แรงบิด และ แรงม้า คืออะไร แล้วรถประเภทไหนเน้นใช้อะไรมากกว่ากัน?

แรงบิด คืออะไร?
   แรงบิดของรถยนต์ หรือ ทอล์ก (Torque) หมายถึงแรงหมุนที่เกิดจากเพลาของเครื่องยนต์ ซึ่งเป็นแรงสำคัญที่ทำให้รถเคลื่อนตัวไปข้างหน้าจากจุดหยุดนิ่ง หลักการทำงานคือเครื่องยนต์จะส่งกำลังไปที่เกียร์ หมุนเพลา - เฟืองท้าย และออกมาที่ล้อรถทำให้ให้รถยนต์เคลื่อนที่นั่นเอง ซึ่งแรงบิดนั้นจะเป็นตัวกำหนดอัตราเร่งจากเครื่องยนต์ส่งไปที่แรงม้าในช่วงระยะเวลาหนึ่งขณะรถยนต์วิ่งอยู่บนถนน

แรงบิดที่เกิดจากแรงอัดลูกสูบทำให้เกิดรอบในเครื่องยนต์ส่งกำลังไปที่เพลา

ซึ่งนิยมใช้หน่วยวัดแรงบิดเพื่อหาแรงบิดสูงสุดได้ถึง 3 แบบดังนี้
- นิวตัน - เมตร  ( N·m หรือ N m ) คำนวณจากแรงผลักที่เกิดจากการหมุนเป็นนิวตัน โดยนับจากการหมุนเป็นระยะ 1 เมตร ซึ่งหน่วยวัดนี้นิยมใช้กันมากสุดทั่วโลก
- ฟุต - ปอนด์ (ftlb) คำนวณจากความยาวที่วัดได้จากรัศมีการหมุนเป็นฟุต โดยมีแรงผลักขนาด 1 ปอนด์
- กิโลกรัม - เมตร (kgf·m) คำนวณจากแรงผลักเป็นหน่วยกิโลกรัม โดยมีรัศมีการหมุน 1 เมตร

ซึ่งค่าแรงบิดต่ำสุดไปจนถึงแรงบิดสูงสุดจะแปรผันไปตามจำนวนรอบต่อนาที (RPM) 

เช่น  รถยี่ห้อ A มีแรงบิดสูงสุดอยู่ที่   500 N·m ที่รอบ 1,600 - 2,800 ต่อนาที

        รถยี่ห้อ B มีแรงบิดสูงสุดอยู่ที่  420 N·m ที่รอบ 1,750 - 2,500 ต่อนาที


ดังนั้นวิธีสังเกตุอย่างง่ายๆโดยไม่รวมปัจจัยอื่นคือ รถคันที่มีค่าแรงบิดมากก็จะมีอัตราเร่งที่มากกว่ารถคันที่มีค่าแรงบิดต่ำกว่านั่นเอง

แรงม้าคืออะไร?

James Watt (17361819) : ผู้คิดค้นแรงม้า และ กำลังไฟฟ้า

   แรงม้า หรือ ฮอร์ส พาวเวอร์ (Horse Power) หมายถึงแรงวัดกำลังของเครื่องยนต์ซึ่งเป็นตัวกำหนดความเร็วสูงสุด (Top speed) ซึ่งแรงม้าคิดค้นขึ้นจากนาย เจมส์ วัตต์ (Mr.James Watt) วิศวกรเครื่องกลชาวสกอตแลนด์ ในช่วงปี ค.ศ. 1750 ยุคสมัยที่ใช้แรงงานจากม้าในการบรรทุก, ขนส่ง และลากจูงเป็นหลัก

วิธีที่ James Watt ใช้วัดแรงม้าในสมัยนั้น

ซึ่งหน่วยวัดแรงม้าที่นิยมใช้หลักๆในเบื้องต้นมีดังนี้คือ  แรงม้า (Horse Power : HP), แรงม้า (Pferdestärke : PS) และ กิโลวัตต์ (Kilowatt : KW) ซึ่งค่าแรงม้าต่ำสุดไปจนถึงแรงม้าสูงสุดจะแปรผันไปตามจำนวนรอบต่อนาที (RPM) 

 

เช่น  รถยี่ห้อ A มีแรงม้าสูงสุดอยู่ที่    204 HP ที่รอบ 3,400 ต่อนาที

        รถยี่ห้อ B มีแรงม้าสูงสุดอยู่ที่   180 HP ที่รอบ 3,500 ต่อนาที

ดังนั้นวิธีสังเกตุอย่างง่ายๆโดยไม่รวมปัจจัยอื่นคือ รถคันที่มีค่าแรงม้ามากก็จะทำความเร็วสูงสุดได้มากกว่ารถคันที่มีค่าแรงม้าต่ำกว่านั่นเอง

 

   จากหน่วยวัดแรงบิดและแรงม้าทั้งหมดข้างต้นนี้ ทางโรงงานผลิตรถยนต์ได้ระบุสเปกแรงบิดและแรงม้าไว้ให้แล้วในรถยนต์แต่ละรุ่น (สามารถดูได้จากแคตตาล็อกหรือโบรชัวร์ในส่วนข้อมูลทางเทคนิค) โดยรถยนต์แต่ละรุ่นจะมีค่าแรงบิดและแรงม้าที่แตกต่างกันไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับทางผู้ผลิตรถยนต์ว่าจะออกแบบให้รถรุ่นนั้นๆมีแรงบิดและแรงม้าเท่าใด  (แต่ก็มีปัจจัยอย่างอื่นยิบย่อยที่มีผลกระทบต่อแรงบิดและแรงม้าของรถด้วยเช่นกันอย่าง น้ำหนักบนตัวรถ, ประเภทของยาง, แรงเสียดทาน เป็นต้น)

   หากจะลงลึกข้อมูลในเชิงเทคนิคเหล่านี้เพื่อทำการดัดแปลงรถให้มีสมรรถนะที่ดีขึ้นจะช่วยให้เราสามารถคำนวณหาค่าอัตราทดเกียร์, เฟืองท้าย และ ขนาดล้อ ที่เหมาะสม เพื่อให้ได้รถที่มีสมรรถนะตามต้องการทั้งอัตราเร่งและความเร็วสูงสุด ทั้งนี้เราจะต้องรู้น้ำหนักรถยนต์และค่าอากาศพลศาสตร์ของรถด้วย แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นต้องอยู่ในการดูแลของช่างผู้เชี่ยวชาญหรือวิศวกรอย่างถูกต้องถึงจะปลอดภัยต่อการขับขี่เมื่ออยู่บนถนน และที่สำคัญเลยคือวินัยในการขับขี่เพื่อที่จะไม่เป็นอันตรายต่อเพื่อนร่วมท้องถนน

แล้วรถประเภทไหนเน้นใช้อะไรมากกว่ากัน?

   จากที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ โดยรถยนต์แต่ละรุ่นจะมีค่าแรงบิดและแรงม้าที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับทางผู้ผลิตรถยนต์ว่าจะออกแบบให้รถรุ่นนั้นๆมีแรงบิดและแรงม้าเท่าใด หากมองในเรื่องของการใช้งานส่วนใหญ่ โดยกลุ่มรถยนต์ประเภทต่างๆจะออกแบบแรงบิดและแรงม้าดังนี้

 

- กลุ่ม กระบะ, รถ PPV, รถตู้, รถบรรทุก โดยส่วนใหญ่นั้นจะถูกออกแบบด้วยการวางเครื่องยนต์ดีเซลเพื่อเน้นแรงบิด เนื่องจากว่าพื้นฐานเดิมของรถยนต์กลุ่มนี้จะเน้นการใช้งานเป็นหลักในส่วนบรรทุกหนัก, การลากจูง และขนส่งในทางลาดชัน จึงต้องใช้กำลังจากแรงบิดค่อนข้างมาก อีกทั้งทางผู้ผลิตรถยนต์ยังให้ความสำคัญในเรื่องของความทนทานและประหยัดน้ำมัน

 

- กลุ่ม รถเก๋ง, รถ SUV, รถสปอร์ต, รถซุปเปอร์คาร์  โดยส่วนใหญ่นั้นจะถูกออกแบบด้วยการวางเครื่องยนต์เบนซินเพื่อเน้นแรงม้า เนื่องจากว่าพื้นฐานเดิมของรถยนต์กลุ่มนี้จะเน้นการโดยสารเป็นหลัก จึงต้องใช้แรงม้าเพื่อทำความความเร็วและร่นระยะเวลาจากการเดินทางจากจุดหนึ่งไปถึงที่หมาย อีกทั้งทางผู้ผลิตรถยนต์ยังให้ความสำคัญในการออกแบบสมรรถนะ, ระบบความปลอดภัย, ระบบช่วยการขับขี่ และ ระบบช่วงล่าง เพื่อรองรับแรงม้าให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่และเน้นโดยสารสบายมากขึ้น