น้ำมันเบนซิน การอธิบายว่าเครื่องยนต์ของรถยนต์มีหลักการทำงานอย่างไร

น้ำมันเบนซิน หากคุณเคยอ่านเครื่องยนต์รถยนต์ทำงานอย่างไร คุณจะรู้ว่ารถยนต์เกือบทุกคันใช้เครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ จังหวะหนึ่งคือจังหวะอัด ซึ่งเครื่องยนต์จะบีบอัดกระบอกสูบที่เต็มไปด้วยอากาศ และก๊าซให้มีปริมาตรน้อยลงมากก่อนที่จะจุดระเบิดด้วยหัวเทียน ปริมาณกำลังอัดเรียกว่าอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์ เครื่องยนต์ทั่วไปอาจมีอัตราส่วนกำลังอัด 8 ต่อ 1

ค่าออกเทนของน้ำมันเบนซิน จะบอกคุณว่าสามารถบีบอัดเชื้อเพลิงได้มากน้อยเพียงใดก่อนที่จะติดไฟเอง เมื่อแก๊สเกิดการจุดระเบิดโดยการอัดแทนที่จะเป็นประกายไฟจากหัวเทียน จะทำให้เกิดน็อกในเครื่องยนต์ การน็อคอาจทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้ ดังนั้น จึงไม่อยากให้เกิดขึ้น ก๊าซออกเทนต่ำ เช่น น้ำมันเบนซินออกเทนปกติ 87 สามารถรองรับการบีบอัดได้น้อยที่สุดก่อนที่จะจุดระเบิด

อัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์จะเป็นตัวกำหนดค่าออกเทนของก๊าซที่คุณต้องใช้ในรถยนต์ วิธีหนึ่งในการเพิ่มแรงม้าของเครื่องยนต์ที่มีการกระจัดที่กำหนด คือการเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัด ดังนั้น เครื่องยนต์สมรรถนะสูง จึงมีอัตรากำลังอัดสูงกว่า และต้องใช้เชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนสูงกว่า ข้อได้เปรียบของอัตรากำลังอัดสูง คือทำให้เครื่องยนต์ของคุณมีอัตราแรงม้าที่สูงขึ้น สำหรับน้ำหนักเครื่องยนต์ที่กำหนด นั่นคือสิ่งที่ทำให้เครื่องยนต์มีสมรรถนะสูง

ข้อเสียคือน้ำมันเบนซินสำหรับเครื่องยนต์ของคุณมีราคาสูงกว่า ออกเทนมาจากข้อเท็จจริงต่อไปนี้ เมื่อคุณนำน้ำมันดิบมาและแตกในโรงกลั่น คุณจะได้โซ่ไฮโดรคาร์บอนที่มีความยาวต่างกัน ความยาวโซ่ที่แตกต่างกันเหล่านี้ สามารถแยกออกจากกัน และผสมกันเพื่อสร้างเชื้อเพลิงที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น มีเทน โพรเพน และบิวเทน ล้วนเป็นไฮโดรคาร์บอน มีเทนมีคาร์บอนอะตอมเดียว โพรเพนมีอะตอมของคาร์บอนสามตัวถูกล่ามโซ่เข้าด้วยกัน

บิวเทนมีอะตอมของคาร์บอน 4 ตัวที่เชื่อมโยงกัน เพนเทนมี 5 เฮกเซนมี 6 เฮปเทนมี 7 และออกเทนมีคาร์บอน 8 ตัวที่เชื่อมโยงกัน ปรากฏว่าเฮปเทนจัดการกับการบีบอัดได้ไม่ดีนัก บีบอัดเพียงเล็กน้อยและติดไฟได้เอง ออกเทนจัดการกับการบีบอัดได้เป็นอย่างดี คุณสามารถบีบอัดได้มาก และไม่มีอะไรเกิดขึ้น น้ำมันเบนซินออกเทน 87 เปอร์เซ็นต์คือน้ำมันเบนซินที่มีออกเทน 87 เปอร์เซ็นต์และเฮปเทน 13 เปอร์เซ็นต์

หรือส่วนผสมอื่นๆของเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพเท่ากันของส่วนผสมของออกเฮปเทน 87 ต่อ 13 จะจุดระเบิดได้เองที่ระดับกำลังอัดที่กำหนด และใช้ได้กับเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดไม่เกินนั้นเท่านั้น ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 มีการค้นพบว่าคุณสามารถเติมสารเคมีที่เรียกว่า เตตระเอทิลเลด ลงในน้ำมันเบนซิน และปรับปรุงค่าออกเทนได้อย่างมาก น้ำมันเบนซินเกรดที่ถูกกว่าสามารถใช้งานได้โดยการเติมสารเคมีนี้

สิ่งนี้นำไปสู่การใช้น้ำมันเบนซินเอทิลหรือสารตะกั่วอย่างแพร่หลาย น่าเสียดายที่ผลข้างเคียงของการเติมสารตะกั่วใน น้ำมันเบนซิน คือตะกั่วอุดตันเครื่องฟอกไอเสีย และทำให้ใช้งานไม่ได้ภายในไม่กี่นาที โลกถูกปกคลุมด้วยสารตะกั่วบางๆ และสารตะกั่วเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตหลายชนิด รวมถึงมนุษย์ด้วย เมื่อสารตะกั่วถูกห้ามใช้น้ำมันเบนซินก็มีราคาแพงขึ้น เนื่องจากโรงกลั่นไม่สามารถเพิ่มค่าออกเทนของเกรดที่ถูกกว่าได้อีกต่อไป

เครื่องบินยังคงได้รับอนุญาตให้ใช้น้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่วได้ และค่าออกเทนที่ 115 มักใช้ในเครื่องยนต์เครื่องบินลูกสูบประสิทธิภาพสูงพิเศษ อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ไอพ่นเผาน้ำมันก๊าด สารเติมแต่งทั่วไปอีกชนิดหนึ่งคือเมทธิล บิวทิลอีเธอร์ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ค่อนข้างง่ายที่สร้างขึ้นจากเมทานอล เมทธิล บิวทิลอีเธอร์ ถูกเติมลงในน้ำมันเบนซินด้วยเหตุผล 2 ประการ มันช่วยเพิ่มออกเทนและเป็นออกซิเจน

ซึ่งหมายความว่าจะเพิ่มออกซิเจนให้กับปฏิกิริยาเมื่อเกิดการเผาไหม้ ตามหลักการแล้วสารให้ออกซิเจนจะลดปริมาณไฮโดรคาร์บอน และคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ไม่ถูกเผาไหม้ในไอเสีย เมทธิล บิวทิลอีเธอร์ เริ่มถูกเติมลงในน้ำมันเบนซินครั้งใหญ่หลังจากพระราชบัญญัติอากาศบริสุทธิ์ปี 1990 มีผลบังคับใช้ น้ำมันเบนซินสามารถมีเมทธิล บิวทิลอีเธอร์ได้มากถึง 10 เปอร์เซ็นต์ถึง 15 เปอร์เซ็นต์

ปัญหาหลักของเมทธิล บิวทิลอีเธอร์ คือคิดว่าเป็นสารก่อมะเร็งและผสมกับน้ำได้ง่าย หากน้ำมันเบนซินที่มีสารเมทธิล บิวทิลอีเธอร์ รั่วไหลจากถังใต้ดินที่สถานีบริการน้ำมัน น้ำมันดังกล่าวสามารถไหลลงสู่น้ำใต้ดิน และปนเปื้อนในบ่อได้ แน่นอนว่า เมทธิล บิวทิลอีเธอร์ ไม่ใช่สิ่งเดียวที่ไหลลงสู่น้ำใต้ดินเมื่อถังรั่ว เช่นเดียวกับน้ำมันเบนซิน และสารเติมแต่งน้ำมันเบนซินอื่นๆแม้ว่าจะไม่มีข้อกำหนดเกี่ยวกับน้ำดื่ม

แต่สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมสหรัฐ ได้ออกคำแนะนำเกี่ยวกับน้ำดื่มที่ 20 ถึง 40 ไมโครกรัมต่อลิตร ตามเกณฑ์ของรสชาติและกลิ่น ความเข้มข้นของคำแนะนำนี้ มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้มีความปลอดภัยสูงสำหรับผลกระทบที่ไม่ใช่มะเร็ง และอยู่ในช่วงของขอบที่โดยทั่วไปมีไว้สำหรับผลกระทบที่อาจก่อให้เกิดมะเร็ง สิ่งที่น่าจะแทนที่เมทธิล บิวทิลอีเธอร์ในน้ำมันเบนซินได้มากที่สุดคือ เอทานอล แอลกอฮอล์ธรรมดามันค่อนข้างแพงกว่าเมทธิล บิวทิลอีเธอร์แต่ก็ไม่ได้คุกคามมะเร็ง

บทความที่น่าสนใจ ดาวเทียม การศึกษาและเรียนรู้วิธีการทำงานของดาวเทียมแต่ละประเภท