4WD hoạt động như thế nào? Cơ chế và các loại dẫn động 4 bánh

Hệ thống dẫn động 4 bánh (4WD – Four-Wheel Drive) là một trong những công nghệ cốt lõi trên nhiều dòng xe hiện đại, đặc biệt là các mẫu SUV, bán tải hay xe chuyên off-road. Với khả năng phân bổ lực kéo tới cả bốn bánh xe thay vì chỉ hai, 4WD mang lại sự an toàn và linh hoạt đáng kể khi di chuyển trên các loại địa hình phức tạp hoặc điều kiện đường sá khắc nghiệt.

Tại Garage Auto Speedy, chúng tôi hiểu rằng nhiều người yêu xe quan tâm đến công nghệ này nhưng có thể chưa nắm rõ nguyên lý hoạt động chi tiết của nó. Bài viết này sẽ đi sâu vào giải mã cách thức mà hệ thống 4WD vận hành, cấu tạo cơ bản cũng như các loại 4WD phổ biến hiện nay, dựa trên kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế của đội ngũ Garage Auto Speedy.

Hệ thống dẫn động 4 bánh 4WD là gì?

Về cơ bản, hệ thống dẫn động 4WD là một cơ chế truyền động cho phép động cơ gửi sức mạnh (mô-men xoắn) đến cả bốn bánh xe cùng một lúc. Điều này khác với hệ thống dẫn động cầu trước (FWD) hoặc cầu sau (RWD) truyền lực chỉ đến hai bánh.

Mục đích chính của 4WD là tăng khả năng bám đường (traction) của xe. Khi di chuyển trên bề mặt trơn trượt như bùn lầy, cát, tuyết, đường ướt hoặc địa hình gồ ghề, khả năng bám đường của một bánh xe có thể giảm đáng kể. Với hệ thống 4WD, nếu một hoặc hai bánh xe mất độ bám, các bánh còn lại vẫn có thể nhận được lực kéo, giúp xe tiếp tục di chuyển hoặc thoát khỏi tình trạng kẹt lún.

Cấu tạo cơ bản của hệ thống 4WD

Để truyền lực từ động cơ đến cả bốn bánh, hệ thống 4WD cần bổ sung một số bộ phận phức tạp hơn so với hệ thống dẫn động hai bánh thông thường:

Hộp số phụ (Transfer Case)

Đây là trái tim của hệ thống 4WD, nằm ngay phía sau hộp số chính. Hộp số phụ có nhiệm vụ phân chia mô-men xoắn từ hộp số chính và truyền nó đến cả trục các đăng trước và trục các đăng sau. Tùy thuộc vào loại hệ thống 4WD, hộp số phụ có thể chỉ đơn thuần phân chia lực hoặc có thêm khả năng thay đổi tỷ số truyền (tạo ra cấp số thấp – low range) để tăng mô-men xoắn khi cần vượt qua địa hình cực kỳ khó khăn.

Trục các đăng (Drive Shafts)

Từ hộp số phụ, có hai trục các đăng: một trục dẫn lực lên cầu trước và một trục dẫn lực xuống cầu sau. Các trục này phải có khả năng quay với tốc độ khác nhau và chịu được các góc lệch khi hệ thống treo hoạt động.

Bộ vi sai (Differentials)

Xe ô tô cần có bộ vi sai ở mỗi trục (trước và sau) để cho phép hai bánh trên cùng một trục quay với tốc độ khác nhau khi vào cua. Trong hệ thống 4WD, ngoài hai bộ vi sai cầu trước và cầu sau, còn có thể có thêm một bộ vi sai trung tâm (center differential) nằm trong hộp số phụ. Bộ vi sai trung tâm này giúp các bánh ở trục trước và trục sau quay với tốc độ khác nhau, rất quan trọng khi xe di chuyển trên đường nhựa hoặc bề mặt có độ bám cao. Nếu không có vi sai trung tâm (đối với hệ thống Part-time 4WD), việc vào cua trên đường khô sẽ gây bó cứng hệ thống truyền động, gây hư hỏng.

Nguyên lý hoạt động chi tiết

Cách thức hoạt động của hệ thống 4WD phụ thuộc vào loại hệ thống đó (sẽ nói rõ hơn ở phần sau). Tuy nhiên, nguyên lý cơ bản là khi người lái kích hoạt chế độ 4WD (hoặc hệ thống tự động kích hoạt), hộp số phụ sẽ khóa hoặc phân chia lực kéo giữa trục trước và trục sau.

• Ở chế độ 2WD (nếu có): Hộp số phụ chỉ truyền lực đến một trục (thường là cầu sau hoặc cầu trước).
• Ở chế độ 4WD: Hộp số phụ truyền lực đến cả hai trục.
  • Part-time 4WD: Thường khóa cứng trục trước và sau, buộc chúng quay cùng tốc độ. Chỉ sử dụng trên địa hình trơn trượt.
  • Full-time 4WD / Automatic 4WD: Sử dụng vi sai trung tâm hoặc ly hợp điều khiển điện tử để phân chia lực linh hoạt giữa hai trục, cho phép sử dụng trên mọi loại địa hình.

Khi một bánh xe bắt đầu mất độ bám và quay nhanh hơn (ví dụ: bị lún vào cát), bộ vi sai (trước, sau, hoặc trung tâm) sẽ cố gắng gửi thêm mô-men xoắn đến bánh đó. Tuy nhiên, đây cũng là điểm yếu của vi sai thông thường. Nếu một bánh hoàn toàn mất độ bám (nằm trên không hoặc trên băng), toàn bộ mô-men xoắn sẽ đi về bánh đó và xe sẽ không di chuyển được, dù các bánh khác vẫn có độ bám.

Để khắc phục điều này, nhiều hệ thống 4WD hiện đại được trang bị khóa vi sai (locking differential) hoặc vi sai hạn chế trượt (Limited Slip Differential – LSD), hoặc sử dụng hệ thống kiểm soát lực kéo (traction control) dựa trên phanh để hạn chế sự trượt của bánh xe mất bám, từ đó chuyển lực về các bánh còn lại.

Các loại hệ thống dẫn động 4 bánh 4WD phổ biến

Trên thị trường hiện nay, có nhiều biến thể của hệ thống 4WD, chủ yếu được phân loại dựa vào cách thức người lái kích hoạt và cách hệ thống phân phối lực:

1. Part-time 4WD (Bán thời gian)

Đây là loại 4WD truyền thống, thường thấy trên các xe bán tải hoặc SUV chuyên dụng off-road. Hệ thống này có các chế độ:

• 2H (2 High): Chỉ dẫn động cầu sau (thường là RWD) hoặc cầu trước (hiếm hơn) ở tốc độ cao. Chế độ này dùng khi di chuyển trên đường khô ráo, bình thường để tiết kiệm nhiên liệu.
• 4H (4 High): Dẫn động cả bốn bánh ở tốc độ cao. Hộp số phụ khóa cứng trục trước và sau, phân chia lực 50:50. Chỉ dùng trên địa hình trơn trượt, có độ bám thấp (đất, cát, sỏi, đường ướt) để tránh bó cứng hệ thống truyền động khi vào cua trên đường khô.
• 4L (4 Low): Dẫn động cả bốn bánh ở tốc độ thấp, sử dụng tỷ số truyền thấp hơn trong hộp số phụ để tăng mô-men xoắn lên gấp đôi hoặc gấp ba lần. Chế độ này dành cho các tình huống cực kỳ khó khăn như leo dốc cao, vượt vật cản lớn, hoặc kéo tải nặng ở tốc độ rất chậm.

Ưu điểm: Đơn giản, bền bỉ, khả năng off-road vượt trội ở chế độ 4H/4L.
Nhược điểm: Không được phép sử dụng trên đường nhựa khô ráo ở chế độ 4H/4L, gây bất tiện cho người lái khi phải chuyển đổi giữa các chế độ.

2. Full-time 4WD (Toàn thời gian)

Hệ thống này cho phép dẫn động cả bốn bánh liên tục, trên mọi loại địa hình, bao gồm cả đường nhựa khô ráo. Nó sử dụng một bộ vi sai trung tâm (hoặc một cơ cấu phân chia lực tương tự) trong hộp số phụ để cho phép các trục trước và sau quay với tốc độ khác nhau khi vào cua.

Ưu điểm: Vận hành mượt mà trên mọi bề mặt, không cần chuyển đổi chế độ, tăng độ an toàn khi di chuyển trên đường trơn trượt đột ngột.
Nhược điểm: Phức tạp hơn, tốn kém hơn, thường không có chế độ 2H để tiết kiệm nhiên liệu, khả năng off-road có thể kém hơn Part-time 4WD ở các tình huống cực đoan (trừ khi có khóa vi sai trung tâm).

3. Automatic / On-Demand 4WD (Tự động / Theo yêu cầu)

Loại này phổ biến trên nhiều mẫu SUV và crossover hiện đại. Hệ thống hoạt động chủ yếu ở chế độ dẫn động hai bánh (thường là cầu trước – FWD) để tiết kiệm nhiên liệu. Khi hệ thống cảm biến phát hiện có sự trượt của bánh xe (mất độ bám), nó sẽ tự động gửi một phần hoặc toàn bộ mô-men xoắn tới trục còn lại thông qua ly hợp điều khiển điện tử trong hộp số phụ hoặc vi sai trung tâm. Người lái thường không cần can thiệp.

Ưu điểm: Tiết kiệm nhiên liệu hơn Full-time 4WD, tăng cường an toàn khi xe đột ngột gặp đường trơn trượt mà người lái không kịp phản ứng, vận hành đơn giản.
Nhược điểm: Thời gian phản ứng có thể chậm hơn các hệ thống 4WD truyền thống, khả năng off-road thường hạn chế hơn Part-time hoặc Full-time 4WD thực thụ.

Việc liệu 4matic có phải là dẫn động 4 bánh hay không hay 4Matic ảnh hưởng như thế nào đến trọng lượng xe, hoặc thậm chí là 4Matic có dùng trên xe điện không, thường liên quan đến các hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian hoặc tự động của các hãng xe cụ thể (như 4Matic của Mercedes-Benz hay xDrive của BMW), là những câu hỏi mà Garage Auto Speedy nhận được khá thường xuyên, phản ánh sự đa dạng và đôi khi gây nhầm lẫn trong công nghệ dẫn động bốn bánh hiện nay.

Sự khác biệt giữa 4WD và AWD

Một trong những câu hỏi phổ biến nhất là sự khác biệt giữa 4WD và AWD (All-Wheel Drive – Dẫn động toàn thời gian). Dù cả hai đều truyền lực đến cả bốn bánh, chúng có mục đích và cách hoạt động hơi khác nhau:

• 4WD: Thường được thiết kế cho khả năng off-road và các điều kiện địa hình khắc nghiệt. Hệ thống 4WD truyền thống (Part-time) có khả năng khóa cứng các trục/vi sai để đảm bảo lực kéo tối đa khi cần thiết, nhưng không được dùng trên đường nhựa khô. Các hệ thống Full-time 4WD hiện đại hơn có thể dùng mọi lúc nhưng vẫn ưu tiên khả năng vượt địa hình.
• AWD: Thường được thiết kế để tăng cường an toàn và hiệu suất lái trên đường bình thường, đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu (mưa, tuyết nhẹ). Hệ thống AWD luôn hoạt động (Full-time AWD) hoặc tự động kích hoạt khi cần (Automatic AWD/On-Demand AWD), phân phối lực kéo linh hoạt giữa các bánh để tối ưu độ bám và ổn định khi vào cua hoặc tăng tốc.

Nói cách khác, 4WD tập trung vào “vượt qua” địa hình khó, trong khi AWD tập trung vào “kiểm soát” xe tốt hơn trong nhiều điều kiện đường sá khác nhau. Tuy nhiên, ranh giới này ngày càng mờ nhạt với các hệ thống dẫn động bốn bánh hiện đại có nhiều chế độ linh hoạt.

Ưu và nhược điểm của hệ thống 4WD

Ưu điểm:

• Khả năng bám đường vượt trội: Đặc biệt trên địa hình trơn trượt, gồ ghề hoặc độ dốc cao.
• Vượt địa hình: Các hệ thống 4WD mạnh mẽ cho phép xe di chuyển qua các cung đường off-road đầy thử thách.
• Tăng cường an toàn: Giúp xe ổn định hơn khi di chuyển trong điều kiện thời tiết xấu.

Nhược điểm:

• Trọng lượng tăng: Việc bổ sung các bộ phận như hộp số phụ, trục các đăng, vi sai làm tăng khối lượng tổng thể của xe.
• Tiêu thụ nhiên liệu cao hơn: Hệ thống truyền động phức tạp hơn, ma sát lớn hơn và trọng lượng tăng khiến xe trang bị 4WD thường tốn xăng hơn bản 2WD tương đương.
• Chi phí mua và bảo dưỡng: Xe 4WD thường có giá cao hơn và việc bảo dưỡng hệ thống truyền động 4 bánh cũng phức tạp và tốn kém hơn. Một trong những yếu tố cần xem xét khi sở hữu xe 4WD là ảnh hưởng của 4WD đến gầm xe, cũng như việc liệu 4WD có tăng tuổi thọ động cơ không trong quá trình vận hành, những điều này đều cần sự kiểm tra và chăm sóc định kỳ từ Garage Auto Speedy để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và bền bỉ.

Khi nào nên sử dụng 4WD?

Việc sử dụng 4WD phụ thuộc vào loại hệ thống và điều kiện di chuyển:

• Part-time 4WD:
  • Chế độ 4H: Sử dụng khi di chuyển trên đường không trải nhựa, đường đất, cát, sỏi, bùn lầy, tuyết, hoặc đường nhựa bị ngập nước, trơn trượt. Tuyệt đối không dùng trên đường nhựa khô.
  • Chế độ 4L: Dành cho các tình huống cực đoan như leo dốc đá, vượt lầy sâu, xuống dốc rất chậm với tải nặng. Chỉ sử dụng ở tốc độ rất thấp.
  • Chế độ 2H: Sử dụng trên đường nhựa khô ráo thông thường.
• Full-time 4WD / Automatic 4WD:
  • Có thể sử dụng mọi lúc, trên mọi loại địa hình. Hệ thống sẽ tự động phân phối lực kéo phù hợp. Với Automatic 4WD, bạn có thể để chế độ “Auto” và xe sẽ tự quyết định khi nào cần dẫn động 4 bánh.

Bảo dưỡng hệ thống 4WD: Lời khuyên từ Garage Auto Speedy

Hệ thống 4WD bao gồm nhiều bộ phận cơ khí phức tạp như hộp số phụ, vi sai, trục các đăng… Để đảm bảo hệ thống này hoạt động hiệu quả và bền bỉ, việc bảo dưỡng định kỳ là cực kỳ quan trọng.

“Hệ thống 4WD đòi hỏi sự chăm sóc đặc biệt, nhất là sau khi xe đã hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt như đi off-road hay ngập nước,” Ông Nông Văn Linh, Kỹ sư trưởng tại Garage Auto Speedy, chia sẻ. “Các loại dầu bôi trơn cho hộp số phụ và vi sai cần được kiểm tra và thay thế định kỳ theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Chúng tôi tại Garage Auto Speedy thường xuyên kiểm tra các khớp nối, phớt làm kín của trục các đăng và vi sai để đảm bảo không có dầu bị rò rỉ hoặc nước, bụi bẩn xâm nhập, gây hư hỏng.”

Theo kinh nghiệm của Garage Auto Speedy, các dấu hiệu cho thấy hệ thống 4WD cần được kiểm tra bao gồm:

• Tiếng ồn lạ phát ra từ gầm xe, đặc biệt khi vào cua hoặc chuyển đổi chế độ 4WD.
• Khó khăn khi chuyển đổi giữa các chế độ 4WD (đối với Part-time).
• Xe bị bó cứng hoặc giật cục khi di chuyển trên đường nhựa ở chế độ 4WD (đối với Part-time).
• Đèn báo lỗi 4WD trên táp lô.

Ông Bùi Hiếu, Chuyên gia tư vấn xe tại Garage Auto Speedy, cũng nhấn mạnh: “Nếu bạn thường xuyên sử dụng xe cho mục đích off-road hoặc di chuyển trong điều kiện đường sá xấu, hãy rút ngắn chu kỳ kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống 4WD so với khuyến cáo thông thường. Một hệ thống 4WD được bảo dưỡng tốt không chỉ đảm bảo hiệu suất vận hành tối ưu mà còn giúp tránh được những hư hỏng lớn và tốn kém về sau.”

Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào về hệ thống 4WD trên xe của mình hoặc cần kiểm tra, bảo dưỡng, hãy liên hệ Garage Auto Speedy. Chúng tôi có đội ngũ kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm và trang thiết bị hiện đại để chẩn đoán và khắc phục mọi vấn đề liên quan đến hệ thống truyền động 4 bánh.

Các mẫu xe trang bị 4WD phổ biến tại Việt Nam

Tại thị trường Việt Nam, hệ thống 4WD thường được trang bị trên các dòng xe như:

• Xe bán tải: Ford Ranger (các phiên bản 2 cầu), Toyota Hilux (phiên bản 2 cầu), Mitsubishi Triton (phiên bản 2 cầu), Isuzu D-Max (phiên bản 2 cầu)… (thường là Part-time 4WD).
• SUV: Toyota Fortuner (phiên bản 2 cầu), Ford Everest (các phiên bản 2 cầu), Mitsubishi Pajero Sport (các phiên bản 2 cầu), Land Rover Discovery, Mercedes-Benz G-Class… (có thể là Part-time, Full-time hoặc Automatic 4WD tùy dòng và phiên bản).
• Một số mẫu crossover/SUV đô thị: Toyota RAV4, Honda CR-V (phiên bản cao), Mazda CX-5 (phiên bản cao), Subaru Forester… (thường là AWD – Dẫn động toàn thời gian, đôi khi cũng được gọi chung là dẫn động 4 bánh).

Câu hỏi thường gặp về hệ thống 4WD

• 4WD có tốn xăng hơn 2WD không?
  Vâng, thông thường xe trang bị 4WD sẽ có trọng lượng nặng hơn và hệ thống truyền động phức tạp hơn, dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu cao hơn so với bản 2WD tương đương.
• Khi nào nên chuyển từ 2H sang 4H hoặc 4L (trên xe Part-time 4WD)?
  Chỉ chuyển sang 4H hoặc 4L khi xe di chuyển trên địa hình có độ bám thấp như đường đất, cát, sỏi, bùn, tuyết, hoặc đường nhựa trơn trượt do mưa/ngập nước. Không sử dụng trên đường nhựa khô ráo.
• Tôi có thể đi 4WD trên đường nhựa khô không?
  Đối với Part-time 4WD, tuyệt đối không được sử dụng chế độ 4H hoặc 4L trên đường nhựa khô vì sẽ gây bó cứng hệ thống truyền động và hư hỏng. Chỉ sử dụng chế độ 2H. Đối với Full-time 4WD hoặc Automatic 4WD, bạn có thể sử dụng trên đường nhựa khô.
• Sự khác biệt lớn nhất giữa 4WD và AWD là gì?
  4WD (truyền thống) thường tập trung vào khả năng vượt địa hình với tùy chọn khóa cứng các trục, trong khi AWD tập trung vào việc tăng cường độ bám và sự ổn định trên đường thông thường bằng cách phân phối lực linh hoạt qua vi sai trung tâm hoặc ly hợp.
• Bảo dưỡng hệ thống 4WD có phức tạp không?
  Hệ thống 4WD có nhiều bộ phận cơ khí cần kiểm tra và thay dầu định kỳ (hộp số phụ, vi sai). Việc bảo dưỡng đòi hỏi kiến thức chuyên môn và dụng cụ phù hợp, nên cần được thực hiện tại các garage uy tín như Garage Auto Speedy.
• Xe nào phổ biến có hệ thống 4WD ở Việt Nam?
  Các dòng xe bán tải như Ford Ranger, Toyota Hilux, Mitsubishi Triton, Isuzu D-Max; hoặc các mẫu SUV như Toyota Fortuner, Ford Everest là những ví dụ phổ biến tại Việt Nam có trang bị hệ thống 4WD ở các phiên bản cao.

Kết luận

Hệ thống dẫn động 4 bánh 4WD là một công nghệ giá trị, mang lại khả năng vận hành ấn tượng trên các loại địa hình và điều kiện đường sá khó khăn. Việc hiểu rõ 4WD hoạt động như thế nào, cấu tạo, các loại phổ biến và khi nào nên sử dụng không chỉ giúp bạn khai thác tối đa tiềm năng của chiếc xe mà còn đảm bảo sự an toàn và độ bền cho hệ thống truyền động.

Với kinh nghiệm sâu rộng trong lĩnh vực sửa chữa và bảo dưỡng ô tô, Garage Auto Speedy luôn sẵn sàng cung cấp thông tin chính xác và dịch vụ chuyên nghiệp để chiếc xe 4WD của bạn luôn trong tình trạng tốt nhất.

Nếu bạn đang sở hữu một chiếc xe trang bị 4WD hoặc có ý định mua, đừng ngần ngại liên hệ với Garage Auto Speedy qua hotline 0877.726.969 hoặc truy cập website https://autospeedy.vn/ để được tư vấn chi tiết về việc sử dụng, bảo dưỡng, cũng như giải đáp mọi thắc mắc liên quan đến hệ thống dẫn động 4 bánh và các vấn đề kỹ thuật ô tô khác. Chúng tôi luôn ở đây để đồng hành cùng bạn trên mọi cung đường.