Hộp số ly hợp kép DCT: vì sao siêu xe sang số chỉ trong mili giây

Hộp số ly hợp kép (DCT — dual-clutch transmission) là hộp số có hai bộ ly hợp: một bộ lo các số lẻ (1, 3, 5, 7), một bộ lo các số chẵn (2, 4, 6) và số lùi. Trong khi xe đang chạy ở một số, máy tính đã cài sẵn số kế tiếp trên trục còn lại; lúc sang số chỉ cần nhả ly hợp này, đóng ly hợp kia. Nhờ vậy việc sang số mất cỡ vài chục mili giây hoặc ít hơn, gần như không gián đoạn lực kéo.

Vấn đề mà hộp số ly hợp kép giải quyết

Với hộp số sàn truyền thống, mỗi lần sang số người lái phải đạp ly hợp, cắt hoàn toàn đường truyền lực từ động cơ xuống bánh xe, gạt cần số, rồi nhả ly hợp. Dù tay lái giỏi, quãng cắt lực này vẫn kéo dài khoảng vài trăm mili giây. Trong khoảng đó, xe không được đẩy tới — trên đường đua, đó là thời gian mất trắng.

Hộp số tự động truyền thống dùng biến mô thủy lực (torque converter) thì êm, không cắt lực đột ngột, nhưng các thế hệ cũ phản ứng chậm và hao một phần công suất qua dầu thủy lực. Hộp số ly hợp kép ra đời để có cả hai: hiệu quả truyền lực của hộp số sàn và tốc độ sang số nhanh hơn bất kỳ người lái nào.

Cấu tạo: hai hộp số lồng trong một

Có thể hình dung DCT là hai hộp số sàn ghép song song, dùng chung một vỏ:

• Hai trục sơ cấp lồng nhau: một trục đặc nằm trong một trục rỗng. Trục này nối với các bánh răng số lẻ, trục kia nối với các bánh răng số chẵn.
• Hai bộ ly hợp: mỗi bộ nối động cơ với một trục. Tại mọi thời điểm khi đang chạy, chỉ một bộ đóng.
• Bộ điều khiển cơ điện tử (mechatronic): máy tính kèm các van thủy lực hoặc mô-tơ điện, quyết định khi nào cài số, khi nào đóng mở ly hợp.

Một lần sang số diễn ra thế nào

1. Xe đang chạy số 3, ly hợp số lẻ đóng.
2. Máy tính đoán người lái sắp lên số 4 (vì vòng tua tăng, chân ga đang đạp), nên cài sẵn bánh răng số 4 trên trục số chẵn — lúc này trục đó vẫn quay tự do vì ly hợp chẵn đang mở.
3. Đến điểm sang số: ly hợp lẻ nhả ra đồng thời ly hợp chẵn đóng lại. Hai việc gối lên nhau nên lực kéo gần như liên tục.
4. Ngay sau đó, máy tính lại cài sẵn số 5 trên trục lẻ, chờ lần sang số tiếp theo.

Nếu người lái làm điều máy không đoán trước — ví dụ đang tăng tốc rồi đột ngột phanh gấp và muốn về số 2 — máy phải gỡ số đã cài sẵn rồi cài lại, nên lần sang số đó chậm hơn. Đây là lý do DCT đôi khi bị chê "ngập ngừng" khi đổi ý đột ngột.

"Sang số trong mili giây" nghĩa là bao nhanh

Các hãng thường công bố thời gian sang số của DCT ở mức vài chục mili giây, có hãng nói dưới 10 mili giây ở chế độ thể thao. Những con số này đo theo cách khác nhau giữa các hãng (từ lúc ra lệnh đến lúc số mới cài xong, hay chỉ đo khoảng gián đoạn mô-men xoắn), nên không nên so trực tiếp con số hãng này với hãng kia.

Điều chắc chắn: một cái chớp mắt của người mất khoảng 100–400 mili giây. DCT sang số nhanh hơn một cái chớp mắt, và quan trọng hơn là gần như không có khoảng cắt lực kéo — xe tăng tốc liền mạch qua các số.

Lịch sử: từ ý tưởng trên giấy đến siêu xe

• Cuối thập niên 1930: kỹ sư Pháp Adolphe Kégresse được ghi nhận là người đề xuất ý tưởng hộp số hai ly hợp, nhưng công nghệ điều khiển thời đó chưa cho phép làm ra sản phẩm.
• Thập niên 1980: Porsche phát triển hộp số ly hợp kép mang tên PDK (Porsche Doppelkupplung) cho xe đua, thử trên xe Porsche 956/962 ở các giải đua sức bền. Audi cũng thử nghiệm trên xe rally. Hệ thống khi ấy nặng và khó điều khiển.
• 2003: Volkswagen đưa hộp số DSG (do BorgWarner hợp tác phát triển) lên Golf R32 — một trong những xe sản xuất hàng loạt đầu tiên dùng DCT.
• 2005: Bugatti Veyron dùng hộp số ly hợp kép bảy cấp, phải chịu mô-men xoắn rất lớn của động cơ W16.
• 2008: Porsche đưa PDK lên 911 đời 997 nâng cấp; Ferrari dùng DCT trên California, rồi 458 Italia (2009).
• Thập niên 2010 tới nay: DCT phổ biến trên siêu xe và cả xe phổ thông của Volkswagen, Hyundai, Kia, Ford, Mercedes-Benz…

So sánh các loại hộp số phổ biến

Ly hợp khô và ly hợp ướt

DCT có hai biến thể chính, khác nhau ở chỗ ly hợp có ngâm trong dầu hay không:

Ly hợp ướt

Các lá ly hợp ngâm trong dầu, được dầu làm mát liên tục. Chịu được mô-men xoắn lớn và nhiệt độ cao, nên dùng trên siêu xe và xe mạnh. Nhược điểm là hao một phần năng lượng do dầu.

Ly hợp khô

Ly hợp không ngâm dầu, giống ly hợp xe số sàn. Nhẹ, ít hao năng lượng, rẻ hơn, thường dùng cho xe nhỏ có mô-men thấp. Nhưng khó tản nhiệt — trong tình huống bò chậm liên tục, ly hợp phải trượt nhiều và nóng lên. Một số thế hệ DCT ly hợp khô từng bị khách hàng phàn nàn về hiện tượng giật, rung ở tốc độ thấp và phải cải tiến, cập nhật phần mềm qua nhiều năm.

Góc nhìn hôm nay: lái xe hộp số ly hợp kép đúng cách

Nhiều mẫu xe phổ thông tại Việt Nam dùng DCT. Đặc điểm của phố đông, kẹt xe, ngập nước làm cách lái ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ hộp số. Vài thói quen nên có:

• Dừng hẳn thì đạp phanh dứt khoát, tránh kiểu nửa phanh nửa ga để xe "nhích nhích" lâu — ly hợp phải trượt liên tục, nóng nhanh.
• Không dùng chân ga để giữ xe đứng trên dốc; dùng phanh, hoặc dùng chức năng giữ xe khi dừng (auto hold) nếu có.
• Khi kẹt xe lâu, giữ khoảng cách vừa đủ để đi rồi dừng thành từng nhịp, thay vì bò sát đuôi xe trước liên tục.
• Để ý cảnh báo quá nhiệt hộp số trên bảng đồng hồ; nếu có, tìm chỗ an toàn dừng xe, về số P, chờ hộp số nguội.
• Bảo dưỡng theo lịch hãng, nhất là thay dầu hộp số với loại ly hợp ướt và cập nhật phần mềm điều khiển khi đại lý có bản mới.
• Launch control chỉ dành cho đường đua. Nhiều xe DCT có chế độ khởi hành tối đa; dùng thường xuyên làm hao mòn ly hợp và trên đường công cộng thì không có chỗ nào phù hợp.

Muốn tìm hiểu sâu hơn, có thể xem các video mô phỏng cắt lớp hộp số của các hãng (Porsche, Volkswagen, ZF đều có), hoặc nhờ kỹ thuật viên ở đại lý chỉ vị trí hộp số và bộ cơ điện tử khi xe đang nâng trên cầu.