Khoa học

Momen xoắn ô tô là gì? Ý nghĩa với công suất động cơ

Nếu bạn có đam mê với xe hơi, bạn sẽ dễ dàng gặp những thông tin như: “Công suất cực đại của động cơ là 200 mã lực, đạt được ở tốc độ quay 5.000 vòng/phút, hay mô men xoắn cực đại là 360Nm tại tốc độ quay 2.500 vòng/phút”. Những thông số này xuất phát từ đâu và có ý nghĩa như thế nào? Momen xoắn ô tô là gì? Ý nghĩa của mô-men xoắn với công suất động cơ ô tô như thế nào? VN24h.info sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn những điều cần biết về momen xoắn của động cơ trên ô tô.

Momen xoắn ô tô là gì?
Momen xoắn và ý nghĩa với công suất động cơ ô tô

Momen xoắn là gì?

Momen xoắn (mô-men) là một đại lượng vật lý biểu thị cho tác động của một lực làm quay một vật thể quanh một trục.

Ví dụ tác động xiết ốc của một cờ-lê như hình dưới. Mô men xoắn như được biết đến có đơn thường dùng trong hệ SI là Nm, tức mô men xoắn tỷ lệ thuận với độ lớn của lực tác động (đo bằng Newton – N) và độ dài của cánh tay đòn (Mét – m). Trong ví dụ cờ-lê xiết ốc thì khi xiết với lực 50N và cánh tay đòn dài 30cm, mô men xoắn mà cờ lê tạo ra là 50×0,3 = 15Nm.

Ví dụ về mô-men xoắn trong việc xoay chiếc cờ-lê

Momen xoắn ô tô là gì?

Momen xoắn ô tô là đại lượng vật lý để biểu thị cho khả năng hoạt động của các xi-lanh trong động cơ của ô tô. Nó ảnh hưởng trực tiếp tới công suất và khả năng vận hành tối đa của động cơ ô tô.

Công suất là gì?

Khái niệm công suất là công mà một lực thực hiện được trong một đơn vị thời gian. Đơn vị thường dùng của công suất là “mã lực”. Nguồn gốc của “mã lực” xuất phát từ cách tính của James Watt về công mà một chú ngựa bỏ ra để kéo một vật nặng 1 pound (0,454kg) lên cao 1 foot (0,3048m) trong thời gian 1 phút.

Đó là với chuyển động thẳng, còn trong chuyển động tròn với vận tốc quay là n thì quãng đường di chuyển trong một đơn vị thời gian được qui đổi thành vận tốc góc, và lúc này công suất bằng mô men xoắn gây ra tác động quay nhân với vận tốc quay. Trong hệ mét thì 1 mã lực được qui ước bằng 75kgf.m/s và bằng 735,5W.

Ý nghĩa của Mo-men xoắn với công suất động cơ trên ô tô

Nguyên lý hoạt động của động cơ ô tô (xét ở loại phổ biến nhất là động cơ đốt trong 4 kỳ, cả xăng lẫn diesel) là chuyển đổi hóa năng thành cơ năng thông qua các chu kỳ tuần hoàn lần lượt là nạp, nén, nổ, xả và cơ cấu pít-tông -thanh truyền – trục khuỷu.

Mô phỏng nguyên lý hoạt động của động cơ ô tô

Theo đó, áp lực giãn nở của khí cháy sinh ra trong kỳ nổ sẽ đẩy piston đi xuống, thông qua cơ cấu thanh truyền và trục khuỷu, lực này sinh công, tạo ra mô men xoắn trên trục khuỷu, làm quay trục khuỷu.

Xét đến khả năng vận hành của một chiếc xe ô tô, mô-men xoắn cao có ý nghĩa lớn trong việc giúp xe bươn, trườn, ủi, leo dốc.

Ví dụ điển hình cho các loại xe mô men xoắn cao đó là các dòng xe dùng động cơ diesel. Vì đặc tính tự cháy của nhiên liệu diesel, nên động cơ diesel được thiết kế với tỷ số nén lớn, hành trình piston dài nên bán kính khuỷu lớn (tức cánh tay đòn lớn), tạo ra mô men xoắn lớn trên trục khuỷu ngay từ các dải tốc độ thấp.

Ví dụ cụ thể hơn là Toyota Fortuner phiên bản máy dầu có dung tích động cơ chỉ 2.5L nhưng mô men xoắn cực đại lên tới 343Nm tại tốc độ quay 2.800 vòng/phút, trong khi đó phiên bản máy xăng có dung tích động cơ 2.7L, nhưng mô men xoắn cực đại chỉ là 241Nm tại tốc độ quay 3.800 vòng/phút. Đây cũng là lý do mà phần lớn các dòng xe tải vốn đòi hỏi cao về sức kéo thay vì tốc độ, thường được trang bị động cơ diesel thay vì động cơ xăng.

Tuy nhiên, vì tốc độ quay của động cơ diesel thấp nên công suất cực đại tạo ra lại thường không cao bằng so với động cơ xăng có dung tích tương đương.

Mo-men xoắn ảnh hướng tới tốc độ tối đa của ô tô?

Từ khái niệm Momen xoắn ô tô là gì, cùng thông tin giải thích trên tinhte.vn, về mặt ý nghĩa, khả năng hoạt động của mô-men xoắn, công suất lớn hay nhỏ quyết định tới việc một chiếc xe có thể chạy nhanh như thế nào và tốc độ tối đa là bao nhiêu.

Đối với động cơ diesel, vì tỷ số nén lớn, nhiên liệu tự cháy dưới áp suất và nhiệt độ cao, tốc độ cháy chậm, động cơ nặng nề, nên tốc độ quay của động cơ tăng lên chậm hơn rất nhiều so với động cơ xăng.

Tuy nhiên với động cơ xăng thì khi đạp mạnh chân ga, tốc độ quay của động cơ có thể tăng từ 1.000 vòng/phút lên hơn 6.000 vòng/phút chỉ trong một thời gian rất ngắn, nên dễ tăng tốc nhanh và có thể đạt tốc độ tối đa lớn.

Đây cũng là lý do tại sao các dòng xe du lịch dùng động cơ xăng thông thường có tốc độ quay của động cơ nằm trong ngưỡng dưới 9.000 vòng/phút, nhưng các cỗ máy tốc độ như xe đua F1 có tốc độ quay của động cơ lên tới 15.000 thậm chí 18.000 vòng/phút.

Tất nhiên, sự so sánh ở đây chỉ chính xác khi xét trong cùng một trình độ công nghệ. Việc ứng dụng các công nghệ khác như turbo tăng áp có thể làm cho tương quan này thay đổi đáng kể. Ngoài ra, tùy vào mục đích sử dụng của từng dòng xe mà nhà sản xuất có thể thay đổi thiết kế của động cơ để ưu tiên cho mô men xoắn hay công suất.

Công suất cực đại là gì? Mô men xoắn cực đại là gì?

Tại sao các thông số “công suất cực đại” hay “mô men xoắn cực đại” lại đi kèm với số liệu là “đạt được ở tốc độ quay” (hoặc một dải tốc độ quay) nhất định nào đó?

Công suất và mô men xoắn cực đại chỉ đạt được ở một tốc độ quay nhất định.
Công suất và mô men xoắn cực đại đạt được ở một dải tốc độ quay.

Không giống như các loại động cơ điện với công suất và mô men xoắn thường rất ổn định. Do đặc tính sử dụng nhiên liệu hóa thạch và chuyển hóa thành cơ năng do quá trình cháy và giãn nở, công suất và mô men xoắn của động cơ đốt trong của ô tô thay đối đáng kể theo từng tốc độ quay khác nhau, và chỉ đạt đến mức cực đại tại một (hoặc một khoảng) tốc độ quay nhất định.

Đường đặc tính của 2 thông số này có dạng parabol lồi. Và đối với hầu hết các loại động cơ, mô men xoắn thường đạt đến giá trị cực đại ở tốc độ quay thấp hơn so với công suất cực đại. Ngoài ra, các nhà sản xuất thường cố gắng cải tiến động cơ để có thể đạt đến mô men xoắn cực đại ở ngưỡng tốc độ quay thấp nhất có thể nhằm hạn chế mức tiêu hao nhiên liệu và giúp xe có sức kéo tốt ngay từ những nhịp ga đầu tiên, đồng thời cố gắng duy trì mô men xoắn cực đại này trong một dải tốc độ càng tốt.

Hy vọng qua những chia sẻ trên đây của VN24h.info sẽ giúp các bạn phần nào hiểu được khái niệm Momen xoắn ô tô là gì, cùng y nghĩa mô-men xoắn với công suất của động cơ ô tô như thế nào để có những ứng dụng khoa học trong cuộc sống.

Tags

VN24h.info

VN24h.info - Website chia sẻ Tin tức mới nhất: Xã hội - Kinh tế - Giáo dục - Giao thông - Du lịch - Công nghệ - Giải trí - Kiến thức Đời sống hàng đầu tại Việt Nam

Viết bình luận

avatar
  Theo dõi  
Thông báo của
Back to top button
Close