Câu trả lời nằm đâu đó trong chính cái thứ kỳ diệu đem lại sự tiện lợi này…

Hộp số tự động – Chủng loại và Chức năng

Như hộp số tay, chức năng của hộp số tự động là lựa chọn số thích hợp cho đi thẳng và…dze! Đương nhiên hộp số tự động sẽ thực hiện việc lựa chọn số đó một cách tự động với sự can thiệp của hệ thống điện thủy lực và các thiết bị cơ khí phức tạp bên trong.

Đa phần hộp số tự động có 4 cấp và một số nhà sản xuất đang chuyển dần sang thế hệ hộp số mới 5 cấp. Một số mẫu xe như Alfa Romeo 156 Selespeed có hộp số vận hành khác với các thế hệ hốp số tự động truyền thống bởi chúng chính là hộp số tay nhưng ứng dụng thông minh các hệ thống điện thủy lực để tự động thao tác đóng-mở ly hợp và sang số khi có lệnh. Khái niệm này lần đầu được áp dụng trên chiếc Ferrari F355 F1 và nay đã dần được áp dụng trên các mẫu xe thương mại như mẫu Alfa Romeo 156 kể trên. Mẫu A-Class của Mercedes lại có hộp số vận hành tương tự nhưng cho phép người lái cứ việc sang số thông qua cần gạt (+/-) mà không phải lo đến việc tìm xem chân côn nằm ở đâu. Đơn giản là thao tác đó đã được thực thiện bởi hệ thống điện thủy thực cùng lúc thao tác sang số được thực hiện.

Một kiểu hộp số tự động khác hiện đang dần được ứng dụng rộng rãi là hộp số tự động vô cấp (Continuosly Variable Transmission – CVT). Loại hộp số này sử dụng dây đai bằng kim loại và một cặp pulley với độ rộng có thể thay đổi để mang lại tỷ số truyền khác nhau, như loại hộp số MMT – Multi-Matic Transmission lắp trên mẫu Civic của Honda hay trên mẫu Lancer Gala của Mitsubishi. Với loại hộp số này, tỷ số truyền được thay đổi tùy thuộc vào vòng tua của động cơ cũng như tải trọng. Dòng hộp số vô cấp có khả năng tăng tốc hơn hẳn so với dòng hộp số tự động truyền thống nhưng liệu nó có đủ vững chắc để đáp ứng được đòi hỏi về sức mạnh của các thế hệ động cơ đời mới, điều này thời gian sẽ trả lời. Audi đã cho trình làng dòng hộp số vô cấp mới – Multitronic – mà trước đó chỉ được lắp trên những xe có động cơ cỡ nhỏ. Đây là loại hộp số được dẫn động bằng dây xích thay cho dây đai kim loại và có thể được ứng dụng trên các mẫu xe có động cơ lớn hơn nhiều. Multitronic cho phép chiếc xe tăng tốc nhanh hơn và tiêu thụ xăng ít hơn ngay cả khi đem so nó với dòng hộp số tay.

Cấu thành của hộp số tự động vô cấp

Một hộp số tự động vô cấp bao gồm:

- Pulley sơ cấp (Drive)
- Pulley thứ cấp (Driven)
- Dây đai kim loại

Hộp số tự động vô cấp sử dụng thủy lực để thay đổi độ rộng của 2 má trên 2 pulley một cách liên tục. Việc này đem lại sự thay đổi về tỷ số truyền một cách liên tục và biên độ của tỷ số truyền lớn hơn. Khi tăng tốc từ trạng thái đứng yên, dây đai được đặt nằm ở vị trí sát với tâm của pulley sơ cấp cùng lúc hệ thống thủy lực tạo sức ép lên 2 má của pulley thứ cấp khiến chúng nằm sát với nhau qua đó dây đai được đặt ở vị trí xa tâm - rìa - của pulley thứ cấp. Ở vị trí số thấp này, chiếc xe tăng tốc một cách mạnh mẽ và liên tục.

Bộ pulley của hộp số tự động vô cấp (Hình từ Howstuffworks)

Ngược lại, khi di chuyển trên xa lộ, hệ thống thủy lực tạo sức ép lên 2 má của pulley sơ cấp kiến chúng nằm sát với nhau qua đó dây đai được đặt ở vị trí xa tâm của pulley sơ cấp và ở đầu bên kia, dây đai lại nằm gần tâm của pulley thứ cấp để mang lại tỷ số truyền nhỏ nhất. Tỷ số truyền thay đổi liên tục tùy vào điều kiện vận hành của chiếc xe theo mong muốn của người điều khiển.

Cấu tạo cơ bản của dây đai kim loại trong hộp số tự động vô cấp(Hình từ Howstuffworks)

Cấu thành của hộp số tự động

Một hộp số tự động bao gồm:

- Bộ biến mô – dân gian gọi là “trái bí” bởi hình dáng của nó tương tự một trái bí
- Hệ thống số và ly hợp
- Hệ thống thủy lực
- Hệ thống điều khiển hộp số (Transmission Control Unit – TCU)

Bộ biến mô trong hộp số tự động (Hình từ Howstuffworks)

Bộ biến mô vận hành như một khớp nối thủy lực (sử dụng thủy lực để kiểm soát mô men xoắn) cấu thành bởi các cánh có hình dạng như cánh chong chóng và được gắn trực tiếp lên bánh đà của động cơ. Khi động cơ hoạt động và tăng vòng quay, dung dịch hộp số (dầu hộp số) được đẩy về phía trước bởi lực ly tâm bởi bánh công tác về phía bộ tua bin gắn bên trong bộ biến mô khiến tua bin bắt đầu quay và kéo theo sự quay của trục hộp số. Bộ biến mô còn có tác dụng làm gia tăng mô men xoắn của động cơ khi cần thiết.

Bên trong hộp số là các bộ ly hợp, mỗi bộ điều khiển một số và ly hợp khóa. Hệ thống bánh răng hành tinh là cơ cấu chủ đạo để gia tăng mô men xoắn của động cơ, là khớp nối với trục láp, đảo chiều mô men xoắn khi cần dze và thực hiện chế độ Overdrive – OD khi có yêu cầu.

Bộ bánh răng hành tinh trong hộp số tự động (Hình từ Howstuffworks)

Một hệ thống van phức tạp trong hộp số tự động như van điều áp (pressure regulator valve), van tăng áp (boost valve), van điều khiển ly hợp biến mô (torque converter clutch control valve), van giới hạn đầu vào (feed limit vale), van chuyển số (shift valve), van tích lũy (accumulator valve)…được dùng để điều khiển hệ thống thủy lực và sang số. Hệ thống điều khiển hộp số - TCU là thiết bị điện tử dùng để điều khiển hệ thống van thủy lực thông qua các dữ liệu cung cấp bởi vô số các đầu cảm biến. Nó quyết định thời điểm sang số và tốc độ sang số. Hệ thống điều khiển hộp số nhận dữ liệu đầu vào từ các cảm biến vận tốc hạ nguồn của hộp số (transmission output speed sensor), cảm biến nhiệt độ dầu hộp số, cảm biến chế độ vận hành (mạnh/tiết kiệm/mùa đông), cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tua máy, cảm biến phanh, cảm biến nhiệt độ dung dịch làm mát, công tắc ép số (kickdown switch)…

Vì sao hộp số tự động trục trặc

Bởi vì các lá ly hợp hay dây đai kim loại (trong hộp số CVT) là các thiết bị chuyển động thông qua hệ thống thủy lực hay ma xát, chúng bị mòn đi theo thời gian như các lá côn của hộp số tay. Các van trong hệ thống van cũng có thể “lên đường” bởi việc thực hiện các thao tác đóng mở. Khi lá côn bị mài mòn, các mạt kim loại bị trộn lẫn trong dầu hộp số dẫn đến sự tắc nghẽn trong hệ thống thủy lực khiến hộp số “chết yểu” do hiện tượng mất tuần hoàn của hệ thống thủy lực. Sự tăng nhiệt của dầu hộp số cũng là kẻ thù của hộp số tự động. Hiện tượng này xuất hiện khi xe vận hành liên tục trung trạng thái dừng-đề pa-dừng hay chở quá tải hay leo dốc thường xuyên. Khi dầu hộp số quá nhiệt, độ nhớt của dầu giảm dần, nó trở nên loãng hơn và do đó bảo vệ các lá côn cũng như các thiết bị chuyển động khác kém hơn dẫn tới gia tăng sự mài mòn.

Các triệu chứng của sự trục trặc:

- Triệu chứng thường gặp và dễ nhận thấy nhất là các âm thanh bất thường phát ra từ hộp số ngay cả khi dừng xe hay đang chuyển động ở các số khác nhau. Đó có thể là các âm thanh với âm tần cao hay các tiếng kim loại nghiến vào nhau.
- Ly hợp đôi khi đóng mở rất chậm hay thậm chí không nhúc nhích khi chuyển số sang “D” hay “R”
- Tua máy không giảm khi chuyển sang “D” hay “R”
- Có hiện tượng giật mạnh trong quá trình tăng số
- Chỉ lên số khi vòng tua lớn ngay cả khi nhấn chân ga nhẹ nhàng
- Tua máy tăng vọt mỗi khi chuyển số
- Khi leo dốc, tua máy tăng nhưng vận tốc xe không tăng

Bảo trì, bảo dưỡng hộp số tự động

1. Thay dầu hộp số mỗi 15 ngàn km trên cả các dòng xe Nhật hay Châu Âu. Với dòng CVT, thay nhớt lần đầu ở km thứ 40 ngàn và sau đó thay định kỳ ở mỗi 25 ngàn km.
2. Sử dụng dầu hộp số có nguồn gốc tổng hợp khi có thể cho dù chi phí có thể gấp đôi so với dầu gốc tự nhiên bởi dầu tổng hợp giữ được đặc tính cơ, lý của nó ngay cả ở nhiệt độ cao và việc chuyển số với dầu gốc tổng hợp được thực hiện êm ái hơn. Lưu ý, chỉ sử dụng dầu đặc chủng cho CVT đối với hộp số CVT.
3. Khi thay dầu hộp sô, lưu ý rút cạn dầu cũ trước khi châm dầu mới.
4. Luôn luôn đảm bảo xe dừng hẳn trước khi chuyển từ “D” sang “R” hay ngược lại. Trong thao tác đậu xe, nhiều bác tài có thói quen chuyển số khi xe chưa dừng hẳn, xin nói rằng đó là cách hữu hiệu để phá hỏng hộp số của xe.
5. Khi dừng đèn đỏ, hãy giữ cần số ở “D” bởi các hệ thống đóng mở thủy lực đều có tuổi thọ của nó. Mỗi lần ta chuyển từ “D” sang “N” khi dừng và từ “N” sang “D” khi cho xe chạy tiếp, ta đã làm giảm tuổi thọ của hệ thống van, bộ tua bin (trong bộ biến mô) và các lá côn. Hộp số tự động không vận hành như hộp số tay do vậy không hưởng lợi từ việc chuyển sang “N” mỗi khi dừng đèn đỏ. Tuy nhiên khi dừng lại lâu, bạn có thể chuyển sang “N”.
6. Những chuyến leo đồi liên tục sẽ làm giảm tuổi thọ của hộp số tự động. Trong những chuyến đi như vậy, lưu ý dừng xe nghỉ cho hộp số nguội bớt trước khi tiếp tục cuộc hành trình là các bảo vệ hộp số hữu hiệu.