản là 50/50. Bản chất của vi sai Torsen luôn có tỷ lệ phân bổ để xác định sức kéo tối đa truyền đến cầu trước hay cầu sau, ví dụ như tỷ lệ 3:1 chỉ truyền tối đa 75% sức kéo đến một trong hai cầu. Các hệ dẫn động dùng thiết kế Torsen như Audi Quattro cần cả hai trục có trước một chút lực tải hoặc một mức độ bám đường nhất định để hoạt động chính xác.
Audi hiện đang dùng vi sai Torsen T3 hoặc loại Crown Gear của riêng họ, tùy thuộc vào dòng xe cụ thể. Cả hai đều có tỷ lệ 40/60 trước/sau, đem lại cảm giác lái thể thao hơn. So với Torsen T3, thiết kế Crown Gear linh hoạt hơn khi có thể truyền 85% sức kéo tới cầu sau hoặc 70% đến cầu trước và không yêu cầu chịu tải từ trước. Vi sai Crown Gear ban đầu được thiết kế cho chiếc RS5 và được công nhận là bước đột phá vượt trội cho hệ thống Quattro lâu đời.
Haldex AWD (được dùng bởi Volvo, Audi, Volkswagen)
Haldex là hãng có nguồn gốc Thụy Điển và hiện nay đang thuộc sở hữu của BorgWarner. Những hệ thống AWD do Haldex phát triển liên tục được cập nhật và cải tiến theo thời gian kể từ lần đầu xuất hiện vào cuối thập niên 1990, nhưng triết lý cơ bản vẫn giữ nguyên. Nó được ưa chuộng bởi tính chất đơn giản nhưng hiệu quả.
AWD của Haldex thường được dùng cho những mẫu xe có cấu trúc động cơ nằm ngang, dẫn động cầu trước tiêu chuẩn và dẫn động 4 bánh tùy chọn. Kích thước nhỏ gọn của nó phù hợp với nhu cầu làm xe cỡ nhỏ với nền tảng dẫn động cầu trước nhằm tiết kiệm chi phí. Một hộp số phụ sẽ được gắn vào hộp số phía trước, truyền lực kéo tới phía sau thông qua trục truyền động trung tâm. Ở phía sau, bộ phận này được kết nối với bộ Haldex, chứa bộ ly hợp điều khiển bằng máy tính.
Hệ thống Haldex không hoạt động trong điều kiện lái bình thường nên bánh sau chỉ quay tự do như các xe thuần dẫn động cầu trước. Điều này giúp giảm hao mòn và giảm lực cản của hệ thống truyền động, dẫn đến ít tiêu hao nhiên liệu hơn. Haldex được kết nối với hệ thống điện trung tâm, sử dụng thông tin về độ mở bướm ga, góc đánh lái, trạng thái của phanh ABS… để quyết định liệu có nên kích hoạt hay không và khi nào xảy ra. Khi phát hiện sự chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh xe phía trước và phía sau, nó sẽ kích hoạt, tiến hành khóa ly hợp và truyền lực tới bánh sau. Một hệ thống Haldex có thể truyền 50% mô-men xoắn về phía sau khi cần thiết, nhưng kỹ sư hãng có thể lập trình khác đi tùy theo từng mẫu xe.
Các hệ thống Haldex mới nhất (lên tới thế hệ 5) tiên tiến hơn nhiều so với các phiên bản đầu tiên, không còn đơn thuần phản ứng bị động mà có khả năng chủ động hơn, nhờ tăng cường tốc độ giám sát các thông số vận hành. Haldex AWD khá đáng tin cậy nhưng yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên, thường là thay dầu và bộ lọc sau mỗi 65.000 km nhưng có thể cần sớm hơn nếu xe hoạt động nhiều.
Audi Quattro dùng Haldex AWD
Các hệ thống Quattro dùng cơ chế AWD của Haldex được Audi ứng dụng bắt đầu từ mẫu Audi TT 225 Quattro 2001 trở đi. Mẫu xe này có cấu trúc động cơ nằm ngang và chia sẻ khung gầm với những chiếc xe Volkswagen phổ thông như Golf Mk4 hay Jetta. Về cơ bản, tất cả xe Audi cỡ nhỏ đều dùng Haldex AWD, ngay cả với những phiên bản hiệu năng cao như TT RS hay RS3.
Volvo AWD (Haldex)
Mặc dù cũng là thương hiệu Thụy Điển nhưng Volvo chỉ bắt đầu sử dụng Haldex AWD kể từ năm 2002 với mẫu V70. Trước đó, hãng có một thời gian dài dùng hệ dẫn động AWD với thiết kế khớp nối nhớt GKN. Volvo cũng không đặt tên riêng cho hệ thống AWD trên các xe của mình, mà chỉ đơn giản dùng một huy hiệu ‘AWD’ ở phía sau xe.
Giống như tất cả các hãng dùng Haldex AWD, xe AWD của Volvo cũng sử dụng hộp chuyển số được dẫn động khỏi hộp số phía trước để truyền lực tới phía sau. Volvo gọi đây là bánh răng côn và nó có thể là một chi tiết dễ gây hư hỏng cho toàn bộ hệ thống vì thiết kế khá mỏng manh.
Volkswagen 4MOTION
Hệ dẫn động AWD sơ khai của Volkswagen có tên “Synchro” sử dụng hệ thống khớp nối nhớt độc quyền, xuất hiện trên các mẫu xe có cấu trúc động cơ nằm ngang như Golf, Jetta và Passat từ đầu những năm 1980. Đây là một hệ thống bị động và hoạt động rất giống phiên bản cơ khí của Haldex, trong đó xe vẫn dẫn động cầu trước cho đến khi bánh trước bị trượt và sau đó khớp nối nhớt bắt đầu khóa. Có nhiều nhược điểm đối với loại AWD này, chủ yếu là về thời gian phản hồi và nguy cơ mất ổn định khi phanh nếu việc bánh sau bị khóa xảy ra trước so với bánh trước.
Vào cuối những năm 1990, Volkswagen bắt đầu sử dụng tên “4MOTION” cho tất cả những xe AWD của hãng. Trên thực tế, những xe có cấu trúc động cơ nằm ngang đều trang bị Haldex AWD, trong khi những xe với động cơ nằm dọc thì dùng Quattro kiểu Torsen của Audi.
MINI All4
All4 là hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian độc đáo và được cho là rất hiệu quả, có thể coi như một phiên bản điện của Haldex. All4 được MINI ứng dụng trên xe với động cơ nằm ngang và thường dẫn động cầu trước. Nó vận hành theo cơ chế chủ động theo dõi độ trượt của bánh xe và các thông số khác, đồng thời truyền lực tới phía trước hoặc phía sau xe thông qua bộ ly hợp điều khiển điện tử.
Trong khi Haldex và các hệ thống AWD khác sử dụng ly hợp ướt thủy lực có bơm thì hệ thống All4 của MINI sử dụng ly hợp điện từ do GKN phát triển, với ưu điểm nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn. Bộ điều khiển cũng được tích hợp hoàn toàn vào hệ thống quản lý độ ổn định và ABS, đem lại phản hồi nhanh hơn.
MINI All4 xuất hiện lần đầu tiên trên chiếc Countryman S All4 và nay đã mở rộng sang dòng MINI Cooper All4. Khi vận hành ở mức tối đa, tỷ lệ phân bổ mô-men xoắn của nó cũng là 50/50 giống như nhiều hệ thống AWD khác. Tuy nhiên điểm khác biệt là mặc dù được MINI phát triển cho nền tảng xe dẫn động cầu trước, All4 lại không ưu tiên truyền sức kéo đến các bánh trước ngay từ đầu, mà luôn khởi động xe với mức 50/50 rồi sau đó mới dần dần nghiêng về cầu trước cho đến khi sức kéo chỉ hoàn toàn truyền đến các bánh trước lúc xe chạy trên 130 km/h. Điều này cho phép xe MINI đề cao độ bám đường và tính an toàn nhiều hơn so với hiệu năng.
Porsche Traction Management
Porsche đã bắt đầu ứng dụng AWD trên xe của họ từ thời ra mắt chiếc siêu xe 959 vào thập niên 1980. Được tạo ra để tranh tài ở thể thức rally Group B, chiếc 959 sau đó giành chiến thắng giải Paris Dakar và hệ thống AWD của nó dần được đưa sang các mẫu xe khác, bắt đầu với 911 Carrera 4 thế hệ 964.
Hệ thống đầu tiên này khá “nặng đô”, với 3 vi sai và một ly hợp đa đĩa được thiết kế để “chịu khổ” khi thi đấu rally. Sau đó, Porsche thiết kế một hệ thống đơn giản hơn với các khớp nối nhớt để dùng cho thế hệ 993, đạt hiệu quả về hiệu năng và độ ổn định đồng thời giảm khối lượng và chi phí. Hệ thống AWD với khớp nối nhớt này được duy trì đến các mẫu Turbo thế hệ 996 và Carrera 4/4S thế hệ 997.
Hệ thống AWD ngày nay của Porsche được gọi là Porsche Traction Management (PTM), xuất hiện lần đầu trên chiếc SUV Cayenne. Ở thời điểm đó, PTM vận hành với tỷ lệ phân bổ mô-men xoắn 38/62 trước/sau và vi sai trung tâm tự khóa, giống như các hệ thống Audi Quattro mà không phải Haldex.
Sau khi được đưa sang các mẫu xe thể thao bắt đầu với 911 Turbo 997, hệ thống PTM lại giống như MINI All4, với vi sai ở cầu trước và cầu sau cùng bộ ly hợp đa đĩa điện từ để phân chia mô-men xoắn. Tỷ lệ cụ thể sẽ khác nhau tùy theo từng mẫu xe. Chẳng hạn như trên 911, hệ thống sẽ là 100% dẫn động cầu sau cho đến khi nhận thấy có dấu hiệu trượt bánh, hoặc khi cảm thấy cần phải kích hoạt dựa trên thao tác đánh lái. Khi kích hoạt, hệ thống sẽ khóa vi sai và truyền sức kéo đến cầu trước, với tỷ lệ được quyết định bởi các thông tin như độ mở bướm ga, góc đánh lái, tốc độ di chuyển của xe, độ lệch và mức tải lực G. Porsche cũng sử dụng cơ chế véc-tơ mô-men xoắn điều khiển bằng máy tính tại trục sau để củng cố hiệu quả của toàn bộ hệ thống.
PTM có thể được điều chỉnh hoàn toàn bằng phần mềm, nên Porsche sẽ tối ưu cơ chế vận hành tùy theo chủng loại xe và nhu cầu sử dụng trên đường nhựa hay đi địa hình khó. Nhiều thế hệ xe 911 có AWD (biểu thị bằng số ‘4’ trong tên gọi) nhưng hệ thống PTM hiện đại nhất chỉ được trang bị bắt đầu từ năm 2009.
BMW xDrive
Nỗ lực đầu tiên của BMW trong việc ứng dụng AWD là chiếc 325iX thế hệ E30 từ 1986 đến 1991. Mẫu xe này sử dụng hệ thống AWD với khớp nối nhớt có kết cấu khá cồng kềnh và phức tạp, mặc dù hoạt động đúng chức năng nhưng khó có thể đưa sang các dòng xe BMW khác.
Phải đến năm 2003, BMW mới chính thức giới thiệu hệ thống xDrive dành cho mẫu X5. Cách thức hoạt động của xDrive cũng là dựa trên bộ ly hợp ướt chủ động, được điều khiển bằng điện để phân chia tỷ lệ mô-men xoắn truyền đến các trục trước và sau, tương tự như Quattro kiểu Haldex, 4MOTION, All4 và PTM. Hộp chuyển số nằm ở phía sau hộp số và có trục dẫn động chạy về phía trước để dẫn động vi sai cầu trước. Tỷ lệ phân chia tiêu chuẩn là 40/60 thiên về phía sau, mang lại cho bất kỳ chiếc BMW nào được trang bị xDrive đều có cảm giác như một chiếc BMW cầu sau đích thực.
Bộ điều khiển điện tử giám sát bánh xe và tốc độ xe, độ trượt, góc ga, góc lái và các thông tin đầu vào khác để xác định mức lực truyền tới phía trước hoặc phía sau. Khi kích hoạt, mô-tơ điện sẽ quay bơm và tạo áp suất trong hệ thống thủy lực, khóa các đĩa ly hợp. Hệ thống BMW xDrive có thể truyền 100% mô-men xoắn có sẵn tới trục trước hoặc sau, mang lại sự linh hoạt, lực kéo và hiệu năng tốt.
M5 F90 là chiếc BMW với xDrive đầu tiên có thể chọn chế độ lái thuần cầu sau hoặc dẫn động 4 bánh linh hoạt. Trong khi đó, các mẫu xe SUV cỡ nhỏ như X1 hay X2 đời mới dù vẫn có tên “xDrive” nhưng thực chất dùng hệ thống AWD giống như MINI All4.
Mercedes-Benz 4MATIC
Lần đầu tiên được giới thiệu năm 1987, hệ thống 4MATIC nguyên bản của Mercedes-Benz được điều khiển bởi cơ chế máy tính phức tạp, sử dụng bộ ly hợp/vi sai trung tâm kích hoạt bằng thủy lực để phân chia sức kéo. Bộ vi sai trung tâm có hai ly hợp và các mẫu 4MATIC đời đầu có ba chế độ truyền động khác nhau, với tỷ lệ phân chia mô-men xoắn khác nhau cho mỗi chế độ, bao gồm cả cài đặt thuần dẫn động cầu sau toàn thời gian.
Vì thiếu hệ thống CAN bus của ô tô hiện đại, hệ thống 4MATIC đời đầu chỉ sử dụng tốc độ bánh xe và góc lái để xác định cách thức cũng như thời điểm kích hoạt và phân phối sức kéo. Vào thời điểm đó, hệ thống này thực sự có hiệu quả nhưng cũng cực kỳ phức tạp, nên cũng tương đối kém bền bỉ.
Mercedes-Benz quyết định “cải lùi”, giới thiệu một phiên bản 4MATIC khác vào cuối những năm 1990 trên E-Class thế hệ W210 với cơ chế bị động toàn thời gian. Trong số tất cả các AWD trên xe châu Âu nói chung, 4MATIC có thiết kế gần nhất với Audi Quattro truyền thống. Tỷ lệ phân chia mô-men xoắn trước/sau là 45/55 hoặc 35/65 tùy thuộc vào hộp số 7 cấp hay 5 cấp. Bộ vi sai trung tâm cảm biến mô-men xoắn truyền tới 70% công suất tới phía trước hoặc phía sau tùy theo nhu cầu và điều kiện. Giống như Audi Quattro, 4MATIC sử dụng hệ thống phanh ABS như một phần của hệ thống kiểm soát lực kéo điện tử Mercedes Electronic Traction System để quản lý việc phân bổ sức kéo và hạn chế trượt bánh.
Đối với một số dòng Mercedes-AMG hiệu năng cao, hệ thống AWD được chuyển thành 4MATIC+ với cơ chế chủ động giống như Porsche PTM hay BMW xDrive. Hệ thống ly hợp đa đĩa khóa cơ điện chủ động được sử dụng để phân bổ mô-men xoắn giữa cầu trước và cầu sau. Cách quản lý công suất tùy thuộc vào chế độ lái AMG DYNAMIC SELECT trên xe. Ngoài ra còn có “chế độ drift” cho phép 100% mô-men xoắn được truyền về phía sau và trục trước được ngắt hoàn toàn.
Tổng hợp
