otoman.net
Tài xế O-H
(...tiếp theo phần trước: Động cơ 101: P2.1 - Momen xoắn)
2. Biểu đồ đặc tính
Ok, vậy ta đã hình dung được cách mà momen xoắn được tạo ra ở động cơ. Câu hỏi tiếp theo được đặt ra là: Sau khi chế tạo xong một chiếc động cơ, làm thế nào để đánh giá khả năng sản sinh momen xoắn của nó? Làm thế nào để so sánh đặc tính momen xoắn của hai động cơ với nhau? Câu trả lời chính là biểu đồ đặc tính momen xoắn của động cơ (engine torque map).
Đánh giá khả năng sản sinh momen xoắn của động cơ.
Thường thì nói đến xe hơi, 9/10 người sẽ chỉ nói về công suất và số mã lực mà nó có thể tạo ra. Đương nhiên công suất là quan trọng, nhưng thực tế thì momen xoắn thậm chí còn quan trọng hơn, đặc biệt là trong các thể thức đua xe thể thao. Việc am hiểu, vận dụng, điều chỉnh (tune) biểu đồ momen xoắn và kết hợp nó với các dạng biểu đồ khác là kỹ năng cơ bản phải có của một đội đua, dù ở bất kỳ thể thức nào.
Đọc hiểu torque map là bắt buộc trong motorsport.
Vậy torque map được tạo ra như thế nào? Để đánh giá đặc tính momen xoắn, một động cơ hoàn chỉnh được lắp đặt lên máy đo lực (dynamometer hay dyno, phổ biến nhất là loại chạy điện), đồng thời được lắp thêm các cảm biến đo vòng tua máy và độ mở bướm ga. Dyno hoạt động như một thiết bị phanh, có tác dụng hấp thụ năng lượng tạo ra bởi động cơ và cho ra các chỉ số đo được.
Động cơ trên dàn dyno.
Sau khi hoàn thành một bài test động cơ, dyno trả kết quả là biểu đồ đặc tính momen xoắn của động cơ đó (dưới dạng lưới). Biểu đồ này cho ta biết giá trị momen xoắn mà động cơ sản sinh tại một vòng tua máy và tải (tương ứng với vị trí chân ga) cụ thể. Vậy ta tạm kết luận: Biểu đồ đặc tính momen xoắn của động cơ là một biểu đồ ba chiều, trong đó tốc độ động cơ và vị trí bướm ga là đại lượng đầu vào, qua tính toán cho ra giá trị momen xoắn là đại lượng đầu ra.
Biểu đồ đặc tính momen xoắn (dạng lưới).
3. Đơn giản hóa biểu đồ đặc tính momen xoắn
Thoạt đầu nhìn vào torque map, hẳn vài bác không quen sẽ dễ bị hoa mắt. Chính vì thế, ta sẽ đơn giản hóa biểu đồ lưới 3D này thành một biểu đồ đơn giản hơn ở dạng 2D. Trước hết, cùng xem kết quả momen xoắn mà dyno đo được cho một động cơ được ví dụ trong bảng sau.
Bảng kết quả đo momen xoắn từ dyno.
Trong bảng trên, đại lượng đầu vào vòng tua máy được đặt làm cột tham chiếu với giá trị 0 - 6,500 rpm và đại lượng đầu vào vị trí chân ga được đặt làm hàng tham chiếu với giá trị 5 - 100 %. Ứng với mỗi cặp giá trị tham chiếu, dyno trả kết quả là đại lượng đầu ra momen xoắn với giá trị 0 - 190 Nm. Khi đưa các giá trị momen xoắn này lên biểu đồ 2D tương ứng với các điểm, ta được biểu đồ điểm bên dưới.
Biểu đồ 2D dạng điểm.
Nối các điểm với cùng giá trị vị trí chân ga, ta được biểu đồ đường như sau. Đường màu hồng chính là đường đặc tính momen ngoài mà nhà sản xuất thường công bố. Tại đây, chân ga được đạp hết mức, bướm ga được mở hoàn toàn (hay còn gọi là vị trí tải toàn phần). Ta dễ dàng thấy rằng mẫu động cơ trong ví dụ này sản sinh momen xoắn cực đại 190 Nm tại vòng tua 4,800 rpm. Một biểu đồ với các đường đặc tính momen xoắn dốc hơn ở vòng tua thấp sẽ cho khả năng tăng tốc từ trạng thái nghỉ tốt hơn. Không những vậy, động cơ có đường đặc tính trải rộng hơn ở vùng momen xoắn cao sẽ cho khả năng duy trì sức kéo được lâu hơn (hay có thể nói là khỏe hơn).
Biểu đồ 2D dạng đường.
Mặc dù không được nhà sản xuất công bố, các đường biểu diễn khác trong đồ thị trên thực ra lại đóng vai trò quan trọng hơn. Do người lái thường chỉ đạp chân ga tới một vị trí vừa đủ khi di chuyển hàng ngày trong đô thị, các đường này thể hiện các mức tải thông dụng với người dùng. Vậy nếu là một người tiêu dùng thông thái, em khuyên bác nên chú ý vào các đường đặc tính momen xoắn màu đỏ tới vàng, và chỉ xem đường đặc tính ngoài như một dữ liệu tham khảo. Còn nếu bác là một “racingboy” thì cần chú ý tới tất cả các đường trên.
Là racingboy thì cần xem đầy đủ các đường đặc tính momen xoắn.
Trên đây là bài phân tích chi tiết về momen xoắn của động cơ - một trong những đặc tính cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng. Để tiếp tục có được hình dung rõ hơn về biểu đồ đường đặc tính momen xoắn, trong thời gian tới em sẽ giới thiệu tới bác một số ứng dụng thực tiễn của đại lượng này trên cả xe hơi thương mại và xe đua. Mời bác đón đọc phần 3 của series “Động cơ 101”.
(...còn nữa)
2. Biểu đồ đặc tính
Ok, vậy ta đã hình dung được cách mà momen xoắn được tạo ra ở động cơ. Câu hỏi tiếp theo được đặt ra là: Sau khi chế tạo xong một chiếc động cơ, làm thế nào để đánh giá khả năng sản sinh momen xoắn của nó? Làm thế nào để so sánh đặc tính momen xoắn của hai động cơ với nhau? Câu trả lời chính là biểu đồ đặc tính momen xoắn của động cơ (engine torque map).
Đánh giá khả năng sản sinh momen xoắn của động cơ.
Thường thì nói đến xe hơi, 9/10 người sẽ chỉ nói về công suất và số mã lực mà nó có thể tạo ra. Đương nhiên công suất là quan trọng, nhưng thực tế thì momen xoắn thậm chí còn quan trọng hơn, đặc biệt là trong các thể thức đua xe thể thao. Việc am hiểu, vận dụng, điều chỉnh (tune) biểu đồ momen xoắn và kết hợp nó với các dạng biểu đồ khác là kỹ năng cơ bản phải có của một đội đua, dù ở bất kỳ thể thức nào.
Đọc hiểu torque map là bắt buộc trong motorsport.
Vậy torque map được tạo ra như thế nào? Để đánh giá đặc tính momen xoắn, một động cơ hoàn chỉnh được lắp đặt lên máy đo lực (dynamometer hay dyno, phổ biến nhất là loại chạy điện), đồng thời được lắp thêm các cảm biến đo vòng tua máy và độ mở bướm ga. Dyno hoạt động như một thiết bị phanh, có tác dụng hấp thụ năng lượng tạo ra bởi động cơ và cho ra các chỉ số đo được.
Động cơ trên dàn dyno.
Sau khi hoàn thành một bài test động cơ, dyno trả kết quả là biểu đồ đặc tính momen xoắn của động cơ đó (dưới dạng lưới). Biểu đồ này cho ta biết giá trị momen xoắn mà động cơ sản sinh tại một vòng tua máy và tải (tương ứng với vị trí chân ga) cụ thể. Vậy ta tạm kết luận: Biểu đồ đặc tính momen xoắn của động cơ là một biểu đồ ba chiều, trong đó tốc độ động cơ và vị trí bướm ga là đại lượng đầu vào, qua tính toán cho ra giá trị momen xoắn là đại lượng đầu ra.
Biểu đồ đặc tính momen xoắn (dạng lưới).
3. Đơn giản hóa biểu đồ đặc tính momen xoắn
Thoạt đầu nhìn vào torque map, hẳn vài bác không quen sẽ dễ bị hoa mắt. Chính vì thế, ta sẽ đơn giản hóa biểu đồ lưới 3D này thành một biểu đồ đơn giản hơn ở dạng 2D. Trước hết, cùng xem kết quả momen xoắn mà dyno đo được cho một động cơ được ví dụ trong bảng sau.
Bảng kết quả đo momen xoắn từ dyno.
Trong bảng trên, đại lượng đầu vào vòng tua máy được đặt làm cột tham chiếu với giá trị 0 - 6,500 rpm và đại lượng đầu vào vị trí chân ga được đặt làm hàng tham chiếu với giá trị 5 - 100 %. Ứng với mỗi cặp giá trị tham chiếu, dyno trả kết quả là đại lượng đầu ra momen xoắn với giá trị 0 - 190 Nm. Khi đưa các giá trị momen xoắn này lên biểu đồ 2D tương ứng với các điểm, ta được biểu đồ điểm bên dưới.
Biểu đồ 2D dạng điểm.
Nối các điểm với cùng giá trị vị trí chân ga, ta được biểu đồ đường như sau. Đường màu hồng chính là đường đặc tính momen ngoài mà nhà sản xuất thường công bố. Tại đây, chân ga được đạp hết mức, bướm ga được mở hoàn toàn (hay còn gọi là vị trí tải toàn phần). Ta dễ dàng thấy rằng mẫu động cơ trong ví dụ này sản sinh momen xoắn cực đại 190 Nm tại vòng tua 4,800 rpm. Một biểu đồ với các đường đặc tính momen xoắn dốc hơn ở vòng tua thấp sẽ cho khả năng tăng tốc từ trạng thái nghỉ tốt hơn. Không những vậy, động cơ có đường đặc tính trải rộng hơn ở vùng momen xoắn cao sẽ cho khả năng duy trì sức kéo được lâu hơn (hay có thể nói là khỏe hơn).
Biểu đồ 2D dạng đường.
Mặc dù không được nhà sản xuất công bố, các đường biểu diễn khác trong đồ thị trên thực ra lại đóng vai trò quan trọng hơn. Do người lái thường chỉ đạp chân ga tới một vị trí vừa đủ khi di chuyển hàng ngày trong đô thị, các đường này thể hiện các mức tải thông dụng với người dùng. Vậy nếu là một người tiêu dùng thông thái, em khuyên bác nên chú ý vào các đường đặc tính momen xoắn màu đỏ tới vàng, và chỉ xem đường đặc tính ngoài như một dữ liệu tham khảo. Còn nếu bác là một “racingboy” thì cần chú ý tới tất cả các đường trên.
Là racingboy thì cần xem đầy đủ các đường đặc tính momen xoắn.
Trên đây là bài phân tích chi tiết về momen xoắn của động cơ - một trong những đặc tính cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng. Để tiếp tục có được hình dung rõ hơn về biểu đồ đường đặc tính momen xoắn, trong thời gian tới em sẽ giới thiệu tới bác một số ứng dụng thực tiễn của đại lượng này trên cả xe hơi thương mại và xe đua. Mời bác đón đọc phần 3 của series “Động cơ 101”.
(...còn nữa)
