4WD là gì? Nguyên lý, ưu nhược điểm và so sánh 4WD với AWD

Dẫn động 4 bánh 4WD là hệ thống quen thuộc trên nhiều mẫu SUV, bán tải, giúp xe chinh phục địa hình khó. Tuy nhiên nguyên lý hoạt động 4WD thế nào, ưu nhược điểm ra sao và khác gì so với AWD? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cụ thể trong nội dung bài viết này.

4WD là gì?

4WD, viết tắt của “Four-Wheel Drive” (dẫn động bốn bánh). Đây là hệ thống truyền động mà động cơ cung cấp lực kéo đến cả bốn bánh xe cùng lúc. Nhờ đó, xe tăng cường khả năng bám đường và vận hành hiệu quả trên các địa hình khó khăn như đường trơn trượt, gồ ghề hoặc off-road.

Hệ thống 4WD thường được trang bị trên các xe tải, bán tải và SUV cỡ lớn, nhằm tăng cường khả năng vận hành trên địa hình khó khăn. Các đặc điểm thiết kế chính của những xe này bao gồm:

• Gầm xe cao giúp xe vượt qua chướng ngại vật dễ dàng hơn.
• Góc thoát trước và sau lớn tăng khả năng leo dốc và vượt địa hình đồi núi.
• Hệ thống treo cứng vững đảm bảo ổn định khi di chuyển trên địa hình gồ ghề.
• Lốp xe chuyên dụng tăng cường độ bám đường trên các bề mặt khác nhau.
• Bộ khóa vi sai cung cấp lực kéo mạnh mẽ, giúp xe vượt qua địa hình trơn trượt hoặc lầy lội.
• Hỗ trợ khởi hành ngang dốc giúp xe khởi động dễ dàng trên địa hình dốc.
• Khả năng ngắt kết nối thanh giằng tăng cường linh hoạt của hệ thống treo khi off-road.

Những tính năng này kết hợp giúp xe trang bị hệ dẫn động 4WD vận hành hiệu quả và an toàn trên các địa hình phức tạp.

Cấu tạo của hệ thống 4WD

Hệ thống dẫn động bốn bánh (4WD) là một cơ cấu phức tạp, bao gồm nhiều thành phần phối hợp chặt chẽ để truyền lực từ động cơ đến cả bốn bánh xe, nhằm tăng cường khả năng bám đường và vận hành trên các địa hình khó khăn. Dưới đây là các bộ phận chính cấu thành hệ thống 4WD:

• Hộp số phụ (Transfer Case): Đây là bộ phận trung gian giữa hộp số chính và các trục dẫn động cầu trước và cầu sau. Hộp số phụ đóng vai trò phân phối lực kéo từ động cơ đến hai cầu, thường theo tỷ lệ 50/50 hoặc điều chỉnh linh hoạt tùy theo chế độ lái. Một số loại còn tích hợp chế độ ‘High’ và ‘Low’ để điều chỉnh tỷ số truyền, tăng lực kéo khi vượt địa hình.
• Vi sai trung tâm (Center Differential): Vi sai trung tâm giúp phân phối mô-men xoắn giữa trục trước và trục sau, cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi xe vào cua hoặc di chuyển trên địa hình không đồng đều.

• Trục các-đăng (Drive Shaft): Trục các-đăng truyền lực từ hộp số phụ đến các vi sai cầu trước và cầu sau, đảm bảo lực kéo được phân phối đồng đều đến cả bốn bánh xe.
• Vi sai cầu trước và cầu sau (Front and Rear Differentials): Các vi sai này phân chia mô-men xoắn đến từng bánh xe trên cùng một trục, cho phép chúng quay với tốc độ khác nhau, đặc biệt hữu ích khi xe vào cua hoặc di chuyển trên địa hình gồ ghề.
• Bộ khóa vi sai (Differential Lock): Trong một số hệ thống 4WD, bộ khóa vi sai được trang bị để khóa vi sai trung tâm hoặc vi sai cầu, giúp cả hai bánh xe trên cùng một trục quay cùng tốc độ, tăng cường khả năng vượt địa hình.

Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các bộ phận này giúp hệ thống 4WD hoạt động hiệu quả, tăng cường khả năng bám đường và đảm bảo an toàn khi xe di chuyển trên các địa hình phức tạp.

Nếu bạn đang cần tìm mua phụ tùng chính hãng, chất lượng cao cho hệ thống 4WD như bộ vi sai, hộp số phụ, trục các đăng… đừng ngần ngại liên hệ ngay Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo/Hotline: 0979722210 để nhận tư vấn chi tiết và báo giá tốt nhất.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động 4WD

Nguyên lý hoạt động của hệ thống 4WD có thể được chia thành hai loại chính. Để hiểu rõ sự khác biệt và ưu nhược điểm của từng loại, việc trang bị kiến thức ô tô về nguyên lý truyền động là rất hữu ích.

Hệ thống 4WD gián đoạn (Part-Time 4WD)

Trục ra của hộp số phụ được chia thành hai phần:

• Phần dài kết nối trực tiếp với hệ thống truyền động cầu sau và luôn được dẫn động.
• Phần ngắn phía trước chỉ kết nối với phần dài khi người lái gạt cần chuyển sang chế độ dẫn động bốn bánh, lúc này hai phần trục khớp với nhau.

Khi xe vận hành ở chế độ hai cầu sau, phần ngắn không ăn khớp, chỉ phần dài dẫn động cầu sau. Khi kích hoạt chế độ dẫn động bốn bánh, càng gạt làm hai phần trục nối liền, truyền mô-men xoắn đồng thời tới cả cầu trước và cầu sau.

Tuy nhiên, loại hộp số phụ này không phù hợp để sử dụng chế độ 4WD trên mặt đường bằng phẳng, khô ráo. Lý do là vì bánh trước và bánh sau quay với tốc độ khác nhau khi vào cua, dẫn đến ứng suất lớn bên trong trục truyền động. Điều này có thể gây mòn lốp nhanh, hư hỏng các chi tiết truyền động hoặc tạo ra hiện tượng trượt bánh.

Với xe trang bị 4WD bán thời gian có khóa vi sai, mô-men xoắn thường phân phối đều 25% cho mỗi bánh, giúp giảm thiểu nguy cơ mất độ bám, dù ở chế độ High hay Low. Ở các mẫu xe hiện đại, người lái có thể chuyển từ 2WD sang 4WD High ngay khi đang chạy. Tuy nhiên, khi muốn về chế độ 4WD Low, bắt buộc phải dừng xe hoàn toàn để tránh hư hại hộp số.

Hệ thống 4WD thường xuyên (Full-Time 4WD)

Hộp số phụ sử dụng bộ xích dẫn động để truyền công suất từ bánh xe chủ động tới vỏ vi sai trung tâm. Bên trong, bộ vi sai sẽ đảm nhiệm phân phối mô-men xoắn đồng đều cho cả hai trục trước và sau.

Điểm đặc biệt của hệ thống này là khả năng cho phép trục trước và trục sau quay với tốc độ khác nhau. Nhờ đó, xe có thể vận hành liên tục ở chế độ dẫn động 4 bánh (4WD) mà không gây hiện tượng khóa cứng hệ thống khi vào cua.

Bộ vi sai trung tâm còn tích hợp cơ cấu chống trượt. Cơ cấu này đảm bảo mô-men xoắn được truyền tới cả hai trục, ngay cả khi một bánh bị mất độ bám.

Trong điều kiện đường xấu, người lái có thể chủ động kích hoạt khóa vi sai trung tâm. Khi đó, lực kéo sẽ được truyền thẳng và đồng đều đến cả trục trước lẫn trục sau, giúp xe vượt địa hình hiệu quả hơn.

Hộp số phụ loại này có các đặc điểm chính như sau:

• Sử dụng xích dẫn động để truyền công suất từ đầu vào đến bộ vi sai trung tâm.
• Tích hợp một bộ vi sai trung tâm, giúp phân chia mô-men xoắn giữa trục trước và trục sau, cho phép hai trục quay với tốc độ khác nhau khi cần thiết.
• Dải tốc độ cao và thấp được thiết lập thông qua hệ thống các bánh răng bên trong hộp số, giúp xe linh hoạt di chuyển ở nhiều điều kiện địa hình khác nhau (chế độ High/Low).
• Bộ vi sai trung tâm có thể khóa lại khi một bánh xe bị quay trơn hoặc mất độ bám, không khóa khi xe vận hành trên mặt đường khô và bằng phẳng, tránh hiện tượng căng cứng truyền động và giúp xe vận hành êm ái.

Khi di chuyển trên đường bình thường, bộ vi sai cho phép sự chênh lệch tốc độ giữa bánh trước và bánh sau. Nhưng nếu phát hiện bánh xe quay trơn, người lái có thể kích hoạt khóa vi sai, tăng cường lực kéo để vượt qua địa hình trơn trượt.

Hệ thống 4WD thường xuyên (Full-Time 4WD) có khớp mềm V

Những hộp số phân phối kiểu này có cách vận hành khá giống với bộ vi sai đã đề cập trước đó. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính là chúng sử dụng khớp thủy lực thay cho bộ vi sai giới hạn trượt cơ khí truyền thống.

Khớp thủy lực có cấu tạo gồm:

• Một chuỗi các đĩa thép xếp xen kẽ nhau, được thiết kế sao cho các đĩa không tiếp xúc trực tiếp.
• Không gian giữa các đĩa được lấp đầy bởi dầu silicon có độ nhớt cao.

Lực kéo từ động cơ truyền tới bánh sau thông qua khớp nối thủy lực này. Khi xe di chuyển trên bề mặt đường bình thường, không có hiện tượng trượt bánh, khớp thủy lực hầu như không tham gia truyền mô-men. Nhưng khi một bánh xe bị quay tự do do mất độ bám, khớp thủy lực bắt đầu hoạt động, phân bổ mô-men xoắn đến các cầu để cải thiện độ bám và ổn định xe.

Loại dầu silicon này rất đặc, có độ nhớt cao và không bị loãng ngay cả khi nhiệt độ tăng lên trong quá trình làm việc.

Quá trình làm việc của khớp nối diễn ra như sau:

1. Khi một trong các bánh xe bị trượt, tốc độ quay của trục đó tăng cao.
2. Các đĩa ly hợp trong khớp được kéo quay nhanh hơn trong môi trường dầu đặc.
3. Lúc này, dầu silicon bị kéo giữa các đĩa, tạo ra lực cản và làm tăng ma sát.
4. Nhờ vậy, mô-men xoắn được truyền từ trục quay nhanh sang trục quay chậm, giúp cả hai trục cân bằng tốc độ, tăng độ bám cho bánh xe.

Điều quan trọng cần lưu ý, khớp nối thủy lực không hoàn toàn khóa cứng hai trục lại với nhau mà chỉ điều chỉnh độ trượt hợp lý để tối ưu hóa lực kéo. Ngoài ra, bên trong hộp số phụ vẫn được tích hợp thêm bộ vi sai để phân phối mô-men xoắn linh hoạt.

Hệ thống dẫn động 4WD trang bị loại khớp thủy lực này có thể hoạt động ở chế độ 2WD khi không có sự chênh lệch tốc độ giữa bánh trước và bánh sau, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm mài mòn.

Tuy nhiên, khi xe di chuyển trên đường trơn trượt, mặt đường tuyết hoặc khi vào cua khiến tốc độ quay giữa hai cầu khác nhau, hệ thống sẽ tự động truyền công suất đến các bánh sau để đảm bảo xe luôn ổn định, bám đường tốt dù ở bất kỳ điều kiện nào.

Các ưu và nhược điểm của hệ thống 4WD trên ô tô

Hệ thống dẫn động 4 bánh (4WD) trên ô tô có những ưu và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

• Khả năng off-road vượt trội: 4WD cho phép xe di chuyển linh hoạt trên địa hình gồ ghề, lầy lội hoặc có tuyết, nhờ lực kéo được phân bổ đều đến cả bốn bánh.
• Sức kéo và tải trọng cao: Với lực kéo phân bổ trên cả bốn bánh, xe 4WD có khả năng kéo và chở tải trọng lớn hơn, phù hợp cho các hoạt động yêu cầu sức mạnh như kéo rơ-moóc hoặc vận chuyển hàng hóa nặng.
• Tính linh hoạt trong điều kiện lái: Tùy vào điều kiện mặt đường, người lái có thể linh hoạt chuyển đổi giữa chế độ hai bánh (2WD) và bốn bánh (4WD), vừa đảm bảo hiệu suất vận hành, vừa tiết kiệm nhiên liệu khi không cần dùng 4WD.

Nhược điểm:

• Tiêu hao nhiên liệu cao: Hệ thống 4WD thường nặng hơn và có cấu trúc phức tạp hơn, dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu cao hơn so với các hệ thống dẫn động khác.
• Chi phí bảo trì và sửa chữa: Do cấu tạo phức tạp, hệ thống 4WD có thể yêu cầu chi phí bảo trì và sửa chữa cao hơn, đặc biệt khi sử dụng trong điều kiện khắc nghiệt.
• Khó khăn trong việc điều khiển: Trên mặt đường phẳng và khô ráo, việc sử dụng 4WD có thể gây khó khăn khi vào cua, do sự khác biệt về tốc độ quay giữa các bánh, dẫn đến hiện tượng “quăng đuôi” hoặc mất lái.
• Trọng lượng và không gian: Hệ thống 4WD thường chiếm nhiều không gian và tăng trọng lượng xe, ảnh hưởng đến khả năng cân bằng và hiệu suất tổng thể. 

Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng và điều kiện lái, việc lựa chọn xe có hệ thống 4WD cần cân nhắc kỹ lưỡng giữa các ưu và nhược điểm để đảm bảo hiệu quả và an toàn.

So sánh hệ thống 4WD với AWD

Dưới đây là bảng so sánh giữa hệ thống dẫn động bốn bánh (4WD) và hệ dẫn động tất cả các bánh (AWD):

Việc lựa chọn giữa 4WD và AWD phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng cụ thể và điều kiện lái xe của bạn. Nếu bạn thường xuyên lái xe trên địa hình off-road, đường gồ ghề hoặc cần lực kéo mạnh mẽ, hệ thống 4WD có thể là lựa chọn phù hợp. Ngược lại, nếu bạn chủ yếu lái xe trong đô thị, trên đường cao tốc hoặc trong điều kiện thời tiết thay đổi, hệ thống AWD có thể cung cấp sự an toàn và ổn định tốt hơn.

Hướng dẫn cách sử dụng hệ thống 4WD

Hệ thống dẫn động bốn bánh (4WD) giúp xe tăng cường lực kéo và khả năng vận hành trên các địa hình khó khăn. Để sử dụng hệ thống này hiệu quả và an toàn, bạn có thể tham khảo hướng dẫn sau:

Các chế độ của hệ thống 4WD

• 2H (2 cầu nhanh): Ở chế độ này, xe chỉ sử dụng dẫn động cầu sau, phù hợp khi di chuyển ở tốc độ cao trên đường bằng phẳng, đường nội thành hoặc cao tốc. Ưu điểm là giúp xe vận hành mượt mà và tiết kiệm nhiên liệu hơn.
• 4H (4 cầu nhanh): Cả bốn bánh đều được dẫn động, thích hợp khi đi trên những đoạn đường trơn trượt, sỏi đá hoặc đường ướt, nơi độ bám kém. Chế độ này giúp tăng khả năng kiểm soát xe mà vẫn giữ được tốc độ tương đối cao.
• 4HLc (4 cầu nhanh + khóa vi sai trung tâm): Sử dụng trong các tình huống cần lực kéo ổn định hơn trên địa hình gồ ghề, phức tạp. Khóa vi sai trung tâm giúp phân phối lực kéo đều cho cả trục trước và sau, đảm bảo xe không bị mất đà.
• 4LLc (4 cầu chậm + khóa vi sai trung tâm): Đây là chế độ mạnh mẽ nhất, dành cho những đoạn đường cực kỳ khó khăn như bùn lầy, dốc đứng hoặc đá lớn. Tốc độ thấp nhưng lực kéo lớn giúp xe vượt qua địa hình hiểm trở dễ dàng hơn.

Hướng dẫn chuyển đổi giữa các chế độ 4WD

• Từ 2H sang 4H: Người lái có thể chuyển chế độ trực tiếp khi xe đang di chuyển, tốc độ thường dưới 60km/h.
• Từ 4H về 2H: Có thể thao tác ở bất kỳ tốc độ nào, kể cả khi xe đang chạy nhanh hay chậm.
• Từ 4H sang 4HLc: Chuyển đổi dễ dàng khi xe đang vận hành ở tốc độ dưới 100 km/h.
• Từ 4HLc sang 4LLc:
  • Với xe số tự động: Cần dừng hẳn xe, chuyển cần số về vị trí N (Neutral), sau đó nhấn giữ và xoay núm chuyển cầu.
  • Với xe số sàn: Tương tự, cần đảm bảo xe dừng hẳn và thao tác đúng theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Lưu ý khi sử dụng hệ thống 4WD

• Hệ thống 4WD tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn, vì vậy chỉ nên bật khi di chuyển trên địa hình trơn trượt, đường xấu hoặc cần tăng độ bám.
• Tránh chuyển chế độ khi vào cua gấp, tốc độ ổn định để tránh gây áp lực lên hệ thống truyền động.
• Không sử dụng chế độ 4LLc trên đường bằng vì chế độ này cung cấp lực kéo lớn, sử dụng sai mục đích dễ làm mòn lốp và tăng tiêu hao nhiên liệu.
• Kiểm tra định kỳ hệ thống 4WD để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.

Những sự cố phổ biến trong hệ thống 4WD và phương pháp xử lý

Hệ thống dẫn động bốn bánh (4WD) giúp xe tăng cường khả năng bám đường và vận hành trên địa hình khó khăn. Tuy nhiên, do cấu trúc phức tạp, hệ thống này có thể gặp một số sự cố phổ biến.

Tiếng ồn lạ, bất thường từ hệ thống truyền động

Nếu bạn nghe thấy những tiếng kêu lạ, lạch cạch hay ù ù từ hệ thống truyền động khi đang chạy xe, rất có thể nguyên nhân nằm ở bánh răng trong hộp chuyển đổi đã bị mòn, hoặc trục các đăng, khớp nối bị lỏng. Những bộ phận này sau thời gian dài sử dụng dễ bị hao mòn, dẫn đến phát ra tiếng ồn khó chịu.

Cách xử lý cũng không quá phức tạp, bạn chỉ cần mang xe đi kiểm tra, nếu phát hiện bánh răng đã quá mòn thì nên thay mới. Đồng thời, đừng quên siết chặt lại các khớp nối, trục các đăng bị lỏng. Việc này sẽ giúp xe vận hành êm hơn, tránh hư hỏng nặng thêm về sau.

Không thể chuyển đổi giữa các chế độ dẫn động (2H, 4H, 4HLc, 4LLc)

Nguyên nhân thường bắt nguồn từ việc bộ phận chuyển chế độ bị kẹt, hư hỏng hoặc thiếu dầu bôi trơn trong hộp số phụ. Để xử lý, chủ xe nên kiểm tra kỹ lưỡng cơ cấu chuyển đổi, thực hiện bôi trơn các bộ phận cần thiết và đảm bảo dầu trong hộp số phụ luôn ở mức quy định.

Đèn cảnh báo 4WD bật sáng liên tục

Nếu bạn thấy đèn cảnh báo 4WD trên bảng đồng hồ cứ sáng mãi không tắt, đừng bỏ qua vì đó là dấu hiệu hệ thống đang gặp trục trặc. Thường thì nguyên nhân có thể do cảm biến của hệ thống dẫn động 4 bánh bị lỗi, hoặc một vấn đề nào đó trong hệ thống điện.

Cách tốt nhất để xử lý là mang xe đi kiểm tra bằng máy chẩn đoán chuyên dụng. Máy sẽ đọc mã lỗi giúp xác định chính xác bộ phận nào đang gặp vấn đề. Sau đó, thợ kỹ thuật sẽ tiến hành sửa chữa hoặc thay mới cảm biến, hoặc các bộ phận điện tử bị hỏng.

Xe rung lắc hoặc mất ổn định khi sử dụng chế độ 4WD

Một dấu hiệu khó chịu khác mà nhiều người gặp phải khi chạy chế độ 4WD, đó là cảm giác xe bị rung lắc, chòng chành hoặc thiếu ổn định. Nguyên nhân phổ biến thường đến từ bộ lốp, có thể do lốp mòn không đều, áp suất giữa các bánh không đồng nhất, hoặc đơn giản là lốp đã quá cũ. Bên cạnh đó, hệ thống treo hay giảm xóc xuống cấp cũng khiến xe vận hành kém ổn định, đặc biệt khi đi trên địa hình xấu.

Bạn chỉ cần dành chút thời gian kiểm tra áp suất lốp, bơm đúng theo thông số nhà sản xuất. Nếu phát hiện lốp bị mòn nhiều chỗ, tốt nhất nên thay mới để tránh ảnh hưởng đến độ bám đường. Cũng đừng quên kiểm tra luôn hệ thống treo, giảm lốp, đây là những bộ phận đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho xe “êm” và cân bằng, nhất là khi đang dùng 4WD.

Nếu bạn cần thay thế các phụ tùng liên quan đến hệ thống 4WD như trục các đăng, cảm biến hay hộp số phụ chất lượng cao, hãy liên hệ ngay Phụ Tùng Đức Anh qua Hotline/Zalo 0979722210 để được tư vấn nhanh nhất.

Hy vọng qua bài viết, bạn đã hiểu rõ về 4WD, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và cách phân biệt với AWD. Nếu cần tư vấn hoặc mua phụ tùng liên quan đến hệ thống 4WD, liên hệ ngay Phụ Tùng Đức Anh để được tư vấn chi tiết.