Mô-men xoắn là gì? Định nghĩa, công thức tính và đơn vị
Mô-men xoắn của động cơ ô tô luôn được đề cập ở thông số kỹ thuật và thường được so sánh giữa các mẫu xe với nhau. Nhưng mô men xoắn là gì và tại sao nó lại quan trọng? Trong khuôn khổ bài viết dưới đây, HeyOto sẽ giải thích mọi vấn đề xung quanh momen xoắn của động cơ xe ôtô.
Nội dung bài viết
Mô-men xoắn là gì?
Nói một cách dễ hiểu, định nghĩa momen xoắn là lực quay của động cơ. Nó khác với mã lực vì nó đề cập đến lượng công việc mà một động cơ có thể thực hiện, trong khi mã lực xác định mức độ nhanh chóng mà công việc đó có thể được thực hiện.
Bạn có thể nhận thấy rằng, mô-men xoắn luôn được biểu thị ở một tốc độ động cơ nhất định. Ví dụ, Ford EcoSport Ecoboost phát triển momen xoắn cực đại từ 1.400 – 4.000 vòng/phút. Nói chung, một chiếc xe sẽ cảm thấy phản ứng nhanh hơn khi mô men xoắn cực đại được phát triển ở mức thấp trong dải vòng tua, nhưng nhiều người thích động cơ có cấu hình cao cần phải quay mạnh trước khi chúng phát triển momen xoắn cực đại.
Tóm lại, Momen xoắn được hiểu đơn giản là lực kéo của xe, momen xoắn càng lớn xe có khả năng tăng tốc càng nhanh (đối với xe động cơ xăng), hoặc xe có khả năng kéo tải trọng càng tốt (đối với xe máy dầu)
Ý nghĩa của đại lượng momen xoắn trong động cơ ô tô
Mô-men xoắn thường được đo bằng Newton mét (Nm). Trong trường hợp của một động cơ, nó đo lường lực xoắn có sẵn ở trục khuỷu ở bất kỳ số vòng quay động cơ nào (RPM).
Ví dụ: Động cơ diesel của Hyundai Santa Fe hoàn toàn mới có momen xoắn 440Nm trong khoảng 1.750 – 2.750 vòng/phút. Điều này có nghĩa là động cơ có thể di chuyển lực 440 Newton trong vòng 1 mét vòng quanh của động cơ và tăng tốc nhanh chóng từ tốc độ thấp.
Công thức tính momen xoắn động cơ
Đối với động cơ ô tô, Nm được tính bằng công thức sau:
T = H x 5.252/n
Trong đó:
- T là mô-men xoắn (Nm)
- H là công suất động cơ (Hp)
- N là tốc độ động cơ (vòng/phút)
- 5.252 là hằng số
Lợi ích của mô-men xoắn
Trải nghiệm lái xe thoải mái hơn
Nếu xe của bạn có momen xoắn thấp, điều đó thường có nghĩa là bạn có khả năng tiếp cận nhiều công suất động cơ hơn ở các bánh răng thấp hơn. Do đó, bạn sẽ không phải sang số thường xuyên khi tăng tốc từ tốc độ thấp và cảm giác lái xe sẽ thoải mái hơn.
Dễ dàng chở nặng hơn
Như đã đề cập trước đó, mô-men xoắn có lợi nếu bạn sở hữu một chiếc xe tải chở hàng nặng. Ô tô Nm cao khi vòng quay của động cơ (RPM) tăng lên làm cho việc vận chuyển tải nặng đi xa dễ dàng và hiệu quả hơn.
Dễ dàng khi lái xe lên những đoạn đường dốc
Có thêm Nm cũng là yếu tố tạo ra đủ sức mạnh để xe vượt lên, đặc biệt là khi di chuyển lên những đoạn đường dốc. Vì vậy, momen xoắn có thể hữu ích khi lái xe địa hình và trong điều kiện khắc nghiệt.
Mô-men xoắn vectơ
Momen xoắn vectơ là một công nghệ khá mới cung cấp cho bộ vi sai của xe khả năng phân phối một số mức công suất mô men xoắn trên mỗi bánh xe. Công nghệ này phổ biến trên các xe dẫn động tất cả các bánh, trong đó việc phân bổ Nm đến cả 4 bánh giúp cải thiện độ bám và xử lý.
Ở các xe dẫn động cầu trước, mô-men xoắn sẽ cân bằng xe một cách hiệu quả. Ví dụ, nếu đường trơn, nó có thể được giảm ở một bánh và tăng ở bánh ngược lại để hoạt động như một phanh và chống lại sự trượt.
Mô men xoắn hoạt động như thế nào?
Trong động cơ xăng
Trong động cơ đốt trong (ICE), hiệu suất mô-men xoắn xuất hiện dưới dạng đường cong hình chuông. Sau khi momen xoắn tăng lên đến vòng tua cao nhất, nó sẽ giảm dần khi mã lực đang đồng thời tăng đến vòng tua cao nhất. Đỉnh mô-men xoắn này là khi động cơ đạt tốc độ tối đa và hiệu quả nhất đối với định mức Nm đó.
Ví dụ, khi chạy trên đường cao tốc, động cơ thường hoạt động ở số cao nhất và ở vòng tua máy thấp nhất có thể. Tại sao? Mô-men xoắn bổ sung không còn cần thiết để giữ cho xe chuyển động, do đó hệ thống truyền động chuyển sang chế độ hoạt động hiệu quả nhất.
Các loại xe nhỏ thường sử dụng động cơ nhỏ có Nm và mã lực thấp. Bởi lẽ, trọng lượng nhẹ và sức chứa nhỏ nên không cần nhiều lực kéo. Giữ cho động cơ đơn giản cũng giúp xe có giá cả phải chăng và tiết kiệm nhiên liệu. Nhưng điều này không có nghĩa là tất cả những chiếc xe nhỏ đều cảm thấy nhàm chán khi lái.
Trong động cơ diesel
Động cơ diesel có nhiều mô-men xoắn hơn ở vòng tua máy thấp hơn so với động cơ xăng, dẫn đến khả năng kéo, kéo và leo dốc tốt hơn vì động cơ không cần phải làm việc nhiều để xe di chuyển.
Trong động cơ tăng áp
Tăng áp và siêu nạp cũng ảnh hưởng đến momen xoắn vì công suất cực đại xảy ra trên một dải vòng tua rộng hơn chứ không phải là một điểm cụ thể trên đường cong chuông mô-men xoắn.
Về lý thuyết, tăng áp và siêu nạp cho phép các nhà sản xuất ô tô sử dụng động cơ nhỏ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn trên xe của họ. Tuy nhiên, càng khó lái xe trong thế giới thực, thì lợi ích tiết kiệm nhiên liệu càng ít được chú ý.
Trong động cơ điện
Với xe điện (EV), sức mạnh đến từ động cơ điện. Không có động cơ để quay, Nm cực đại đến ngay lập tức. Đây là lý do tại sao những chiếc xe điện như Tesla Model 3, không chính thức liệt kê số liệu mã lực hoặc mô-men xoắn, nhưng có thể tự hào với thời gian tăng tốc từ 0 – 100 km/h là 3,2 giây.
Lợi ích tương tự cũng áp dụng cho xe hybrid ghép nối động cơ điện với ICE. Việc phân phối mô-men xoắn nhanh chóng từ động cơ hỗ trợ điện của hybrid sẽ đẩy xe ở tốc độ thấp hơn..
Mối quan hệ giữa công suất, mã lực và momen xoắn
Mô-men xoắn và mã lực có quan hệ mật thiết với nhau, bởi vì – trong động cơ đốt trong – bạn không thể có cái này mà không có cái kia. Ở đây, nó thuộc về toán học, vì HP được tính như thế này:
HP = Nm x RPM ÷ 5252
Điều này có nghĩa là nếu bạn so sánh hai động cơ có đầu ra Nm khác nhau, động cơ có mô-men xoắn cao hơn sẽ luôn tạo ra nhiều mã lực hơn ở bất kỳ tốc độ động cơ nào.
Tuy nhiên, nhiều động cơ mô-men xoắn cao không được chế tạo để có vòng tua cao như vậy (hãy nghĩ đến động cơ diesel mạnh mẽ), do đó, số liệu công suất cuối cùng thường bị ảnh hưởng. Ngược lại, một chiếc xe thể thao chạy xăng có vòng tua máy cao có thể được chế tạo để có chỉ số Nm thấp hơn, nhưng khả năng cung cấp công suất cực lớn ở tốc độ động cơ cao cho phép nó đi nhanh hơn.
Đó là lý do tại sao, đối với việc lái xe hàng ngày, sức mạnh và sự linh hoạt của động cơ mô-men xoắn cao thường bổ ích hơn và nó rất quan trọng khi bạn cần một chiếc xe để kéo rơ-moóc lớn hoặc chở nặng.
Trong lái xe bình thường, momen xoắn thường liên quan nhiều hơn đến mã lực và đó là lý do tại sao HeyOto rất chú ý đến nó trong các bài đánh giá xe ô tô của mình.
