Hộp số ly hợp kép hoạt động như thế nào?

Bộ truyền động ly hợp kép đang là trào lưu của các dòng xe hạng sang như Porsche, Audi. Còn Ford có cách đi khác khi biến hộp số ly hợp kép này trở nên tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Giới thiệu về hộp số ly hợp kép 

Hãng khai sinh công nghệ hộp số ly hợp kép là Porsche với tên gọi PDK (Porsche Dopelkupplungsgetriebe). Năm 1983, nhà sản xuất này tích hợp PDK cho mẫu xe đua Porsche 956 và đã chiến thắng lần đầu tiên cùng với Porsche 962 vào năm 1986. Giờ đây, có thể tìm thấy PDK trên tất cả các mẫu, từ Boxster đến Carrera 4S.

Mẫu xe đua Porsche 956

Sau đó, ly hợp kép (có tên chung là DCT) ngày càng phổ biến. Ford là một trong những hãng bình dân đầu tiên áp dụng công nghệ này (với tên gọi PowerShift) trong khi đối thủ Toyota hướng tới loại vô cấp CVT.

Porsche sinh ra PDK với mục tiêu quan trọng nhất là giảm thời gian chuyển số, tối ưu hóa hoạt động giữa hộp số và động cơ. Còn Ford, với nhiệm vụ bình dân của mình, phải phát triển khả năng kiệm nhiên liệu và nhỏ gọn.

Nguyên tắc hoạt động của hộp số ly hợp kép

Về nguyên tắc hoạt động, có thể coi PowerShift hay PDK là hai bộ số sàn, gồm ly hợp, các bánh răng nhưng không có chân côn hay biến mô. Ford sử dụng ly hợp khô còn một số hãng sử dụng ly hợp ướt. Hai ly hợp khô điều khiển điện tử, mỗi chiếc đảm nhiệm một dãy số.

Cấu trúc hộp số ly hợp kép PDK của Porsche.

Ly hợp thứ nhất điều khiển các dãy số 1-3-5. Ly hợp còn lại điều khiển dãy 2-4-6. Khi người lái chuyển về chế độ D, PowerShift ở số 1, ly hợp dãy lẻ được kích hoạt. Ly hợp dãy chẵn nhả nhưng bánh răng số 2 đã sẵn sàng.

Khi đạp ga, tốc độ và vòng tua máy tăng lên. Máy tính tính toán và đến thời điểm phù hợp, ly hợp dãy lẻ nhả. Ly hợp dãy chẵn kích hoạt. Xe lên số 2. Tuần tự như vậy, xe sẽ ở các cấp số phù hợp với tốc độ. Nhả chân ga giảm tốc, máy tính cũng sẽ tính toán về cấp thích hợp để khi nhấn ga trở lại, xe ở trạng thái tăng tốc tốt nhất.

Nhờ đó, việc chuyển số hoàn toàn do hệ thống điện tử điều khiển đóng-nhả hai ly hợp. Thời gian chuyển số nhanh hơn. Đồng nghĩa với việc quá trình tăng tốc êm, không bị trễ như số tự động AT (dùng biến mô) thông thường.

Thời gian chuyển số nhanh hơn, tăng tốc êm hơn

Với PDK, thời gian di chuyển giữa các cặp bánh răng mất ít hơn 0,42 giây, nhanh hơn 60% với tự động thông thường và hơn rất nhiều so với một lái xe lão luyện sử dụng số sàn.

Ngoài sự linh hoạt, nhanh nhạy, PowerShift có những tính năng khác hỗ trợ khác. Một trong số đó là "Neutral Coast Down", nhả ly hợp khi phanh, động cơ "cắt" khỏi hộp số. Máy tính sẽ tính toán số nào đó phù hợp khi người lái đạp ga trở lại. Nếu không có chức năng này, xe sẽ giảm theo tuần tự (chẳng hạn 6-5-4-3-2-1), gây tốn nhiên liệu và không cần thiết. Ford không công bố các số liệu về thời gian chuyển số. Nhưng trên chiếc Fiesta động cơ 1.6, PowerShift tăng tốc khá êm, không bị chùng xuống dù động cơ thuộc loại nhỏ. Nhược điểm của DCT là chương trình điều khiển phải thật chính xác, khi hỏng cũng khó sửa chữa hơn.

Hộp số PowerShift của Ford. Chế độ L sẽ ưu tiên 3 số đầu tiên.

Tiếp theo là chế độ "Creep- bò trườn", mô phỏng tình huống đi xe tốc độ thấp trên số tự động thông thường. Ở Việt Nam, trạng thái này rất phổ biến, nhất là khi đi vào chỗ tắc. Xe nhích từng chút và thường xuyên phải phanh. Ly hợp thường xuyên đóng sẽ gây mòn. Vì thế, máy tính cài số hợp lý để kéo xe đi với vận tốc đủ lớn, sau đó nhả ly hợp để chạy theo đà.

Bộ ly hợp trên PowerShift là loại khô, do đó không cần bơm dầu, chất lỏng, biến tốc thủy lực, chất lỏng hay máy làm mát bên ngoài. Hộp số bịt kín và nhẹ hơn loại AT thông thường khoảng 13 kg.

Để hỗ trợ hộp số không bị mòn côn khi khởi động trên dốc, Fiesta trang bị thêm hệ thống hỗ trợ leo dốc HLA (Hill Launch Assist). Đặc tính này duy trì đủ áp lực phanh trong 3 giây để tài xế chuyển từ chân phanh sang chân ga. HLA hoạt động theo trình tự ngược lại khi muốn lùi trên đường dốc.

Với những tính năng hỗ trợ người lái của hộp số ly hợp kép, hãng xe Mỹ công bố mức tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng PowerShift tiết kiệm được 9% so với số tự động thông thường. Chiếc Fiesta động cơ 1.6 tiêu thụ trung bình 6,1 lít cho 100 km trong điều kiện chuẩn, tương đương với Toyota Yaris 1.5 số sàn.

Tổng hợp

Bài viết liên quan:

Ưu điểm của hộp số vô cấp

Tìm hiểu ưu điểm vượt trội của hộp số tự động