ห้อง เผา ไหม้ เครื่องยนต์ แก๊ส โซ ลี น.

แก๊สโซลีนหรือน้ำมันเชื้อเพลิงคืออะไร 

น้ำมันเบนซินหรือก๊าซโซลีน (Gasoline) เป็นเชื้อเพลิงที่ระเหยได้ง่าย ได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบในโรงกลั่น โดยกลั่น หรือ ตัดเอาส่วนที่เบาพอเหมาะจากส่วนต่างๆ ในกรรมวิธีการกลั่น แล้วเอามาผสมกันและปรุงแต่งด้วยสารเพิ่มคุณภาพต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น แนฟธา (Naphtha), Isomerate, Reformate และสารเติมแต่ง (Additives) เช่น MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether), เอทานอล เป็นต้น เพื่อให้เหมาะสมแก่การใช้เป็นเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์เบนซินชนิดสันดาปภายในโดยมีหัวเทียนเป็นเครื่องจุดระเบิด (Spark Ignition Internal Combustion Engine) ความสามารถในการระเหยน้ำมันต้องพอเหมาะกับการเผาไหม้ในกระบอกสูบและต้องเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ ต่อเนื่อง

เครื่องยนต์แต่ละชนิดมีความต้องการออกเทนสูงไม่เท่ากัน รัฐบาลจึงแบ่งน้ำมันเบนซินออกเป็น 2 ชนิด ตามค่าออกเทนนัมเบอร์ ดังนี้

1. น้ำมันเบนซินพิเศษ (PREMIUM MOTOR GASOLINE) มีค่าออกเทนนัมเบอร์ 95 สีเหลืองอ่อน เหมาะสมกับเครื่องยนต์เบนซินที่มีอัตราส่วนกำลังอัดสูงกว่า 9:1 ขึ้นไปซึ่งได้แก่ รถยนต์นั่งทั่วไป รถบรรทุกเล็ก (เครื่องยนต์เบนซิน)

2. น้ำมันเบนซินธรรมดา (REGULAR MOTOR GASOLINE) มีเลขจำนวนออกเทน 91สีแดง ใช้กับน้ำมันเครื่องยนต์เบนซินที่มีอัตราส่วนกำลังอัดต่ำกว่า 9:1 ซึ่งได้แก่ รถยนต์นั่งขนาดเล็ก รถมอเตอร์ไซค์ เครื่องยนต์ขนาดเล็ก เช่น เครื่องปั่นไฟ, รถตัดหญ้า หรือ ปั๊มน้ำขนาดเล็ก

1. ค่าออกเทน (Octane Number)

ค่าออกเทน คือ ตัวเลขแสดงคุณสมบัติต้านทานการน็อคหรือการเคาะ (Anti-knock Quality) ในสภาพการเผาไหม้ปกติ เมื่อส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงถูกจุดระเบิดด้วยประกายไฟจากหัวเทียน การเผาไหม้เริ่มต้นขึ้นและดำเนินติดต่อกันไปจนสุดห้องเผาไหม้ กรณีบางส่วนของเชื้อเพลิงที่เปลวไฟยังลามไปไม่ถึง  ทนความร้อนสูงและความดันสูงไม่ได้จะจุดระเบิดขึ้นเอง (Self Ignition) โดยเป็นการจุดระเบิดอย่างรุนแรงที่ไม่สามารถควบคุมได้ เกิดคลื่นความถี่สูงมากวิ่งเข้าปะทะกับเปลวไฟที่กำลังลามมาจากหัวเทียนเกิดการน็อคหรือเคาะมีเสียงดัง (Pinging Sound)

การ น็อคทำให้เครื่องยนต์สูญเสียกำลังและร้อนจัดขึ้นเพราะพลังงานความร้อนใน เชื้อเพลิงไม่สามารถส่งถ่ายไปยังลูกสูบให้เกิดกำลังได้ทันจึงทำให้เครื่อง ยนต์ร้อนจัดขึ้น (Engine Overheat) อาจทำให้วาล์วไหม้และลูกสูบทะลุได้ ถ้าเกิดการเคาะรุนแรงอยู่เรื่อยๆ การน็อคมิได้เกิดขึ้นตลอดเวลา แต่จะเกิดขึ้นในขณะเร่งเครื่องอย่างรวดเร็วหรือเมื่อเครื่องยนต์ทำงานหนักมากเช่น ขณะบรรทุกเกินพิกัดหรือขณะรถขึ้นเขา (High Load-Low Speed) ในกรณีรถเก่าเครื่องหลอม การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ มีคราบเขม่าคาร์บอนเกาะสะสมในห้องเผาไหม้มาก และหากเครื่องยนต์ร้อนจัด คราบเขม่าจะลุกแดงและเกิดการชิง (Pre-ignition) ขึ้น การน็อคก็เกิดขึ้นได้ง่ายเช่นกัน

เครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัด (Compression Ratio) ยิ่งสูงขึ้นอุณหภูมิและความดันในห้องเผาไหม้ก็จะสูงขึ้นตามจะมีความต้องการน้ำมันที่มีค่าออกเทนสูงขึ้น เพื่อมิให้เกิดการน็อคโดยประมาณอัตราส่วนการอัดเกิน 9:1 ขึ้นไปควรใช้น้ำมันออกเทน 95 อัตราส่วนการอัด 8:1-9:1 ควรใช้น้ำมันออกเทน 91 โดยทั่วไปผู้ผลิตรถยนต์จะให้คู่มือแนะนำว่าควรใช้น้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทนอย่างต่ำเท่าใด

การวัดหาค่าออกเทนต้องทดสอบกับเครื่องยนต์มาตรฐานสูบเดียวซึ่งสามารถตั้งอัตราส่วนกำลังอัดได้เรียกว่า เครื่องยนต์ CFR (Cooperative Fuels Research) แล้วเปรียบเทียบความรุนแรงของการน็อคกับเชื้อเพลิงมาตรฐานสำหรับเปรียบเทียบ ได้แก่ ไอโซออกเทนซึ่งมีค่าออกเทน 100 และนอร์มัลเฮฟเทน ซึ่งมีค่าออกเทน 0 เช่น น้ำมันเบนซินออกเทน 95 คือน้ำมันที่มีความรุนแรงของการน็อคเช่นเดียวกับเชื้อเพลิงเปรียบเทียบ ไอโซออกเทน 95 %  ซึ่งผสมกับนอร์มัลเฮฟเทน 5% การวัดหาค่าออกเทนมี 2 วิธี Research Octane Number (RON) ASTM D 2699 และ Motor Octane Number (MON) ASTM D 2700 ทั้ง 2 วิธีกระทำกันในห้องทดลอง วิธีวัดค่า RON นั้นทดสอบที่ความเร็วต่ำ (600รอบ/นาที) และอุณหภูมิเชื้อผสมต่ำ 125 ๐F ในสภาพการทำงานเบาของเครื่องยนต์ ส่วนวิธีวัดค่า MON จะทดสอบที่ความเร็วสูง (900 รอบ/นาที) และอุณหภูมิเชื้อผสมสูง 300 ๐F ที่สภาพการทำงานหนักมาก ดังนั้นค่า RON จึงสูงกว่าค่า MON  ค่าออกเทนทั้งสองได้ถูกกำหนดไว้ในข้อกำหนดของกระทรวงพาณิชย์ด้วย รวมทั้งได้กำหนดค่าออกเทนของผู้ผลิต ณ จุดส่งมอบ และของผู้จำหน่ายด้วยเหตุผลที่ว่าเมื่อเก็บน้ำมันเบนซินไว้นานๆ ส่วนเบาๆ จะระเหยออกไปเรื่อยๆ เป็นผลให้ค่าออกเทนลดลงได้

2. การกลั่น (Distillation) หรืออัตราการระเหย (Volatility)

อัตราการระเหยของน้ำมัน ASTM D 86 หาได้จากการนำน้ำมันเบนซินมากลั่นจะมีช่วงการกลั่นหรือช่วงจุดเดือด (Distillation or Boiling Range) ประมาณ 20-200C ที่ความดันบรรยากาศมีความสำคัญต่อการใช้งานดังนี้

จุดเดือดเริ่มต้น (Initial Boiling Point , IBP) และจุดเดือด10% (10% evaporated) เป็นส่วนเบาเรียกว่า “Front End” ที่ระเหยได้ง่ายที่อุณหภูมิต่ำเพื่อช่วยให้เครื่องยนต์สตาร์ทติดง่ายในเวลาเช้าซึ่งมีอากาศเย็น

จุดเดือด 50% เป็นส่วนกลางเรียกว่า “Mid Fill หรือ Mid Range”  เป็นส่วนที่ระเหยได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เพื่อให้เครื่องยนต์ร้อนขึ้น (Warm Up) ได้เร็ว มีการกระจายตัวของน้ำมันไปยังสูบต่างๆ ได้สม่ำเสมอกันช่วยให้เร่งเครื่องได้เรียบ

จุดเดือด 90% เป็นส่วนหนักเรียกว่า “Back End” เป็นส่วนที่ให้พลังงานกับเครื่องยนต์และการประหยัดเชื้อเพลิง ถ้าส่วนนี้มีอุณหภูมิสูงมากเกินไปน้ำมันจะระเหยไม่หมดและไหลผ่านแหวนลูกสูบลงไปทำให้น้ำมันเครื่องเจือจางลง (Crankcase Dilution) และเสื่อมคุณภาพเร็วซึ่งมักจะเกิดขึ้นได้ถ้าน้ำมันเบนซินถูกปลอมปนด้วยน้ำมันก๊าดหรือน้ำมันดีเซล

จุดเดือดสุดท้าย (Final Boiling Point, FBP) ส่วนนี้แสดงว่ามีส่วนหนักมากอยู่มากน้อยแค่ไหน ถ้าจุดเดือดสุดท้ายและจุดเดือด 90 % แตกต่างกันเกิน 30C อาจเกิดปัญหาด้านความสะอาดในห้องเผาไหม้และร่องแหวนลูกสูบได้

3. ความดันไอ (Vapor Pressure)

ความดันไอต้องไม่เกินมาตรฐานเพื่อป้องกันการเกิดปัญหาไอน้ำมัน (Vapor Lock) ที่ทางดูดปั๊มน้ำมัน การขาดตอนของน้ำมันป้อนคาบูเรเตอร์ เครื่องยนต์จะกระตุกหรือดับและยังเป็นการป้องกันน้ำมันระเหยหายออกไปจากถังและคาบูเรเตอร์มากเกินไป ซึ่งการสูญเสียนี้จะทำให้คุณภาพต้านทานการน็อคลดลงด้วย เพราะส่วนที่ระเหยไปนี้เป็นส่วนเบา (Front End) ซึ่งมีค่าออกเทนสูง น้ำมันเบนซินจัดเป็นน้ำมันประเภทน่ากลัวอันตรายต้องเก็บในถังใต้ดิน การวัดความดันไอของน้ำมันระเหยง่ายจะใช้วิธี Reid คือ ASTM D 323 หรือ D 4953

4. ธาตุตะกั่ว

แม้ว่าจะไม่มีการเติมสารตะกั่วในน้ำมันเบนซินแต่อาจปนเปื้อนอยู่ในน้ำมันดิบในปริมาณที่น้อยมาก จึงต้องมีการกำหนดปริมาณมาตรฐานควบคุมไว้

5. ธาตุกำมะถัน

ซึ่งจะมีผลต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอในเครื่องยนต์ กลิ่นของน้ำมัน ตลอดจนการก่อมลพิษทางอากาศได้ ทดสอบด้วยวิธี ASTM D 4294

6. ธาตุฟอสฟอรัส

มักจะมาจากการเติมสารเพิ่มคุณภาพในน้ำมันเบนซินเป็นตัวทำให้เครื่องกรองไอเสีย (Catalytic Converter) ชำรุดเสียหายได้

7. ยางเหนียว (Gum)

องค์ประกอบของน้ำมันที่มี Olefins,Thiophenol หรือสารประกอบของไนโตรเจนที่มาจากกระบวนการแตกตัว เมื่อตั้งทิ้งไว้ในอากาศจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจนเกิดเป็นยางเหนียวขึ้น ซึ่งแรกๆ ก็ละลายอยู่ในน้ำมันแต่แล้วก็ตกตะกอนออกมาเกิดการสะสมในปลอกนำก้านวาล์วหรือคาบูเรเตอร์ การทดสอบปริมาณยางเหนียวใช้วิธี ASTM D 381 และการวัดความอยู่ตัวของน้ำมันในการเกิดยางเหนียวโดยวิธี ASTM D 189

8. เบนซีน

เป็นสารที่ระเหยออกมาพร้อมไอของน้ำมันเบนซิน ถ้าสูดหายใจเข้าไปมากจะทำลายระบบทางเดินหายใจและสมองได้

9. สารอะโรเมติก

เป็นสารที่ทำให้น้ำมันเบนซินมีค่าออกเทนสูง แต่เป็นสารที่ผู้ผลิตจะต้องควบคุมไม่ให้เกินเกณฑ์กำหนด เพราะเป็นสารที่ก่อให้เกิดมะเร็ง

10. สารออกซิเจนเนท

ที่เติมในน้ำมันเบนซินได้แก่ MTBE (Methyl Tertiary Buthyl Ether) เป็นสารที่ช่วยเพิ่มปริมาณออกซิเจนทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ดี ลดการเกิดก๊าชพิษ เช่น คาร์บอนมอนนอกไซด์ ขณะเดียวกันการที่ MTBE มีค่าออกเทนสูงเกินกว่า 100 จึงช่วยเพิ่มค่าออกเทนในน้ำมันเบนซินสำเร็จรูปด้วย แต่เนื่องจากมันเป็นสารที่สามารถดูดซับความชื้น/น้ำได้เป็นอย่างดี จึงถูกควบคุมปริมาณการใช้ในระดับที่เหมาะสม

11. สารเติมแต่ง

คุณสมบัติทำความสะอาดหัวฉีด (Port Fuel Injection, PFI) และควบคุมการสะสมคาร์บอนบนวาล์วไอดี (Intake Valve Deposit Control, IVDC) เพื่อลดสภาวะแวดล้อมเป็นพิษ (Air Pollution)

ขอบคุณแหล่งข้อมูล  https://smoll456.wordpress.com

Author: Tuemaster Admin

ทีมงานจากเว็บไซต์ติวกวดวิชาออนไลน์ที่ดีที่สุด !! สำหรับ การเรียนออนไลน์ ม.ปลาย (ม.4, ม.5, ม.6)