Momen xoắn có ảnh hưởng quan trọng đến động cơ xe ô tô, quyết định độ mạnh yếu của xe trong từng trường hợp vận hành cụ thể.
1. Momen xoắn 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. Khách hàng có thể tham khảo thêm về 3 thông số động cơ quan trọng thể hiện sức mạnh của xe ô tô.
2. Momen xoắn cực đại là gì
Thông số momen xoắn [M xoắn] thể hiện độ lực tối đa mà động cơ xe ô tô cung cấp. Một chiếc xe sẽ được đánh giá đạt momen xoắn cực đại trong các trường hợp sau:
- M xoắn càng lớn: Điều này sẽ giúp tăng lực kéo, kéo nhanh, kéo mạnh và chở được trọng tải lớn.
- M xoắn cực đại đạt được khi vòng tua máy dài: Lúc này xe ô tô có thể tăng tốc nhanh và chở được nhiều hàng hóa nặng.
- M xoắn cực đại có vòng tua máy thấp: Khi trường hợp này xuất hiện sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu tối ưu và có khả năng tăng tốc mạnh hơn.
3. Ý nghĩa của đại lượng momen xoắn trong động cơ ô tô
Momen xoắn được xem là đại lượng đặc trưng cho khả năng chịu tải tức thời của động cơ xe hơi. Đây là đại lượng có hướng, nên giá trị thu về còn tùy thuộc vào hệ quy chiếu. Do đó, để đo lường sức mạnh của một chiếc xe thì người ta hay nhắc tới thông số momen xoắn. Thông số càng cao thì lực quay của bánh xe càng mạnh.
Ngoài ra, giá trị này còn phụ thuộc vào tốc độ vòng tua máy và tại một vòng tua nào đó thì nó sẽ đạt giá trị cực đại. Trong bảng thông số động cơ, momen xoắn được ghi chính là giá trị cực đại.
Đối với xe ô tô sử dụng hộp số tay, momen xoắn được truyền tới hộp số nhờ thiết bị ly hợp, còn hộp số tự động sẽ sử dụng hộp biến mô. Nếu một chiếc xe có vòng tua cao, công suất lớn thì sẽ có thông số mô-men xoắn này thấp hơn chiếc xe có vòng tua thấp, cùng công suất.
Ví dụ: Đối với mẫu xe Fiat Oltre, công suất 185 mã lực, tốc độ tối đa là 130 km/h, momen xoắn 456 Nm thì sẽ thích hợp với các địa hình đồi núi hơn.
4. Công thức tính momen xoắn động cơ
Công thức momen xoắn động cơ được quy định là:
τ = NS * NS * sin[ θ ]
Trong đó:
- τ là độ lớn của vectơ momen cho một momen xoắn
- NS là chiều dài của nhánh momen
- [ θ ] là góc giữa vectơ lực và cánh tay đòn
Hướng của vectơ được tìm thấy theo quy ước sử dụng quy tắc nắm tay phải. Trường hợp một bàn tay đang cuộc tròn quanh trục quay với các ngón tay hướng theo hướng của lực thì vectơ momen quay theo hướng của ngón tay cái.
5. Cách thức hoạt động của momen xoắn
Trong động cơ đốt trong của xe ô tô, khi các piston chuyển động lên xuống bên trong các xi lanh và năng lượng được tạo ra do chuyển động qua lại. Lúc này, trục khuỷu chuyển năng lượng này thành lực quay đó là momen xoắn và truyền đến các bánh dẫn động.
Hiểu đơn giản là momen xoắn càng nhiều thì động cơ có thể tạo ra công suất càng lớn. Động cơ xe có nhiều momen xoắn sẽ giúp xe tăng tốc nhanh hơn khi mới bắt đầu nổ máy. Trường hợp xe của khách hàng di chuyển với trọng tải nặng hoặc leo núi cao thì lúc này momen xoắn rất quan trọng để tạo ra công suất cho xe.
6. Mối quan hệ giữa công suất, mã lực và momen xoắn
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.
Nhưng đó chỉ là trên lý thuyết, lực kéo được truyền tới các bánh xe còn phụ thuộc vào hộp số và hệ thống dẫn động của xe. Tất cả các chi tiết này đều được thiết kế tối ưu để xác định làm thế nào công suất chuyển thành momen xoắn.
Khách hàng có thể tham khảo mối quan hệ của momen xoắn và công suất động cơ để tìm hiểu thêm.
Hiện nay, các dòng xe ô tô của VinFast như VinFast Fadil, VinFast Lux A2.0, VinFast SA2.0, VinFast President đều được trang bị động cơ vận hành mạnh mẽ. Điển hình như dòng xe VinFast Fadil được trang bị động cơ động cơ 1.4L, 4 xi lanh, có công suất 98 mã lực và momen xoắn cực đại 128 Nm. Khối động cơ mạnh mẽ này giúp Fadil có khả năng vận hành ổn định trên mọi cung đường. Trong khi đó, VinFast President được trang bị động cơ V8 6.2L có công suất tối đa 420 mã lực và momen xoắn cực đại 624 Nm giúp xe dễ dàng đạt được vận tốc cao, vận hành êm ái.
Trong khi đó, bộ đôi VinFast Lux A2.0 và Lux SA2.0 đều được trang bị động cơ Turbo 2.0L có công suất 228 mã lực, momen xoắn 350 Nm kết hợp với hộp số tự động 8 cấp ZF ưu việt cho khả năng tăng tốc nhanh, mượt mà.
Người dùng quan tâm có thể nhanh tay đăng ký lái thử miễn phí và đặt cọc xe ngay hôm nay để trải nghiệm khả năng vận hành mượt mà của động cơ và nhận ngay nhiều ưu đãi hấp dẫn. Để có thêm nhiều thông tin hoặc cần hỗ trợ tư vấn miễn phí các sản phẩm của VinFast, vui lòng liên hệ:
- Tổng đài tư vấn: 1900 23 23 89.
- Email chăm sóc khách hàng: [email protected]
>>> Xem thêm:
Những điều cần biết về công suất động cơ ô tô điện
Một trong những công cụ quan trọng để lựa chọn kích cỡ cho động cơ là đường đặc tính moment tốc độ của động cơ, nó cho thấy sự kết hợp giữa mô-men xoắn và tốc độ mà động cơ có thể tạo ra trong hai vùng hoạt động hoạt động liên tục và điểm hoạt động tối đa hoặc không liên tục.
Để tránh quá tải nhiệt cho động cơ và bộ điều khiển driver, chúng ta phải đảm bảo rằng ứng dụng vẫn nằm trong vùng làm việc liên tục của đường cong đặc tuyến tốc độ mô-men xoắn trong quá trình hoạt động bình thường và nó nằm trong vùng làm việc gián đoạn khi yêu cầu mô-men xoắn cực đại, bài viết sẽ hướng dẫn cách tính moment xoắn cho động cơ để bạn tham khảo và tìm hiểu về cách tính
Vùng làm việc liên tục chỉ ra sự kết hợp của mô-men xoắn và tốc độ mà động cơ có thể tạo ra trong suốt quá trình vận hành mà không bị quá nóng.
Bởi vì biên dạng chuyển động của hệ thống servo là mang tính động học yêu cầu nhiều giá trị tốc độ và mô-men xoắn trong suốt quá trình di chuyển, mô-men xoắn RMS[giá trị moment trung bình] của ứng dụng được sử dụng để xác định xem động cơ có nằm trong vùng làm việc liên tục của đường đặc tuyến tốc độ mô-men xoắn hay không.
Mô-men xoắn RMS, hoặc Moment xoắn trung bình, là lượng mô-men xoắn, nếu được áp dụng liên tục sẽ dẫn đến cùng một lượng nhiệt từ động cơ cũng như bằng tất cả các yêu cẩu về mô-men xoắn khác nhau của ứng dụng trong quá trình di chuyển của nó.
Điều này bao gồm mô-men xoắn do gia tốc, mô-men xoắn khi vận tốc không đổi, mô-men xoắn trong quá trình giảm tốc và mô-men xoắn trong quá trình dừng – thường có thể được giả định bằng 0, trừ khi ứng dụng yêu cầu mô-men xoắn để giữ tải tại một vị trí nào đó cần chống lại một lực – ví dụ, giữ tải trọng chống lại trọng lực trong một ứng dụng thẳng đứng.
TRMS: Moment xoắn trung bình
Ta: Moment xoắn yêu cầu trong quá trình gia tốc [N.m]
ta : thời gian cần thiết trong quá trình gia tốc [s]
Tc: Moment xoắn yêu cầu trong quá trình đẳng tốc[N.m]
tc : thời gian cần thiết trong quá trình đẳng tốc[s]
Td: Moment yêu cầu trong quá trình giảm tốc [N.m]
td : thời gian cần thiết trong quá trình giảm tốc [s]
Mô-men xoắn yêu cầu trong suốt phần đẳng tốc của chuyển động bao gồm lượng mô-men xoắn cần thiết để truyền tải, mô-men xoắn cần thiết để vượt qua bất kỳ tải từ trong ổ trục hoặc cơ cấu truyền động và mô-men xoắn cần thiết để vượt qua bất kỳ ma sát sinh ra trong hệ thống ví dụ, vòng bi đỡ hoặc vòng đệm.
- Tc : Moment xoắn yêu cầu trong quá trình đẳng tốc
- Td : Moment xoắn yêu cầu để di chuyển tải.
- Tp: Moment xoắn cho tải đặt trước.
- T Moment xoắn để thắng ma sát.
Mômen xoắn cần thiết trong phần tăng tốc của chuyển động bao gồm mômen xoắn cần thiết trong quá trình vận tốc không đổi cộng với mômen xoắn cần thiết để tăng tốc tải
- Ta= Tc + Tacc
- Ta : Moment xoắn yêu cầu trong quá trình tăng tốc
- Tc : Moment xoắn yêu cầu trong quá trình đẳng tốc
- Tacc: Moment xoắn yêu cầu để bắt đầu gia tốc cho tải.
Mômen cần thiết để tăng tốc tải phụ thuộc vào tổng quán tính của hệ thống và gia tốc góc của nó.
- Jt : Tổng quán tính của hệ thống[kg.m2]
- a: gia tốc góc[ rad/s2]
Quán tính của hệ thống bao gồm quán tính của động cơ [tại thời điểm này, sẽ cần được ước tính, vì động cơ cụ thể vẫn chưa được chọn], quán tính của cơ cấu truyền động – chẳng hạn như trục vít me bi hoặc bộ truyền động đai – và quán tính của tải.
- Jt : Moment quán tính tổng của hệ thống.
- Jm : Moment quán tính của motor.
- Js : Moment quán tính cho cấu kiện cơ khí
- Jl : Moment quán tính của tải.
Gia tốc góc là vận tốc góc lớn nhất chia cho thời gian gia tốc.
- Α = gia tốc góc [rad / s2]
- N : Vận tốc góc[rpm]
- t: thời gian gia tốc[s]
Mô-men xoắn cần thiết cho phần giảm tốc của chuyển động đơn giản là mô-men xoắn cần thiết cho vận tốc không đổi trừ đi mô-men xoắn cần thiết cho gia tốc.
- Td : Moment xoắn yêu cầu trong suốt quá trình giảm tốc.
- Tc :Moment xoắn yêu cầu trong quá trình đẳng tốc
- Tacc: Moment xoắn yêu cầu trong quá trình gia tốc cho tải.
Vùng làm việc không liên tục hoặc điểm peak thể hiện lượng mô-men xoắn cao nhất mà động cơ có thể tạo ra ở một tốc độ nhất định trong một khoảng thời gian giới hạn – thường là vài mili giây – theo quy định của nhà sản xuất.
Để xác định xem ứng dụng có hoạt động trong vùng gián đoạn của động cơ hay không, chúng tôi sử dụng mô-men xoắn cực đại – lượng mô-men xoắn cao nhất mà động cơ sẽ cần tạo ra trong chu kỳ làm việc của nó.
Mô-men xoắn cực đại thường xuất hiện trong quá trình tăng tốc, vì vậy chúng tôi sử dụng mô-men tăng tốc được xác định trước đó – mô-men xoắn cần thiết cho vận tốc không đổi cộng với mô-men xoắn cần thiết để tăng tốc tổng tải hệ thống [động cơ, tải và cơ cấu truyền động].
Hai loại truyền động phổ biến cho các ứng dụng động cơ tuyến tính là vít me bi và hệ thống dây đai và ròng rọc.