Hệ thống trợ lực lái thủy lực có tốt hơn hệ thống điện?

Trên các phương tiện truyền thông luôn có những cuộc tranh luận về việc hệ thống trợ lực điện sẽ dần thay thế hoàn toàn hệ thống trợ lực thủy lực. Tuy nhiên, có vẻ như không phải ai cũng để tâm tới vấn đề này. Trong bài viết sau đây, Otoman sẽ đánh giá các hệ thống trợ lực lái phổ biến hiện này. Cùng xem hệ thống nào mới là “số một”?

1. Hệ thống trợ lực lái là gì?

Hệ thống trợ lực lái (power steering) là một hệ thống sử dụng năng lượng điện hoặc thủy lực để tăng cường lực cần thiết cho việc đánh lái. Hệ thống này giúp người dùng thao tác nhẹ nhàng hơn và cho phép quay vô lăng ở tốc độ thấp dễ dàng hơn.

2. Nguyên lý hoạt động của trợ lực lái

Hệ thống trợ lực lái điện (electric power steering): Hệ thống này bao gồm các cảm biến vị trí (position sensor) và cảm biến momen (torque sensor) được gắn ở trục lái (steering column) và cơ cấu lái (steering gear). ECU của xe đọc tín hiệu từ các cảm biến này, sau đó điều khiển môtơ trợ lực tác dụng lên vô lăng và bánh xe, tùy thuộc vào các tình huống và điều kiện khác nhau. Vô lăng sẽ được “siết chặt” lại khi xe chạy ở tốc độ cao và “thả lỏng” khi xoay trở ở tốc độ thấp.

Vì được điều khiển điện tử nên hệ thống này có thể thay đổi độ siết của vô lăng (tùy mẫu xe), cho phép người dùng đánh lái một cách chính xác ở cả tốc độ thấp và cao.

Hệ thống trợ lực thủy lực (hydraulic power steering): Hệ thống này phức tạp hơn hệ thống trợ lực điện do có thêm các chi tiết cơ khí và chất lỏng. Hệ thống trợ lực thủy lực sử dụng dầu thủy lực, xi lanh, bơm dầu và các van điều tiết để khuếch đại lực tác động lên vô lăng.

Vô lăng có khả năng điều khiển các van để dầu được lưu thông trong hệ thống. Tài xế đánh lái càng mạnh thì càng nhiều dầu được lưu thông qua van điều tiết. Bơm dầu thường hoạt động nhờ động năng của động cơ, có tác dụng đẩy dầu từ xi lanh ra cơ cấu lái rồi từ đó chuyển hướng bánh xe.

Hầu hết các hệ thống trợ lực lái dầu hoạt động theo tỷ lệ thuận, có nghĩa là lưu lượng dầu tăng dần theo tốc độ động cơ. Tốc độ càng cao làm tăng lưu lượng dầu, từ đó khiến tay lái càng nhẹ. Tuy nhiên, điều này khá nguy hiểm khi xe chuyển làn ở tốc độ cao. Do đó, van điều áp giúp hồi dầu lại bình dầu trong trường hợp này.

Hệ thống không trợ lực (unassisted system): Đúng như tên gọi, hệ thống này không có bất kỳ hệ thống nào hỗ trợ cho vô lăng. Xe mà không có trợ lực thì sẽ rất khó lái do người lái phải thực hiện 100% lực đánh lái.

Hệ thống trợ lực điện thủy lực (electro-hydraulic steering system): Hệ thống này là sự kết hợp giữa điện và thủy lực, sử dụng bơm dầu điện thay vì hệ thống thủy lực truyền thống. Bằng cách hoạt động nhờ động năng từ động cơ, hệ thống này cho phép ECU can thiệp vào hệ thống lái và biến thiên phù hợp với từng trường hợp. Đây vốn là điều không thể trên các hệ thống trợ lực truyền thống.

Hệ thống này được coi là sự kết hợp hoàn hảo và có được những ưu điểm của cả hai loại hệ thống trên. Hệ thống trợ lực điện thủy lực phù hợp với nhiều điều kiện vận hành và đặc biệt mang lại cảm giác lái tối ưu.

Vô lăng điện tử (steer-by-wire): Đây là hệ thống lái mới nhất trên thị trường và thường được trang bị trên các mẫu xe điện cho tương lai. Với hệ thống này, vô lăng không trực tiếp truyền động bánh xe như các hệ thống trợ lực khác. Thay vào đó, vô lăng và các bánh xe sẽ “giao tiếp” thông qua các cảm biến và ECU của xe.

Lợi điểm của hệ thống thông minh này là có ít chi tiết cơ khí hơn, từ đó giảm bớt rủi ro hỏng hóc. Tuy nhiên một khi hệ thống gặp lỗi, sẽ không có bất kỳ hệ thống dự phòng nào. Đó là lý do tại sao cho đến này, chưa có mẫu xe nào với trang bị này được bán đại trà.

3. Cảm giác đánh lái là gì?

Hầu hết mọi người đều ít chú ý tới cảm giác đánh lái (steering feel), hay cụ thể là những cảm nhận từ mặt đường và lốp xe. Điều chúng ta thường quan tâm chỉ là khi xe gặp chướng ngại vật hay chuyển làn đột ngột thì hệ thống lái có hoạt động tốt hay không mà thôi.

Tuy nhiên, những người yêu xe thì quan tâm rất nhiều đến cảm giác đánh lái. Họ có thể hiểu rõ điểm trượt (slip point) của từng khúc cua, cách chiếc xe nghiêng khi vào cua, thời điểm lốp bắt đầu trượt... Những điều này giúp “kết nối” họ với mặt đường và cả chiếc xe.

4. Hệ thống trợ lực lái thủy lực hay trợ lực lái điện tốt hơn?

Đây là câu hỏi khiến nhiều người băn khoăn. Tuy nhiên, câu trả lời không thể là trắng đen rõ ràng được, ít nhất là trên phương diện cảm giác đánh lái.

Nếu câu hỏi này được đặt vào hoàn cảnh cách đây 10 hay 20 năm, câu trả lời đương nhiên sẽ là hệ thống thủy lực. Hệ thống này cho phép người dùng “cảm nhận” mặt đường đến từng viên sỏi. Điều đó mang lại sự kết nối tuyệt vời mà hệ thống điện gần như không thể có được. Thời đó, hệ thống trợ lực lái điện bị đánh giá là không hề có cảm giác.

Nhưng thời cuộc đã thay đổi khi hệ thống trợ lực lái điện ngày càng cải tiến. Những mẫu xe như Porsche Taycan cho cảm giác đánh lái “sắc nét” và phản hồi chính xác không khác gì những hệ thống trợ lực lái thủy lực trước đây.

Một ví dụ khác là Mazda MX-5. Chiếc xe đã loại bỏ hệ thống trợ lực lái thủy lực và thay bằng hệ thống trợ lực lái điện cho thế hệ mới nhất (ND). Tất nhiên là hệ thống điện vẫn chưa thể hoàn hảo, nhưng có thể nói là nó đang rất tiệm cận khái niệm này rồi.