Công suất và moment xoắn của động cơ luôn là những thông tin được người dùng quan tâm nhiều nhất khi lựa chọn một mẫu xe. Vậy ý nghĩa của những thông số này là gì?

Công và công suất.

Khi ta tác dụng một lực vào một vật thể và làm cho nó di chuyển một khoảng cách nhất định, ta đã thực hiện được một công. Giá trị của công này, nói cách đơn giản là tích của lực và quãng đường vật di chuyển được. Đơn vị của công là Joule (Jun).

Vậy để thể hiện độ lớn của công, hay nói cách khác là mức năng lượng để thực hiện một việc nào đó, trong một đơn vị thời gian, ta có công suất. Công suất được tính bằng cách lấy công chia cho thời gian thực hiện công đó.

Moment

Moment được tạo ra khi ta áp một lực có xu hướng làm quay một vật quanh trục của nó. Giá trị của moment được tính bằng phép nhân giữa độ lớn của lực với cánh tay đòn (khoảng cách từ vị trí đặt lực đến tâm quay).

Công suất và moment xoắn liên quan ra sao?

Như ta đã biết:

• Công suất = (Lực x Quãng đường)/ Thời gian.
• Quãng đường/ Thời gian = 2 x Pi x (Bán kính) x Số vòng quay.
• Moment = Lực x Bán kính (Khoảng cách)

Vậy, ta có :

• Công suất = Moment x 2 x Pi x Số vòng quay.
• Vì 1HP=735 Watts, nên ta chia 2 vế công thức cho 735, ta sẽ có công thức liên quan giữa moment xoắn và sức ngựa : HP = (Moment x Số vòng quay) / 117,04.

Kết luận

Có thể thấy, theo như công thức trên công suất và moment xoắn liên quan trực tiếp với nhau thông qua số vòng quay động cơ. Bỏ qua những tính toán khá phức tạp, 1 cách đơn giản sẽ có hai kết luận quan trọng sau:

• Động cơ có số vòng quay tối đa cao hơn sẽ cho mức công suất cực đại lớn hơn (so sánh trên 2 động cơ có cùng thông số về kích thước).
• Ở cùng một tốc độ vòng quay, động cơ nào có hành trình piston dài hơn (tương ứng với khoảng cách từ tâm chốt khuỷu đến tâm quay trục khuỷu lón hơn) thì sẽ có moment xoắn vượt trội hơn.

Nhờ vào cách giải thích này, ta biết được vì sao động cơ Diesel luôn có moment xoắn cực đại lớn hơn nhiều so với động cơ xăng: do hành trình piston trên động cơ Diesel luôn dài hơn ở động cơ xăng (điều này phụ thuộc vào các yếu tố chuyên môn khi thiết kế động cơ). 

Có thể suy ra thêm, nếu động cơ được thiết kế với piston lớn hơn, tương ứng với công sinh ra trong mỗi kỳ nổ lớn hơn, dẫn tới mức công suất của động cơ sẽ lớn hơn.

Chính vì lẽ này, các động cơ trong đường đua thường được thiết kế với hành trình piston ngắn (để tăng tốc độ tối đa của động cơ), đường kính piston lớn (để làm tăng tổng lực tác động lên piston trong 1 kỳ nổ). Kết quả là piston của các xe đua luôn có hình dạng ngắn về chiều cao và to về dường kính.