เครื่องยนต์แก๊สโซลีนมีอะไรบ้าง

ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์ทั้งสองประเภทสามารถสรุปได้ 4 ข้อใหญ่ๆ ดังนี้

1. การส่งเชื้อเพลิงและการจุดระเบิด

ในเครื่องยนต์แก๊สโซลีน  น้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศผสมกันนอกกระบอกสูบคือ ในคาร์บูเรเตอร์และในท่อไอดี  ส่วนผสมดังกล่าวถูกดูดเข้ากระบอกสูบในจังหวะดูด และถูกอัดในจังหวะอัด  ส่วนผสมจะจุดระเบิดและเผาไหม้โดยอาศัยประกายไฟจากหัวเทียน

ในเครื่องยนต์ดีเซล อากาศเพียงอย่างเดียวเท่านั้นที่ถูกดูดหรืออัดเข้ากระบอกสูบ อากาศภายในกระบอกสูบถูกอัดในจังหวะอัด ทำให้อากาศมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น หัวฉีดจะฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเข้ากระบอกสูบ และผสมกับอากาศร้อนเกิดการจุดระเบิดเผาไหม้ จะเห็นได้ว่าน้ำมันเชื้อเพลิงผสมกับอากาศภายในกระบอกสูบ

ดังนั้นในเครื่องยนต์ดีเซลจึงไม่มีคาร์บูเรเตอร์ และหัวเทียนสำหรับจุดระบิด แต่มีหัวฉีดสำหรับฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยโดยอาศัยแรงดันจากปั๊ม

2. อัตราส่วนกำลังอัด

อัตราส่วนกำลังอัดคือ อัตราส่วนระหว่างปริมาตรภายในกระบอกสูบขณะที่ลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งศูนย์ตายล่าง (BDC) กับปริมาตรภายในกระบอกสูบขณะที่ลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งศูนย์ตายบน (TDC) ดูรูปที่ 2

อัตราส่วนกำลังอัด 8:1 แก๊สโซลีน อัตราส่วนกำลังอัด 16:1 ดีเซล

อัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์แก๊สโซลีนอยู่ในช่วง 6-11 ส่วนของเครื่องยนต์ดีเซลอยู่ในช่วง 11-23 จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์แก๊สโซลีนน้อยกว่าของดีเซล

เนื่องจากในเครื่องยนต์ดีเซลอากาศอย่างเดียวเท่านั้น ถูกอัดในกระบอกสูบในจังหวะอัด จึงจำเป็นต้องใช้อัตราส่วนกำลังอัดที่สูงๆ เพื่อให้อากาศที่ถูกอัดมีอุณหภูมิสูงขึ้น มากพอจนสามารถจุดระเบิดน้ำมันเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้ามาได้อัตราส่วนกำลังอัดที่สูงนี้ ทำให้เครื่องยนต์ดีเซลมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์แก๊สโซลีน

อัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์แก๊สโซลีนที่ใช้กันในปัจจุบันต่ำกว่าของดีเซล และไม่สามารถใช้ให้สูงเหมือนดีเซลได้ สาเหตุสำคัญคือส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิง และอากาศเมื่อถูกอัดด้วยอัตราส่วนกำลังอัดสูงๆ จะเกิดการจุดระเบิดตัวเองก่อนเกิดประกายไฟที่หัวเทียน จึงเกิดแรงดันสวนทางการเคลื่อนที่ของลูกสูบซึ่งเรียกว่าน็อค

เนื่องจากอัตราส่วนกำลังอัดสูบจะให้ประสิทธิภาพสูงตามไปด้วย ดังนั้นได้มีการพยายามปรับปรุงน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีนให้มีอุณหภูมิของจุดติดไฟสูงขึ้น เพื่อป้องกันการจุดระเบิดตัวเอง น้ำมันพวกนี้จะมีอ๊อกเทนนัมเบอร์สูงและเรียกกันทั่วๆ ไปว่าน้ำมันซุปเปอร์ อ๊อกเทนนัมเบอร์ โดยปกติแล้วจะมีค่าสูงสุดแค่ 100 แต่ปัจจุบันสามารถทำน้ำมันเชื้อเพลิงให้มีอ๊อกเทนนัมเบอร์สูงกว่าได้ โดยการเติมสารประกอบของตะกั่วคือ เตทตราเอทธิลลีด (Tetra ethyl lead) แต่ปริมาณการเติมก็จะต้องจำกัด เพราะสารประกอบของตะกั่วจะออกมาพร้อมกับไอเสีย และมีอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต

ดังนั้นอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์แก๊สโซลีนจึงถูกจำกัด และไม่สามารถใช้ให้สูงเหมือนเครื่องยนต์ดีเซลได้

3. การออกแบบชิ้นส่วนเครื่องยนต์

       อัตราส่วนกำลังของเครื่องยนต์ดีเซลมีค่าสูง จึงทำให้แรงดันภายในกระบอกสูบเนื่องจากการเผาไหม้ของน้ำมันเชื้อเพลิงมีค่าสูงตามไปด้วย  ดังนั้นชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์ดีเซล เช่น ลูกสูบกระบอกสูบ เพลาข้อเหวี่ยง แบริ่ง เป็นต้น จะต้องออกแบบให้มีความแข็งแรงเป็นพิเศษ ส่วนสำคัญอีกชิ้นหนึ่งคือหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลจะต้องออกแบบให้สามารถฉีดน้ำมันเป็นฝอยได้ขนาดที่เหมาะสมกับการเผาไหม้เมื่อรวมตัวกับอากาศร้อนภายในกระบอกสูบ จึงทำให้เครื่องยนต์ดีเซลมีราคาแพงและน้ำหนักมากกว่าเครื่องยนต์แก๊สโซลีน

ปัจจุบันนี้วัสดุวิทยามีความเจริญก้าวหน้ามาก  ชิ้นส่วนต่างๆ ที่สำคัญของเครื่องยนต์จึงมักทำจากวัสดุผสมซึ่งทำให้เครื่องยนต์มีความแข็งแรงแต่มีน้ำหนักเบา

4. ชนิดของน้ำมันเชื้อเพลิง

น้ำมันเชื้อเพลิงแต่ละชนิดให้พลังงานเมื่อการเผาไหม้ออกมาไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับปริมาณอะตอมของไฮโดรเจนภายในโมเลกุล  ถ้ามีอะตอมไฮโดรเจนมากจะให้พลังงานที่มากกว่า

น้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลมีอุณหภูมิของจุดติดไฟต่ำ และให้พลังงานมากกว่าน้ำมันที่ใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน นอกจากนี้ราคายังถูกกว่าอีกด้วย

น้ำมันที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลคือน้ำมันโซล่า ส่วนที่ใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีนคือน้ำมันเบนซิน

บางคนอาจสงสัยว่าเมื่อน้ำมันโซล่ามีราคาถูกและให้พลังงานมากกว่าน้ำมันเบนซิน ทำไมจึงไม่เอาไปใช้แทนน้ำมันเบนซิน คำตอบก็คือ น้ำมันโซล่ามีอุณหภูมิของจุดติดไฟต่ำเมื่อไปใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน น้ำมันจะจุดระเบิดตัวเองเกิดน็อคอย่างรุนแรง ไม่สามารถใช้งานได้ ถ้าเอาน้ำมันเบนซินไปใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลแล้วละก็น้ำมันจะไม่จุดระเบิดเพราะมีอุณหภูมิของจุดติดไฟสูง ซ้ำราคายังแพงกว่าน้ำมันโซล่าอีกด้วย

ข้อเปรียบเทียบทั่วไปของเครื่องยนต์แก๊สโซลีนกับดีเซล

ความประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง ดีเซลประหยัดกว่า

เวลาการใช้งานก่อนบำรุงรักษา ดีเซลนานกว่า

ทำงานสม่ำเสมอ ดีเซลดีกว่า

เวลาก่อนเปลี่ยนน้ำมันหล่อลื่น ดีเซลนานกว่า

ประสิทธิภาพ ดีเซลสูงกว่า

น้ำหนักต่อกำลังม้า แก๊สโซลีนเบากว่า

ราคาเครื่องยนต์ แก๊สโซลีนถูกกว่า

สตาร์ทเครื่องยนต์เมื่ออากาศเย็น แก๊สโซลีนง่ายกว่า

อัตราเร่ง  แก๊สโซลีนเร่งได้เร็วกว่า

จำนสยรอบสูงสุด/นาที แก๊สโซลีนสูงกว่า

ที่มา:ธีระยุทธ  สุวรรณประทีป