Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô

Trước đây, khi so sánh với những mẫu xe với nhau, người ta thường chỉ chú ý đến dung tích động cơ. Ngày nay, với sự xuất hiện của động cơ turbo tăng áp, điều đó không còn chính xác. Do đó, một trong những thông số cơ bản nhất của một động cơ đốt trong, công suất và mô-men xoắn là hai thông số kỹ thuật có ý nghĩa quan trọng nhất về mặt “sức mạnh” của chiếc xe. 

 

 

Hai thông số này quan hệ với nhau một cách chặt chẽ, mỗi thông số thể hiện một đặc tính khác nhau và quyết định tính năng của chiếc xe trong từng điều kiện vận hành cụ thể.​ Hai thông số này càng lớn cho thấy xe càng mạnh, tuy nhiên, không nhiều người mua xe thực sự hiểu rõ 2 thông tin này.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 1
Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô

 

Khi xem xét mua một chiếc xe mới, bên cạnh các công nghệ đặc biệt như ngắt động cơ tạm thời, tùy chỉnh van biến thiên,.. 2 thông số cơ bản luôn được các nhà sản xuất xe cung cấp là công suất (cực đại) và mô-men xoắn (cực đại), đạt được ở một vòng tua nhất định nào đó.

 

Tuy thực tế, việc mang lại một trải nghiệm hay cho người lái còn phụ thuộc rất nhiều yếu tố khác nhau hộp số, hệ thống treo, gầm bệ, các hệ thống hỗ trợ,.. 2 con số này vẫn là những yếu tố cơ bản nhất (trên giấy tờ) giúp người mua xe lựa chọn được động cơ đúng nhu cầu.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 2
Sức mạnh của một chiếc xe không chỉ thể hiện ở công suất xe mà còn ở phần momen xoắn của động cơ

 

Các loại xe như sedan, SUV, MPV, pickup, xe ben, xe off-road, xe thể thao hay siêu xe… đều được sinh ra với một mục đích cụ thể và không giống nhau. Việc so sánh công suất và mô-men xoắn giữa các động cơ với nhau có thể là một vấn đề khiến cho nhiều người sử dụng xe còn mơ hồ. Ví dụ, nếu nói một chiếc Lexus RX 350 có công suất 295 mã lực là “mạnh” hơn một chiếc xe tải có công suất 200 mã lực thì đó là một điều hoàn toàn sai lầm. Bởi vì “sức mạnh” của chiếc xe không chỉ thể hiện ở một đại lượng là công suất mà nó còn thể hiện ở một đại lượng quan trọng khác, đó chính là mô-men xoắn.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 3
Các loại xe như sedan, SUV, MPV, pickup, xe ben, xe off-road, xe thể thao hay siêu xe… đều được sinh ra với một mục đích cụ thể và không giống nhau.

 

Công suất của động cơ ô tô là gì?

 

Trong thiết kế động cơ đốt trong, công suất không tượng trưng cho lực quay, khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm của các bánh xe mà nó sẽ tượng trưng cho khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm của xe. Dễ hiểu hơn, công suất là tốc độ sinh công, còn gọi là tốc độ sinh ra momen xoắn của động cơ đốt trong. Đơn vị đo của công suất là mã lực (HP)/kW/PS

 

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 tải hạng nặng. Tuy nhiên một chiếc xe tải hạng nặng chỉ chạy được tối đa 150km/h thì lại hoàn toàn có khả năng này.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 4
Một chiếc siêu xe có công suất lớn, nó có thể đạt được vận tốc cao nhưng chưa chắc nó có sức mạnh như một chiếc xe tải
Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 5
Siêu xe không thể kéo nổi xe tải nhưng xe tải hoàn toàn có thể

Momen xoắn của động cơ ô tô là gì?

 

Ngay ở cái tên của nó, mô-men xoắn đã thể hiện ý nghĩa thực sự là đơn vị đo khả năng thực hiện công của động cơ. Momen xoắn càng lớn, động cơ càng có khả năng thực hiện nhiều công hơn. Đơn vị đo của mô-men xoắn là Nm hoặc ft-lb.

 

Hiểu đơn giản, mô-men xoắn là “độ khỏe” của động cơ. Mô-men xoắn càng lớn, động cơ càng thực hiện được nhiều công (sinh ra lực lớn hơn trên một quãng đường dịch chuyển). 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 đó chính là công suất của động cơ.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 6
Momen xoắn càng lớn, động cơ càng có khả năng thực hiện nhiều công hơn

Mối liên hệ giữa công suất và mô-men xoắn

 

Xét đến khả năng vận hành của một chiếc xe. Momen xoắn cao có ý nghĩa lớn trong việc giúp xe bươn, trườn, ủi, leo dốc. Và ví dụ điển hình cho các loại xe mô men xoắn cao đó là các dòng xe dùng động cơ diesel. 

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 7
Momen xoắn cao có ý nghĩa lớn trong việc giúp xe bươn, trườn, ủi, leo dốc

 

Ví dụ, 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.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 8
Công suất sẽ quyết định tới việc một chiếc xe có thể chạy nhanh thế nào và tốc độ tối đa là bao nhiêu

 

Về mặt ý nghĩa, 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.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 9
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.

 

Bản chất thực sự của công suất và mô-men xoắn là 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,.. 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.

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 10
Một chiếc xe có cả công suất và mô-men xoắn cực đại thì nó sẽ như một chiếc xe lu kéo theo cả toa container và chạy với vận tốc 300 km/h

 

Những điều quan trọng cần lưu ý:

 

Công suất và momen xoắn sẽ liên tục biến thiên trong dải vòng tua hoạt động của động cơ đốt trong. Vì vậy, một động cơ được gọi là hoàn hảo khi nó đạt được những tiêu chí sau:

 

  • Có công suất lớn cực đại => đạt được tốc độ cao

 

  • Có momen xoắn lớn cực đại => tải nặng, kéo mạnh, tăng tốc nhanh

 

  • Momen xoắn cực đại đạt được ở vòng tua thấp => giúp tăng tốc nhanh, khả năng tải nặng tức thời và tiết kiệm nhiên liệu

 

  • Momen xoắn cực đại đạt được tại dải vòng tua dài => kéo dài khả năng tải nặng cũng như khả năng tăng tốc độ của xe

 

Tham khảo sự tương quan của công suất với mô-men xoắn của động cơ V8 4.0L TFSI trên chiếc Audi RS7 2014 trong dải vòng tua hoạt động có công suất cực đại: 560 mã lực trong 5.700 – 6.600 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại đạt 700Nm tại dải vòng tua 1.750 – 5.500 vòng/phút. Đây là động cơ ô tô hiện đại, mạnh mẽ và thỏa mãn khá tốt 4 tiêu chí trên.

 

Công suất hay mô-men xoắn quan trọng hơn?

 

Câu trả lời là tùy thuộc vào nhu cầu của bạn là gì? Ta có thể có một ví dụ so sánh chiếc Lexus RX 350 và Ford Ranger 3.2 Wildtrak

 

Tổng quan công suất và momen xoắn của động cơ ô tô - 11

 

– Dù sở hữu dung tích động cơ không lớn hơn nhiều (khoảng 8%), nhưng công suất cực đại của Lexus RX 350 lại lớn hơn rất nhiều (khoảng 49,6%). Ngược lại, tuy dung tích động cơ nhỏ hơn, mô-men xoắn cực đại của Ford Ranger 3.2 Wildtrak lại lơn hơn khá nhiều (khoảng 27%).

 

– Ford Ranger, với đặc điểm của một chiếc bán tải, có mô-men xoắn cực đại lớn ở vòng tua nhỏ, giúp xe tải được khối lượng lớn, vượt qua các trở ngại trên mặt đường dễ dàng hơn so với chiếc crossover Lexus RX

 

– Ngược lại, Lexus RX có công suất lớn, giúp xe tăng tốc nhanh hơn, di chuyển mượt mà hơn so với máy dầu trên chiếc bán tải Ford Ranger.

 

Đây cũng là đặc điểm chung của các mẫu xe phổ thông, khi nhà sản xuất tùy biến động cơ để đạt được mục đích nhất định. Tuy nhiên, điều này cũng không có nghĩa các xe có công suất cao thì momen xoắn thấp hay ngược lại. Những mẫu xe cao cấp, đều hướng tới việc sở hữu cả 2 thông số này ở mức cao hơn đối thủ có cùng dung tích động cơ.