Hộp số nhiều cấp: Rốt cuộc thì bao nhiêu cấp mới là đủ? (P1)

Những năm gần đây, bộ tiêu chuẩn Tiết kiệm Nhiên liệu Doanh nghiệp Trung bình (Corporate Average Fuel Economy, CAFE) đã thúc đẩy các công ty xe hơi sản xuất các dòng xe ngày càng tiết kiệm nhiên liệu hơn. Bên cạnh động cơ, các nhà sản xuất xe cũng đã nghiên cứu và phát triển nhiều loại hộp số tối ưu giúp xe có khả năng tiết kiệm nhiên liệu mà không phải hy sinh hiệu suất.

Cho đến nay, chúng ta đã chứng kiến những bước tiến đáng kể trong nghiên cứu và phát triển với các hộp số nhiều cấp (ít nhất là 6 cấp và trong một số trường hợp có thể lên đến 10 cấp). Trong những năm 1990, hộp số trên các dòng xe thông dụng chỉ có từ 3 - 5 cấp mà thôi.

Vào năm 2017, hộp số xe hơi đã đạt được nhiều bước tiến mới. Một trong số này đến từ sự hợp tác giữa Ford và General Motors để phát triển hai loại hộp số tiên tiến nhất trong ngành công nghiệp xe hơi – hộp số 9 cấp và 10 cấp. Sự hợp tác này đã được công bố khá lâu trước đó (từ năm 2013).

Hộp số 10 cấp có thể được tìm thấy trên Ford F-150 đời 2017, bao gồm cả phiên bản Raptor cũng như Expedition 2018 và Lincoln Navigator 2018. Ở phía còn lại, GM cũng đã bổ sung nó trên các mẫu xe Chevrolet Camaro ZL1 2017, Yukon Denali 2018 và Tahoe RST 2018. Bên cạnh đó, GM cũng đã sử dụng hộp số 9 cấp đối với một số xe dẫn động cầu trước, chẳng hạn như Chevrolet Malibu 2017 và Chevrolet Cruze Diesel 2017.

Việc các hãng xe chuyển sang sử dụng hộp số 10 cấp, 9 cấp, cũng như hộp số 9 cấp ZF với mã 9HP vốn đã rất phổ biến (trên các mẫu Fiat-Chrysler, bao gồm cả Chrysler Pacifica và Jeep Compass) đã làm dấy lên một vài câu hỏi. Cụ thể, tại sao các nhà sản xuất xe hơi tiếp tục bổ sung nhiều cấp số vào hộp số của họ? Bao nhiêu cấp số sẽ trở nên dư thừa? Và cuối cùng, để đạt được hiệu quả mà hộp số nhiều cấp mang lại, người dùng sẽ phải hy sinh bao nhiêu mã lực công suất? Cùng đi tìm câu trả lời qua bài viết sau đây.

1. Mục đích của hộp số nhiều cấp

General Motors từng đầu tư 323 triệu USD vào một cơ sở mới ở Romulus, Michigan để phát triển phiên bản hộp số nhiều cấp mới nhất của họ.

Scott Kline, trợ lý kỹ sư trưởng hộp số tự động 9 cấp Hydra-Matic, cho biết khả năng tiết kiệm nhiên liệu đóng một vai trò lớn trong việc tăng số lượng các cấp trong hộp số. Khi bạn tăng số cấp trong một hộp số, tỷ số truyền của các cấp số sẽ trở nên nhỏ hơn. Điều này làm cho các bước chuyển số ngắn hơn, từ đó giảm bớt sự rung động.

“Vì vậy, người lái sẽ cảm nhận được việc chuyển số sẽ trở nên rất chính xác và mượt mà. Hộp số nhiều cấp làm tốt cả hai vai trò là đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu và cảm giác mượt mà khi chuyển số.”  – Kline nói.

Các quãng số nhỏ trong hộp số nhiều cấp cho phép động cơ vận hành tối ưu ở mỗi cấp số. Điều này mang đến cảm giác chân ga lanh lẹ và chuyển số mượt mà hơn, chưa kể đến việc lên xuống số nhanh chóng và có nhiều lựa chọn hơn để vào số.

Mike Solt, giám đốc phụ trách hộp số tự động của FCA, cho biết: “Lý do chúng tôi sử dụng hộp số nhiều cấp là để giúp động cơ có thể vận hành ở hoặc gần điểm tối ưu nhất có thể. Hộp số càng có nhiều cấp, nó sẽ càng hoạt động thường xuyên ở những điểm tối ưu.”

2. Mức độ hiệu quả của hộp số nhiều cấp

Nếu năm 2017 đánh dấu sự ra đời và phát triển của hộp số 9 và 10 cấp, thì ngay từ năm 2018, đã có tương đối nhiều dòng xe được trang bị các hộp số tiên tiến này.

Lý do cho việc nhiều hãng xe sử dụng hộp số nhiều cấp chỉ đơn giản là tiết kiệm nhiên liệu, cũng như nâng cao trải nghiệm lái xe. Động cơ càng có nhiều lựa chọn cấp số thì số vòng quay trên phút (tua máy) mà nó phải thực hiện sẽ giảm xuống. Điều này cho phép động cơ hoạt động ở vòng tua thấp hơn trong khi vẫn giữ cho xe vận hành ở tốc độ mà người lái mong muốn.

Ngược lại, với một hộp số ít cấp hơn, động cơ sẽ phải hoạt động ở vòng tua máy cao hơn. Điều này là do hộp số sẽ phải lựa chọn cấp số nào phù hợp nhất với tốc độ hiện tại của xe.

Khi động cơ quay ở vòng tua máy cao, nó sẽ đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn. Ví dụ, đối với Ford F-150 2017, hộp số 10 cấp giúp quãng đường di chuyển tăng thêm 1 km trên 1L xăng (so với hộp số 6 cấp của thế hệ trước). Cụ thể, xe đạt tổng số 7.7 km trên 1L xăng trong thành phố và 10 km trên 1L xăng trên đường cao tốc. Ngoài ra, mức cải thiện này là 0.85 km trên 1L xăng đối với phiên bản dẫn động cả 2 cầu.

Bên cạnh đó, hộp số 9 cấp mới trên mẫu xe Malibu 2017 cũng đã tăng hiệu suất nhiên liệu lên 3% khi so với hộp số 8 cấp trước đó.

Chúng ta sẽ tiếp tục đi tìm câu trả lời cho sự thông dụng của hộp số nhiều cấp ở phần 2. Mời bạn cùng đón đọc trên Otoman.