Hộp số CVT - tiêu chuẩn mới trên ôtô phổ thông

Ngày càng nhiều mẫu xe phổ thông động cơ nhỏ và vừa sử dụng hộp số CVT và các biến thể của nó như D-CVT, Direct Shift CVT hay iCVT.

Nhiều hãng xe phổ thông tại Việt Nam đang sử dụng tối đa hộp số CVT cho các dòng xe của mình, ví như Honda có City, Civic, CR-V, hay Toyota có Vios, Altis, Corolla Cross, Raize, Mitsubishi có Outlander hay Hyundai có Creta, Kia Sonet. CVT đang là giải pháp cho bài toán tiết kiệm nhiên liệu, vận hành mượt mà trên xe hơi bình dân hiện nay.

Về thuật ngữ, CVT là viết tắt của Continuous Variable Transmission - hộp số biến thiên liên tục. Thứ biến thiên ở đây chính là tỷ số truyền. Vì biến thiên liên tục nên xe sẽ không giới hạn hay có vô số tỷ số truyền, tức là vô số cấp. Ở Việt Nam, thuật ngữ chuyên ngành gọi là "vô cấp".

Hiểu một cách đơn giản, 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.

Cấu tạo cơ bản của hộp số CVT. Ảnh: Autocar

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. Thông thường các hãng sẽ tạo 6-7 cấp số ảo, hoặc sẽ chỉ có một số duy nhất để hỗ trợ đổ đèo (kí hiệu L hoặc B).

Hộp số CVT ngày càng được ưa chuộng vì có nhiều ưu điểm như cấu tạo đơn giản hơn nên nhẹ hơn, nhỏ gọn hơn, giúp xe tăng, giảm tốc mượt hơn, di chuyển êm hơn đặc biệt trên các dòng xe nhỏ, xe đô thị, giảm thiểu mức độ tiêu hao nhiên liệu... Tuy nhiên vì hộp số truyền động bằng dây đai kim loại nên có nhược điểm là tiếng ồn khi đạp ga thốc hoặc bị trượt dây đai nếu mô-men xoắn lớn, di chuyển các khu vực đường đèo hộp số giả lập của CVT sẽ không tối ưu như hộp số có cấp.

Để khắc phục những điểm yếu này, các hãng cố gắng tạo ra các biến thể của hộp số CVT truyền thống bằng cách can thiệp vào một khâu nào đó trong cơ chế hoạt động của loại hộp số này.

Daihatsu, hãng con của Toyota có Dual CVT (D-CVT) tích hợp trên chiếc Rocky, hoặc trên Toyota Raize tại Việt Nam. Nguyên lý cơ bản của D-CVT là có thêm một hệ bánh răng kết nối hai trục đầu vào, đầu ra của hộp số bên cạnh dây đai.

Hộp số CVT có bánh răng được Toyota phát triển. Ảnh: Toyota

Hệ bánh răng này có nhiệm vụ giảm tải cho dây đai và tăng sức mạnh khi xe cần thêm sức kéo hoặc tốc độ. Khi xe xuất phát hoặc chạy tốc độ thấp, hộp số vẫn hoạt động theo nguyên lý của CVT thông thường. Nhưng khi lên tốc độ cao, hệ bánh răng sẽ tham gia để giảm tải cho dây đai, từ đó cung cấp khả năng truyền lực hiệu quả hơn, giảm hao phí, tăng hiệu suất.

Trong khi những thay đổi của Daihatsu D-CVT tác động lên vùng tua máy cao, thì hãng mẹ Toyota lại có cách làm ngược lại, tác động ở tua thấp. Loại hộp số này của Toyota có tên là Direct Shift CVT. Cấu tạo tương tự, cũng thêm hệ bánh răng mà Toyota gọi là bánh răng đề-pa (Launch Gear), sẽ hoạt động khi xe mới xuất phát để giảm thiểu độ trượt dây đai, giúp xe tăng tốc tốt hơn, giảm độ ồn.

Vì có hoạt động trái ngược nên D-CVT sẽ có quá trình khởi động như một mẫu CVT thông thường, còn Direct Shift CVT khởi động sẽ giống như một xe với hộp số có cấp.

Sự khác biệt này đến từ mục đích sử dụng, khi D-CVT được Daihatsu sản xuất, cung cấp cho các mẫu xe nhỏ như Raize, Avanza hay Veloz. Vì các mẫu xe nhỏ, công suất yếu thường sẽ bị đuối khi chạy tốc độ cao dẫn đến bánh răng bổ trợ cho quá trình chạy tốc độ cao, tăng tốc sẽ giúp cải thiện khả năng vận hành.

Trong khi đó Direct Shift CVT, áp dụng cho những xe máy lớn như Camry sẽ giảm độ trễ khi khởi động, tránh được tình trạng trượt dây đai do động cơ lớn, xe nặng, dây đai có thể chịu tác động vượt quá khả năng chịu tải.

Dây xích trên hộp số iVT của Hyundai. Ảnh: Automotive

CVT vẫn tồn tại những nhược điểm khác như chi phí bảo dưỡng, sản xuất đắt hơn hộp số thông thường và đặc biệt sẽ rất khó áp dụng trên các dòng xe có công suất lớn và không tạo ra được một cảm giác lái phấn khích như hộp số có cấp.

Gần đây, Hyundai đã tạo ra một biến thể khác của CVT, được Hyundai gọi là iVT, sử dụng trên mẫu Creta mới hay Kia Sonet. Điểm đặc biệt hộp số này sử dụng trên được cả các dòng máy có công suất cao như 1.6 turbo, do vật liệu mới có khả năng chịu tải cao.

Về cơ bản, iVT của Hyundai sử dụng dây đai kim loại với kết cấu các mắt dạng dây xích thay vì mắt hình chóp nón như dây đai CVT truyền thống. Hãng xe Hàn cho biết dây đai xích có tuổi thọ tốt hơn, ít phải bảo dưỡng hơn và quan trọng sử dụng chính sức căng của dây để điều chỉnh đường kính ròng rọc thay vì phải tác động từ bên ngoài.

Ngoài ra, nhiều hãng khác cũng có những cách làm để tác động khắc phục nhược điểm của CVT, nhằm biến loại hộp số này trở thành tiêu chuẩn trên các dòng xe phổ thông cỡ nhỏ.

Ánh Dương/Vnexpress