اکتان بنزین و کاربرد آن

 

 

عدد اکتان بنزین چیست و کاهش آن چه صدماتی به موتور وارد می کند؟

این روز ها که هزینه تعمیر و تعویض قطعات خودرو بسیار افزایش یافته ، می توانیم با بالا بردن سطح دانش فنی خود، از بروز صدمات و تحمیل هزینه های گزاف جلوگیری کنیم. در این مقاله می خواهیم در مورد عدد اکتان بنزین و اثرات مضر کوبش موتور (knock)  و روش جلوگیری از آن بیشتر صحبت کنیم

 

یکی از سیکل های کارکرد موتور های 4 زمانه بنزینی تراکم نامیده میشود که به مفهوم ترکیب بنزین و هوا توسط پیستون است که تا حد مشخصی متراکم شده و پس از رسیدن پیستون به بالاترین نقطه ممکن ( نقطه مرگ ) بوسیله جرقه شمع این مخلوط محترق شده و پیستون را با فشار زیاد به پایین می راند.میزان تراکم انجام شده را با عددی به نام نسبت تراکم می سنجند که در موتور های قدیمی نسبت 5 به 1 بوده و در موتور های پیشرفته 12 به یک است. زمانیکه مخلوط سوخت که ماده ای با قابلیت اشتعال بالاست ، زودتر از جرقه زدن بوسیله شمع و بواسطه تراکم به احتراق برسد، موتور دچار کوبش یا ناک خواهد شد که این مساله برای موتور بسیار مضر است

 

ناک (Knock) چیست؟

 

زمانیکه مخلوط سوخت بدلیل تراکم و دمای بالا ، قبل از جرقه زدن شمع و رسیدن پیستون ها به بالاترین سطح منفجر شود، موتور دچار کوبش یا به اصطلاح ناک (Knock) می شود که برای موتور بسیار مضر است. در این شرایط پیستون سعی در بالا آمدن دارد ، اما در اثر انفجار زود هنگام مخلوط سوخت ، نیرویی با شدت از سمت بالا به آن ضربه می زند و در اثر این کوبش ، دمای محفظه احتراق خودرو بالا رفته و به سوپاپ ها، میل لنگ و سایر اجزای موتور فشار مضاعف وارد می شود، این پدیده معمولا با صدای تقتق مخصوصا در دور پایین و دنده مرده همراه است

 

عدد اکتان چیست؟ 

 

میزان توانایی سوخت در متراکم شدن قبل از احتراق خودبخودی ( خودسوزی مخلوط احتراق ) با عدد اکتان مشخص می شود که معیاری است برای سنجیدن کیفیت سوخت، که هر قدر این عدد بالاتر باشد، سوخت بهتری داریم. زمانیکه نفت خام در پالایشگاه ها تسویه می شود، زنجیره های هیدروکربن با طول های متفاوت خواهیم داشتو این زنجیره های جدا از هم با هم ترکیب شده و سوخت های متفاوتی چون بنزین ، گازوییل ، نفت سفید و غیره را تولید می کند. در این بین هپتان با 7 اتم و اکتان با 8 اتم کربن، هیدروکربن های اصلی تشکیل دهنده بنزین هستند. آزمایشات مختلف نشان داده است که هپتان دارای خاصیت متراکم شدن بسیار ضعیفی است ولی اکتان قابلیت متراکم شدن بسیار بالایی دارد. بنابر این اگر بنزینی داری مقادیر بسیار بالایی از اکتان باشد، از کیفیت بسیار خوبی از نظر مقاومت در برابر خودسوزی برخوردار است. ماهیت هپتان به طوری است که در اثر تراکم ناچیز، بسیار سریع محترق خواهد شد. بر این اساس 2 هیدروکربن که نقطه جوش و تبخیر تقریبا مشابهی دارند، مبنایی برای مقاومت خودسوزی سوخت در برابر تراکم  انتخاب شده اند. با دادن عدد 100 به اکتان و 0 به هپتان نسبتی به نام عدد اکتان بدست می آید. به طور مثال بنزینی با عدد اکتان 87 دارای نسبت 87 اکتان به 13 هپتان است.اما تولید سوختی با این میزان اکتان هزینه های بسیار بالایی دارد که در حال حاضر این ماده تنها مواد تشکیل دهنده بنزین نیستند و مواد و افزودنی های دیگری وظیفه بالا بردن عدد اکتانیا همان مقاومت دربرابر خودسوزی یا کوبش موتور را بر عهده دارند. نسبت اکتان-هپتان  تنها برای ایجاد یک مبنای مقایسه ای و به عنوان یک بنزین ایده ال برای مشخص کردن عدد اکتان مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

روش اندازه گیری عدد اکتان  RON (Research Of Octane Number)d


عدد اکتان تحقیقی، معمول‌ترین نوع اندازه‌گیری پارامتر در جهان است. در این روش عدد اکتان در یک موتور آزمایشی با نسبت تراکم (Compression Ratio) متغیر تعیین می‌شود که با دور موتور 600 RPM  اندازه‌گیری می‌شود و نسبت تراکم در طول آزمایش متغیر است. این آزمایش خاصیت ضدکوبش سوخت را بررسی می‌کند و عدد بالاتر میزان کوبش بیش‌تر را مشخص می‌کند.
 هرچقدر نسبت تراکم موتور بیشتر باشد، احتمال وقوع پدیده ناک افزایش خواهد یافت و یکی از راه‌های بالا بردن قدرت و بازده موتور خودروها، بالا بردن نسبت تراکم آن‌هاست. تنها راه افزایش تراکم موتور، بالا بردن توان مقابله سوخت در برابر خودسوزی و جلوگیری از ناک زدن است. این موضوع در خودروهای مجهز به‌سیستم توربو و سوپرشارژ به‌دلیل تراکم هوای ورودی به‌موتور و همین‌طور دمای بالاتر آن، اهمیت بسیار بیشتری دارد.
عدد اکتان برای هر نوع بنزینی در محلی هم‌سطح دریا بررسی می‌شود. به‌عنوان مثال ابتدا خودرویی را با بنزین ۸۲ اکتان در منطقه‌ای هم‌سطح دریا و سپس درمحلی در ارتفاع ۹۱۵ متر بالاتر از سطح دریا با همان سوخت که از نظر دما و رطوبت شرایط یکسان داشته باشد، آزمایش می‌کنند. 
دراین صورت موتور این خودرو در ارتفاع ۹۱۵ متری، بسیار دیرتر از شرایط هم‌سطح دریا دچار خودسوزی خواهد شد و از آنجایی که همیشه عدد اکتان اعلام‌شده توسط تولیدکننده بر مبنای سطح دریا اعلام می‌شود، در ارتفاع ۹۱۵ متری بنزینی که اکتان ۸۲ دارد، مشابه بنزین با اکتان ۸۷ عمل می‌کند و تحت‌تراکم بیش‌تری دچار خودسوزی می‌شود . فرمول تقریبی محاسبه افزایش ارتفاع از سطح دریا تا ارتفاع ۱۸۰۰ متری با این فرمول انجام می‌شود: به‌ازای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع ۱.۴ به‌عدد اکتان بنزین اضافه می‌شود که در ارتفاع بالای ۱۸۰۰ متر این میزان به ۲.۵ عدد در ازای هر ۳۰۰ متر ارتفاع می‌رسد (اعداد فوق بر مبنای عدد اکتان RON است).  ارتفاع تنها عامل جوی تاثیرگذار در اکتان نیست و میزان رطوبت و دمای هوا نیز عوامل موثر در میزان تغییر خودسوزی  بنزین در موتور به‌حساب می‌آیند.

در زمستان اکتان پایین‌تری نسبت به‌تابستان لازم است و یک سوخت درشرایط مشابه از نظر رطوبت، دما و محل آزمایش دیرتر دچار خودسوزی می‌شود تا در فصل گرم. از این رو بالا بردن عدد اکتان در تابستان و پایین آوردن آن در زمستان راهکار مناسبی برای استفاده از بنزین در کشور محسوب می‌شود.
البته تاثیر ارتفاع روی اکتان بسیار زیاد است و اگر بنزین مناطق کنار دریا (شمال و جنوب) با اکتان بالاتری عرضه شود، تعمیرات خودروها به‌تاخیر خواهد افتاد .
از موارد موثر دیگر در عدد اکتان می‌توان به‌تراکم موتور، آوانس و ریتارد دلکو، میزان کارکرد موتور، دمای موتور، نسبت بنزین و هوا در خودروهای بدون ECU  که قابلیت تنظیم اتوماتیک نسبت استکیومتری را ندارند و... اشاره کرد.

 

علیرضا کافی ( دنیای خودرو )