แรงม้า -แรงบิด เข้าใจอย่างแท้จริง มันต่างกันอย่างไร

ถึงแม้วันนี้รถยนต์จะเปลี่ยนไปอย่างมาก เรามีเครื่องยนต์ใหม่ๆ หลายแบบมาทำตลาด ไปจนกระทั่งรถยนต์ไฮบริดที่มีทั้งเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าในรถยนต์คันเดียว หากทุกครั้งที่พูดถึงพละกำลังจากรถยนต์สักคัน เรื่องราวของแรงม้าและแรงบิด จะถูกตีแผ่นำเสนอเรื่อยมาก หลายคนคงสงสัยว่า พวกมันสำคัญไฉน และอะไร สำคัญกว่ากัน

การใช้คำว่า “แรงม้า” และ “แรงบิด” เป็นดัชนีชี้วักประสิทธิภาพในการทำงานของเครื่องยนต์ที่ติดตั้งในรถยนต์ที่เราใช้ ยิ่งตัวเลขมากก็หมายถึงมันยิ่งมีกำลังมาก และเช่นเดียวกันกับแรงบิดด้วย

แรงม้า คืออะไร

“แรงม้า” เชื่อว่าหลายคนน่าจะเคยได้ยินชื่อมันมานาน ไม่รู้ว่ามันหมายถึงอะไร แต่รู้ว่ายิ่งมากยิ่งดีก็เท่านั้นแหละเพียงพอแล้ว

เรื่องราวของ “แรงม้า” เกิดขึ้นมานานตั้งแต่สมัยปฏิวัติอุตสาหกรรม เมื่อมีความพยายามสร้างจินตนาการให้เห็นว่า ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่ทำงานเชิงกลไกมีประสิทธิภาพเท่าไร อะไรเลยจะดีเท่าเปรียบเทียบให้เห็นกำลังที่จะได้จากเครื่องยนต์ จากการทำงานของม้าที่ใช้มาตั้งแต่ก่อนยุคเครื่องยนต์จะถูกนำมาใช้ในงานต่างๆ

James Watt  เป็นคนแรกที่คิดเรื่องนี้ขึ้นมา  เพื่อให้ผู้คนเห็นประสิทธิภาพในการทำงานของเครื่องยนต์ เมื่อเทียบกับการทำงานด้วยม้า ที่นิยมใช้สมัยนั้น โดยเขามีการศึกษาพบว่า ในเวลา  1 นาที ม้าจะสามารถยกของ 33,000 ปอนด์ ได้  1 ฟุต

ถ้าคุณคิดว่ามันดูไกลตัวมากในยุคนี้ ที่เราไม่ได้ใช้ม้าทำงานต่างๆ อีกต่อไป นอกจากเก็บไว้ในคอก แล้วนำมันมาขี่เล่นยามว่าง…คุณคิดถูกแล้ว

ดังนั้นในระยะหลังจึงมีการพยายามบัญญัติค่ามาตรฐานแรงม้าสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน บ้างเรียก CV (chevaux vapeur) แต่ส่วนใหญ่ เราน่าจะเคยได้ยินหน่วย “PS” (pferdestärke) มันเทียบเท่า 0.976 แรงม้าดั้งเดิม จึงเป็นสาเหตุว่า ทำไม เวลาเราเห็นเครื่องยนต์ 300 PS   แล้ว แรงม้าจะตกลงไป 3-4 แรงม้า เมื่อคำนวณเป็น   HP   (Horse Power)   มันฟังดูดีมากกว่า ด้วยตัวเลขมากกว่าแรงม้าจริงที่เครื่องยนต์ทำได้

แต่ระยะหลังเริ่มมีการทักท้วงจากบรรดานักฟิสิกส์ และนักคณิตศาสตร์ชั้นนำว่า การบอกกำลังที่ดีที่สุด น่าจะใช้หน่วยวัตต์ มากกว่า โดย 1 แรงม้า เทียบเท่า 0.7457 กิโลวัตต์

หลายคนคิดว่ามันฟังดูแปลก ๆ ที่จะตอบคำว่า “รถคุณเครื่องแรงแค่ไหน” เจ้าของรถก็ตอบว่า อ่อ รถเราใช้เครื่องยนต์แรงมากแค่ .. กิโลวัตต์”  แถมเมื่อเอากำลังเครื่องยนต์ทำได้มาคูณดูแล้ว คุณจะพบว่า เครื่องยนต์ 200 แรงม้า ที่เราว่าแรงมากมาย พอแปลงเป็นหน่วยวัตต์ พวกมันดูกระจอกงอกง่อยมาก ด้วยพวกมันเทียบเท่าเพียง 149 กิโลวัตต์ เท่านั้นเอง

แล้วแรงม้า บอกอะไร…

ถึงตรงนี้ผมเชื่อว่า หลายคนน่าจะเข้าใจแรงม้ามากขึ้น แต่มันบอกอะไรเราล่ะ

แรงม้า เป็นแรงที่บอกกำลังเครื่องยนต์ที่อยู่ใต้ฝากระโปรงรถของเราว่ามีกำลังสูงสุดมากเท่าไร ยิ่งกำลังเยอะ หมายถึงรถคุณก็ยิ่งวิ่งได้เร็วขึ้น อัตราเร่งเร็วขึ้น และแน่นอน เมื่อเปรียบเทียบกับรถยนต์สองคันที่มีแรงม้ามากน้อยแตกต่างกัน แต่มีน้ำหนักเท่ากัน รถที่มีแรงม้ามากกว่า ย่อมมีความสามารถที่จะทำความเร็วสูงสุดมากกว่า มันเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปถึงอีกจุดหนึ่งไวกว่า  อย่างไม่ต้องสงสัย

จึงเป็นสาเหตุว่า คนรักความเร็ว ชอบแต่งรถเพื่อการแข่งขัน จะพูดถึง คำว่า “แรงม้า” มาเป็นพิเศษ เพื่อบ่งว่ารถเขาแรงแค่ไหนกัน

แรงบิดคืออะไร

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ตั้งแต่เครื่องยนต์ดีเซลเข้ามามีบทบาทสำคัญในรถยนต์หลายรุ่น “แรงบิด” กลายเป็นที่รู้จักมากขึ้น ในบรรดานักขับทั้งหลาย

แรงบิด คือ แรงกระทำที่เกิดขึ้นเพื่อให้เกิดแรงหมุนเกิดขึ้นยังจุดที่กำหนด สำหรับรถ มันหมายถึง กำลังขับที่ปั่นไปสู่ชุดเพลา ก่อนจะถ่ายทอดกำลังแรงบิดดังกล่าวลงล้อ เพื่อทำให้เกิดการขับเคลื่อนต่อไป

สาเหตุที่แรงบิดสำคัญไม่แพ้แรงมาก เนื่องจากแรงบิดเป็นกำลังเบื้องต้นที่เครื่องยนต์กระทำ ด้วยการอาศัยการจุดระเบิดให้เกิดแรงหมุนชุดเพลาข้อเหวี่ยงเกิดเป็นแรงบิดถ่ายทอดไปหาชุดล้อ

แรงบิดก็คล้ายๆพี่บึกกล้ามใหญ่ ยิ่งแรงบิดมากคุณยิ่งออกตัวจากจุดหยุดนิ่งดีกว่า คุณสามารถรับน้ำหนัก (แบกของ-สัมภาระ และจำนวนคน) มากกว่า รวมถึงยังมีผลประโยชน์ในการลากจูงมากกว่า รถที่มีแรงบิดต่ำกว่า

คุณคงพอจะเห็นภาพว่า “แรงบิด” เป็นสิ่งที่เราได้ใช้กันจริงๆ ในชีวิตประจำวัน เช่นออกตัวจากไฟแดง ,ใช้ในการเร่งแซง หรือจะการบรรทุกสิ่งต่างๆ ในรถยนต์บางประเภท หากส่วนที่สำคัญของการมีแรงบิดเยอะ ก็จำเป็นต้องสามารถถ่ายทอดกำลังแรงบิดทั้งหมดลงสู่ถนนให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ด้วย

สมมุติ คุณมีรถคันหนึ่งที่มีแรงบิด 400 นิวตันเมตร กำลังแรงบิดขนาดนี้มากพอจะลากจูงรถพ่วง 18 ล้อไปสบายๆ แต่รถคุณใช้ยางขนาดเล็ก ทำให้แรงบิด 400 นิวตันเมตรไม่สามารถลงถนนได้หมด เนื่องจากชุดยางรับได้น้อยกว่านั้น ทำให้เกิดอาการแรงบิดเอาชนะล้อและยาง เกิดเป็นอาการล้อฟรี และอาจจะไม่สามารถลากจูงได้ตามต้องการ เนื่องจากไม่สามารถถ่ายทอดแรงบิดได้หมด

ดังนั้นรถกระบะปัจจุบันส่วนใหญ่ จึงมีขนาดหน้าสัมผัสยางค่อนข้างใหญ่มาก เพื่อถ่ายกำลังแรงบิดสูงสุดลงถนนให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้

เช่นเดียวกัน ด้วยประโยชน์ในการผลัก หรือกระทำกับล้อและยาง อย่างทันทีทันใด รถยนต์สมัยใหม่จำนวนไม่น้อยจึงมัก เซทเครื่องยนต์ในลักษณะที่มี แรงบิดสูงสุดระนาบต่อเนื่อง หรือ   Flat Torque มันช่วยให้รถตอบสนองดี เวลาคนขับต้องการการตอบสนองทันท่วงทีในระหว่างการขับขี่

แล้วอะไรสำคัญกว่า

มาถึงตรงนี้เชื่อว่า หลายคนคงพอเห็นภาพความจริงที่เกิดจึ้น เมื่อเราพูดถึงกำลังของเครื่องยนต์ และแรงบิดของเครื่องยนต์

กำลังของเครื่องยนต์ ในที่นี้เราหมายถึง “แรงม้า”ของเครื่องยนต์ มันเป็นการบ่งชี้ว่ารถรุ่นนั้นๆ มีความสามารถเท่าไรที่จะทำงาน ในการขับเคลื่อน เช่น รถยี่ห้อหนึ่งมีกำลัง 150 แรงม้า มันอาจพุ่งไม่เร็ว หรือ เร่งเร็วเท่ารถ 200 แรงม้าอย่างแน่นอน นั่นเพื่อให้ผู้ซื้อเห็นภาพ และเข้าใจง่ายๆ

แต่กลับกันแรงบิด เป็นกำลังที่เกิดจากกำลังของเครื่องยนต์อย่างแท้จริง และได้ใช้ในงานจริงในหลายจังหวะการขับขี่ อาทิ ระหว่าง เร่งแซง ความสามารถในการบรรทุก และลากจูง  รถที่ที่แรงบิดมากกว่าจะตอบสนองดีกว่าอย่างไม่ต้องสงสัย  หรือพูดแบบง่าย มันเป็นสิ่งที่คุณรู้สึกได้ทันที

ไม่แปลกถ้าคุณจะรู้สึกว่า กำลังของเครื่องยนต์ในรถกระบะสมัยนี้มันทันอกทันใจดีจัง นั่นเพราะแรงบิดมันสูงมากขนาดรถสปอร์ตสมัยก่อน ยังอาจจะมีอาย แต่เมื่อคุณลองขับรถกระบะสมัยใหม่ยาวๆ จะรู้ว่า พวกมันไม่ได้เร่งดีกว่ารถสปอร์ตสมัยก่อน โอเค น้ำหนักอาจจะเป็นปัจจัยหนึ่ง แต่ถ้าตัดเรืองน้ำหนักออกไป กำลังเครื่องยนต์ที่น้อยกว่า ของเครื่องยนต์ดีเซล (มันทำแรงบิดมากกว่าเนื่องจากมีกำลังอัดแรงกว่า) แต่มีรอบเครื่องยนต์ ทำให้พวกมัน ยังไม่สามารถเร่ง 0-100 ก.ม./ช.ม. ด้วยเลขตัวเดียวได้ และความเร็วปลายก็ไม่ได้ทะลุ 200 ก.ม./ช.ม. อย่างที่เรารู้สึก จากการตอบสนองจากอาการหลังติดเบาะของะวกมัน

อย่างไรก็ดี ทั้งแรงม้าและแรงบิดมีความสำคัญพอๆ กัน ถ้าคุณอยากเร่งให้เร็ว จุดที่เป็นค่าแรงบิดสูงสุด คือ จุดที่คุณจะเร่งรถได้เร็วที่สุด

กลับกันในจุดที่เครื่องยนต์มีกำลังมากที่สุด หมายถึง จุดที่เครื่องยนต์ทำงานเต็มกำลังมากที่สุด เพื่อทำให้งานเสร็จสิ้นอย่างรวดเร็ว  (ทำความเร็วมากกว่า) เช่นเคลื่อนรถจากจุดหนึ่ง ไปจุดหนึ่ง

พูดแบบนี้หลายคนอาจจะคิดว่ามันก็คล้ายๆ กัน แต่ความจริงแล้วไม่ใช่เลย รถที่มีกำลังมากกว่า จะเร่งในระยะ 400 เมตร ได้เร็วกว่ารถที่มีกำลังเครื่องยนต์น้อยกว่า แต่รถที่มีกำลังแรงบิดดีกว่าอาจจะออกตัวได้ดีกว่า และเร่งได้ดีต่อเนื่อง ถ้ามีแรงบิดสูงสุดต่อเนื่องมากพอ ทว่าส่วนใหญ่แล้วรถที่มีกำลังแรงม้ามากกว่า ก็มักจะมาพร้อมแรงบิดมากกว่าด้วยเช่นกัน โดยเฉพาะในรถเครื่องเบนซิน

และถึงแม้จุดที่เครื่องยนต์มีกำลังสูงสุดจะเป็นคนละจุดกับ ที่แรงบิดสูงสุดเกิดขึ้น แต่บางครั้งการใช้เกียร์ที่มีอัตราทดต่ำกว่า ก็ทำให้มีแรงบิดที่สูงกว่าได้ในจังหวะที่เครื่องยนต์มีกำลังสูงสุด

ยกตัวอย่างเช่นกำลังแรงบิดสูงสุด 200 นิวตันเมตร ที่เกียร์ 4 มีอัตราทดเกียร์ เท่ากับ 1.000 คุณ จะได้กำลังแรงบิดสูงสุดเท่ากับ 200 นิวตันเมตร กลับกันคุณลดเกียร์ลงมาที่เกียร์ 3  ที่มีอัตราทดเท่ากับ 1.628  และคุณเร่งรอบเครื่องยนต์ยังจุดที่กำลังเครื่องยนต์สูงสุด ใช่แรงบิดสูงสุดอาจจะไม่ใช่ 200 นิวตันเมตร มันอาจจะดรอปลงไปสัก 20 นิวตันเมตร (สมมุติ) แต่คุณก็ทำแรงบิดมากกว่าอยู่ดี โดยอาศัยอัตราทดเกียร์ในที่นี้ คุณจะได้แรงบิดเท่ากับ 1.628*180 = 293 นิวตันเมตร

นี่จึงเป็นสาเหตุหนึ่งที่ว่าถ้าจะเร่งแซง ทำไมคุณต้องตบเกียร์ลงตำแหน่งที่ต่ำกว่า หรือทำไม เกียร์อัตโนมัติจึงคิกดาวน์ หรือลดเกียร์ลง เมื่อคุณต้องการอัตราเร่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว มันไม่ได้พาคุณไปจุดที่รถมีกำลังแรงบิดสูงสุด แต่พาคุณไปสู่จุดที่มีกำลังเครื่องยนต์มากที่สุด แล้วอาศัยอัตราทดเกียร์เพิ่มแรงบิดต่างหาก

นี่จึงเป็นสาเหตุที่รถแข่งมักจะเร่งเครื่องไปยังรอบกำลังสูงสุดเสมอ เพื่อใช้ประโยชน์จากกำลังจากเครื่องยนต์สร้างแรงบิดมากกว่าจุดที่เครื่องยนต์มีแรงบิดสูงสุด

ดังนั้นกลับมาที่เรื่องใกล้ตัว ถ้าคุณต้องการรถที่ขับสนุกขับมันส์ เร้าใจวิ่งไวๆ ออกตัวเร่งได้เลขตัวเดียว  แบบว่า พ่อใหญ่ไม่กลัวใบสั่งส่งถึงบ้าน รถที่มีกำลังเครื่องยนต์มากกว่า จะตอบโจทย์ได้อย่างแน่นอน จัดไปอย่าได้เสีย

แต่ถ้าคุณต้องใช้รถ เพื่อการบรรทุก ไม่ว่าจะของหรือคน , เน้นขับรถเพื่อการใช้งานที่แท้จริง ไม่ได้คิดว่า ความเร็วปลาย หรือต้องการไปถึงที่หมายโดยไวเป็นเรื่องสำคัญมาก “แรงบิด” คือเพื่อนแท้ที่ควรมองหา

ผมเชื่อว่ามาถึงตรงนี้เพื่อนๆ น่าจะพอเข้าใจแล้วว่า แรงบิดกับแรงม้าต่างกันอย่างไรบ้าง พวกมันทำงานร่วมกัน เพียงแต่มีหน้าที่ต่างกันและสนองต่อการใช้งานต่างกัน มันอยู่ที่ว่าคุณจะเลือกอะไร ก็เท่านั้นเองครับ

เรื่องโดย ณัฐยศ ชูบรรจง นักทดสอบรถยนต์ และ คอลัมนิสต์ เว็บไซต์   Ridebuster.com  ติดตามผลงานการเขียน และข้อมูลที่น่าสนใจได้ทาง  Facebook 

ติดตามข่าวสารและบทความดีๆ จากพวกเรา Ridebuster.com