ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับน้ำมันหล่อลื่นสำหรับเครื่องยนต์ (น้ำมันเครื่อง)

น้ำมันเครื่อง คือ

          เครื่องยนต์ทุกประเภทจะเคลื่อนที่ได้ก็ต้องอาศัยพลังงาน แต่พลังงานอย่างเดียวยังไม่เพียงพอที่จะทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด เนื่องจากขณะที่เครื่องยนต์ทำงานย่อมจะมีชิ้นส่วนต่างๆที่เป็นโลหะเสียดสีกันอยู่ตลอดเวลา ถ้าปล่อยให้เสียดสีกันโดยตรงก็จะเกิดการสึกหรอและเกิดความร้อนสะสมขึ้นเป็นจำนวนมาก เพื่อจะลดการเสียดสีและการสึกหรอที่เกิดขึ้นนั้น จึงต้องอาศัยน้ำมันหล่อลื่นเข้าไปแทรกระหว่างผิวโลหะทั้งสองไม่ให้กระทบกันโดยตรง นอกจากนี้น้ำมันหล่อลื่นยังช่วยระบายความร้อน ทำความสะอาดชิ้นส่วนต่างๆ และอุดช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ป้องกันการรั่วซึมของก๊าซไม่ให้ความดันรั่วไหลทำให้เครื่องยนต์มีกำลังเต็มที่และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยประหยัดเชื้อเพลิง ระหยัดค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุง และยืดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์

1.1 ความหมายของน้ำมันเครื่อง
น้ำมันเครื่อง หมายถึง น้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ที่มีการสันดาปภายใน ซึ่งมีทั้งเครื่องยนต์เบนซินและเครื่องยนต์ดีเซล โดยจะทำหน้าที่หล่อลื่นชิ้นส่วนต่างๆ ที่เคลื่อนไหวภายในเครื่องยนต์ เช่น ลูกสูบเพลาข้อเหวี่ยง เพลาลูกเบี้ยว และแบริ่งต่างๆ เป็นต้น

1.2 องค์ประกอบของน้ำมันเครื่อง

น้ำมันเครื่อง ผลิตจากการผสมน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (Base Oil) กับสารเพิ่มคุณภาพ(Additives) ในสัดส่วนต่างๆ กัน

น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน จะทำให้น้ำมันเครื่องมีความหนืดหรือความข้นใสตามที่ต้องการ มี 2 ประเภทได้แก่
น้ำมันแร่ (Mineral Oil)

เป็นน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานซึ่งได้จากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมโดยตรง

น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานสังเคราะห์ (Synthetic Base Oil)

เป็นการนำผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมหรือน้ำมันแร่ไปผ่านกระบวนการทางเคมีให้มีคุณภาพดีขึ้น มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า แต่มีราคาแพงกว่าน้ำมันแร่

สารเพิ่มคุณภาพ จะช่วยทำให้น้ำมันเครื่องมีคุณสมบัติด้านการใช้งานที่เหมาะสมกับเครื่องยนต์ เช่น
– สารป้องกันการกัดกร่อน
– สารป้องกันสนิม
– สารต้านทานการรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศ
– สารชะล้างและกระจายสิ่งสกปรก
– สารป้องกันการเกิดฟอง
– สารลดจุดไหลเท
– สารรับแรงกดสูง
– สารเพิ่มดัชนีความหนืด ฯลฯ

น้ำมันเครื่องจะมีคุณสมบัติที่ดีได้ขึ้นอยู่กับการเลือกใช้น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานและสารเติมแต่งที่เหมาะสม และจะต้องผ่านการทดสอบกับเครื่องยนต์หลายๆ ประเภทเป็นเวลานานตามมาตรฐาน เพื่อให้เกิดความมั่นใจในคุณภาพและให้เหมาะสมกับการใช้งานของเครื่องยนต์แต่ละประเภท

1.3 ประเภทของน้ำมันเครื่อง

น้ำมันเครื่องมีมากมายหลายชนิดหลายเกรด สำหรับใช้กับเครื่องยนต์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงต้องแยกประเภทเพื่อให้เลือกใช้ได้ถูกต้อง โดยทั่วไปมีการแบ่งออกเป็น 3 แบบ ได้แก่
(1) แบ่งตามชนิดของน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน
ซึ่งจะบอกถึงอายุการใช้งานเป็นหลัก ไล่เรียงกันลงมาจากน้อยไปหามาก แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่
– น้ำมันเครื่องธรรมดาที่ผลิตจากน้ำมันแร่ (Mineral Oil)
– น้ำมันเครื่องกึ่งสังเคราะห์ (Semi – Synthetic) ผลิตจากน้ำมันแร่และน้ำมันพื้นฐานสังเคราะห์ในสัดส่วนต่างๆ กัน
– น้ำมันเครื่องสังเคราะห์ (Fully Synthetic) ผลิตจากน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานสังเคราะห์น้ำมันเครื่องสังเคราะห์มีคุณสมบัติทนทานต่อสภาพการใช้งานที่ความร้อนสูงได้ดี และ
ไหลได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ อีกทั้งมีอายุการใช้งานนานกว่าน้ำมันเครื่องธรรมดามาก แต่ราคาน้ำมันเครื่องสังเคราะห์สูงกว่าน้ำมัน เครื่องธรรมดามากเช่นกัน ดังนั้น จึงควรพิจารณาว่าใช้แล้วจะคุ้มค่าหรือไม่ เมื่อเปรียบเทียบระยะเวลาการเปลี่ยนถ่ายกับราคาน้ำมันที่ต้องจ่ายแพงขึ้น

(2) แบ่งตามชนิดความหนืด
เนื่องจากความหนืดจะมีส่วนสำคัญในการป้องกันการสึกหรอของชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ กล่าวคือหากน้ำมันเครื่องที่มีความหนืดน้อยเกินไป จะไม่สามารถคงสภาพเป็นฟิล์มบางๆ แทรกระหว่างผิวของโลหะ หรือถ้ามีความหนืดมากไป ก็ไม่สามารถถูกปั้มไปหล่อลื่นชิ้นส่วนต่างๆ ได้อย่างทั่วถึง โดยแบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่

– น้ำมันเครื่องเกรดเดียว (Monograde) โดย SAE (Society of Automotive Engineers) หรือสมาคมวิศวกรรมยานยนต์แห่งสหรัฐอเมริกา ได้วางมาตรฐานโดยแบ่งตามค่าความข้นใส ได้แก่ SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W อักษร W (Winter) สำหรับใช้ในเขตหนาว และ SAE 20, 30, 40, 50 และ 60 สำหรับใช้ในเขตร้อน ตัวเลขมากยิ่งข้นมาก
– น้ำมันเครื่องเกรดรวม (Multigrade) เป็นการพัฒนาน้ำมันเครื่องให้สามารถใช้งานได้ ทั้งสภาพอากาศร้อนและเย็น น้ำมันเครื่องเกรดรวมจะมีค่าดัชนีความหนืดสูง สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลง สภาพอากาศได้ดีกว่าน้ำมันเครื่องเกรดเดียว เช่น SAE 5W-40, 10W-30, 15W-40, 20W-50 เป็นต้น

(3) แบ่งตามชั้นคุณภาพด้านการใช้งาน
ซึ่งมีหลายสถาบันเป็นผู้แบ่งเกรด แต่มาตรฐานที่ แพร่หลาย ได้แก่ มาตรฐาน API โดยสถาบันปิโตรเลียมแห่งสหรัฐอเมริกา (American Petroleum Institute) ที่กำหนดมาตรฐานน้ำมันเครื่องโดยแบ่งออกตามประเภทของเครื่องยนต์ ดังนี้ – น้ำมันเครื่องสำหรับเครื่องยนต์เบนซิน จะใช้อักษร S (Station Service) นำหน้า
เรียงตามลำดับได้แก่ API SA , SB , SC , SD, SE , SF , SG , SH , SJ , SL , SM และสูงสุดในปัจจุบันคือ SN โดย A, B, C,.., N เป็นการแบ่งระดับชั้นคุณภาพของน้ำมันเครื่องที่ได้พัฒนาให้มีคุณภาพสูงขึ้น

– น้ำมันเครื่องสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล จะใช้อักษร C (Commercial Service) นำหน้า เรียงตามลำดับ ได้แก่ API CA ,CB , CC , CD, CD-II, CE , CF-4 ,CF , CF-2 , CG-4 , CH-4 , CI-4 , CI-4 PLUS และสูงสุดในปัจจุบันคือ CJ-4

ประเทศไทยมีการจำหน่ายน้ำมันเครื่องเกือบทุกชั้นคุณภาพ ยกเว้น SA, SB, CA, CB เนื่องจากเป็นชั้นคุณภาพที่ไม่มีสารเติมแต่งหรือมีน้อยมากจึงไม่เหมาะสมที่จะนำมาใช้งาน ซึ่งตามประกาศกรม ธุรกิจพลังงาน เรื่อง กำหนดลักษณะและคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่น พ.ศ. 2547 ได้กำหนดห้ามไม่ให้มีการ จำหน่ายน้ำมันเครื่องชั้นคุณภาพดังกล่าวแล้ว

นอกจากนี้ API บ่งบอกถึงคุณภาพและประสิทธิภาพของน้ำมันเครื่อง โดยน้ำมันเครื่อง ที่จำหน่ายในปัจจุบันส่วนใหญ่มีการระบุ API ที่มีอักษร S และ C อยู่ด้วยกัน ซึ่งสามารถนำไปใช้ได้กับเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล เช่น API SF/CF, CG-4/SG เป็นต้น แต่การนำไปใช้จะเหมาะสมกับเครื่องยนต์ ประเภทใดมากกว่ากันให้สังเกตจากชั้นคุณภาพ API นั้น ขึ้นต้นด้วยอักษร S หรือ C

1.4 หน้าที่ของน้ำมันเครื่อง

(1) หล่อลื่นชิ้นส่วนต่างๆ ที่เคลื่อนไหวภายในเครื่อง
ลดแรงเสียดทานและป้องกันการสึกหรอเครื่องยนต์ประกอบด้วยชิ้นส่วนโลหะที่เคลื่อนไหวอยู่หลายส่วนด้วยกัน เมื่อเครื่องยนต์
ทำงานชิ้นส่วนต่างๆ ที่มีการเคลื่อนที่จะเสียดสีกัน ทำให้เกิดความฝืด แรงเสียดทาน และการสึกหรอน้ำมันเครื่องจะสร้างฟิล์มบางๆ เข้าไปแทรกอยู่ระหว่างผิวหน้าของชิ้นส่วนต่างๆ เหล่านั้น เพื่อป้องกันการสัมผัสกันโดยตรงของโลหะ ลดการเสียดสี ลดแรงเสียดทาน และลดการสึกหรอ ทำให้เครื่องยนต์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

(2) ช่วยระบายความร้อนให้แก่เครื่องยนต์
ขณะเครื่องยนต์ทำงานจะเกิดความร้อนขึ้นกับชิ้นส่วนภายในเครื่องน้ำมันเครื่องจะเข้าไปช่วยดูดซับความร้อนที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วนต่างๆ ออกมา และควบคุมอุณหภูมิของเครื่องยนต์ให้เหมาะสมเพื่อจะได้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ

(3) ชะล้างสิ่งสกปรกต่างๆ
ที่เกิดจากการเผาไหม้เมื่อเครื่องยนต์ทำงานจะก่อให้เกิดสิ่งสกปรกหรือเขม่าตกค้างจากการเผาไหม้เกาะติดอยู่เป็นจำนวนมาก น้ำมันเครื่องจะมีสารชะล้างสิ่งสกปรกต่างๆ เมื่อไหลเวียนไปตามจุดต่างๆ ของเครื่องยนต์ก็จะชำระล้างสิ่งสกปรก หรือเขม่า และตะกอนที่สะสมอยู่ไหลปะปนมากับน้ำมันเครื่องแล้วเข้าสู่ไส้กรองน้ำมันเครื่อง

(4) ช่วยในการรักษากำลังอัดของเครื่องยนต์
น้ำมันเครื่องจะแทรกเข้าไประหว่างลูกสูบ แหวนลูกสูบและกระบอกสูบ ซึ่งเป็นกระบวนการสร้างแรงอัดให้กับเครื่องยนต์ ป้องกันก๊าซที่เป็นส่วนผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศไม่ให้เล็ดลอดผ่านช่องห่างระหว่างแหวน เพื่อไม่ให้กำลังอัดของเครื่องยนต์ที่อยู่บริเวณบนหัวลูกสูบรั่วไหลออกจากห้องเผาไหม้จนทำให้เครื่องยนต์ไม่มีกำลัง

(5) ป้องกันสนิมและการกัดกร่อนของชิ้นส่วนเครื่องยนต์
กรดที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงทำให้ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ถูกกัดกร่อน น้ำมันเครื่องจะเคลือบผิวชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ ป้องกันการเกิดสนิมและทำให้ความเป็นกรดลดลง

1.5 คุณสมบัติของน้ำมันเครื่องที่ดี

(1) มีความหนืดหรือความข้นใสที่เหมาะสมกับการใช้งาน (Optimum Viscosity)
ซึ่งฟิล์มบางๆ ของน้ำมันเครื่อง จะเคลือบผิวโลหะไม่ให้เกิดการเสียดสีโดยตรงอันจะทำให้เกิดการสึกหรอได้ ความหนาของฟิล์มน้ำมันขึ้นอยู่กับความหนืด ถ้าความหนืดของน้ำมันสูง ฟิล์มน้ำมันจะหนา และความหนืดของน้ำมันต่ำฟิล์มน้ำมันจะบาง

(2) มีค่าดัชนีความหนืดสูง (High Viscosity Index)
เพื่อช่วยรักษาค่าความหนืดไว้ได้ดี ฟิล์มน้ำมันจะไม่บางเกินไป (ใสมาก) เมื่ออุณหภูมิสูง และไม่หนาเกินไป (ข้นมาก) เมื่ออุณหภูมิต่ำ ทำให้การหล่อลื่นมีประสิทธิภาพสูง เครื่องยนต์สตาร์ทติดง่าย ลดการสึกหรอ

(3) มีคุณสมบัติในการชะล้าง (Detergency)
เนื่องจากขณะที่เครื่องยนต์ทำงานมีการเผาไหม้จึงทำให้เกิดมีคราบเขม่า ยางเหนียว เถ้า และสิ่งสกปรกต่างๆ ติดเป็นคราบอยู่ตามชิ้นส่วนของรถยนต์ ดังนั้นน้ำมันเครื่องที่ดีจะช่วยล้างสิ่งสกปรกออกไปได้

(4) มีคุณสมบัติในการกระจายสิ่งสกปรก (Dispersancy)
เมื่อสิ่งสกปรกต่างๆ ถูกชะล้างด้วยน้ำมันเครื่องแล้วไหลลงมาในอ่างน้ำมันเครื่อง น้ำมันเครื่องนั้นจะต้องสามารถกระจายสิ่งสกปรกต่างๆ ไม่ให้เกาะรวมตัวกันเป็นก้อน เพราะอาจทำให้ท่อทางเดินน้ำมันอุดตันได้

(5) มีสารป้องกันการทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (Anti-Oxidant)
ช่วยให้ปฏิกิริยาระหว่างน้ำมันเครื่องกับออกซิเจนในอากาศเกิดได้ช้าลง ถ้าไม่มีสารนี้น้ำมันเครื่องจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศได้ง่าย เกิดเป็นยางเหนียว (Varnish) เป็นผลให้น้ำมันเครื่องมีความหนืดเพิ่มขึ้นได้ ซึ่งไม่เป็นผลดีต่อเครื่องยนต์

(6) มีค่าความเป็นด่างที่เหมาะสม (Total Base Number : TBN)
เนื่องจากการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ กำมะถันที่มีอยู่ในน้ำมันเชื้อเพลิง จะทำให้เกิดเป็นกรดกำมะถันขึ้น ซึ่งจะเป็นสาเหตุทำให้เกิดการกัดกร่อนภายในเครื่องยนต์ น้ำมันเครื่องที่ดีจะต้องมีค่ามีค่าความเป็นด่างที่เหมาะสม สามารถตัวปรับสภาพน้ำมันเครื่องใหัมีค่าความเป็นกลาง ซึ่งจะช่วยป้องกันการกัดกร่อนในเครื่องยนต์ได้

(7) มีสารป้องกันการสึกหรอ (Anti-Wear)
ซึ่งจะช่วยทำให้ฟิล์มของน้ำมันเครื่องคงทนต่อแรงเฉือนได้ดี ช่วยลดการสึกหรอที่จะเกิดขึ้นมากกว่าปกติตรงบริเวณวาล์วและลูกเบี้ยวของเพลาลูกเบี้ยวได้

(8) มีสารป้องกันสนิม (Anti-Rust)
ช่วยให้น้ำมันเครื่องเป็นตัวเคลื่อบไม่ให้ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ที่ทำด้วยเหล็กเป็นสนิม ขณะที่เครื่องยนต์หยุดทำงานเป็นเวลานานๆ

(9) มีสารป้องกันการเกิดฟอง (Anti-Foam)
เนื่องจากความเร็วสูงของเครื่องยนต์ ทำให้เกิดฟองของน้ำมันเครื่องภายในห้องเพลาข้อเหวี่ยงมาก ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของระบบการหล่อลื่นลดลง สารป้องกันการเกิดฟองจะช่วยทำให้ฟองอากาศละลายตัวได้ง่าย

(10) มีสารลดความฝืด (Friction Modifier)
ซึ่งจะช่วยลดความฝืดที่เกิดขึ้นกับส่วนที่มีการเคลื่อนที่ลดลง เป็นผลทำให้ความร้อนในน้ำมันเครื่องลดลง ช่วยประหยัดการใช้เชื้อเพลิงได้ดีขึ้น

(11) มีการระเหยต่ำ (Volatility)
น้ำมันเครื่องที่ดีจะต้องมีจุดวาบไปสูง ทำให้เกิดการระเหยตัวต่ำและทนต่อความร้อนสูงๆ ได้ ไม่เกิดเผาไหม้ได้ง่าย ซึ่งไม่ทำให้เกิดความสิ้นเปลืองน้ำมันเครื่องขณะเครื่องยนต์ทำงาน

12) มีจุดไหลเทต่ำ (Low Pour Point)
เพื่อที่จะนำน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ไปใช้งานในที่มีอุณหภูมิต่ำได้

1.6 มาตรฐานน้ำมันเครื่องมาตรฐานสากล

ที่นิยมใช้อ้างอิงทั่วไป มีอยู่ 5 มาตรฐาน ได้แก่
(1) มาตรฐานของประเทศสหรัฐอเมริกา
กำหนดโดยสถาบันปิโตรลียมแห่งสหรัฐอเมริกา (API : American Petroleum Institute) เช่น API SM (สำหรับเครื่องยนต์เบนซิน) , API CI-4 (สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล) เป็นต้น

(2) มาตรฐานของกลุ่มประเทศในทวีปยุโรป
กำหนดโดยสมาคมผู้ผลิตยานยนต์ในทวีปยุโรป (ACEA : Association of European Automotive Manufacturers) เช่น ACEA A5/B5 (สำ หรับเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลขนาดเล็ก) , ACEA E4 (สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่) เป็นต้น

(3) มาตรฐานของประเทศญี่ปุ่น
กำหนดโดยองค์กรมาตรฐานรถยนต์ของประเทศญี่ปุ่น(JASO : Japan Automotive Standard Organization) เช่น JASO DH-1 (สำหรับดีเซล) , JASO MA หรือ MB (สำหรับรถจักรยานยนต์ 4 จังหวะ) เป็นต้น

(4) มาตรฐานกลาง (Global)
ซึ่งสมาคมผู้ผลิตเครื่องยนต์ในประเทศสหรัฐอเมริกา (EMA :Engine Manufacturers Association) ใน ท วีป ยุโร ป (ACEA) แ ล ะ ป ร ะ เท ศ ญี่ปุ่น (JAMA : Japan
Automobile Manufacturers Association) ได้ร่วมกำหนดขึ้น เช่น Global DHD-1 และ DLD-1 (สำหรับดีเซลขนาดใหญ่และขนาดเล็ก) เป็นต้น

(5) มาตรฐานเฉพาะของผู้ผลิตเครื่องยนต์แต่ละชนิด
เช่น BMW, Volvo, Mercedes Benz, Volkswagen เป็นต้น

ผู้บริโภคจะสังเกตการแสดงมาตรฐานของน้ำมันเครื่องได้จากฉลากภาชนะบรรจุมาตรฐานที่แพร่หลาย คือ มาตรฐาน API ซึ่งข้อกำหนดของมาตรฐานต่างๆ จะกำหนดรายละเอียดแตกต่างกันบ้างเล็กน้อย ตามสภาพการใช้งานจริงในภูมิภาคนั้น โดยแต่ละสถาบันพยายามผลักดันให้มาตรฐานของตนเป็นที่รู้จักมากยิ่งขึ้น ผู้ผลิตสารเติมแต่ง หรือผู้ผลิตน้ำมันเครื่อง มักจะทดสอบน้ำมันเครื่องให้ผ่านหลายๆ มาตรฐานเพื่อที่จะสามารถจำหน่ายได้อย่างกว้างขวางในทุกภูมิภาค

<< กลุ่มน้ำมันหล่อลื่น ดีเซล ของเรา >>