Mô men xoắn của Động cơ Là gì:

Momen xoắn được định nghĩa là lực xoắn có thể gây ra các chuyển động quay cho một động cơ, hoặc một lực có thể khiến một vật thể xoay quanh một trục. Khi có một lực tác động vào khiến thiết bị chuyển động quanh một điểm thì momen xoắn sẽ xuất hiện. Đơn vị đo lường của momen xoắn là Newton mét (Nm) hoặc Pound feet (lb-ft).

Vậy momen xoắn của ô tô là gì? Đây là bộ phận quan trọng trong động cơ của xe, dùng để đo lực xoắn có sẵn ở trục khủy tại bất kỳ số vòng quay động cơ nhất định. Momen xoắn, công suất và vòng tua máy là ba yếu tố ảnh hưởng đến sức mạnh của ô tô.

Thông thường, khi "nói chuyện" về xe cộ với nhau, người ta hay nói về công suất của chiếc xe mà ít ai nói về mô-men xoắn. Bởi vì họ thường nghĩ rằng họ không hiểu nhiều về mô-men xoắn, hoặc là cho rằng mô-men xoắn không quan trọng cho lắm! Thật ra, mô-men xoắn mới là thứ "dễ hiểu" hơn so với công suất. Chính vì vậy, đầu tiên mình xin nói về mô-men xoắn, chúng ta cần hiểu rõ về nó trước khi hiểu về công suất.

Ngay ở cái tên của nó, mô-men xoắn đã thể hiện ý nghĩa thực sự là gì. Mô-men xoắn chính là lực sinh ra khi xảy ra hiện tượng vật thể quay quanh trục và nó có nguồn gốc từ những thí nghiệm của nhà khoa học nổi tiếng Archimede về đòn bẩy. Khi có một lực tác động vào một vật khiến nó quay quanh một điểm, mô-men xoắn sẽ xuất hiện. Nói một cách nôm na, mô-men xoắn chính là lực xoay của trục khuỷu và nếu "tưởng tượng" ra xa hơn thì nó tượng trưng cho lực quay của bánh xe.

Một chiếc xe có mô-men xoắn càng lớn thì lực quay của bánh xe càng mạnh, xe càng có khả năng chở hay kéo vật nặng và do đó càng "đề pa" nhanh chóng hơn. Tuy nhiên, chiếc xe có đạt được tốc độ cao hay không thì phụ thuộc một thông số quan trọng nữa, đó chính là công suất của động cơ.

CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ XE Ô TÔ:

Momen xoắn và công suất đều đóng vai trò quan trọng trong động cơ xe ô tô. Trong đó, momen xoắn chính là cơ sở cho khả năng sinh công. Còn công suất là đại diện cho cường độ sinh công đó. Và một công cụ giúp điều phối việc này chính là hệ thống số của một chiếc xe ô tô. 

Khi một chiếc xe phải kéo những vật nặng thì có thể thiết lập cấp số thấp để tăng thêm momen xoắn. Nhưng nếu cùng cấp số giữa một mẫu bán tải với sedan thì chiếc bán tải luôn có sức mạnh lớn hơn vì có sự khác biệt trong công suất hoạt động. Khi có càng nhiều mã lực được tạo ra thì sẽ có càng nhiều momen xoắn từ động cơ. Trong thiết kế của động cơ đốt trong, công suất tượng trưng cho khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm mà không tượng trưng cho lực quay của bánh xe. Nói một cách chính xác, công suất tượng trưng tốc độ sinh công, hay nôm na là tốc độ sinh ra mô-men xoắn của động cơ.

Nếu một chiếc xe có công suất càng lớn, nó có thể đạt được vận tốc rất cao nhưng chưa chắc nó có "sức mạnh" nếu mô-men xoắn cực đại của nó thấp. Ví dụ, một chiếc xe thể thao có thể chạy nhanh đến 350 km/h nhưng chưa chắc nó có thể kéo được một chiếc xe xúc đất hạng nặng. Tuy nhiên một chiếc xe ben hạng nặng của Caterpillar chỉ chạy được tối đa 150km/h thì lại hoàn toàn có khả năng này.

Mối liên hệ giữa công suất và mô-men xoắn

Qua hai định nghĩa trên, ta có thể thấy được bản chất thực sự của công suất và mô-men xoắn là gì và sự khác nhau giữa chúng ra sao. Từ nhu cầu thực tế, chúng ta có thể nhận thấy những loại xe cần mô-men xoắn lớn chính là xe tải, xe lu, xe cẩu, xe xúc đất, xe địa hình, xe quân sự, v.v... và những loại xe cần công suất cao là xe đua, xe thể thao... Như vậy, một chiếc xe có cả hai thông số công suất và mô-men xoắn vào loại "cực cao" thì nó sẽ hoạt động tựa tựa như một chiếc xe lu kéo theo một chiếc container và chạy với vận tốc 300km/h.

Như đã đề cập ở những phần trên, công suất và mô-men xoắn đều biến thiên liên tục trong dải vòng tua hoạt động của động cơ. Chính vì thế, một động cơ được cho là "hoàn hảo" nếu nó đạt được những tiêu chí sau:

- Có công suất cực đại lớn => đạt được tốc độ cao
- Có mô-men xoắn cực đại lớn => cho khả năng tải nặng, lực kéo mạnh, tăng tốc nhanh
- Mô-men xoắn cực đại phải đạt được ở vòng tua thấp => tăng tốc nhanh, tải nặng tức thời và tiết kiệm nhiên liệu
- Mô-men xoắn cực đại phải đạt được tại một dải vòng tua dài => kéo dài khả năng tải nặng và tăng tốc độ của xe

HYUNDAI HD1000 NHẬP KHẨU NGUYÊN CHIẾC

Công suất có đơn vị tính theo mã lực – horsepower (HP), là thông số đại diện cho sức mạnh tối đa của chiếc xe. Khái niệm này được nhà khoa học James Watt đưa ra,  khi ông phát minh ra động cơ hơi nước với mong muốn thay thế ngựa.

James Watt đã giải thích về mã lực như sau: một chú ngựa bỏ sức ra để kéo 33.000 pound (1 pound = 454 gram) lên một foot (30,48 cm) trong thời gian một phút (minute).  Bên cạnh việc tính công suất dựa trên mã lực thì công suất còn khá nhiều đơn vị khác. Ví dụ như, các nhà vật lý hay toán học sử dụng đơn vị kW, đối với họ thì đây là đơn vị mang tính chính xác cao nhất. Trong khi đó, đơn vị PS được người Đức hay sử dụng, người Pháp lại sử dụng đơn vị CV cho công suất. Còn đối với các nhà sản xuất ô tô, họ sẽ chọn các đơn vị trên dựa vào sự chênh lệch của chúng để làm đơn vị cho công suất – một trong các thông số kỹ thuật của xe.

Một ví dụ cụ thể như, mẫu xe Volkswagen Golf R được quảng cáo có động cơ 300 PS, nếu đổi ra đơn vị thì tương đương với 296 HP. Nhưng do con số 300 nghe ấn tượng hơn nên xe được giới thiệu với thông số ở đơn vị PS. Điều này tương tự với sự quy đổi của đơn vị kW và HP, bởi 400 HP mới bằng công suất 298 kW chính vì vậy các nhà sản xuất sẽ thích để chiếc xe của họ với chi tiết thông số là 400 HP. Đơn vị kW chỉ thực sự phổ biến ở Australia và Nam Phi.

Công suất càng cao thể hiện tốc độ càng lớn. Tuy vậy tốc độ tối đa chưa hẳn sẽ giống nhau ở 2 xe có cùng công suất, bởi còn nhiều yếu tố tác động đến tốc độ tối đa của một chiếc xe như trọng lượng, lực cản khí động học… Một ví dụ như cùng công suất là 153 mã lực nhưng tốc độ tối đa của Mazda 3 lớn hơn Mazda CX-5.

Momen xoắn

Một lực nào đó tác động lên một vật thể mới có thể quay quanh một trục, lực đó được gọi là momen xoắn. Có thể giải thích dễ hiểu như sau, để siết một con ốc bằng cờ-lê, chúng ta phải sử dụng lực kéo đủ mạnh thì con ốc mới xoay được, lực để xoay con ốc đó chính là lực momen xoắn. Đơn vị của momen xoắn là Nm (Newton x mét). Lực momen xoắn cho thấy ô tô có thể đạt được một tốc độ nào đó trong khoảng thời gian cụ thể là bao nhiêu lâu. Vì vậy xe có momen xoắn lớn có thể có khả năng tăng tốc, vượt dốc, vượt địa hình tốt. Đây là hai yếu tố tỷ lệ thuận với nhau. Ta có thể nhận thấy rằng các dòng xe thể thao thường có momen xoắn cao khi người sử dụng đạp hết chân ga, tốc độ gia tăng nhanh chóng tới mức người ngồi trong xe có thể dính chặt vào ghế. Điều này xuất phát từ lực momen xoắn lớn.

Ngoài xe thể thao, những dòng xe chở nặng như xe bán tải, xe SUV sẽ được trang bị động cơ có momen xoắn lớn nhằm tăng cường sức kéo. Một chiếc xe có khả năng chở 450 tấn hàng sẽ phải trang bị một động cơ tạo được lực momen xoắn lên tới 18.626 Nm để có thể di chuyển. Đơn vị của momen xoắn là Nm (Newton x mét). Đây là một trong các thông số kỹ thuật quan trọng trên xe ô tô.

Vòng tua máy

Số vòng trục khuỷu có thể quay trong một phút là vòng tua máy, với đơn vị là rpm (revolutions per minute). Vòng tua máy quay càng nhanh, vận tốc xe tạo ra càng lớn. Ba thông số: công suất, momen xoắn và vòng tua luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Momen xoắn luôn đạt cực đại ở vòng tua sớm hơn công suất.

Ví dụ chiếc BMW 760Li với các giá trị cực đại momen xoắn 750 Nm và công suất 400 kW. Theo giải thích của các nhà chế tạo thì momen xoắn đạt cực đại rất nhanh, ngay ở vòng tua 1.500 vòng/phút, và cứ thế đến khi chạm 5.000 vòng/phút rồi giảm dần. Công suất có tỷ lệ thuận với vòng tua, tăng dần cho đến khi đạt cực đại ở vòng tua 5.000 vòng/phút sau đó giảm dần.

Vậy tại sao công suất và momen xoắn lại giảm khi đạt trên 5.000 vòng/phút?

Momen xoắn và công suất nhỏ khi ở vòng tua thấp, nhiên liệu được bơm vào buồng cháy ít, sinh ra lực ít. Ở vòng tua rất cao (trên 5.000 vòng/phút), lò xo đẩy xu-páp xảy ra “hiện tưởng đơ”, tức tốc độ phản ứng lò xo không đáp ứng nổi, xu-páp bị treo lơ lửng không còn tác dụng. Hỗn hợp nhiên liệu vào buồng đốt rồi thải ra ngay.

Động cơ hoạt động ở trạng thái gần như lý tưởng ở dải vòng tua 1.500 - 5.000 vòng/phút. Việc sinh công diễn ra thuận lợi, dẫn đến momen xoắn đạt cực đại, công suất tăng dần theo vòng tua.