Sự khác nhau giữa các đơn vị đo công suất động cơ: kW, Ps, Hp, Bhp & Whp

Công suất của động cơ là một thông số kỹ thuật mà bất kỳ ai nào khi đi mua xe, chạy xe, nói chuyện về xe… đều quan tâm tới nó, nếu không muốn nói nó là thông số phổ biến và được bàn luận nhiều nhất đối với những người yêu xe, bao gồm cả xe ô tô lẫn xe mô tô.

Bài viết này sẽ không bàn về công suất động cơ nữa, mà bàn về đơn vị đo lường công suất của động cơ, ý nghĩa thật sự của chúng là gì, đơn vị nào phổ biến nhất và đơn vị nào mới là cái dễ hiểu nhất.

Kilowatt (kW)

Đây là đơn vị đo công suất động cơ thường dùng ở Úc & New Zealand, nó không được dùng quá phổ biến ở nhưng nơi khác như Châu Âu, châu Á, Bắc Mỹ… nơi mà những đơn vị khác như Ps hay Hp mới là đơn vị được nhiều người biết đến.

Thật ra, kW là đơn vị đo công suất được dùng chính thức ở rất nhiều lĩnh vực khoa học & công nghệ khác, chứ không riêng mỗi động cơ đốt trong. Lý do đơn giản vì kW là một đơn vị đo công suất được tính toán ra từ những đơn vị đo lường chuẩn quốc tế, thuộc hệ SI, ví dụ như: kilogram (kg), mét (m), giây (s), Ampere (A), Kelvin (K), Mole (mol), v.v…

Nếu nói về động cơ đốt trong, công suất tối đa của động cơ sẽ được tính toán dựa trên mô-men xoắn cực đại và vòng tua máy mà nó đạt được mô-men xoắn đó. Cụ thể:

Công suất tối đa (kW) = Mô-men xoắn cực đại (Nm) x Vòng tua máy đạt Mô-men xoắn cực đại (RPM) / 9565

Đây là công thức đơn giản nhất để tính công suất tối đa hoặc mô-men xoắn cực đại của một động cơ đốt trong. Nếu đổi sang đơn vị “mã lực” ở Việt Nam mình hay dùng thì: 1kW = 1.341Hp. Chính vì những lý do nêu trên, kW có lẽ là đơn vị đo công suất chuẩn và dễ hiểu, dễ tính toán nhất so với các đơn vị còn lại.

Hp ( Mechanical Horsepower)

Mã lực (Hp) – đơn vị đo công suất động cơ có thể nói là phổ biến nhất trên thế giới hiện nay, và nó được dùng ở rất rất nhiều quốc gia. Tuy nhiên, không phải vì nó quá phổ biến mà nó lại đơn giản và dễ hiểu. Để hiểu được nó thực sự là gì, mời anh em đọc qua một vài dòng về lịch sử hình thành của nó dưới đây!

James Watt (người phát minh ra động cơ hơi nước năm 1776) đã quyết định tạo ra một đơn vị đo lường “sức mạnh” mới, để so sánh trực tiếp những cỗ máy hơi nước của ông với những con ngựa – vật nuôi đang thống trị ngành công nghiệp vận tải thời bấy giờ. Qua thử nghiệm, Watt đã quyết định rằng: 1 mã lực (1 Horsepower) tương đương với công mà 1 con ngựa vận chuyển khối lượng 33.000 pounds (~14.97 tấn) lên cao 1 feet, trong 1 phút. Hay đơn giản hơn là nâng 550 pounds (~250kg) lên cao 1 feet, trong 1 giây.

Đọc xong những con số trên thì mình thấy hơi nhức đầu rồi đó, quả thật là chúng ta khó có thể hiểu được “con ngựa” đó nó to cỡ nào, nó ăn cái gì mà khoẻ dữ thần vậy, abc, xyz… Tuy nhiên, đó chỉ là định nghĩa từ nhà khoa học vĩ đại James Watt, chúng ta chỉ cần biết được 1 Hp là tương đương với một công để tạo ra lực kéo như vậy mà thôi.

Mặc dù khó hiểu về bản chất như vậy, nhưng Mã lực lại là đơn vị được dùng phổ biến nhất cho đến tận ngày nay. Bây giờ, chúng ta sẽ không nói về bản chất của nó nữa, mà nên bàn về công thức tính ra Mã lực từ mô-men xoắn và vòng tua máy, nó đơn giản hơn nhiều:

Công suất (Hp) =Mô-men xoắn (lb-ft) x Vòng tua máy (RPM) / 5252

Anh em chú ý là công thức này sử dụng đơn vị “lb-ft” cho phần mô-men xoắn, chứ không phải dùng đơn vị “Nm” như cách tính kW nha! Và ở đây là công thức tính công suất (theo đơn vị Hp) ở mọi vòng tua máy luôn, chứ không phải chỉ là công suất tối đa nhé! Nó khác nhau nhiều đó! ?

Câu chuyện phức tạp của đơn vị “mã lực” – Hp – này vẫn chưa dừng lại ở đó, bởi vì nó có những biến thể khác nữa, cụ thể là Bhp (Brake horsepower) và Whp (Wheel horsepower). Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu từng đơn vị đó là gì, ý nghĩa ra sao nhé! :D
Về cơ bản, các biến thể của đơn vị “Mã lực” này được sinh ra do sử dụng cách “đo” khác nhau. Cụ thể, Bhp (Brake horsepower) được người Anh sử dụng khá phổ biến, nó là đơn vị công suất được tính toán ra bằng cách sử dụng một trống phanh thủy lực cỡ lớn bên trong, nó sẽ đo lực phanh được tạo ra bởi lực quay của trục khuỷu, từ đó tính ra được công suất tạo ra tại trục khuỷu của động cơ. Để anh em dễ nắm bắt hơn, công thức đổi từ Hp sang Bhp sẽ là: 1Hp = 0.986 Bhp.

Còn Whp (Wheel horsepower) thì anh em có thể hiểu ngay khi đọc cái tên tiếng Anh của nó. Nói đơn giản, đây là đơn vị công suất được đo trực tiếp tại bánh xe dẫn động, tuỳ vào hệ thống dẫn động nó là cầu trước, cầu sau, hay AWD mà công suất của động cơ được đo ở chỗ nào. Công cụ đơn giản và phổ biến nhất để đo công suất theo Whp chính là bàn Dyno, hoặc anh em cũng có thể đo công suất động cơ theo Whp bằng bất kỳ thiết bị khác có chức năng tương tự.

Theo mình, đây là đơn vị thể hiện công suất máy chính xác, thực tế và ý nghĩa nhất đối với bất kỳ chiếc xe nào, dù là ô tô hay mô tô. Đơn giản vì sức mạnh sinh ra từ động cơ phải đi qua thanh truyền, trục khuỷu, ly hợp, hộp số, trục dẫn động, vi sai, v.v… rồi cuối cùng mới đến bánh xe. Đây mới chính là nơi anh em cần cái công suất máy thể hiện ra một cách thực tế. Bởi vì nó phải truyền qua rất nhiều chi tiết & bộ phận khác nhau, và tất nhiên là phải có hao phí sinh ra, nên chắc chắn công suất đo theo Whp sẽ luôn thấp hơn công suất sinh ra trực tiếp từ động cơ tính theo Hp. Hai chiếc xe sở hữu động cơ giống hệt nhau, nhưng trước khi sức mạnh được truyền đến bánh xe dẫn động phải đi qua các bộ phận khác nhau, thì công suất tại bánh xe chắc chắn sẽ khác nhau! ?

Ps (Pferdestärke)

Ps (viết tắt của từ “Pferdestärke”, dịch từ tiếng Đức cũng có nghĩa là “mã lực”) là đơn vị đo công suất động cơ được sử dụng rất phổ biến ở Châu Âu trong thời gian gần đây, và hiện tại một số hãng xe châu Á cũng sử dụng đơn vị này khá thường xuyên, đơn giản bởi vì nó cũng được dịch ra là “Mã lực” và nó “cao” hơn Hp thông thường một chút. Điều này sẽ giúp ích phần nào cho việc làm Marketing của một số hãng xe, đơn giản là khi đổi sang Ps thì con số nó sẽ không chỉ cao mà còn tròn trịa, đẹp hơn. :D

Chính điều này đã làm cho không ít anh em bị rối rắm, và gây ra nhiều cuộc tranh cãi không hồi kết nếu không nắm rõ bản chất của 2 loại đơn vị đo công suất: Ps & Hp. Nói một cách rõ ràng chính xác hơn, Hp là “Mechanical Horsepower”, nó được tính thế nào thì ở trên mình đã nói rồi, cơ bản là nó hơi mơ hồ và có tuổi đời lâu lắm rồi, lúc đó chưa có một hệ thống đo lường chuẩn như bây giờ. Còn Ps là “Metric Horsepower”, nó được tính toán ra dựa trên những đơn vị đo lường nằm trong hệ thống hiện tại, hệ thống này được dùng trong rất nhiều ngành khoa học hiện tại, nên nó chuẩn và chính xác hơn đơn vị Hp kia. Nếu anh em có để ý thì hầu hết các động cơ thế hệ mới của các hãng xe Đức đều dùng đơn vị Ps này để thể hiện công suất. Trong tương lai không xa thì Ps sẽ được dùng phổ biến ở cả UK.

1Ps sẽ tương đương công nâng một vật nặng 75kg lên cao 1m theo phương thẳng đứng trong 1 giây. Và sau khi tính toán cụ thể ra theo phương trình toán học, thì người ta xác định được công suất động cơ tính theo Ps sẽ cao hơn con số tương tự nhưng tính theo Hp. Cụ thể, 1Ps = 0.986Hp, do đó khi đổi từ Hp sang Ps thì con số của Ps sẽ cao hơn Hp một tí là vậy.

Vậy thì chúng ta nên dùng đơn vị nào? Cái nào mới là chuẩn nhất?

Nếu anh em đã đọc kỹ những gì mình viết bên trên, thì anh em sẽ thấy:

• kW là đơn vị “chuẩn khoa học” nhất, bởi vì nó được dùng rộng rãi ở tất cả các lĩnh vực công nghệ khác và anh em cũng dễ dàng tính ra được công suất theo kW bằng cách sử dụng những đơn vị đo lường chuẩn thuộc hệ SI.
• Hp là đơn vị lâu đời lắm rồi, và định nghĩa của nó cũng hơi mơ hồ, không rõ ràng như các đơn vị khác, chưa kể các biến thể như Bhp và Whp sẽ dễ dàng làm anh em bị rối. Nếu phải dùng Hp thì mình thích dùng các Whp hơn, nó mang tính thực tế và có ý nghĩa rõ ràng nhất với một tín đồ đam mê tốc độ! :D
• Ps là phổ biến tại Đức nói riêng và Châu Âu nói chung, nó là một đơn vị hiện đại, được tính toán ra một cách chính xác, cao hơn Hp khoảng 1.4%, vì vậy nên nó thường được sử dụng trong các công việc làm Marketing, quảng bá hình ảnh này nọ. Do đó, nếu cần phải đổi từ Ps sang Hp thì anh em chỉ cần trừ ra xíu, tính nhẩm thôi cũng được. Nếu là người hay đọc thông số kỹ thuật thì anh em sẽ gặp đơn vị đo công suất này nhiều đó!

Hy vọng bài này sẽ giúp anh em hiểu rõ hơn về các thuật ngữ và các đơn vị đo công suất động cơ đốt trong, từ đó sẽ dễ nắm bắt hơn khi đọc các tài liệu hay thông số kỹ thuật về xe.
Ảnh: (1), (2)