Hộp số vô cấp D-CVT trên Toyota Raize khác biệt thế nào so với loại CVT thông thường

[Romano]

D-CVT là loại hộp số tự động vô cấp CVT đầu tiên trên thế giới kết hợp truyền động dây đai với bánh răng số, giúp cải thiện hiệu suất nhiên liệu, cảm giác tăng tốc và sự yên tĩnh
Hãng ô tô liên doanh Nhật Bản vừa ra mắt mẫu SUV đô thị cỡ nhỏ hoàn toàn mới Toyota Raize tới khách hàng Việt Nam và nhấn mạnh trong hệ thống truyền động của mẫu xe này là hộp số tự động vô cấp D-CVT. Nó hoạt động như thế nào? Có ưu điểm gì vượt trội so với hộp số CVT thông thường? Hãy cùng đọc bài viết dưới đây để hiểu hơn về bộ hộp số này.

Hộp số vô cấp D-CVT được hiểu là gì?

Chữ "D" là viết tắt của Dual Mode (Chế độ kép), hiểu một cách đơn giản là hộp số biến thiên vô cấp D-CVT này không chỉ sử dụng dây đai truyền động mà có thêm một cấp số thực sự. Raize là mẫu xe đầu tiên của Toyota được ứng dụng công nghệ mới D-CVT khi hãng chính thức giới thiệu ra thị trường vào năm 2019.

Vì sao hộp số CVT lại là sự lựa chọn lý tưởng cho những chiếc xe nhỏ

Trước khi tìm hiểu về D-CVT trên Toyota Raize, hãy bắt đầu với những nguyên tắc cơ bản. Hộp số vô cấp CVT truyền thống là sự kết hợp của 2 trục puli, puli đầu vào được nối với trục khuỷu động cơ thông qua bộ biến mô và puli đầu ra truyền lực tới các bánh. Hai trục puli này được kết nối bởi một dây đai (hoặc xích đai) có thể thay đổi đường kính của chúng để cung cấp vô số tỷ số truyền.

Do không có bất kỳ bánh răng nào nên hộp số vô cấp CVT cho phép tăng tốc và hiệu quả mượt mà hơn, đồng thời có kích thước nhỏ hơn, trọng lượng cũng nhẹ hơn so với hộp số truyền thống có bánh răng. Chính vì vậy, nó là giải pháp tối ưu khi đưa vào sử dụng trên những chiếc xe nhỏ.

...nhưng hộp số CVT lại có những nhược điểm
Đó là sự tổn thất năng lượng do ma sát của dây đai (hoặc xích đai) so với bánh răng truyền thống. Nhưng từng đấy chưa phải tất cả, hộp số CVT tạo ra nhiều tiếng ồn hơn mức bình thường do toàn bộ quá trình hoạt động liên tục của dây dai với các trục puli. Điều này càng trở nên trầm trọng hơn trong các tình huống xe tăng tốc đột ngột hoặc vận hành ở tốc độ cao.

Hơn nữa, hộp số CVT luôn giữ cho động cơ hoạt động trong vòng tua máy cao nhất để đạt được tỷ số truyền phù hợp, đó là lý do tại sao động cơ lại có âm thanh "ồn ào" khi xe tăng tốc. Khi chạy ở tốc độ cao, hộp số CVT còn có thể khiến động cơ duy trì vòng tua máy cao khiến xe không còn tối ưu mức tiêu thụ nhiên liệu.

Một phương pháp để mở rộng phạm vi tỷ số truyền của hộp số CVT là tăng kích thước của các trục puli, vô hình chung điều này lại đi ngược với tiêu chí tạo ra một hộp số nhỏ và nhẹ hơn hộp số sử dụng bánh răng.

Hộp số vô cấp D-CVT ra đời để khắc phục nhược điểm của CVT truyền thống

Không giống như các hộp số CVT truyền thống, hộp số D-CVT trên Toyota Raize không chỉ dựa vào hệ thống truyền động bằng dây đai mà còn có sự tham gia của các bánh răng tách rời vào quá trình hoạt động. Trong điều kiện hoạt động bình thường, khi xe đang dừng hoặc di chuyển từ tốc độ thấp đến trung bình, hộp số D-CVT hoạt động tương tự như một hộp số CVT truyền thống.

Tuy nhiên, khi xe vận hành ở tốc độ cao hơn, hộp số D-CVT sẽ chuyển sang chế độ phân chia với sự tham gia truyền động bằng bánh răng để cung cấp khả năng truyền lực hiệu quả hơn (ít mất năng lượng hơn), giảm tải chuyển động quay đáng kể cho bộ truyền động bằng dây đai.

Bạn có thể thấy sự chuyển đổi này giữa chế độ bình thường (tốc độ thấp và trung bình) và chế độ chia tách (tốc độ cao) trong video dưới đây.

D-CVT không phải Direct Shift-CVT
Mặc dù cả hộp số D-CVT và Direct Shift-CVT đều có các bánh răng bổ sung nhưng cách tiếp cận của từng loại hoàn toàn khác khi Direct Shift-CVT hoạt động giống như một cấp số đầu tiên trong hộp số sử dụng bánh răng truyền thống. Vì thế, Toyota mới gọi nó là Launch Gear. Video dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hộp số vô cấp Direct Shift-CVT.

Đúng như tên gọi, cấp số này được sử dụng khi tăng tốc từ lúc đứng yên, trước khi hộp số chuyển sang hệ dẫn động bằng dây đai như hộp số CVT truyền thống. Direct Shift-CVT của Toyota lần đầu tiên được hãng công bố vào đầu năm 2018 và được thiết kế để cung cấp kết nối khả năng truyền động trực tiếp hơn ở tốc độ thấp.

Hiểu nôm na, hộp số vô cấp D-CVT giống như một phiên bản “lật ngược” của Direct Shift-CVT, vì hệ truyền động bánh răng được sử dụng ở tốc độ cao hơn chứ không phải ở tốc độ thấp.

Đâu là ưu diểm nổi trội của hộp số D-CVT?
Hiệu quả truyền động tốt hơn, vòng tua máy thấp hơn, phạm vi tỷ số truyền tương đương với hộp số tự động 8 cấp. Đó là những gì hãng công bố. Hãng cho biết việc sử dụng các bánh răng tách rời cho phép tỷ số truyền của hộp số D-CVT được mở rộng ở cả hai bên trục thấp và cao đáp ứng cho cả hai quá trình xử lý tăng tốc và chạy tốc độ cao.Các hộp số CVT thông thường chỉ có tỷ số truyền tương đương với hộp số tự động 6 cấp truyền thống nhưng với hộp số D-CVT khi hoạt động ở chế độ chia tách sẽ có tỷ số truyền tương đương với hộp số tự động 8 cấp. Điều này có được là nhờ vào các bánh răng tách rời mà không cần tạo ra các puli lớn hơn để có được tỷ số truyền lớn.

So với hộp số CVT thông thường, hộp số D-CVT ở chế độ chia tách ít bị tổn thất năng lượng hơn vì đã loại bỏ ma sát giữa bộ truyền động dây đai với trục puli. Nhờ đó, hiệu suất truyền động được cải thiện thêm 12% ở 60 km/h và thêm 19% ở 100 km/h.Vòng tua động cơ giảm thêm từ 200 - 550 rpm cũng góp phần cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu. Daihatsu tuyên bố động cơ kết hợp với hộp số D-CVT sẽ giúp người điều khiển cảm nhận được khả năng tăng tốc của chiếc xe tốt hơn 15%, giảm độ trễ mà mọi người thường thấy khi sử dụng xe trang bị hộp số CVT thông thường.

Hạn chế của hộp số D-CVT là gì?

Giống như hộp số CVT thông thường khác, hạn chế lớn nhất của hộp số D-CVT chỉ có thể xử lý một lượng mô-men xoắn nhất định, tối đa có thể ở mức 150 Nm. Giới hạn này là do thiết kế khoảng cách giữa trung tâm của trục puli đầu vào cũng như bánh răng đầu vào tới đầu ra của bộ truyền động rất nhỏ, chỉ lần lượt là 136 mm và 168 mm.

Con số này được hãng tuyên bố là nhỏ nhất trên thế giới đối với một hộp số vô cấp. Vì vậy, hộp số D-CVT sẽ chỉ tối ưu khi sử dụng cho các dòng xe đô thị cỡ nhỏ hoặc các mẫu xe có dung tích động cơ từ 1.5L trở xuống.

Kết luận

Nói tóm lại, mục đích của D-CVT không ngoài việc cung cấp khả năng tăng tốc mượt mà ở tốc độ trung bình, tạo ra mức tiêu thụ nhiên liệu tốt hơn và lái xe êm hơn ở tốc độ cao. Đối với động cơ 1.0 Turbo mang mã hiệu 1KR-VET trên Toyota Raize, nó tạo ra công suất 98 mã lực và mô-men xoắn 140 Nm, vì vậy việc sử dụng động cơ này và hộp số vô cấp D-CVT được xem như là một sự kết hợp hoàn hảo trong giới hạn.