Ưu và nhược điểm của các hệ thống dẫn động xe ôtô

Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, hệ thống dẫn động trên những chiếc xe càng có nhiều sự chỉnh sửa. Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm và phân tích tổng quan về ưu yếu điểm những bộ máy dẫn động phổ biến nhất vào thời điểm hiện tại.

1. Tổng quan về hệ thống dẫn động trên xe ô tô

Xét một cách tổng quát, hiện nay có 4 cơ cấu dẫn động cơ bản nhất bao gồm:

FWD (Front-Wheel Drive) là bộ máy dẫn động cầu trước, tức là 2 bánh trước sẽ trực tiếp nhận được “lực” truyền từ động cơ. Hai bánh trước sẽ chủ động quay và “kéo” 2 bánh sau lăn theo.
RWD (Rear-Wheel Drive) là hệ dẫn động cầu sau. Hoạt động của bộ máy này tương tự như FWD tuy nhiên lần này là 2 bánh sau quay và “đẩy” 2 bánh trước lăn theo.
AWD (All-Wheel Drive) là hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian. Chúng ta có thể hiểu nôm na là toàn bộ 4 bánh xe mãi mãi nhận được “lực” truyền từ động cơ xe. Mình sẽ phân tích chi tiết hơn về hệ thống dẫn động này trong phần sau.
4WD (4-Wheels Drive) cũng là hệ dẫn động 4 bánh tuy nhiên là loại bán thời gian. Các bạn có thể tưởng tượng là chiếc xe trang bị hệ thống dẫn động này có thể “quay” được cả 4 bánh cùng lúc hoặc chỉ 2 bánh tùy theo chọn lựa của người lái thông qua một cơ cấu “gài cầu” bên trong xe.

Mỗi hệ dẫn động cầu trước, cầu sau, 4WD và AWD đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng. tùy thuộc vào nhu cầu và mục tiêu dùng mà các hãng sản xuất sẽ trang bị một hệ dẫn động thích hợp cho chiếc xe.

Chẳng hạn xe địa hình thì thường có hệ thống dẫn động 4 bánh; xe đua, xe thể thao thì hay được trang bị hệ dẫn động cầu sau, còn hệ dẫn động cầu trước thì lại hay được áp dụng lên các kiểu sedan gia đình, xe cỡ nhỏ.v.v…

Phía dưới là những phân tích về cấu tạo cơ bản, tác dụng và ưu-nhược điểm của từng loại bộ máy dẫn động để các bạn sẽ hình dung và nắm được thực chất của nó.

1. FWD (Front Wheel Drive) – hệ thống dẫn động cầu trước

Hệ thống dẫn động cầu trước đúng như tên gọi, giúp truyền lực kéo tới hai bánh trước. Những mẫu xe có động cơ đặt nằm ngang so sánh với trục dẫn động thường tích hợp bộ máy dẫn động này.

Trong đó động cơ cũng thường đặt phía trục trước và có thể đặt ở phía sau thế nhưng rất hiếm gặp. hệ thống này khá phổ biến trên những mẫu xe phổ thông, xe cỡ nhỏ và xe giá tốt như: Toyota Corolla Altis, Honda Civic, Kia Morning, Hyundai Grand i10, Toyota Camry, Mazda 6…

Ưu điểm:

Nhờ động cơ được đặt ngay phía trên trục dẫn dộng, nhờ đấy sẽ vẫn chưa có trục dẫn động ra cầu sau, cấu tạo khoang động cơ đơn giản hơn, và tự trọng của xe cũng nhẹ hơn.
Vì khoảng cách từ động cơ đến cầu dẫn động được rút ngắn, do đó lượng hao hụt công suất sản sinh từ động cơ được tối ưu hơn, động cơ hoạt động tốt hơn.
Do vẫn chưa có trục dẫn động ra phía sau nên sàn xe phẳng, khoang nội thất được tối ưu hơn.
Hai bánh trước vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng vừa có nhiệm vụ kéo chiếc xe di chuyển. Do đó một chiếc xe dẫn động cầu trước về cơ bản, ít bị trượt ngang hay mất lái trên đường trơn trượt, tận dụng lực kéo tốt hơn và ít phải phụ thuộc vào sự hỗ trợ từ những bộ máy an toàn hơn.
Chiều dài cơ sở không bị lệ thuộc vào chiều dài của trục dẫn động ra phía sau nhờ đó đơn giản mở rộng khoang hành khách.

Yếu điểm

Không tận dụng tốt lực kéo vì thế không phù hợp với những mẫu xe kích thước lớn như SUV hay xe bán tải.
Trọng tâm xe dồn nhiều về phía trước bởi trọng lượng của động cơ, hộp số và hệ thống dẫn động, do đó năng lực cân bằng khi vào cua cũng bị hạn chế, dễ bị understeer khi vào cua ở tốc độ cao.
Trong đó khi cần tăng tốc, khối lượng chuyên chở nặng phía trục sau có xu thế kéo trái lại khiến hai bánh trước bị trượt dẫn đến tiêu hao công suất, tăng tốc kém hơn những hệ thống dẫn động khác
Do động cơ đặt nằm ngang, nên hạn chế khi mong muốn tăng dung tích của động cơ, không phù hợp với những động cơ 6 xy lanh thẳng hàng hay động cơ V8 trở lên. Đây chính là một nguyên nhân mà những mẫu xe hạng sang hay xe thể thao hiếm khi dẫn động cầu trước.
Động cơ đặt nằm ngang cùng bộ máy dẫn động tích hợp cũng hạn chế độ mở góc bánh xe, do đó bán kính quay vòng cũng bị hẹp hơn.
Hai bánh trước thường sẽ mòn nhanh hơn do vừa dẫn động và vừa dẫn hướng.
Trong một số tính huống phanh khẩn cấp, trọng lượng dồn phần đông về phía trước vì thế chỉ có hai bánh trước góp phần đông lực phanh trong khi phía sau tác động rất ít. Đó là lý do tại sao hầu hết xe giá rẻ đều chỉ trang bị phanh tang trống dành cho phía sau.

2. RWD (Rear Wheel Drive) – bộ máy dẫn động cầu sau

Hệ thống dẫn động cầu sau có cấu tạo phức tạp và tốn kém hơn, động cơ có thể đặt ở phía trước, giữa hoặc sau xe. Khác với hệ dẫn động cầu trước, những mẫu xe dẫn động cầu sau có động cơ đặt trước sẽ có thêm một trục truyền lực đến cầu sau thông qua một bộ vi sai.

Động cơ thường đặt dọc theo xe vì vậy khả năng sắp xếp xy-lanh không bị hạn chế, và những xe có dung tích lớn, động cơ V8 – V12 sẽ áp dụng bộ máy dẫn động này. Tại Việt Nam, những dòng xe cao cấp như Mercedes, Audi, BMW thường được dẫn động cầu sau.

Ngoài ra, có 2 lợi thế chính khi sở hữu xe dẫn động cầu sau. Đầu tiên là sự dễ dàng và lâu bền của cấu trúc bánh xe, cụm bánh trước độc lập không truyền động khiến mọi thứ đơn giản sửa chữa hơn bao giờ hết.

Giả sử bạn đang “phi” với tốc độ cao và vô tình vấp phải ổ gà hoặc vật cản, thì điều chắc chắn là bánh trước của bạn có thể ít hư hỏng hơn. Trong khi đó, với xe dẫn động cầu trước, bánh trước trở nên “nhạy cảm” hơn so sánh với dẫn động cầu sau

Ví dụ, chỉ cần va đập vào lề đường, hoặc dễ dàng là mố đường cao, thì tỷ lệ hư hỏng những chi tiết đắt tiền bên trong sẽ cao hơn.

Đây chính là nguyên nhân tại sao xe công cộng, MPV hoặc xe công vụ thường dùng kết cấu cầu sau (đơn cử như Toyota Innova).

Ưu điểm

Hệ thống dẫn động này giúp giải tóa áp lực lên hai bánh trước, đồng thời hai bánh sau có trách nhiệm đẩy xe tiến về phía trước, nhờ đó mà sức tải của xe được sửa đổi và nâng cấp.
Hai bánh sau bám đường tốt hơn nhờ đấy khả năng tăng tốc cũng được sửa đổi và nâng cấp.
Sắp xếp trọng lượng trên xe được tối ưu, phía sau chịu thêm một phần trọng lượng của hệ thống dẫn động nên trọng lượng trước sau cân bằng hơn.
Khoang động cơ không còn hệ thống dẫn động, vì lẽ đó hốc bánh xe cũng được gia tăng kích thước. Nhờ đấy góc quay bánh xe trước được mở bao quát hơn, bán kính quay vòng vì vậy được giảm xuống hơn so với dẫn động cầu trước.
Năng lực vận hành linh động hơn do khối lượng không đè nặng lên hai bánh trước như dẫn động cầu trước.
Sắp xếp trọng lượng hiệu quả hơn cũng cải thiện khả năng làm việc của bộ máy phanh, lực phanh sắp xếp đều hơn trên cả hai trục

Nhược điểm

Khi tăng tốc, đáng chú ý lúc đạp thốc ga ở những xe có công suất lớn hoặc mô-men xoắn cao ở vòng tua thấp, hai bánh sau sẽ có hiện tượng trượt hoặc thân xe xoay ngang. Nên ở những xe hiệu năng cao, hệ thống chống trượt bắt buộc phải được trang bị.
Trong những địa hình trơn trượt, lầy lội hoặc đường tuyết, hai bánh sau sẽ bị mất lợi thế về lực kéo, do phải chịu thêm một khối lượng lớn từ khoang hành khách.
Một phần dung tích khoang nội thất bị mất đi, do phải chừa khoảng chống cho trục dẫn động. Một vài mẫu xe có động cơ đặt sau không gặp trạng thái này như Porsche 911 hay Volkswagen Beetle.
Tự trọng của xe lớn hơn so sánh với dẫn động cầu trước. Khối lượng tăng thêm đến từ trục dẫn động, từ những chi tiết gia cố thân xe do phải chừa không gian cho trục dẫn động.
Vì nhiều chi tiết cấu thành hơn nên chi phí dành cho một mẫu xe dẫn động cầu sau luôn cao hơn và ảnh hưởng rất nhiều tới giá bán của một chiếc xe dẫn động cầu sau.
Công suất bị hao hụt nhiều hơn so sánh với dẫn động cầu trước do phải dẫn qua trục dẫn động. tuy nhiên, Việc này không liên quan với cấu hình động cơ đặt giữa hay phía sau xe.

3. 4WD (Four Wheel Drive) bộ máy dẫn động 4 bánh bán thời gian

Cấu tạo của bộ máy dẫn động 4 bánh bán thời gian có cấu trúc gần giống với bộ máy dẫn động cầu sau với động cơ đặt trước. Thế nhưng giữa hộp số và trục truyền động có thêm một hộp số phụ có chức năng gài cầu, phân phối lực kéo lên phía cầu trước.

Những mẫu xe cỡ lớn như SUV hay xe bán tải hay được sử dụng hệ thống dẫn động này như Toyota Fortuner, Mitsubishi Pajero Sport All New, Ford Everest, Ford Ranger, Chevrolet Colorado…

Với bộ máy này, người lái có thể chủ động điều chỉnh và đưa ra chế độ gài cầu phù hợp: 1 cầu, 2 cầu nhanh hoặc 2 cầu chậm. Cá biệt có hệ thống dẫn động Super Select 4WD II của Mitsubishi có tới 4 chế độ gài cầu hoặc một số mẫu xe còn có thêm nút khóa vi-sai cầu sau …

Ưu điểm

Phục vụ tốt cho năng lực vượt địa hình của xe vì lực kéo được sắp xếp đều trên 2 trục trước sau với tỉ lệ 50:50, giúp người lái chủ động được lực kéo đến các bánh xe giúp xe vượt qua những chướng ngại trên các cung đường khó.
Xe có sức tải tốt do 4 bánh xe vừa làm vai trò kéo và đẩy xe chuyển động về phía trước. Mặt khác khi chạy chế độ 1 cầu nhanh, xe sẽ sử dụng cầu sau làm nhiệm vụ đẩy, do đó khả năng tải nặng của xe cũng tương tự như xe dẫn động cầu sau.

Nhược điểm

Vì kích thước lớn, nên bộ máy này chiếm khá là nhiều không gian phía dưới gầm xe, khiến trọng điểm xe bị nâng cao, khả năng cân bằng xe kém khi di chuyển hoặc khi vào cua ở tốc độ cao.
Tiêu tốn nhiên liệu hơn hai loại dẫn động trước, do trọng lượng xe nặng hơn đáng kể.
Khi dùng chế độ 2 cầu, và khi vào cua, hai cầu trước sau quay cùng tốc độ khiến hai bánh trước bị trượt trên mặt đường hoặc sẽ rất khó vào cua. vì lẽ đó, nhà sản xuất thường đưa rõ ra cảnh báo không gài chế độ hai cầu nhanh khi đi đường trường, vì có thể gây ra mòn lốp, khó điều khiển và có thể gây hỏng bộ máy phân phối lực kéo.
Tuy nhiên hê thống dẫn động Super Select 4WD II của Mitsubishi có chế độ gài cầu 4H không khóa vi sai, giúp xe vận hành như một bộ máy dẫn động 4 bánh toàn thời gian và có thể khắc phục được yếu điểm trên của hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian.

4. AWD (All Wheel Drive) – hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian

Về nguyên tắc, hệ thống này vẫn dùng 4 bánh để dẫn động tương tự hệ thống 4WD, tuy nhiên vi sai khóa trung tâm được thay bằng vi sai trung tâm giới hạn trượt hoặc tự do cùng với những hệ thống điện tử để phanh cục bộ bánh xe bị quay trơn do mất độ bám.

Các nhà cung cấp luôn tối ưu hệ thống của mình theo những hướng phát triển riêng, một vài VD có thể kể ra như bộ máy 4Matic của Mercedes, xDrive từ BMW, Quattro từ Audi hay Symmetrical AWD của Subaru…

Ưu điểm nhất của dẫn động 4 bánh là kết hợp được các lợi thế cùng lúc đó giảm thiểu nhược điểm của cả RWD và FWD.

Ưu điểm

Hệ thống máy tính tự động phân phối lực kéo do đó người lái không cần can thiệp bằng việc gài cầu hay bật/tắt khóa vi sai …
Luôn phân bổ lực kéo đến 4 bánh xe theo tỉ lệ thích hợp, nhờ đó tăng năng lực bám đường khi vào cua, khi tăng tốc, đồng thời tối ưu lực kéo khi đi đường trường.
Tăng độ ổn định khi đi trên những đoạn đường lầy lội, trơn trượt, mưa gió.
Năng lực vận hành và cảm giác lái của xe cũng được nâng cao hơn.
Vì đặc tính đồng bộ, vì vậy bộ máy này tương đối tinh gọn, ngoài những mẫu SUV/crossover cỡ lớn, những mẫu xe sedan hạng sang hay xe thể thao tính năng cao đều đơn giản tích hợp bộ máy này.

Nhược điểm

Vì sử dụng nhiều hệ thống điện tử, cũng như kỹ thuật chế tác phức tạp, bộ máy này tương đối đắt đỏ và khó áp dụng với những dòng xe phổ thông, xe giá tốt.
Hệ thống này tập trung vào việc khắc phục yếu điểm của hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian khi đi trên đường trường, và vì lẽ đó đánh mất tính năng gài cầu chậm khiến năng lực vượt địa hình vẫn xem là một hạn chế lớn với hệ thống dẫn động AWD.
Xe AWD thường nặng hơn vài chục đến hơn 100 kg so sánh với mẫu xe cùng loại nhưng chỉ trang bị dẫn động FWD hoặc RWD. Việc này khiến tốc độ và gia tốc của xe giảm đáng kể – ít nhất là khi so sánh với 2 phiên bản dẫn động của cùng một loại xe.

Lời kết

Có thể thấy, mỗi kiểu dẫn động lại có ưu, yếu điểm riêng, thích hợp với từng điều kiện, hoàn cảnh khác nhau. Hi vọng qua bài viết này, độc giả đã có thể hiểu hơn về các loại dẫn động phổ biến nhất hiện nay, đặc biệt đối với những người còn đang phân vân để chọn được 1 chiếc xe với hệ dẫn động ưng ý.

Xem thêm: Đánh giá sơ bộ xe Mercedes Benz GLB 200 AMG 2021

Hảo Hảo – Tổng hợp, chỉnh sửa
(Nguồn tham khảo: oto, danchoioto, anycar)