Audi là hãng xe đi tiên phong trong việc đưa hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD) ngày càng phổ biến hơn trong phân khúc xe hạng sang. Nếu như 2 “ông lớn” đồng hương Mercedes – 4Matic và BMW – XDrive xem AWD là trang bị tùy chọn thì Audi đã đưa AWD thành trang bị tiêu chuẩn trong hầu hết mọi mẫu xe. Tiếp tục với chuỗi bài viết tìm hiểu về các hệ thống dẫn động nổi tiếng, bài viết lần này này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về hệ thống dẫn động Quattro trên xe Audi nhé.
Hệ thống dẫn động Quattro là gì?
Audi nổi tiếng với công nghệ Quattro – hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD), được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1980, và đây cũng là khởi đầu cho sự thành công và tạo nên giá trị khác biệt của công nghệ này trong kỹ thuật xe hơi cũng như trong suốt cả thập kỷ kinh doanh của họ.
Với cảm hứng từ hệ thống dẫn động dành cho xe quân sự vào năm 1977, các kỹ sư của Audi đã ứng dụng và thiết kế thành công hệ thống dẫn động Quattro đầu tiên trên mẫu xe coupe 2+2 Audi Quattro. Mẫu xe này cũng đã vô địch khi tham gia giải đua việt dã World Rally Championship.
Qua từng thời kỳ, Quattro ngày càng được đổi mới, hiện đại và tốt hơn phiên bản cũ. Từ phiên bản đời đầu gồm 3 bộ vi sai (trước, sau, trung tâm) tới phiên bản có 5 thiết lập riêng biệt cho các kích cỡ xe khác nhau với các mục đích và hiệu suất khác nhau.
Nhắc đến Quattro thì không thể không nói đến Trái tim của Quattro, chính là bộ Torsen – bộ vi sai hạn chế trượt cảm ứng momen xoắn. Đây chính là bộ vi sai trung tâm được lắp ở đầu chuyển của hộp số nằm trong hệ thống Quattro. Lực kéo sinh ra từ động cơ, sau khi qua hộp số sẽ đi qua bộ vi sai Torsen rồi mới được phân bổ đến cầu trước và cầu sau.
Torsen là gì? Cấu tạo?
Torsen (tên đầy đủ là “Torque Sensing Traction”) có cấu tạo nòng cốt là bộ trục vít, bánh vít giúp khóa vi sai, hạn chế sự trơn trượt của xe. Đây là bộ phận cơ khí đơn thuần hoạt động khép kín mà không chịu bất cứ sự can thiệp nào từ hệ thống điện tử nên bộ Torsen có độ nhanh nhạy và độ tin cậy rất cao. Chính vì thế, nó được lắp trên các xe có tính năng cao như RS hay R8 của Audi và các xe tham gia giải đua Rally của Audi.
Đương nhiên, nếu chỉ dựa vào bộ vi sai có kết cấu cơ khí độc lập này mà được các chuyên gia đánh giá cao và có danh tiếng thì chưa đủ. Trong hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian Quattro luôn có 3 bộ vi sai, trong đó Torsen được xem là bộ vi sai trung tâm phân phối momen xoắn tới cầu trước và sau của xe, 2 bộ vi sai còn lại sẽ làm nhiệm vụ phân phối momen tới từng bánh xe trên mỗi cầu.
Sự ưu việt của hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian Quattro
Tùy từng điều kiện địa hình, Torsen sẽ phân bổ mô men xoắn theo tỷ lệ thích hợp để chiếc xe có thể di chuyển dễ dàng với ưu điểm là tự điều chỉnh, giúp xe không bị văng hay trượt bánh như các hệ thống dẫn động khác. Do vậy, hệ thống quattro của Audi có lợi thế khi xe tăng tốc đột ngột, giúp xe vào cua ổn định và giữ cân bằng tốt do chủ động phân bổ mô men xoắn.
Tuy nhiên, theo sự tìm hiểu của chúng tôi, trong một số xe Audi phiên bản phổ thông (hay còn gọi là phiên bản “đô thị”) mặc dù vẫn được trang bị công nghệ Quattro nhưng lại có hệ thống Torsen không đầy đủ, tức là nó chỉ được bố trí bộ vi sai mở kiểu phổ thông chứ không hề khác gì so với các hệ thống vi sai thông thường (và có thể hiểu là nó không được trang bị chức năng hạn chế trơn trượt bằng cơ khí). Vậy, điều này sẽ ảnh hưởng thế nào đến chất lượng và cả danh tiếng của “ông lớn” Audi?
Tất nhiên là các nhà kỹ sư của Audi sẽ không để xảy ra một lỗ hỏng như vậy. Họ khắc phục bằng cách bổ sung thêm một bộ khóa vi sai điện tử EDL (Electronic Differential Lock), thông qua hệ thống giám sát tốc độ ESP của 4 bánh xe, khi một bánh bị trượt dẫn đến chạy không tải, ABS tác động phanh, lúc đó EDL sẽ tự động khóa vi sai giúp momen xoắn truyền tới bánh không trượt để xe vẫn tiến lên được.
Dưới sự kết hợp giữa bộ vi sai trung tâm và khóa vi sai điện tử đã giúp cho chiếc xe Audi dễ dàng vượt qua chướng ngại khó cho dù có tới 2 bánh xe bị mất độ bám đường. Đó chính là kết quả của việc hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian được phối hợp cùng hệ thống điện tử như ABS, ESP, bộ vi sai Torsen và EDL hoạt động một cách nhuần nhuyễn và tin cậy góp phần tạo nên danh tiếng lẫy lừng của hệ thống Quattro. Đến nay, Quattro đã trải qua 6 thế hệ phát triển với thế hệ mới nhất trang bị trên chiếc RS5 (2010) với vi sai trung tâm Torsen Type C. Audi tích hợp ngày càng nhiều các công nghệ để tốt hơn như chống bó cứng phanh ABS, câng bằng điện tử ESP, khóa vi sai điện tử EDL…
Phân loại hai hệ thống Audi Quattro
Ở các đời đầu, Audi sử dụng hệ thống “Quattro truyền thống” thường dùng cho các mẫu xe như Audi A4, A6, A7, A8, Q5, Q7,… và đây cũng chính là hệ thống Quattro nguyên thủy với cấu tạo khá đơn giản và có thể khóa vi sai bằng thủ công bằng công tắc, chức năng này sẽ đưa 2 trục về cùng tốc độ quay bất kể điều kiện vận hành gì. Nhiều năm sau, Torsen mới ra đời và được phát triển cho tới ngày nay. Tuy nhiên, hệ thống này lại không phù hợp với các xe cỡ nhỏ có động cơ đặt ngang vì kết cấu phức tạp và kích thước không phải là nhỏ. Mặc dù trục bánh sau thường được ưu tiên nhận momen hơn nhưng sự chênh lệch này không quá lớn, trục bánh trước thường nhận không dưới 40% tổng momen xoắn, do đó cơ chế này giúp đảm bảo xe ổn định trong điều kiện trơn trượt.
Loại thứ hai của Quattro chúng ta tạm gọi là “Quatro điện tử”, thường được trang bị trên các mẫu xe cỡ nhỏ, phân khúc thấp như A3, Q3, TT,… Hệ thống này có thể trang bị trên động cơ đặt ngang, chúng không có khóa vi sai trung tâm mà thay vào đó là khớp ly hợp được điều khiển điện tử. Đối với loại mới này, nó cho phép phân bổ sức kéo tập trung vào một trục trong điều kiện thông thường với tỉ lệ khoẳng 95% cho cầu trước, khi các dữ liệu từ các hệ thống an toàn khác trên xe phát hiện sự mất ổn định của xe thì khớp ly hợp sẽ tự động chuyển phần lớn momen xoắn ra trục bánh sau để duy trì sức kéo.
Ưu nhược điểm của hai loại Quattro
Đối với thị trường ô tô và nhu cầu sử dụng ô tô tại Việt Nam, có thể thấy rõ được 2 loại này sẽ mang lại những ý nghĩa nhất định mà bạn sẽ cần cân nhắc.
Về mặt vận hành thì kiểu “Quattro truyền thống” sẽ phát huy tốt ưu điểm của mình trong các điều kiện vận hành, nhất là điều kiện trơn trượt và khi vào cua ở tốc độ cao. Đồng thời, với kết cấu thuần cơ khí và không chịu ảnh hưởng của hệ thống điện tử nên độ tin cậy và ổn định sẽ cao hơn.
Về mặt tiêu thụ nhiên liệu và mài mòn thì “Quattro điện tử” sẽ là lựa chọn tốt vì nó chỉ truyền lực chính đến một trục trong điều kiện bình thường, đây cũng là mối quan tâm lớn nhất của người tiêu dùng Việt Nam trong thời kỳ vật giá leo thang như hiện nay. Ngoài ra, “Quattro điện tử” có thể trang bị trên các mẫu xe vừa và nhỏ, có thiết kế động cơ đặt ngang, tăng kích thước khoang hành khách.
Ngoài ra, vào năm 2000 Audi đã tìm ra giải pháp mới cho vấn đề kích thước khoang động cơ và phân bổ lực có tên gọi là Haldex, nay thuộc sở hữu của BorgWarner. Hệ thống sử dụng cảm biến đo tốc độ động cơ, vị trí van tiết lưu, và lực kéo động cơ, từ đó tối ưu hoạt động của khối dẫn động Haldex có động cơ gắn sau. Hệ thống chọn hoặc không chọn dẫn động trục sau dựa trên nhu cầu của xe. Haldex có cơ cấu hoạt động đơn giản hơn, dựa trên phát hiện khác biệt tốc độ quay giữa các bánh, từ đó điều khiển cơ cấu piston tạo áp suất thủy lực trong khối dẫn động rồi phân bổ lực kéo tới các bánh xe.
Hệ thống Audi Quattro AWD ngày nay ít phức tạp hơn nhưng lại có ưu việt vượt bậc về cơ khí và điện toán trong việc phân bổ lực kéo tối đa trong mọi điều kiện vận hành.
Siêu xe Audi R8 có thể xem là minh chứng rõ ràng nhất. Xe sử dụng hộp số ly hợp kép tự động với vi sai sau tích hợp và khóa vi sai trung tâm. Tất cả gắn với động cơ đặt giữa.
Lực kéo phân bổ tới vi sai trước qua trục các đăng, nơi đặt ly hợp điện-thủy lực có thể kích hoạt hoặc ngắt trục trước chỉ trong mili giây. Audi Quattro AWD sắp tiến thêm bước dài trong chiến lược điện hóa khối động cơ của Volkswagen Group.
Nguồn tham khảo: cartimes, audi, oto-hui.com
