เกิดเป็นประเด็นขึ้นมา เมื่อมีผู้ใช้งานรถจำนวนมาก เลือกที่จะเติมน้ำมัน แก๊สโซฮอล 91 เข้ากับรถยนต์ Mazda 2 Skyactiv-G (มาสด้า 2 สกายแอคทีฟ-จี) เบนซิน ซึ่งระบุว่าต้องใช้น้ำมัน เบนซิน 95 แก๊สโซฮอล 95 หรือ แก๊สโซฮอล E20 เท่านั้น

มีความเชื่อที่ผิดหลายอย่างที่เราอาจจะหยวน ๆ ให้อภัยกันได้ แต่การบอกว่ารถ Mazda 2 เป็นรถราคาประหยัด จึงไม่จำเป็นต้องเติมน้ำมัน Octane สูงที่มีราคาแพงกว่าไม่กี่สตางค์ต่อลิตร หรือไม่เลือกเติมน้ำมันทางเลือก E20 ที่ระบุว่าใช้ได้เพราะคนบอกต่อกันมา นั้นเป็นเรื่องที่ผิดมหันต์!

อ่าน: ท่านทราบแล้วหรือยัง ว่า Mazda 2 กำลังจะเปิดตัวรุ่นใหม่ ในปลายปีนี้?

เนื่องจากการเติมน้ำมันที่มีค่า Octane ซึ่งก็คือเลข 91 หรือ 95 ที่เขียนอยู่ ไม่ถึงที่ผู้ผลิตกำหนดเอาไว้ จะส่งผลร้ายต่อเครื่องยนต์เป็นอย่างมาก!

วันนี้ เราจึงจะมาอธิบายว่า อะไรคือค่า Octane ของน้ำมันเบนซิน และทำไมการเติมน้ำมันให้ถูกต้องจึงเป็นเรื่องที่สำคัญอย่างยิ่ง!

ที่มาของค่า Octane Rating จะต้องเข้าใจการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในเสียก่อน

Charles Franklin Kettering (1876-1958) เป็นวิศวกรและนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันที่มีความสำคัญมากคนหนึ่งต่ออุตสาหกรรมยานยนต์โลก เขาทำงานให้กับบริษัทชื่อดังหลายแห่ง ทั้ง Dupont General Motors และยังเป็นผู้ก่อตั้งส่วน Delco ของบริษัท AC-Delco อีกด้วย

ทำไมเขาจึงมีความสำคัญต้องเอามาเปิดหัวนัก? คำตอบง่าย ๆ ก็คือ เขาเป็นทีมที่คิดค้นประเด็นเรื่องการพัฒนาประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในช่วงยุคบุกเบิก 1920

และท่านอาจจะทายได้แล้วว่า เขาเป็นผู้นำทีมที่พัฒนาค่า Octane Rating ขึ้นมา

รีบตอบมาเถอะว่า Octane Rating คืออะไร?

เราต้องรู้ก่อนไงครับว่าพื้นฐานหลักของเครื่องยนต์สันดาปภายในมันทำงานอย่างไร! คำตอบก็คือ มันเป็นการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง ผสมกับอากาศ จุดระเบิดในห้องเผาไหม้ ด้วยกำลังอัดของลูกสูบที่แบ่งออกเป็น 4 จังหวะ ดูด อัด ระเบิด คาย เมื่อลูกสูบขยับขึ้นลงด้วยแรงระเบิด ก็จะส่งกำลังต่อไปยังก้านสูบ ลงข้อเหวี่ยง ซึ่งเชื่อมไปยังระบบส่งกำลังของรถ

ปัญหาเกิดขึ้นในจังหวะ "อัด" หรือจังหวะที่ลูกสูบถูกแรงจากสูบที่สุดระเบิดอยู่ ผลักกลับขึ้นไปอัดส่วนผสมของอากาศในห้องเผาไหม้ ซึ่งเมื่อเกิดการอัด ก็จะมีความร้อนเกิดขึ้นในจุดต่าง ๆ และความร้อนดังกล่าวนี้อาจจะถึงขั้นทำให้ส่วนผสมนั้นเกิดติดไฟขึ้นมาได้ นั่นคือสิ่งที่เรียกว่า ชิงจุดระเบิด ภาษาอังกฤษ Pre-Ignition ซึ่งจะส่งผลทำให้เกิดปรากฎการณ์ที่แรงจุดระเบิดนั้นมากเกินไป หรือ Detonation และจะส่งผลทำให้เกิดอาการเขก หรือ Knocking

การเกิดการชิงจุดระเบิดนั้น ส่งผลเสียต่อเครื่องยนต์อย่างมาก เนื่องจากเป็นการจุดระเบิดที่ไม่ได้รับการควบคุม อยู่ในจังหวะที่เครื่องยนต์กำลังต้านแรงจากอีกสูบหนึ่ง และนั่นทำให้ลูกสูบขยับสั่นในห้องเผาไหม้ จนเกิดเป็นเสียง "เขก" ที่เรารู้จักกันดี นอกจากนั้นถ้าแรงระเบิดมาก ๆ แล้ว ยังอาจทำให้เกิดความเสียหายในแบบลูกสูบทะลุเลยทีเดียว

วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวนี้ ทำได้ในสองทางด้วยกัน 1. คือการลดอัตราส่วนกำลังอัด ซึ่งอธิบายได้ง่ายที่สุดว่า มันคืออัตราส่วนของส่วนผสมก่อน และหลังที่จะถูกอัด ยิ่งตัวเลขมาก ก็ยิ่งแสดงว่าถูกอัดมาก

หรือ 2. ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีคุณสมบัติในการป้องกันการชิงจุดระเบิด ซึ่งเราอาจจะเข้าใจได้ว่าคือการทนต่อความร้อนในขณะอัดนั่นเอง

กำลังจะบอกแล้วใช่ไหมว่า Octane Rating คืออะไร! จะเลิกอ่านแล้วนะ!

ถูกต้องครับ Charles Kettering เป็นหนึ่งในผู้นำทีมที่ค้นคว้าเกี่ยวกับประเด็นการชิงจุดระเบิดในเครื่องยนต์สันดาปนี้เอง ในช่วงแรกของยุคสมัย ความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฎการณ์นี้ยังไม่ดีพอ นี่คือบุคคลที่เป็นผู้ให้ข้อมูลหลายอย่างเกี่ยวกับประเด็นนี้ในยุคสมัย 1920

อัตราส่วนกำลังอัดที่มากขึ้น แปลว่าเครื่องยนต์สามารถใช้พลังงานน้ำมันนั้นอย่างคุ้มค่ามากขึ้น เนื่องจากแรงอัดที่มากจะสร้างแรงระเบิดที่มากขึ้นตาม นี่คือการอธิบายอย่างง่ายที่สุดว่าทำไมอัตราส่วนกำลังอัด จึงทำให้เครื่องยนต์สร้างพละกำลังได้สูงขึ้น และประหยัดน้ำมันมากขึ้นในเวลาเดียวกัน

แต่ปัญหาของการชิงจุดระเบิดนั้นก็ยังคงอยู่ Charles Kettering จึงต้องค้นคว้าวิธีแก้ไขปัญหานี้ และสิ่งที่เขาทำ ก็คือสั่งให้ทีม Dupont ซึ่งจับมือกับ General Motor ในยุคสมัยนั้น เลือกเอาสารเคมีแทบจะทุกชนิดมาผสมกับน้ำมันเพื่อทดสอบความสามารถในการลดการชิงจุดระเบิดนั้น

และนอกจากนี้ เขายังได้ตั้งมาตรฐานการทดสอบการชิงจุดระเบิด โดยใช้การทดสอบสารเคมีต่าง ๆ เหล่านี้มาเป็นมาตรฐาน โดยใช้ Heptane ซึ่งเป็นสารตัวทำละลายไม่มีค่าอะไร เป็นมาตรฐานที่ 0

ความน่าสนใจอยู่ที่ Octane หรือสารที่ถูกนำมาตั้งชื่อ และเป็นส่วนผสมหนึ่งของน้ำมันเบนซิน มีค่า Octane อยู่ที่ -20 หรือพูดง่าย ๆ ก็คือ ติดไฟง่ายมาก ๆ

และในขณะเดียวกัน ก็มีสารอีกชื่อหนึ่งคือ Cetane ที่สายดีเซลอาจจะรู้จักกันถึงค่า Cetane Rating ซึ่งมีค่า Octane อยู่ที่ -30 เนื่องจากว่าเครื่องยนต์ดีเซลนั้นมีการทำงานที่แตกต่างจากเบนซินมาก จึงใช้หน่วยการวัดที่แตกต่างกันไปเช่นกัน และน้ำมันดีเซล ก็มีค่า Octane อยู่ที่ประมาณ 15-20

น้ำมันเบนซินที่จำหน่ายในท้องตลาด มีค่า Octane อยู่ที่ตั้งแต่ 76 ถึง 118

ฟังดูแล้วตกใจไหมครับ? แน่นอนครับว่าน้ำมันเบนซินเหล่านี้ บางครั้งก็ไม่ได้อยู่ในปั้มน้ำมันที่เราคุ้นเคยกัน ซึ่งมีน้ำมันให้เลือกตั้งแต่ Octane 91 ถึง 105

เดี๋ยวนะ เบนซิน Octane 105? ในปั้มน้ำมัน?

อย่างที่ได้เล่าไปแล้วครับ Charles Kettering และทีมงาน Dupont ได้ทดสอบด้วยการนำเอาสารนานาชนิดมาผสมเพื่อดูว่า จะเอาอะไรที่ราคาถูก หาได้ง่าย มาเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้บ้าง

ในยุคสมัยนั้น น้ำมันเบนซินมีค่า Octane อยู่ที่ไม่ถึง 80 แต่เมื่อ Charles Kettering ทดสอบด้วยการผสม Ethanol กลับพบว่ามันมีค่า Octane อยู่ถึง 108.6 เลยทีเดียว ซึ่งเมื่อผสมกับน้ำมันแล้วก็จะได้ Octane ที่มากขึ้น ประสิทธิภาพมากขึ้น ดีไหมละครับ!

ปัญหาคือ Ethanol เป็นผลผลิตจากพืชที่อยู่ในระบบห่วงโซ่อาหารของมนุษย์ และไม่ว่าจะยุคใดสมัยใด การนำเอาอาหารมาเป็นเชื้อเพลิงแทนที่จะให้คนทาน ก็เป็นไอเดียที่ไม่ดีแน่นอน ยังไม่นับประเด็นเรื่องสิ่งแวดล้อม ที่ต้นไม้ซึ่งผลิต Ethanol มักจะทำให้คุณภาพดินตกต่ำไปอีก เราก็แปลกใจว่าประเด็นนี้ไม่เป็นที่พูดถึงกันมากนักในปัจจุบัน

แล้ว Dupont เลือกอะไรมาแทนละครับ? ท่านผู้อ่านอายุเยอะหน่อย อาจจะคุ้นเคยกับคำว่า "น้ำมันไร้สารตะกั่ว" และสามารถที่จะเชื่อมโยงได้แล้ว คำตอบก็คือ ตะกั่วนั่นเอง

ตะกั่วถูกใช้มาเป็นสารผสมในน้ำมันตั้งแต่ยุค 1930 จนกระทั่งเลิกใช้ครั้งสุดท้ายในกลางยุค 2000 นี้เอง และใช้ในน้ำมันอากาศยานต่ออีกหลายปี แม้ในปัจจุบันจะถูกยกเลิกไปเสียเกือบหมดแล้ว แต่ผลกระทบของสารตะกั่วก็ยังคงสัมผัสได้จนถึงทุกวันนี้

เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย Charles Kettering และทีมงาน Dupont ยังคิดค้น Freon หรือน้ำยาแอร์ R-12 ซึ่งเมื่อปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ จะทำลายชั้นโอโซนที่สำคัญของโลกอีกด้วยครับ ครบถ้วนสมบูรณ์ในคนเดียวจริง ๆ

แล้วสรุปทำไม Mazda 2 ถึงเติมน้ำมัน 91 ไม่ได้?

เหตุผลนั้นง่ายมากครับ อย่างที่ได้อธิบายไปแล้ว ค่า 91 ที่เราเห็น คือความสามารถในการชิงจุดระเบิด และ Mazda 2 Skyactiv ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดสูงถึง 13:1 ก็ต้องการน้ำมันที่มีค่า Octane ซึ่ง Mazda ออกแบบมาไว้ที่ 95

และนั่นหมายความว่า น้ำมันเบนซิน 95 ล้วน น้ำมันแก๊สโซฮอล 95 คือน้ำมันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ Mazda 2 Skyactiv

แล้ว E20 ละ? คำตอบก็คือ เนื่องจากน้ำมัน E20 เป็นน้ำมันที่ผสม เบนซิน กับ Ethanol ซึ่งมีค่า Octane สูงถึง 20% ผลก็คือค่า Octane แท้จริงแล้วอยู่ที่ประมาณ 97-98 แล้วแต่ปั้ม ซึ่งในการชิงจุดระเบิดแล้วนั้น ดีกว่าเป็นอย่างมาก จึงเหมาะสมกับการใช้เช่นกัน

และยิ่งไปกว่านั้น อย่างที่เราได้เกริ่นไปแล้วครับว่า น้ำมันในปั้มที่จำหน่าย เรามีน้ำมันซึ่งค่า Octane สูงถึง 105 อยู่ และนั่นก็คือ น้ำมันแก๊สโซฮอล E85 ซึ่งมี Ethanol อยู่ 85% นั่นเอง

แต่เนื่องจากว่า Ethanol มีค่าพลังงานที่น้อยกว่าเชื้อเพลิงเบนซินมาก การจะใช้งานจึงต้องมีการจ่ายน้ำมันให้มากขึ้น ถ้าหากเครื่องยนต์ไม่รองรับ ก็จะจ่ายน้ำมันบางไป และเกิดสภาวะ Lean out ซึ่งก็ส่งผลทำให้เกิดการชิงจุดระเบิดอยู่ดีครับ นี่ยังไม่นับว่ารถจะเร่งไม่ออกก่อนถึงจุดนั้นเยอะนะครับ และ Mazda 2 ก็ไม่รอบรับน้ำมันชนิดนี้

ส่วนน้ำมัน Octane 76 ที่พูดถึงก่อนหน้านั้น ส่วนมากจะอยู่ในประเทศโลกที่สามครับ เท่าที่ทราบ ในไทยไม่มีใครใช้น้ำมันชนิดดังกล่าวแล้ว

ถ้าหากเติม แก๊สโซฮอล 91 ไปแล้ว จะทำอย่างไร?

คำตอบก็คือ อย่าใช้รอบสูง อย่าใช้คันเร่งมาก อย่าขับโดยให้เครื่องยนต์มี Load เยอะจนภายในห้องเผาไหม้มีความร้อนครับ แน่นอนว่าถ้าขับแช่ยาว ๆ ความเร็วซัก 120 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งรอบเครื่องยนต์ของ Mazda 2 จะอยู่ที่ไม่ถึง 3000 รอบต่อนาทีดี ก็อาจจะไม่พบปัญหาอะไร และ ECU ซึ่งมีระบบตรวจจับการชิงจุดระเบิด Knock Sensor ก็จะลดองศาไฟ ไม่ให้ชิงจุดระเบิด แต่ระบบนี้ไม่ได้ป้องกันได้ 100%

ถ้าต้องขึ้นสะพานแขวนเมื่อไหร่ ก็รู้กันครับ เพราะต่อให้เราขึ้นเกียร์สูง คารอบไว้ต่ำ แต่การใช้คันเร่งเยอะในสภาวะเช่นนี้ก็จะทำให้ Load เครื่องยนต์มากขึ้น และจะทำให้ความร้อนสูงขึ้นแม้ว่ารอบเครื่องยนต์จะต่ำ

ปิดท้าย

มันฟังดูน่าตกใจนะครับ ว่าเรื่องเล็กน้อยที่เราคุ้นเคยอย่างน้ำมันเชื้อเพลิง จะมีผลต่อเครื่องยนต์มากขนาดนี้ และการอธิบายของเรานั้น นับว่าเป็น อย่างง่าย แล้ว อาจจะไม่เพียงพอต่อการทำความเข้าใจเสียด้วยซ้ำ

เราก็ต้องไม่ลืมว่า เครื่องยนต์สันดาปภายในนั้น มีความน่าทึ่งเป็นอย่างมาก มันเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ซับซ้อน และมีหลายประเด็นที่เราต้องคำนึงถึงในการใช้งาน โดยไม่ต้องสนใจถึงเรื่องการออกแบบเลย

ด้วยเหตุนี้เอง ถ้าหากท่านอยากใช้รถยนต์อย่างมีความสุข ก็จงเชื่อบริษัทรถยนต์เถอะครับ อย่างน้อยก็ในประเด็นเชื้อเพลิงนี้

เพราะไม่อย่างนั้น ท่านเอง ก็อาจจะเป็นคนที่ต้องแบกรับผลที่ตามมาในภายหลัง แบบการรับประกันคุณภาพ ก็ช่วยท่านไม่ได้!