Công suất và mô-men xoắn trên ô tô, thông số nào quan trọng hơn?

Công suất trong vật lý được định nghĩa đơn giản là tỷ lệ sinh công. Đơn vị tính của công suất phổ biến nhất thường gọi là mã lực (Hp). Giống như một cỗ xe được kéo bởi rất nhiều chú ngựa, chỉ số “sức ngựa” càng lớn thì động cơ đó càng khoẻ.

Theo thuật ngữ toán học, 1 mã lực là công một chú ngựa tạo ra để kéo một khối lượng 550 pound (1 pound = 454 gam) lên độ cao 1 foot (khoảng 30 cm) trong 1 giây, hoặc sức mạnh cần thiết để kéo 33.000 pound lên 1 foot trong 1 phút.

Công suất ở xe ô tô công suất không tượng trưng cho lực quay và khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm của các bánh xe mà nó thể hiện cho khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm của cả chiếc xe. 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 trên 300 km/h nhưng chưa chắc nó có thể kéo được một vật thể nặng. Tuy nhiên một chiếc xe tải hạng nặng có cùng công suất chỉ chạy được tối đa 150km/h thì lại hoàn toàn có khả năng này.

Nhiều người khi nhắc đến mô-men xoắn thường rất “lờ mờ” và cho rằng đây là thông số phức tạp và không quan trọng. Tuy nhiên, so với công suất thì mô-men xoắn mới là thứ dễ hiểu hơn và công suất cũng được tính toán một phần từ mô-men xoắn của động cơ.

Theo vật lý, mô-men xoắn chính là lực sinh ra khi xảy ra hiện tượng vật thể quay quanh trục và nó có nguồn gốc từ những thí nghiệm của nhà khoa học nổi tiếng Ác-si-mét về đòn bẩy. Khi có một lực tác động vào một vật khiến nó quay quanh một điểm, mô-men xoắn sẽ xuất hiện.

Ở động cơ ô tô, mô-men xoắn chính là lực xoay của trục khuỷu trong động cơ đốt trong. Lực xoay này được truyền đến trục bánh xe chủ động và nếu "tưởng tượng" ra xa hơn thì nó tượng trưng cho lực quay của bánh xe.

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.

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. Việc theo đuổi và ưu tiên thông số nào phụ thuộc vào triết lý thiết kế, công năng của các hãng xe và dòng xe, phù hợp với mục đích sử dụng.

Ví dụ như trường hợp so sánh một chiếc xe đua và một chiếc xe tải có cùng dung tích xy-lanh. Những chiếc xe đua cần phải chạy nhanh, do đó các nhà thiết kế ưu tiên để chiếc xe đó đạt công suất cao để xe đạt được vận tốc tối đa còn mô-men xoắn chỉ cần vừa đủ để duy trì tốc độ thông qua hộp số. Ở xe đua không cần quá nhiều sức kéo để đẩy một chiếc xe đua về phía trước, do đó công suất được sử dụng chủ yếu để tối đa hóa tốc độ của chiếc xe.

Ngược lại, một chiếc xe tải thì lại khác, dù có cùng kích thước động cơ nhưng sức mạnh của động cơ truyền qua hộp số để tối ưu hóa mô-men xoắn, có nghĩa là lực tác động vào bánh xe sẽ mạnh hơn để tải nặng. Vì thế, xe tải không thể đạt tốc độ quá cao nhưng nó có thể kéo được một khối lượng lớn.

Công suất và mô-men xoắn đều biến thiên liên tục trong dải vòng tua hoạt động của động cơ. Theo các chuyên gia, một động cơ được cho là "hoàn hảo" nếu nó đạt được những tiêu chí sau:

- Công suất cực đại lớn giúp chiếc xe đạt được tốc độ cao

- Công suất cực đại đạt được ở vòng tua thấp giúp chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu hơn.

- Có mô-men xoắn cực đại lớn cho khả năng tải nặng, lực kéo mạnh, tăng tốc nhanh.

- Mô-men xoắn cực đại đạt được ở vòng tua thấp giúp xe bốc hơn, tải được nặng và tiết kiệm nhiên liệu.

- Mô-men xoắn cực đại đạt được tại một dải vòng tua dài sẽ giúp kéo dài khả năng tải nặng và tăng tốc độ của xe.

Tóm lại, công suất cao sẽ giúp một chiếc xe chạy nhanh hơn, mô-men xoắn cao sẽ giúp một chiếc xe chở được khối lượng nặng. Do vậy không thể khẳng định được thông số nào là quan trọng hơn.