Tìm hiểu về moment xoắn & vòng tua máy. Tác dụng và những điều cần biết

Hôm nay chúng ta sẽ bàn về chủ đề Moment xoắn. Mặc dù là một trong những thông số kỹ thuật quan trọng nhưng rất ít người mua xe có thể hình dung chính xác ý nghĩa của đại lượng này. Vậy momen xoắn là gì và nó có ảnh hưởng như thế nào đến khả năng vận hành của xe?

Như ta đã biết, một lực tác động làm quay một vật nào đó thì tạo ra momen xoắn. Trong động cơ ô tô, momen xoắn được tạo ra do quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu làm quay trục khuỷu. Áp lực cháy trong xy lanh càng cao thì lực tác động lên pittong càng lớn, do đó momen tạo ra cũng tăng theo, cải thiện khả năng leo dốc hoặc tải nặng của xe. Một cách trực quan momen xoắn thể hiện cho độ “khỏe” của chiếc xe, chỉ cần nhấn chân ga, chiếc xe “vọt” lên ngay tức thì.


Momen xoắn thể hiện rõ nhất ở dòng xe off-road

Tuy nhiên điều gì cũng có hai mặt của nó, khi xe muốn tăng tốc nhanh hay vượt qua xe khác thì người lái thường chuyển số về cấp số thấp (nhằm tăng momen xoắn), lúc này sẽ là lợi về lực, nhưng ở cấp số thấp xe không thể đạt tốc độ cao (thiệt về đường đi). Ta sẽ thấy momen xoắn thể hiện rõ nhất trên xe SUV hay xe off-road như Jeep, Hummer, Land Rover, Toyota Land Cruiser…Mục đích của dòng xe này cần kiểm soát để cho xe di chuyển chậm, leo địa hình, thậm chí nhích từng tí trên các địa hình hiểm trở như đồi núi, sình lầy, băng tuyết… Chính vì vậy, những chiếc xe off-road thực thụ cần được trang bị động cơ có momen xoắn tối ưu ở số vòng tua thấp, cộng với sự hỗ trợ của một vài công nghệ khác như lốp địa hình, khóa vi-sai, hệ thống treo biên độ lớn…


Biểu đồ momen, công suất theo vòng tua của Pagani Zonda với động cơ hãng AMG

Qua sơ đồ ta thấy momen xoắn (đường màu đen) đạt giá trị cực đại ở vòng tua thấp hơn so với vòng tua tại công suất (đường màu xám) cực đại. Như vậy, có thể hiểu rằng công suất ảnh hưởng đến khả năng bứt phá của xe ở tốc độ cao, trong khi momen xoắn hỗ trợ khả năng tăng tốc từ lúc xe bắt đầu chuyển bánh. 


 Momen xoắn của Fortuner máy dầu lớn hơn máy xăng dù dung tích nhỏ hơn

Ngoài ra, với 2 động cơ cùng dung tích xilanh, động cơ  xăng sẽ có công suất cực đại lớn hơn động cơ diesel, nhưng về giá trị momen xoắn cực đại thì ngược lại. Một phần của sự khác biệt này nằm ở chỗ tỷ suất nén bên trong các động cơ diesel cao hơn, nhưng cốt lõi vấn đề lại là quá trình đốt cháy nhiên liệu diesel. Sự đốt cháy diesel bắt đầu khi nhiên liệu được bơm vào trong xi lanh. Nhiên liệu bốc cháy đẩy piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới và làm cho trục khuỷu quay. Momen xoắn chính là lực xoay của trục khuỷu. Khi chúng ta muốn tăng tốc hoặc kéo một vật có tải trọng càng lớn với một chiếc xe trang bị động cơ diesel, thì cần lượng nhiên liệu được bơm vào càng nhiều để tăng lực xoay đó. Việc bơm nhiên liệu trong động cơ diesel diễn ra liên tục dưới dạng sương mù vào trong xi lanh ngay cả khi quá trình cháy đang diễn ra. Điều này khiến cho áp suất và lực đẩy lên piston lớn hơn trong một khoảng thời gian dài hơn, bởi vậy mà sinh ra lực xoắn lớn hơn. Chính vì thế đa số xe tải, xe khách được gắn động cơ diesel, còn xe du lịch thường là động cơ xăng.

Thực tế giá trị momen cực đại có thể thường xuyên không đạt được trong quá trình xe vận hành. Các công nghệ mới như: hệ thống điều phối van biến thiên (VVT), hệ thống điều khiển biến thiên chiều dài đường ống nạp (ACIS) hay Turbo tăng áp được sinh ra để mở rộng phạm vi vòng tua mà tại đó công suất cũng như Momen xoắn đạt cực đại xuất hiện.

Ở xe máy 110 phân khối thường thấy có thể tải hơn 100 Kg chạy bon bon trên phố thì những chiếc mô tô khủng như Honda CBR 1000 hay Kawasaki Z1000… có momen xoắn lớn hơn gấp khoảng 10 lần (100 – 110 Nm), những ai đã cưỡi lên thì khó mà quên được cảm giác xé gió đi tới. Ở Việt Nam thì nên chọn xe từ 150 đến 300 phân khối như Yamaha FZ150i, Honda CBR 150, KTM Duke 200… là hợp lý và đảm bảo sử dụng hết công suất cũng như momen xoắn của động cơ.

Trên ô tô, tùy vào mục đích của người lái, thường xuyên đi trong thành phố, đường trường hay đi địa hình mà ta chọn chiếc xe có momen xoắn thích hợp. Một vài xe ô tô có momen xoắn lớn và tối ưu mà ta dễ dàng thấy ở Việt Nam như Toyota Fortuner, Toyota Land Cruiser, Ford Everest, Audi Q7, Rand Rover…

Vũ Quyết - XEF.vn