Thông số ô tô (Phần 2): Kích thước và hộp số

Ở phần trước, chúng ta đã cùng tìm hiểu về các thông số động cơ: dung tích xi-lanh, mô-men xoắn cực đại và công suất cực đại. Trong phần tiếp theo này, hãy cùng tìm hiểu các thông số kỹ thuật về kích thước xe và hộp số – hai yếu tố quyết định sự thoải mái và khả năng vận hành của một chiếc ô tô.

Xác định kích thước cơ bản của một chiếc xe – bao gồm kích thước tổng thể và kích thước cơ sở – là công việc quan trọng, vừa là nền tảng để kỹ sư hoàn thiện bản thiết kế, vừa giúp người mua xe tìm ra mẫu xe phù hợp với nhu cầu sử dụng. Bên cạnh đó, hộp số cũng đóng vai trò thiết yếu, quyết định sự linh hoạt khi vận hành xe.

Kích thước tổng thể của ô tô

Kích thước tổng thể của một chiếc ô tô gồm 3 chiều cơ bản:

• Chiều dài tổng thể: tỉ lệ nghịch với khả năng di chuyển linh hoạt của xe. Các mẫu xe hạng A có chiều dài ngắn, giúp dễ dàng luồn lách trong đô thị chật hẹp, đông đúc; ngược lại các mẫu sedan phân khúc C có chiều dài lớn hơn để tạo sự thoải mái và tiện nghi cho hành khách.
• Chiều rộng tổng thể: tỉ lệ thuận với không gian khoang nội thất của xe.
• Chiều cao tổng thể: tỉ lệ nghịch với tính khí động học – chiều cao càng lớn, lực cản không khí càng tăng. Đây cũng là lý do các mẫu xe thể thao, đặc biệt là xe đua, thường có trọng tâm và chiều cao rất thấp.

Kích thước cơ sở của ô tô

Chiều dài cơ sở (wheelbase) là khoảng cách từ tâm bánh xe trục trước đến tâm bánh xe trục sau (với xe 2 trục, 4 bánh thông thường). Chiều rộng cơ sở (track width) là khoảng cách giữa tâm của hai vệt bánh xe trên cùng một trục – đôi khi có sự khác biệt nhỏ giữa trục trước và trục sau.

Kích thước cơ sở đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến toàn bộ kết cấu vận hành của xe: kích thước khoang hành khách, bán kính vòng quay, độ ổn định khí động học… Tùy theo mục đích sử dụng, nhà sản xuất sẽ tính toán và đưa ra kích thước phù hợp.

Những mẫu xe cần độ linh hoạt cao để di chuyển trên địa hình phức tạp thường có chiều dài cơ sở ngắn, giúp góc tiếp cận và góc thoát lớn hơn khi kết hợp cùng khoảng sáng gầm cao.

Ngược lại, những xe thường xuyên di chuyển ở tốc độ cao, cần vào cua tốt, sẽ được tăng chiều dài cơ sở và hạ thấp gầm xe. Khi xe tăng hoặc giảm tốc đột ngột, mô-men chống lật sẽ lớn hơn, giúp xe tăng tốc và hãm phanh vững vàng, mượt mà hơn; trọng tâm thấp cùng hệ số khí động học tốt cũng giúp xe bám đường và vận hành ổn định hơn. Kích thước cơ sở lớn còn góp phần tối ưu không gian khoang hành khách.

Nhìn chung, xe có tỷ lệ chiều dài cơ sở trên kích thước tổng thể càng lớn thì khoang hành khách càng rộng rãi, đổi lại độ ổn định khi vận hành ở tốc độ cao sẽ giảm đôi chút. Vì vậy, các dòng xe đô thị cỡ nhỏ thường có hai trục bánh kéo dài gần sát cản trước – sau, trong khi các mẫu sedan lại được thiết kế cân đối, thon thả hơn.

Hộp số ô tô có vai trò gì?

Trong hệ thống truyền động, hộp số có tác dụng tăng mô-men quay khi khởi hành và leo dốc, truyền lực đến bánh xe ở tốc độ cao khi xe đang chạy, và đặc biệt giúp xe có thể lùi. Trên thị trường hiện nay có 4 loại hộp số phổ biến: hộp số sàn, hộp số tự động, hộp số tự động vô cấp (CVT) và hộp số ly hợp kép/bán tự động.

Hộp số sàn

Đây là dạng hộp số lâu đời nhất, trước kia thường được trang bị trên các xe cần độ tin cậy cao. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của công nghệ hộp số tự động, hộp số sàn dần mất đi lợi thế trên các dòng xe phổ thông.

Ưu điểm: giá thành thấp, tiết kiệm nhiên liệu, đơn giản khi bảo dưỡng, mang lại cảm giác lái chân thực.

Hạn chế: đòi hỏi nhiều thao tác phối hợp giữa chân côn và cần số, gây mỏi khi di chuyển trong điều kiện kẹt xe liên tục.

Hộp số tự động

Đây là loại hộp số phổ biến nhất hiện nay, có kết cấu phức tạp hơn hộp số sàn. Hộp số tự động không có chân côn, thay vào đó tự động thay đổi tỷ số truyền nhờ áp suất dầu tác động lên các ly hợp và đai bên trong hộp biến mô.

Ưu điểm: mang lại cảm giác đơn giản, thoải mái cho người lái; ở một số dòng xe hiện đại, mức tiêu thụ nhiên liệu còn tương đương hoặc thấp hơn hộp số sàn.

Hạn chế: chi phí bảo dưỡng, sửa chữa thường cao hơn do kết cấu phức tạp và dễ hao mòn hơn theo thời gian.

Hộp số tự động vô cấp CVT

Mang lại trải nghiệm lái tương tự hộp số tự động, nhưng nguyên lý hoạt động hoàn toàn khác. Hộp số CVT không dùng các cặp bánh răng tạo tỷ số truyền cố định, mà hoạt động dựa trên hệ thống puli (ròng rọc) và dây đai truyền, cho phép thay đổi tỷ số truyền vô cấp, liên tục, không tách biệt thành từng cấp số riêng lẻ.

Ưu điểm: giảm những cú giật khi chuyển số, giúp tiết kiệm nhiên liệu; ít gặp trục trặc kỹ thuật, chi phí sửa chữa thường thấp hơn hộp số tự động thông thường.

Hạn chế: cảm giác lái kém chân thực hơn; dây đai có thể bị trượt hoặc giãn theo thời gian sử dụng, làm giảm hiệu suất truyền động; ít được sử dụng trên các xe hiệu suất cao vì giới hạn khả năng chịu mô-men xoắn.

Hộp số bán tự động và ly hợp kép (DCT)

Đây là giải pháp kết hợp nhằm hạn chế nhược điểm của cả hộp số sàn lẫn hộp số tự động, vận hành theo nguyên tắc truyền động gần giống hộp số sàn nhưng không cần thao tác côn tay. Bộ ly hợp kép thường là loại ly hợp ma sát ướt (các đĩa ma sát ngâm trong dầu, đóng – ngắt nhờ cơ cấu chấp hành thủy lực – điện từ), hoạt động độc lập theo hai nhóm: một nhóm điều khiển các cấp số lẻ (1, 3, 5…) và số lùi, một nhóm điều khiển các cấp số chẵn (2, 4…).

Ưu điểm: đảm bảo lực kéo phù hợp với sức cản chuyển động, cho chất lượng động lực học tốt, chuyển số nhanh và êm, tiết kiệm nhiên liệu.

Hạn chế: kết cấu phức tạp, chi phí sản xuất và bảo dưỡng cao, chủ yếu chỉ xuất hiện trên các dòng xe thể thao hoặc hạng sang.

Liên kết tham khảo: Phân loại ô tô theo phân khúc và dòng xe.