Biến mô thủy lực là gì? Cấu tạo, nguyên lý và vấn đề thường gặp

Biến mô thủy lực là bộ phận quan trọng trong hộp số tự động, giúp truyền và khuếch đại mô-men xoắn từ động cơ đến hộp số. Nhờ sử dụng dầu thủy lực, biến mô giúp xe vận hành mượt mà, sang số êm ái. Vậy cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các vấn đề thường gặp của biến mô là gì?

Biến mô thủy lực là gì?

Biến mô thủy lực (Torque Converter) là một bộ phận cơ khí quan trọng trong hộp số tự động của ô tô. Nó có chức năng chính là truyền và thay đổi mô-men xoắn từ động cơ đến hộp số một cách gián tiếp thông qua chất lỏng (thường là dầu hộp số).

Trong lĩnh vực kiến thức ô tô, biến mô thủy lực thường được ví như một loại khớp nối chất lỏng, thay thế cho bộ ly hợp cơ khí trong hộp số sàn. Nó cho phép động cơ và hộp số hoạt động độc lập ở một mức độ nào đó, giúp xe có thể dừng lại mà không cần về số N hoặc tắt máy.

Cấu tạo của biến mô thủy lực ô tô

Cánh bơm (Impeller)

Cánh bơm là bộ phận ngoài cùng của biến mô, được gắn trực tiếp vào vỏ biến mô và kết nối với trục khuỷu của động cơ. Khi động cơ hoạt động, cánh bơm sẽ chuyển động cùng chiều.

Cấu tạo của cánh bơm biến mô thủy lực gồm nhiều cánh cong, khi quay sẽ hút dầu hộp số từ bên trong và đẩy nó ra phía ngoài theo hình xoắn ốc, tạo ra dòng chất lỏng có động năng.

Cánh tuabin

Cánh tuabin thường nằm đối diện và gần với cánh bơm, được gắn với trục đầu vào của hộp số. Cấu tạo cũng gồm nhiều cánh cong, được thiết kế để đón nhận dòng chất lỏng có động năng từ cánh bơm.

Khi dòng chất lỏng tác động vào các cánh của tuabin, nó sẽ làm tuabin quay, từ đó truyền động lực đến hộp số.

Stator (Bộ phản ứng)

Stator là bộ phận nằm giữa cánh bơm và cánh tuabin, được gắn vào một trục trung tâm, trục này thông qua khớp một chiều được cố định vào vỏ hộp số. Cấu tạo gồm các cánh có hình dạng đặc biệt, được thiết kế để đổi hướng dòng chất lỏng sau khi đã đi qua tuabin trước khi nó quay trở lại bơm.

Chính việc đổi hướng dòng chất lỏng này giúp tăng lực tác động lên cánh tuabin, dẫn đến khả năng nhân mô-men xoắn của biến mô thủy lực.

Khớp một chiều (One-way clutch)

Khớp một chiều nằm bên trong stator, cho phép stator chỉ quay theo một chiều nhất định (cùng chiều với động cơ) và khóa lại nếu có xu hướng quay ngược chiều.

Khi có sự khác biệt lớn về tốc độ giữa bơm và tuabin (ví dụ khi xe bắt đầu di chuyển hoặc tăng tốc), stator sẽ bị khóa lại, ép dòng chất lỏng đổi hướng để nhân mô-men xoắn.

Khi tốc độ bơm và tuabin gần bằng nhau (ví dụ khi xe đã đạt tốc độ ổn định), stator sẽ quay tự do theo chiều động cơ, không còn tác dụng nhân mô-men xoắn nữa.

Cơ cấu khóa biến mô (Lock-up clutch)

Cơ cấu khóa biến mô là một loại ly hợp ma sát, có thể kết nối trực tiếp cánh bơm và cánh tuabin với nhau, thường được tìm thấy trong các biến mô thủy lực hiện đại.

Hầu hết các dòng xe sử dụng hộp số tự động ngày nay đều được trang bị công nghệ này để tối ưu hiệu suất truyền động. Một số mẫu xe tiêu biểu bao gồm Mercedes-Benz C-Class, E-Class, BMW 3 Series, 5 Series, Toyota Camry, Mazda CX-5, Ford Ranger, v.v.

Khi cơ cấu khóa được kích hoạt (thường ở tốc độ ổn định và vòng tua máy nhất định), nó sẽ tạo ra một liên kết cơ khí trực tiếp, loại bỏ hoàn toàn sự trượt giữa bơm và tuabin. Điều này giúp tăng hiệu suất truyền động, giảm tiêu hao nhiên liệu và cải thiện cảm giác lái.

Nguyên lý hoạt động của biến mô thủy lực trong ô tô

Khi động cơ hoạt động, bơm quay và đẩy dầu hộp số ra ngoài theo hình xoắn ốc. Dòng dầu này tác động vào các cánh của tuabin, làm tuabin quay theo. Lượng dầu sau khi tác động vào tuabin sẽ quay trở lại bơm, và quá trình này lặp lại liên tục.

Một trong những ưu điểm quan trọng của biến mô thủy lực là khả năng nhân mô-men xoắn. Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp và gặp phải tải lớn (ví dụ khi bắt đầu di chuyển hoặc leo dốc), bộ phản ứng sẽ đổi hướng dòng dầu một cách tối ưu, làm tăng lực tác động lên tuabin, giúp xe có lực kéo lớn hơn so với mô-men xoắn thực tế của động cơ. Khi tốc độ động cơ và tuabin gần bằng nhau, bộ phản ứng sẽ quay tự do và không còn chức năng nhân mô-men xoắn nữa.

Nhiều biến mô thủy lực hiện đại còn được trang bị thêm bộ ly hợp khóa (lock-up clutch). Khi xe đạt tốc độ ổn định, bộ ly hợp này sẽ kết nối trực tiếp bơm và tuabin, loại bỏ hiện tượng trượt (slip) trong biến mô, giúp tăng hiệu suất truyền động và tiết kiệm nhiên liệu.

Một số vấn đề thường gặp với biến mô thủy lực ô tô

Biến mô thủy lực ô tô, mặc dù là một bộ phận đáng tin cậy, vẫn có thể gặp phải một số vấn đề trong quá trình sử dụng. Dưới đây là một số vấn đề thường gặp và dấu hiệu nhận biết:

Trượt biến mô thủy lực

Trượt biến mô là một vấn đề có thể xảy ra với hộp số tự động, và dấu hiệu dễ nhận thấy nhất là khi bạn đạp ga để tăng tốc, động cơ có thể hú lên với vòng tua máy tăng cao bất thường. Tuy nhiên, xe lại tăng tốc chậm chạp hoặc không tương xứng với mức độ vòng tua máy đó. Người lái có thể cảm thấy như chiếc xe bị “ì”, thiếu lực kéo hoặc có cảm giác mất công suất khi cố gắng tăng tốc.

Một trong những nguyên nhân phổ biến là sự mài mòn của các lá ma sát bên trong biến mô, đặc biệt là ở những xe có trang bị cơ cấu khóa biến mô. Ngoài ra, các vấn đề liên quan đến dòng chảy của dầu hộp số bên trong biến mô cũng có thể gây ra tình trạng trượt này.

Xe ô tô chết máy

Khi biến mô thủy lực gặp vấn đề chết máy, dấu hiệu thường thấy là động cơ bị tắt hoàn toàn hoặc rung giật mạnh khi xe dừng lại, đặc biệt là khi vẫn còn ở các vị trí số tiến (D – Drive) hoặc số lùi (R – Reverse). 

Tình trạng động cơ chết máy có khả năng xuất phát từ việc khớp một chiều bên trong stator của biến mô thủy lực hoạt động không chính xác, cụ thể là không nhả. Hệ quả là, khi bơm ngừng quay theo động cơ, tuabin bị cản trở, không thể tiếp tục quay một cách tự do. Sự cản trở này tạo ra một lực hãm, gây ra hiện tượng động cơ ngừng hoạt động.

Xe sang số không êm

Khi quá trình chuyển số diễn ra một cách giật cục, không mượt mà hoặc có độ trễ lớn, đây có thể là dấu hiệu của vấn đề bên trong biến mô thủy lực. Nguyên nhân của tình trạng này thường là do các hư hỏng ở các bộ phận bên trong biến mô, gây ảnh hưởng đến áp suất và dòng chảy của chất lỏng truyền động. 

Ngoài ra, các vấn đề liên quan đến cơ cấu khóa biến mô, chẳng hạn như việc đóng hoặc mở đột ngột, cũng có thể dẫn đến hiện tượng sang số không êm ái này.

Xe có tiếng ồn bất thường

Khi nghe thấy tiếng rít hoặc các tiếng kêu lạ khác như tiếng xay, tiếng vo vo phát ra từ khu vực hộp số, đặc biệt là trong quá trình tăng tốc hoặc khi xe di chuyển ở một tốc độ nhất định, đây có thể là dấu hiệu cảnh báo về các vấn đề bên trong biến mô thủy lực.

Các âm thanh bất thường này thường bắt nguồn từ sự cố ở các ổ bi (bạc đạn) bên trong biến mô thủy lực, hoặc có thể do sự cọ xát hay va chạm giữa các chi tiết khác nhau bên trong biến mô khi nó làm việc.

Dầu hộp số bị quá nhiệt

Khi dầu hộp số bị quá nhiệt, bạn có thể nhận biết qua dấu hiệu đèn cảnh báo nhiệt độ hộp số trên bảng điều khiển sáng lên hoặc ngửi thấy mùi khét phát ra từ gầm xe. Điều này có thể do hiện tượng trượt quá nhiều xảy ra bên trong biến mô thủy lực. Sự trượt này tạo ra ma sát lớn, từ đó sinh ra một lượng nhiệt đáng kể làm cho dầu hộp số nóng lên quá mức.

Xe rung động bất thường

Nếu bạn nhận thấy những rung động bất thường lan tỏa khắp thân xe, đặc biệt khi xe đạt một số vận tốc nhất định, đây có khả năng là dấu hiệu của sự cố ở biến mô thủy lực. Lý do cho hiện tượng này thường là do sự mất cân đối của biến mô khi vận hành, hoặc cũng có thể do các chi tiết bên trong biến mô bị tổn thương, dẫn đến tình trạng rung lắc lan ra toàn bộ xe.

Dầu hộp số bị bẩn hoặc lẫn tạp chất

Khi kiểm tra dầu hộp số mà bạn nhận thấy nó có màu đen, ngửi thấy mùi khét hoặc thậm chí phát hiện có các hạt kim loại lẫn bên trong, đây là một dấu hiệu nghiêm trọng cho thấy có thể đã xảy ra hư hỏng bên trong biến mô thủy lực hoặc các bộ phận khác của hộp số. 

Tình trạng này thường xuất phát từ sự hao mòn và hư hại của các bộ phận ở bên trong, gây ra việc sản sinh các mảnh kim loại nhỏ lẫn vào dầu, kèm theo đó là việc dầu bị nhiệt độ cao làm cho biến đổi chất và phát sinh mùi khét.

Lỗi cơ cấu khóa biến mô thủy lực

Đối với những xe được trang bị cơ cấu khóa biến mô, bạn có thể nhận thấy dấu hiệu khi xe bị rung giật một cách bất thường vào thời điểm cơ cấu này đóng hoặc mở. Thêm vào đó, cơ cấu khóa cũng có thể không hoạt động đúng thời điểm, gây ra cảm giác lái không ổn định.

Khi bạn nhận thấy bất kỳ dấu hiệu nào trong số này, bạn nên đưa xe đến một garage uy tín hoặc liên hệ Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo/Hotline: 0979722210 để được kiểm tra và chẩn đoán chính xác. Việc cố gắng tiếp tục lái xe với biến mô thủy lực bị lỗi có thể dẫn đến những hư hỏng nghiêm trọng hơn cho hộp số và các bộ phận liên quan.

Vai trò của biến mô thủy lực trên ô tô

Biến mô thủy lực đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống truyền động của ô tô, đặc biệt là đối với các xe sử dụng hộp số tự động. Dưới đây là các vai trò chính của biến mô thủy lực:

• Truyền công suất từ động cơ đến hộp số: Đây là chức năng cơ bản nhất của biến mô thủy lực. Nó hoạt động như một khớp nối giữa trục khuỷu của động cơ và trục đầu vào của hộp số, cho phép truyền lực quay từ động cơ sang hộp số để dẫn động bánh xe.
• Cho phép động cơ chạy không tải khi xe dừng: Khác với hộp số sàn cần phải đạp côn để ngắt kết nối động cơ với hộp số khi dừng xe, biến mô thủy lực cho phép động cơ tiếp tục hoạt động ở chế độ không tải ngay cả khi xe đang đứng yên và hộp số đang ở các vị trí số tiến (D), số lùi (R),…
• Truyền động mượt mà: Việc truyền công suất thông qua chất lỏng giúp cho quá trình chuyển động của xe diễn ra một cách êm ái, không bị giật cục như khi sử dụng ly hợp cơ khí trong hộp số sàn. Điều này đặc biệt quan trọng khi bắt đầu di chuyển hoặc khi chuyển số.

• Nhân mô-men xoắn: Trong một số điều kiện nhất định, đặc biệt là khi xe cần tăng tốc nhanh hoặc khi leo dốc, biến mô thủy lực có khả năng nhân mô-men xoắn từ động cơ. Điều này giúp cung cấp thêm lực kéo cho bánh xe, cải thiện khả năng vận hành của xe trong các tình huống đòi hỏi sức mạnh.
• Giảm rung động và chấn: Chất lỏng bên trong biến mô thủy lực có khả năng hấp thụ và giảm thiểu các rung động và chấn động từ động cơ truyền đến hộp số và hệ thống truyền động, góp phần mang lại cảm giác lái êm ái và thoải mái hơn.
• Bảo vệ hệ thống truyền động: Biến mô thủy lực hoạt động như một bộ phận giảm tải, giúp bảo vệ hộp số và các bộ phận khác trong hệ thống truyền động khỏi các tác động đột ngột hoặc quá tải từ động cơ.

Tóm lại, biến mô thủy lực là một thành phần không thể thiếu trong hộp số tự động, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải sức mạnh, mang lại sự êm ái, tăng cường hiệu suất và bảo vệ hệ thống truyền động của xe.

Biến mô thủy lực đóng vai trò quan trọng trong hệ truyền động của xe số tự động, giúp xe vận hành trơn tru. Việc bảo dưỡng định kỳ, thay dầu đúng hạn sẽ giúp kéo dài tuổi thọ biến mô và đảm bảo hiệu suất xe. Nếu gặp dấu hiệu bất thường, hãy liên hệ Phụ Tùng Đức Anh qua 0979722210 kiểm tra sớm để tránh hư hỏng nghiêm trọng.