เครื่องยนต์ดีเซล ทำไมถึงมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องเบนซิน

แบ่งปันเรื่องนี้

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาต้องยอมรับว่า เครื่องยนต์ดีเซล เป็นที่พูดถึงอย่างมากในฐานะพระเอกในการลดการปล่อยไอเสีย ทั้งยังมีประสิทธิภาพในการขับขี่อย่างมาก

เครื่องยนต์ดีเซลเป็นที่ต้องการของลูกค้าทั่วโลกไม่เว้นกระทั่งชาวไทย มันให้กำลังขับเคลื่อนมากกว่า ตอบสนองดีกว่า แม้ว่าจะไม่สามารถเรื่องเสียงการทำงานที่มีความดังกล่าวเครื่องยนต์เบนซินได้ ทว่าขุมพลังแบบนี้ก็ได้รับการยอมรับทั่วโลกว่ามันมีประสิทธิภาพในการทำงานมากกว่า เครื่องเบนซิน และยังเชื่อกันแบบนั้นอยู่ แม้ว่าจะมีการเปิดเผยเรื่องราวของการโกงค่าไอเสียครั้งมโหราฬ  ที่ทำให้ทั่วโลกต้องคิดใหม่เรื่องเครื่องยนต์สันดาปแบบนี้

Volkswagen รถดีเซล

เครื่องยนต์ดีเซล มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์เบนซินมายาวนาน และเป็นที่ยอมรับในวงการวิศวกรรมทั่วโลก ความเจ๋งของมันประกอบด้วย 2 ส่วนสำคัญ คือ ตัวน้ำมันดีเซลเอง และอีด้านคือการออกแบบเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพ และพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง

น้ำมันดีเซล เรื่องไม่ลับที่ทำให้มันเจ๋งกว่า

คนใช้รถทั่วไปอาจจะไม่ได้ศึกษาเรื่องค่าพลังงานที่ได้จากน้ำมันมากนัก แต่ในวงการเคมี เป็นที่รู้กันว่า น้ำมันดีเซลมีค่าพลังงานในภาพรวมมากกว่าน้ำมันเบนซิน โดยเฉพาะถ้ายิ่งเทียบความคุ้มค่าที่จ่ายไป ถือว่าดีกว่ามาก

เรื่องนี้อาจจะลึกสักหน่อย แต่ ในน้ำมันดีเซล มีค่าพลังงาน 45.5 เมกะจูลต่อกิโลกรัม ส่วนน้ำมันเบนซิน 100%   มีค่าพลังงาน 45.8 เมกะจูลต่อกิโลกรัม

ฟังแบบนี้น้ำมันเบนซินดูมีค่าพลังมากกว่าแต่เมื่อมาเปรียบเทียบเป็นหน่วยลิตร กลับพบว่า ความหนาแน่นพลังงานของน้ำมันดีเซลมีค่า(โดยมาตรฐาน) 36.9 เมกะจูล/ลิตร กลับกันน้ำมันเบนซิน 100%  มีค่าเดียวกันเพียง 33.7 เมกะจูลต่อลิตร

หรือมันมีค่าพลังงานในเนื้อน้ำมันมากกว่าราว 20% ในตัวน้ำมันอยู่แล้ว (ที่มาข้อมูล acea.be)

เครื่องยนต์ที่ทำงานแตกต่างและพัฒนาต่อเนื่อง

เมื่อมามองเครื่องยนต์เอง หลายคนน่าจะทราบดีอยู่แล้วว่า การทำงานเครื่องดีเซล ใช้หลักการบีบอัดอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้ และใช้การจุดระเบิดด้วยตัวเองจากน้ำมันดีเซล ทำให้กลไกลลูกสํบหมุนเพื่อสร้างกำลัง

มันต่างจากหลักการเครื่องยนต์เบนซินโดยสิ้นเชิง การให้น้ำมันจุดระเบิดด้วยตัวเองเมื่อโดยความร้อนของอากาศ ที่บีบอัดในห้องเผาไหม้ แทนการปล่อยวาปไฟผ่านหัวเทียนเข้าไป(ในเครื่องเบนซิน) ทำให้มีความรุนแรงในการจุดระเบิดมากกว่าเครื่องยนต์เบนซิน ทำให้กำลังแรงระเบิดของเครื่องยนต์ดีเซลมีความรุนแรงสูงกว่าในการทำงาน

Volkswagen รถเครื่องยนต์ดีเซล
ในยุโรปเดมทีนิยมใช้รถเครื่องดีเซล เพราะพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพมากว่า แม้แต่รถเก๋งก็ตามที

กำลังอัดสูง ส่งผลให้มันสร้างแรงบิดดีกว่า เราจึงเห็นเครื่องยนต์ดีเซลมีแรงบิดสูงกว่า แม้จะเป็นพื้นฐานเครื่องยนต์เดียวกันกับเครืองยนต์เบนซิน

ยกตัวอย่าง  เครื่องยนต์บ๊อกเซอร์ ดีเซล ที่ใช้พื้นฐานของเครื่องยนต์เบนซินในการพัฒนา ก็ยังมีแรงบิดสูงกว่าถึง 350 นิวตันเมตร ในเครื่องยนต์ 2.0 ลิตร ดีเซล ที่เคยวางจำหน่ายในอดีต อัตราเร่ง 0-100 ก.ม./ช.ม. เร็วกว่าราว 1 วินาที แม้ว่าจะฟังไม่มากนักก็ตาม

นอกจากนี้เครื่องยนต์ดีเซล ยังประหยัดน้ำมันกว่า ในการทดสอบจริงของ  Drive.com.au   พบว่า เครื่องดีเซลซูบารุ กินน้ำมันเพียง 7.4 ลิตร/100 ก.ม. กลับกันเครื่องเบนซินกิน 9.2 ลิตร/100 กิโลเมตร ในการทดสอบบนเส้นทางเดียวกัน

เครื่องยนต์ดีเซล GD Efficient Boost
เครื่องยนต์ดีเซล GD Efficient Boost – Toyota

สาเหตุที่เครื่องเบนซินกินน้ำมันมากว่า เนื่องจากเครื่องยนต์ดีเซลใช้สูตรการให้กำลัง จ่ายน้ำมันแบบ Lean Burn   มายาวนาน ซึ่งจ่ายน้ำมันน้อยกว่าอากาศในห้องเผาไหม้ ผิดกับเบนซินเดิมทีใช้สูตรสัดส่วน 14.7/1 ก่อนมาเปลี่ยนเป็นแบบ  Lean Burn  ในระยะหลัง

ส่วนสำคัญที่ทำให้มันยิ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าอีกด้านก็มาจากการพัฒนาเครื่องยนต์ต่อเนื่อง อาทิ ติดตั้งระบบ Direct injection   ฉีดตรงเข้าห้องเผาไหม้ รวมถึงมีการติดตั้งระบบเทอร์โบเข้ามาเป็นมาตรฐาน เช่นเดียวกัน การพัฒนาระบบจ่ายน้ำมันแรงดันสูง หรือ  Commonrail  ทำให้ การจ่ายน้ำมันมีความระเอียดมากขึ้น เผาไหม้ได้รุนแรงขึ้น มีกำลังและประสิทธิภาพมากขึ้น

จะเห็นได้ว่าเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ มีกำลังต่ำๆ ก็ 180 แรงม้า แรงบิดพื้นฐาน 400 นิวตันเมตร ในกลุ่มเครื่องยนต์ดีเซล 2.0 ลิตร เทอร์โบเดี่ยว

 

เมื่อรวมกับที่เราเล่าไปตอนต้นว่าน้ำมันดีเซล มีประสิทธิภาพในด้านค่าหนาแน่นพลังงาน 20%  จึงทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลมากกว่าเครื่องเบนซิน

อย่างไรก็ดี แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่า แต่เครื่องยนต์ดีเซลเป็นจำเลยสำคัญในแง่การปล่อยไอเสีย จากข้อมูล ถ้าเทียบการปล่อยไอเสียแล้ว เครื่องดีเซลจะปล่อยพวกก๊าซอันตราย  Nox  หรือ ไนโตรเจนออกไซด์ออกมามากกว่า เนื่องจากการเผาไหม้ในอุณหภูมิสูง ของเครื่องยนต์  นั่นเป็นเหตุให้พวกมันต้องมีการควบคุมมาตรฐานการปล่อยไอเสียอย่างเข้มงวด จนต้องมีตัวกรองไอเสีย 2-3 ชั้น เพื่อไม่ให้ปล่อยก๊าซอันตรายออกมา รวมถึง มีระบบหมุนวนไอเสีย ทั้งหมด เพื่อทำให้มันมีความสะอาดในการปล่อยไอเสียดีที่สุด

ถ้าตอบว่า เครื่องดีเซลทำไม มีประสิทธิภาพมากกว่า โดยสรุป คือการวิศวกรรมใช้แรงอัดอากาศ แล้วให้น้ำมันจุดระเบิดด้วยตัวเอง เมื่อปล่อยน้ำมันเข้าไปในห้องเผาไหม้ เมื่อประกอบกับน้ำมันที่มีประสิทธิภาพคุณสมบัติพลังงานสูงกว่า ทำให้มันเหนือกว่า ทว่าก็ปล่อยไอเสียโดยเฉพาะพวกก๊าซอันตรายมากกว่าด้วยเช่นกัน 

 

 



แบ่งปันเรื่องนี้

Comments

comments