Đọc thông số kỹ thuật kỹ thuật của một xe, bạn hoàn toàn có thể gặp những số liệu như hiệu suất cực lớn của động cơ là 200 mã lực, đạt được ở vận tốc quay 5.000 vòng / phút, hay mô men xoắn cực lớn là 360N m tại vận tốc quay 2.500 vòng / phút. Vậy thực sự những số liệu này xuất phát từ đâu và có ý nghĩa như thế nào ? Để đơn thuần và dễ hiểu, bài viết sẽ đề cập lần lượt từng yếu tố và những khái niệm cơ bản với những ví dụ minh họa đơn cử, trước khi gắn chúng với ô tô để hiểu ý nghĩa của những khái niệm này trên ô tô .
Mô men xoắn là gì?
Mô men xoắn là một đại lượng vật lý bộc lộ cho ảnh hưởng tác động của một lực làm quay một vật thể quanh một trục, ví dụ ảnh hưởng tác động xiết ốc của một cờ-lê như hình dưới. Mô men xoắn như được biết đến có đơn thường dùng trong hệ SI là Nm, tức mô men xoắn tỷ suất thuận với độ lớn của lực tác động ảnh hưởng ( đo bằng Newton – N ) và độ dài của cánh tay đòn ( Mét – m ). Trong ví dụ cờ-lê xiết ốc thì khi xiết với lực 50N và cánh tay đòn dài 30 cm, mô men xoắn mà cờ lê tạo ra là 50×0, 3 = 15N m .
Ví dụ minh họa dễ hiểu thứ 2 để mô tả đại lượng mô men xoắn đó là hình ảnh trục quay giếng nước. Khi khối lượng thùng nước là không đổi, cánh tay đòn càng dài thì bạn chỉ cần tác động một lực tương đối nhỏ là có thể quay được thùng nước lên. Nếu cánh tay đòn càng dài, lực tác động càng lớn, thì mô-men bạn tạo ra càng cao, có thể quay được thùng nước lớn hơn nhiều.
Bạn đang đọc: Mô men xoắn, công suất và ý nghĩa trên ô tô
Công suất là gì?
Công suất về triết lý là công mà một lực thực thi được trong một đơn vị chức năng thời hạn. Đơn vị thường dùng của hiệu suất là “ mã lực ” xuất phát từ cách tính của James Watt về công mà một chú ngựa bỏ ra để kéo một vật nặng 1 pound ( 0,454 kg ) lên cao 1 foot ( 0,3048 m ) trong thời hạn 1 phút. Đó là với hoạt động thẳng, còn trong hoạt động tròn với tốc độ quay là n thì quãng đường vận động và di chuyển trong một đơn vị chức năng thời hạn được qui đổi thành tốc độ góc, và lúc này hiệu suất bằng mô men xoắn gây ra tác động ảnh hưởng quay nhân với tốc độ quay. Trong hệ mét thì 1 mã lực được qui ước bằng 75 kgf. m / s và bằng 735,5 W .
Quay trở lại với ví dụ về trục quay giếng nước. Với cùng một trục quay, hai người có độ bền và sức khỏe thể chất khác nhau sẽ có hiệu suất quay nước khác nhau như thế nào ?
Người A khỏe hơn nên có lực tác động ảnh hưởng lớn hơn, tạo ra mô-men xoắn lớn, hoàn toàn có thể quay được những thùng nước 20 lít, còn người B yếu hơn, nên lực ảnh hưởng tác động thấp hơn, chỉ quay được những thùng nước 10 lít. Tuy nhiên, vì người A khỏe nhưng chậm trễ nên một ngày chỉ quay được 10 thùng ( tương tự 10×20 = 200 lít nước ), còn người B yếu nhưng nhanh gọn hơn nên một ngày hoàn toàn có thể quay được 50 thùng ( tương tự 50×10 = 500 lít nước ). Cho nên hoàn toàn có thể nói hiệu suất thao tác của người B trong một ngày vẫn cao hơn người A, dù người này tạo ra mô-men quay thấp hơn .
Ý nghĩa trên ô tô
Nguyên lý hoạt động giải trí của động cơ ô tô ( xét ở loại thông dụng nhất là động cơ đốt trong 4 kỳ, cả xăng lẫn diesel ) là quy đổi hóa năng thành cơ năng trải qua những chu kỳ luân hồi tuần hoàn lần lượt là nạp, nén, nổ, xả và cơ cấu tổ chức pít-tông – thanh truyền – trục khuỷu .
Theo đó, áp lực giãn nở của khí cháy sinh ra trong kỳ nổ sẽ đẩy piston đi xuống, thông qua cơ cấu thanh truyền và trục khuỷu, lực này sinh công, tạo ra mô men xoắn trên trục khuỷu, làm quay trục khuỷu, không khác gì ví dụ minh họa về trục quay giếng nước ở trên.
Xét đến năng lực quản lý và vận hành của một chiếc xe. Mô men xoắn cao có ý nghĩa lớn trong việc giúp xe bươn, trườn, ủi, leo dốc. Và ví dụ nổi bật cho những loại xe mô men xoắn cao đó là những dòng xe dùng động cơ diesel. Vì đặc tính tự cháy của nguyên vật liệu diesel, nên động cơ diesel được phong cách thiết kế với tỷ số nén lớn, hành trình dài piston dài nên nửa đường kính khuỷu lớn ( tức cánh tay đòn lớn ), tạo ra mô men xoắn lớn trên trục khuỷu ngay từ những dải vận tốc thấp. Ví dụ, Toyota Fortuner phiên bản máy dầu có dung tích động cơ chỉ 2.5 L nhưng mô men xoắn cực lớn lên tới 343N m tại vận tốc quay 2.800 vòng / phút, trong khi đó phiên bản máy xăng có dung tích động cơ 2.7 L, nhưng mô men xoắn cực lớn chỉ là 241N m tại vận tốc quay 3.800 vòng / phút. Đây cũng là nguyên do mà hầu hết những dòng xe tải vốn yên cầu cao về sức kéo thay vì vận tốc, thường được trang bị động cơ diesel thay vì động cơ xăng .
Tuy nhiên, vì vận tốc quay của động cơ diesel thấp nên hiệu suất cực lớn tạo ra lại thường không cao bằng so với động cơ xăng có dung tích tương tự .
Về mặt ý nghĩa, hiệu suất lớn hay nhỏ quyết định hành động tới việc một chiếc xe hoàn toàn có thể chạy nhanh như thế nào và vận tốc tối đa là bao nhiêu. Đối với động cơ diesel, vì tỷ số nén lớn, nguyên vật liệu tự cháy dưới áp suất và nhiệt độ cao, vận tốc cháy chậm, động cơ nặng nề, nên vận tốc 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, vận tốc quay của động cơ hoàn toàn có thể tăng từ 1.000 vòng / phút lên hơn 6.000 vòng / phút chỉ trong một thời hạn rất ngắn, nên dễ tăng cường nhanh và hoàn toàn có thể đạt vận tốc tối đa lớn. Đây cũng là nguyên do tại sao những dòng xe du lịch dùng động cơ xăng thường thì có vận tốc quay của động cơ nằm trong ngưỡng dưới 9.000 vòng / phút, nhưng những cỗ máy vận tốc như xe đua F1 có vận tốc quay của động cơ lên tới 15.000 thậm chí còn 18.000 vòng / phút .
Tất nhiên, sự so sánh ở đây chỉ đúng mực khi xét trong cùng một trình độ công nghệ tiên tiến. Việc ứng dụng những công nghệ tiên tiến khác như turbo tăng áp hoàn toàn có thể làm cho đối sánh tương quan này biến hóa đáng kể. Ngoài ra, tùy vào mục tiêu sử dụng của từng dòng xe mà nhà phân phối hoàn toàn có thể đổi khác phong cách thiết kế của động cơ để ưu tiên cho mô men xoắn hay hiệu suất .
Vậy tại sao những thông số kỹ thuật “ hiệu suất cực lớn ” hay “ mô men xoắn cực lớn ” lại đi kèm với số liệu là “ đạt được ở vận tốc quay ” ( hoặc một dải vận tốc quay ) nhất định nào đó ?
Không giống như những loại động cơ điện với hiệu suất và mô men xoắn thường rất không thay đổi. Do đặc tính sử dụng nguyên vật liệu hóa thạch và chuyển hóa thành cơ năng do quy trình cháy và co và giãn, hiệu suất và mô men xoắn của động cơ đốt trong thay đối đáng kể theo từng vận tốc quay khác nhau, và chỉ đạt đến mức cực lớn tại một ( hoặc một khoảng chừng ) vận tốc quay nhất định. Đường đặc tính của 2 thông số kỹ thuật này có dạng parabol lồi. Và so với hầu hết những loại động cơ, mô men xoắn thường đạt đến giá trị cực lớn ở vận tốc quay thấp hơn so với hiệu suất cực lớn. Ngoài ra, những nhà phân phối thường cố gắng nỗ lực cải tiến động cơ để hoàn toàn có thể đạt đến mô men xoắn cực lớn ở ngưỡng vận tốc quay thấp nhất hoàn toàn có thể nhằm mục đích hạn chế mức tiêu tốn nguyên vật liệu và giúp xe có sức kéo tốt ngay từ những nhịp ga tiên phong, đồng thời nỗ lực duy trì mô men xoắn cực lớn này trong một dải vận tốc càng tốt .
Công suất và mô men xoắn cực đại chỉ đạt được ở một tốc độ quay nhất định.
Công suất và mô men xoắn cực đại chỉ đạt được ở một tốc độ quay nhất định.
Công suất và mô men xoắn cực lớn đạt được ở một dải vận tốc quay .
Source: https://wada.byxar.com
Category: Khác
