faridbensaeed
19th May 2013, 07:29 AM
"عدد اكتان" چیست؟
در موتورهای چهار زمانه چهار مرحله مختلف داریم که عبارتند از مکش، تراکم، انفجار(کار) و تخلیه. این موتورها تقریبا ۹۹ ٪ سیستم موتورهای موجود را شامل می‌شوند. مرحله مهم در نوع سوخت، مرحله تراکم است و زمانی روی می‌دهد که مخلوط بنزین و هوا توسط پیستون تا حد مشخصی متراکم میشود. این مخلوط پس از پایان زمان تراکم، بوسیله جرقه از شمع، محترق میشود. میزان تراکم انجام شده را با عددی به نام "نسبت تراکم" می‌سنجند که در موتورهای قدیمی نسبت تراکم 5:1 ( ۵ به ۱) یا 6:1 و در موتورهای جدید 10:1 تا 12:1 هم می‌رسد. هنگامی‌که مخلوط سوخت و هوا که ماده‌ای با قابلیت اشتعال بالاست به‌علت تراکم زودتر از جرقه شمع، محترق شود؛ موتور دچار کوبش (Knock) خواهد شد. چون قبل از این که پیستون به بالاترین نقطه خودش برسد وسط راه و با نیروی مخالف آن را به پایین می‌راند که دلیل این کوبش هم همین هست. این ضربه می‌تواند صدماتی به قطعاتی از موتور از جمله به گژنپین، پیستون، شاتون و غیره بزند.
توانایی متراکم شدن سوخت قبل از احتراق خودبه خودی را عدد اکتان می‌گویند. یکی از راههای بالا بردن قدرت و توان خروجی موتور خودروها، بالابردن نسبت تراکم آنهاست، اما این امر تنها با بالا بردن توان مقابله سوخت در برابر خود سوزی(احتراق خودبخودی) در اثر متراکم شدن به‌دست می‌آید، پس با پیشرفت در تکنولوژی ساخت موتورها، نسبت تراکم نیز از عدد ۵ به ۱ تا 12 به یک افزایش یافت.
تعریف و مقیاس عدد اکتان
عدد اکتان،(Octane Number) عددی است قراردادی که میزان بهسوزی یک سوخت را نشان می‌دهد و طبق قرارداد برای ایزواکتان که بهترین سوخت است، برابر 100 و برای هپتان نرمال که بدترین سوخت است، برابر صفر انتخاب شده‌است.یکی از ویژگی های مهم ینزین خودرو و هواپیما، شماره ی اتان یا درجه ی آرام سوزی است. احتراق بنزین در موتور، باید طوری باشد که ایجاد ضربه نکند و آرام بسوزد، بنابراین دانستن عدد اکتان بنزین قبل از استفاده ضروری است. برای افزایش درجه ی اکتان (آرام سوزی)، از مواد افزود نی استفاده میشود. درجه ی اکتان بنزین معمولی 87، سوپر 94 و بنزین هواپیما بین 91 تا 145 است.
از روی مخلوطهایی به نسبتهای مختلف از این دو هیدروکربن کیفیت یک سوخت را می‌سنجند. بدیهی است که هرچه ایزواکتان در یک مخلوط بیشتر باشد، آن مخلوط سوخت بهتری است و موتور هنگام کار با آن تق تق و سر و صدای کمتری دارد. وقتی می‌گویند: عدد اکتان یک سوخت 90 است، یعنی یا 90 درصد آن ایزواکتان است و یا از نظر سوختن شبیه مخلوطی می‌سوزد که 90 درصد آن ایزواکتان است و 10 درصد دیگر هپتان نرمال میباشد. مسلماً هرچه عدد اکتان سوختی بزرگتر باشد، آن سوخت مرغوبتر است.
این مقیاس و قرارداد موقعی تعریف و استخراج شد که ایزواکتان بهترین سوخت بود اما امروزه مواد یا سوختهای بهتری پیدا کرده‌اند و در نتیجه عدد اکتان این سوخت‌ها از 100 تجاوز می‌کند. به‌طور کلی عدد اکتان هیدروکربنهای بدون شاخه، پایین و عدد اکتان هیدروکربنهای سیر شده‌ی حلقوی، متوسط و عدد اکتان هیدروکربنهای زنجیری پرشاخه و ترکیبات آروماتیک بالاست.
زمانی که نفت خام در پالایشگاه‌ها تصفیه میشود، زنجیره‌های هیدروکربن با طول‌های متفاوت به‌دست می‌آید و این زنجیره‌های جدا از هم با ترکیب شدن با یکدیگر سوختهای متفاوتی چون بنزین، گازوئیل، نفت سفید و غیره را حاصل می‌نمایند. به‌طور مثال هیدروکربنهای متان، پروپان،بوتان، پنتان، هگزان، هپتان و اکتان به ترتیب دارای یک اتم، ۳ اتم، ۴ اتم، ۵ اتم، ۶اتم،۷ اتم و ۸ اتم کربن می‌باشند. هپتان دارای خاصیت متراکم شدن بسیار ضعیفی است و در مقابل اکتان قابلیت متراکم شدن بسیار بالایی دارد. پس اگر بنزینی دارای مقادیر بسیار بالایی از اکتان یا همان 4،2،2 تری‌متیل پنتان (Iso Octane) باشد؛ بنزین بسیار خوبی از نظر مقاومت در برابر خودسوزی محسوب میشود. در مقابل، هپتان در اثر تراکم ناچیز، بسیار سریع محترق خواهد شد پس با توجه به اینکه این دو هیدروکربن از لحاظ خواصی چون نقطه جوش و تبخیر تقریباً یکسان بودند، به عنوان مبنایی برای مقاومت خودسوزی سوخت در برابر متراکم شدن انتخاب شدند، و با دادن عدد ۱۰۰ به اکتان و صفر به هپتان نسبتی به نام عدد اکتان به‌دست آمد. بطور مثال بنزینی با عدد اکتان ۸۷، دارای نسبت ۸۷ اکتان به ۱۳ هپتان میباشد. اما ساخت سوختی که متشکل از این میزان اکتان باشد هزینه تولید بسیار بالایی خواهد داشت و در حال حاضر این دو ماده تنها تشکیل دهنده‌های بنزین نیستند و مواد و افزودنی‌های دیگری کار بالابردن عدد اکتان یا همان مقاومت در برابر خودسوزی یا کوبش موتور را برعهده دارند و نسبت هپتان - اکتان تنها برای ایجاد یک مبنای مقایسه‌ای و به‌عنوان یک بنزین ایده‌آل برای مشخص نمودن عدد اکتان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
افزودنی‌های دیگر به سوخت
در جریان جنگ جهانی اول که در حدود سال 1300 شمسی روی داد مهندس مکانیک و شیمیدان آمریکایی به نام توماس میجلی (Thomas Midgley، مخترع بنزين و کلروفلوئوروکربنها CFC میباشد.) کشف نمود که با افزودن یک ترکیب ارگانو متالیک مانند تترااتیل سرب (leadtetraethyl یا TEL) به مخلوط بنزین، نسبت اکتان آن تا حد بسیاری افزایش خواهد یافت و می‌توان بنزینی با فراوری ارزان قیمت (شبکه هیدروکربنهای با فراوری ساده‌تر) را، با افزودن این ماده، به بنزینی با اکتان بالا تبدیل نمود. از طرف دیگر این ماده باعث روانکاری سوپاپ‌‌ها نیز می‌شد.
- تبعات افزودن سرب به بنزین به قرار زیر است:
• سرب موجود در بنزین باعث از کار افتادن کاتالیست میشود.
مبدل کاتالیزوری (Catalytic Converter) :
وسیله ای در اگزوز اتومبیل که با استفاده از کاتالیزور، گاز های کربن مونوکسید را به کربن دی‌اکسید و اکسیدهای نیتروژن را به گاز نیتروژن و هیدروکربن ها را به آب و دی اکسید کربن تبدیل می‌کند.
مبدل کاتالیزگری یکی از قسمت‌های بسیار مهم سیستم کنترل خروجی یک اتومبیل است. اغلب ماشین های پیشرفته به سه راه مبدل کاتالیزگر مجهزند و به کاهش مولکولهای CO2 و NOxوVOCs کمک می‌کند.
• استفاده از این ماده آلی فلزی در بنزین ضررهای زیست محیطی بسیاری دارد و سرب نیز یك ماده شیمیایی بسیار سمی است كه برای حیات خطرناك است.
زمانی كه استفاده از سرب در بنزین ممنوع شد قیمت بنزین گرانتر شد چون پالایشگاه دیگر نمی‌توانست با افزودن سرب درجه اكتان آن را بالا ببرد. اما هواپیما‌ها هنوز اجازه دارند كه بنزین سربدار مصرف کنند كه این نوع از بنزین به Avgas معروف است. عدد اكتان 100 یا بالاتر عموما در موتورهای با عملكرد بالای هواپیما استفاده میشود. كارایی Avgas حدود صد مرتبه بنزین است و نه درصدی از عدد اكتان آن. در حقیقت افزودن تترا اتیل سرب سطح تراكم بنزین را بالا می‌برد و نه عدد اكتان را.
مهندسان هم اكنون در تلاشند تا موتورهای هواپیما را بهبود بخشند تا بتواند از بنزین بدون سرب استفاده كند. موتورهای جت هم اكنون نفت سفید می‌سوزانند.
بنابراین حذف سرب به تدریج در کشورهای پیشرفته با جایگزین نمودن ماده‌ای به نام MTBE که مخفف methyl tertiary-butyl ether است و یک oxygenate محسوب میشود، به‌جای تترااتیل سرب آغاز شد. با نصب catalytic converter برای کاهش آلودگی خروجی از اگزوز بر روی خودروها در دهه گذشته و بدلیل اینکه سرب باعث از کار افتادن این قطعه می‌شد، جایگزینی بنزین بدون سرب سرعت بیشتری گرفت تا جایی که هم اینک استفاده از بنزین سربدار در اکثر کشور‌ها به‌شدت محدود گردیده‌است. اما MTBE نیز با وجود اینکه در مقایسه با تترااتیل سرب، چندان سمی نیست، در اثر نشتی از تانک‌ها و مخازن و نفوذ به آبهای زیرزمینی و ایجاد آلودگی، در کشورهای پیشرفته در حال حذف از بنزین میباشد.
جایگزین‌های MTBE که امروزه در اروپا و آمریکا استفاده می‌شوند نیز شامل آروماتیک ها از جمله بنزن، تولوئن، اتانول و در آینده نزدیک oxygenate دیگری به نام ETBE (یا Ethyl Tertiary-butyl ether) می‌باشند.
روش کلی به دست آوردن عدد اکتان:
اما عدد اکتان بنزین را به دو روش می‌توان به‌دست آورد:
یکی روش عملی یا روش تحقیقی (Research Octane یا RON) و دیگری روش تئوری یا روش موتوری، Motor Octane یا MON نام دارد. تفاوت این دو روش در شرایط و پارامترهای آزمایش بر روی بنزین مورد نظر میباشد، در جدول زیر برخی پارامترهای در نظر گرفته شده برای هر یک از این دو روش آزمایش را، می‌بینید.
روش / پارامتر
Research Octane Test
(RON)
Motor Octane Test
(MON)
دمای مخلوط سوخت(سانتیگراد)
65. 6
148. 9
دمای موتور(سانتیگراد)
100
100
دور موتور RPM( دور بر دقیقه)
600
900
با توجه به شرایط سخت‌تر آزمایش در روش MON، نسبت به روش RON برای یک بنزین مشابه، عدد به‌دست آمده از آزمایش به روش RON عدد بیشتری خواهد بود. اختلاف بین دو عدد به‌دست آمده، حساسیت سوخت (یا sensitivity) می‌نامند. پارامتر حساسیت سوخت بسیار با اهمیت میباشد زیرا ممکن است بنزینی به‌دلیل نوع افزودنی‌ها و مواد به‌کار رفته جهت بالا بردن اکتان در شرایط آزمایش RON عدد بالایی از اکتان را ارائه دهد اما در شرایط سخت تر، توانایی مقابله بسیار کمتری نسبت به تراکم‌پذیری داشته باشد و عدد حاصل از آزمایش MON بسیار پایین باشد، لذا بین چند بنزین مختلف که از آزمایش RON عدد مشابهی به‌دست آورده‌اند، بنزینی مرغوبتر است که فاصله اعداد به‌دست آمده از ۲ آزمایش RON و MON برای آن نوع بنزین کمتر از بقیه باشد (حداکثر ۱۰ عدد اختلاف قابل قبول است).
اما در حالی که مبنا قرار دادن عدد به‌دست آمده از آزمایش RON به‌عنوان عدد اکتان به دلایل بالا، چندان صحیح به نظر نمی رسد و حتی راه را برای تقلب شرکتهای نفتی و استفاده از افزودنی‌های ارزانتر باز می‌گذارد؛ در اروپا و اکثر کشور‌ها از جمله کشورمان ایران، عدد RON مبنای مشخص نمودن میزان اکتان بنزین میباشد. این در حالی است که در آمریکا با استفاده از فرمول RON+MON)/2) و به‌دست آمدن عدد جدیدی به نام PON (یا Pump Octane Number) این مشکل تا حد زیادی حل کرده‌اند و راه تقلب در این زمینه بسته گردیده‌است.
مثال از اعداد RON، MON و PON مربوط به انواع بنزین یک شرکت نفتی:
PON
MON
RON
86. 5
83
90
88. 5
85
92
91
87
95
92
88
96
94
90
98
95. 8
91. 5
100
100
95
105
104. 5
99
110
پس به این موضوع توجه داشته باشید که عدد اکتان بنزین در پمپ بنزینهای آمریکا همیشه عددی پایین‌تر از عدد اکتان یک بنزین مشابه در پمپ‌های اروپا و سایر نقاط دنیا است. به‌عنوان مثال بنزین با اکتان ۹۱ در پمپ بنزینهای ایالات متحده با بنزینی دارای عدد اکتان حدود ۹۵ در اروپا برابری می‌کند.
تأثیر دیگر عوامل بر عدد اکتان
عوامل موثر بر عدد اکتان:
1- ارتفاع از سطح دریا: هرچه ارتفاع از سطح دریا بالاتر باشد سوخت دیرتر دچار خودسوزی شده که مثل این است که عدد اکتان بنزین بالاتر است.
2- میزان رطوبت و دمای هوا : هرچقدر میزان رطوبت هوا اضافه شود عدد اکتان MON زیادتر میشود. همچنین هر چقدر که دمای هوا کاهش پیدا کند دوباره شاهد افزایش عدد اکتان هستیم.
3- از دیگر موارد موثر در عدد اکتان می‌توان به مواردی چون نسبت تراکم موتور، آوانس و ریتارد دلکو، میزان کارکرد موتور، دمای موتور، نسبت بنزین و هوا در خودروهای بدون ECU که قابلیت تنظیم اتوماتیک نسبت استوکیومتری را ندارند و مواردی از این دست، اشاره نمود. البته خودروهای مجهز به ECU چون می‌توانند نسبت هوا و سوخت را اندازه بگیرند و سوخت متناسب با دور موتور دمای هوا غلظت اکسیژن را وارد موتور کنند کمتر دچار عامل سوم می‌شوند که از آن به عنوان نسبت استوکیومتری نیز نام میبرند.
همان طور که در بحث روشهای اندازه گیری اکتان MON و RON نیز ذکر شد تغییر برخی شرایط، باعث بالا و یا پایین رفتن اکتان بنزین میشود ؛ یکی از این موارد ارتفاع از سطح دریا میباشد ؛ عدد اکتان برای هر بنزین براساس آزمایش انجام شده در محلی هم سطح دریا مشخص می‌گردد، بر این اساس اگر خودرویی را با بنزینی که برفرض مثال اکتان ۸۲ دارد، در منطقه ای هم سطح دریا مورد آزمایش قرار دهیم و سپس همین خودرو با همان سوخت را به محلی در ارتفاع مثلا ۹۱۵ متر بالاتر از سطح دریا که البته در زمان آزمایش از نظر دما و رطوبت با شرایط آزمایش سطح دریا مشابه است، منتقل نماییم،خواهیم دید موتور این خودرو در هنگامی که در ارتفاع ۹۱۵ متری قرار دارد، بسیار دیرتر دچار خودسوزی میشود تا در محل هم سطح دریا و از آنجایی که همیشه عدد اکتان اعلام شده توسط تولید کننده بر مبنای سطح دریا اعلام می‌گردد، در ارتفاع ۹۱۵ متری از سطح دریا بنزینی که اکتان ۸۲ دارد، مشابه بنزین با اکتان ۸۷ عمل می‌نماید و تحت تراکم بیشتری دچار خودسوزی میشود. فرمول تقریبی محاسبه میزان بالارفتن اکتان با افزایش ارتفاع از سطح دریا، بدین صورت است که، تا ارتفاع ۱۸۰۰ متری از سطح دریا به ازای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع 4.1 به عدد اکتان بنزین اضافه می‌گردد و در ارتفاع بالای ۱۸۰۰ متر این میزان به 5.2 عدد در ازای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع تبدیل میشود (اعداد فوق بر مبنای عدد اکتان RON میباشد).
اما ارتفاع تنها عامل جوی تاثیر گذار در اکتان نیست و میزان رطوبت و دمای هوا نیز از دیگر عوامل جوی موثر بر اکتان می‌باشند. افزایش یک گرم آب در هر کیلوگرم هوای خشک ۰. ۲۵ تا ۰. ۳۲ به عدد اکتان MON می‌افزاید و کاهش هر ۵. ۶ درجه سانتیگراد دمای محیط نیز ۰. ۴۴ تا ۰. ۵۵ عدد اکتان MON را افزایش می‌دهد، پس نتیجه دیگر این است که در زمستان اکتان پایین تری لازم است تا تابستان و یک سوخت مشابه در شرایط مشابه از نظر رطوبت و محل آزمایش، در زمستان دیرتر دچار خودسوزی میشود تا در تابستان، از اینرو بالا بردن عدد اکتان در تابستان و پایین آوردن آن در زمستان راهکار مناسبی برای توزیع بنزین در کشور محسوب می‌گردد.
البته از آنجائی که تاثیر ارتفاع بر اکتان نسبت به تاثیر رطوبت و دما بسیار بیشتر است، اگر بنزین مناطق کنار دریا (شمال و جنوب) را نیز با اکتان بالاتری عرضه نماید ؛ تعمیرات خودروها در این مناطق بدلیل استفاده از اکتان بالاتر به تاخیر خواهد افتاد.
همچنین لازم به ذکر است خودروی نو نیز تا حدود ۱۶۰۰۰ کیلومتر به دلیل عدم وجود رسوبات در محفظه سوخت قابلیت کارکرد بدون خودسوزی با سوختی با عدد اکتانی در حد ۵ تا ۶ عدد کمتر از میزان مشخص شده برای آن مدل خودرو، را داراست.
در خودروهای قدیمی هنگامی که سوخت مصرفی اکتانی کمتر از میزان لازم برای خودروی موردنظر را دارا باشد، در هنگام شتابگیری‌ها یک صدای تقه یا کوبشی شنیده میشود و همان گونه که در ابتدا ذکر شد این امر به شدت به موتور خودرو آسیب می‌رساند، اگر با خودروی خود به مناطق کم ارتفاع همچون شمال کشور سفر کرده باشید حتما با افزایش شدید این صدا روبرو شده‌اید که دلیل آن نیز در بالا ذکر شد، البته با تنظیم دلکوی خودرو، تنظیم موتور با دستگاه و فیلرگیری می‌توان خودسوزی سوخت را در این خودروها مرتفع و صدا را برطرف نمود اما در صورتی‌که این مشکل برطرف نشد یا برطرف شد ولی از شتاب خودرو کاسته شد باید از بنزین با عدد اکتان بالاتری استفاده شود، البته اگر تنها برای چند روز به مناطق کم ارتفاع سفر کردید و با این مشکل روبرو شده‌اید به تنظیمات خودرو دست نزنید و تنها با استفاده از بنزین با اکتان بالا (سوپر) مشکل را مرتفع نمایید و هنگام بازگشت به شهر اولیه خود نیز از آنجایی که خودرویتان روی آن شرایط تنظیم گردیده مشکل به طور کلی برطرف خواهد شد. اما در مورد خودروهای جدید این مشکل بوسیله سنسوری به نام Knock Sensor حل شده‌است و در صورت استفاده از بنزینی با اکتان پایین تر از حد لازم برای آن خودرو یا کاهش ارتفاع، افزایش دما و یا کاهش رطوبت، کامپیوتر خودرو با ریتارد کردن زمان جرقه زنی مشکل را برطرف می‌نماید و کوبش موتور رفع می‌گردد، اما این امر باعث کاهش شتاب خودرو، دیر عکس العمل نشان دادن در هنگام فشاردن یکباره پدال گاز و همچنین ایجاد آلودگی بیشتر و از بین بردن سریعتر قطعات موتور در دراز مدت می‌گردد. پس در اینگونه خودروها بهتر است از بنزین با اکتان ذکر شده در دفترچه خودرو که عموما هم عددی بالای ۹۰ است، استفاده کنید. در کشور ما بدلیل عدم وجود تنوع زیاد در اکتان بنزین، تنها انتخاب برای خودروهای پیشرفته، بنزین سوپر است. البته مخلوط بنزین سوپر و معمولی نیز قابل استفاده‌است که در ادامه به این مورد نیز خواهیم پرداخت.
آوانس و ریتارد در موتورهای بنزینی :
زمان‌بندی جرقه‌زدن در موتورهای بنزینی از اهمیت زیادی برخوردار است. چون زمان جرقه زدن می‌تواند جلوتر (advanced) و یا اینکه دیرتر از موعد مقرر (retarded) باشد.
زمانی که لازم است تا سوخت محترق شود معمولاً ثابت است . اما سرعت پیستون همزمان با افزایش سرعت موتور افزایش می‌یابد. این بدان مفهوم است که هر چقدر سرعت موتور سریعتر شود لازم است که جرقه زودتر از موعد مقرر شده انجام گیرد به این کار آوانس شدن جرقه می‌گویند. هر چقدر که سرعت موتور بیشتر باشد مقدار آوانس کردن آن نیز باید بیشتر شود.
اهداف دیگری که برای این کار وجود دارد کنترل میزان آلودگی است در هنگامی که حداکثر توان مورد نیاز نمی‌باشد مثلاً با به تاخیر انداختن زمان جرقه‌زدن (نزدیک کردن جرقه به زمانی که پیستون به بالاترین نقطه تراکم خود می‌رسد سبب میشود که حداکثر فشردگی بین هوا و سوخت و دما می‌تواند کاهش پیدا کند. پایین آمدن درجه حرارت کمک می‌کند که از تشکیل اکسیدهای نیتروژن NOx ((N2O2- N2O4 جلوگیری به‌عمل می‌آید.
به‌تاخیر انداختن زمان جرقه (ریتارد کردن) باعث حذف ضربه‌های وارد به موتور knocking نیز میشود. برخی از خودروها دارای حس‌کننده‌های خودکار ضربه هستند.
فرق بنزین سوپر با بنزین معمولی
گفته میشود بنزین موجود در کشور در نوع معمولی اکتانی برابر ۷۲ تا ۸۰ RON و نوع سوپر نیز دارای عدد اکتان ۹۵ RON داراست.
آیا می‌توان بنزینهای مختلف را با یکدیگر مخلوط کرد ؟
بر طبق تحقیقات و آزمایشات انجام شده حتی با وجود ترکیب بنزین با افزودنی‌های متفاوت، مشکلی برای خودرو پیش نخواهد آمد و در صورت موجود نبودن بنزین با اکتان لازم می‌توانید به‌راحتی با ترکیب دو نوع بنزین با یکدیگر به عدد اکتان لازم دست یابید، مثلا اگر بنزین‌هایی بااعداد اکتان ۷۴ و ۹۵، با پرکردن ۵۰، ۵۰ باک، بنزینی با اکتان ۸۴. ۵ خواهید داشت، البته برای این کار قبل از خالی شدن کامل باک، ابتدا میزانی که می‌خواهید از بنزین معمولی داخل باک بریزید و پس از آن مابقی را با بنزین سوپر پر نمایید، ممکن است مخلوط شدن دو سوخت مدتی به طول انجامد بنابراین تا چند دقیقه اول ممکن است کوبش‌هایی ناشی از سوختن بنزین معمولی در خودروهای فاقد ناک سنسور (KNOCK SENSOR) و عدم شتابگیری کافی در خودروهای دارای ناک سنسور احساس شود.
ناک سنسور یعنی سنسور ضربه. همانطوری که از اسمش پیداست به ضربه ربط دارد و كارش شناسايي ضربه هاي وارد به موتور ماشين و اعلام آنها به اي سي يو (ECU) میباشد. اين ضربه ها به دليل سوخت ناقص و احتراق بد هنگام (زود هنگام يا ديرهنگام) توسط پيستون و شاتون و قطعات متحرك به موتور ماشين زده ميشود. (انفجار ناقص موجب اين فرايند ميشود) و در دراز مدت موجب خرابي و فرسايش موتور و زيادشدن صداي موتور و لرزش موتور و نتيجه عمر موتور كم ميشود. ضربه زنی در اثر احتراق پیش رس(زود هنگام) یا خودسوزی مخلوط هوا و سوخت در داخل موتور ایجاد میشود ودر صورت تداوم می‌تواند منجر به صدمه به قطعات موتورگردد. از جمله صدمات آن می‌توان به ترک خوردن و ذوب شدن پیستون خم شدن شاتون وصدمه به شمع ها اشاره کرد. سنسور ضربه بروز آنرا حس کرده وبه Ecu گزارش می‌کندو Ecu در جهت جلوگیری از آن مقدار آوانس جرقه را کم کرده ونسبت هوا به سوخت را کمی غنی‌تر می‌کند. با از بین رفتن ضربه زنی مجددا آوانس جرقه توسط Ecu افزایش می‌یابد. این کاهش وافزایش مرتباً ادامه می‌یابد تا جایی که موتور همیشه در شرایط آستانه ضربه زنی که حداکثر بازدهی وجود دارد کار کند.
لازم به ذکر است مخلوط نمودن بنزین سوپر و معمولی برای خودروهایی چون ۴۰۵های کاربراتوری، پراید و به طور کل خودروهایی که اکتان بنزین معمولی برای آنها کم و سوپر هم زیاد محسوب میشود بدلیل عدم وجود بنزین با عدد اکتان بین بنزین معمولی و بنزین سوپر در کشور، روش خوبی محسوب می‌گردد چرا که استفاده از اکتان بالاتر از حد لازم برای چنین خودروهایی جز هدر دادن پول، منفعت دیگری برای خودرو ندارد و استفاده از اکتان پایین تر هم با خودسوزی سوخت به موتور خودروی شما آسیب می‌رساند و در صورت تنظیم موتور بر مبنای اکتان بنزین معمولی هم از شتاب خودرویتان کاسته میشود این روش به مراتب بهتر و ارزان تر از استفاده از افزودنی‌های بالا برنده اکتان از جمله Octane Booster ها میباشد، البته باز هم تکرار می‌کنم این روش برای خودروهای با تکنولوژی ۱۰ تا ۱۵ ساله مناسب است و برای خودروهای جدیدتر و با موتورهای پیشرفته تر حتما فقط از نوع سوپر استفاده نمایید، در برخی نمونه‌های وارداتی که بنزین با اکتان بیش از ۹۵ برایشان توصیه گردیده نیز باید به بنزین سوپر حتی مواد افزودنی بالا برنده اکتان نیز اضافه شود تا این خودروها با مشکل روبرو نشوند، البته در این مورد حتما باید دقت شود این افزودنی‌ها دارای سرب نباشند، چرا که سرب ظرف چند دقیقه Catalyst Converter خودروی شما را از کار خواهد انداخت.
فرايند کراکينگ کاتاليزوري بسترسيال
(FCC) يکي از مهمترين فرايند هاي موجود در پالايشگاه ها به منظور توليد بنزين میباشد. تاکنون بررسي هاي گوناگوني بر روي بهبود عملکرد اين واحد از ديدگاه هاي مختلف از جمله بررسي کاتاليست هاي مصرفي در اين واحد صورت گرفته است. می‌توان نانوکاتاليست هاي مختلفي را بجاي کاتاليست هاي مرسوم و ميکروکاتاليست هاي رايج در اين فرايند بکاربرد. بکارگيري نانوکاتاليست هاي SiO2/Al2O3 در حالت ساده و مخلوط با اکسيد گاليم در فرايند FCC و اثرات آن برروي کاهش ترکيبات الفيني و گوگردي و نيز افزايش عدد اکتان بنزين عنوان گرديده‌است. فرایند کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال(FCC) یکی از پراستفاده‌ترین فرایند‌ها برای تبدیل گازوئیل سنگین به محصولات سبک‌تر و با ارزش‌تر از قبیل بنزین و اولفین است.
کاتالیزور FCC معمولاً از یک نوع زئولیت اکثراً زئولیت Y، یک ماتریس سیلیکا، آلومینا و یا سیلیکا آلومینا، پرکننده و ماده چسباننده تشکیل میشود. تغییر در ویژگی‌های زئولیت و یا ماتریس آن منجر به تأثیر قابل ملاحظه‌ای در بازده محصولات میشود.
اجزای فعال کاتالیزور FCC شامل ریز ذرات زئولیت NaY با اندازه ذرات کوچکتر از 500 نانومتر است. همچنین از روش بخارزنی برنامه‌ریزی شده دمایی نیز برای تهیه زئولیت فوق پایدار(Y (USY بهره گرفته اند.
کاتالیزور USY به دلیل اندازه درشت‌تر حفرات آن نسبت به زئولیت Y، کراکینگ خوراک سنگین را راحت‌تر از کاتالیزورهای مرسوم انجام داده و در عین حال میزان کک آن کمتر بوده‌است. بنابراین با این روش می‌توان به کاتالیزور USY با هدف تولید بنزین با عدد اکتان بالا، کک کمتر، پایداری هیدروترمال بیشتر دست یافت.
گفتنی است که در این کار، اسیدی(فعال) کردن به صورت درجا درون راکتور انجام شده‌است. همچنین از روشهای XRD، XRF، SEM، NH3-TPD، Atomic absorption و جذب و دفع نیتروژن برای تعیین مشخصات فیزیکی شیمیایی و از آنالیزTPO برای تعیین میزان کک کاتالیست استفاده گردیده‌است.
این نانوکاتالیزور می‌تواند در واحدهای کراکینگ کاتالیزوری، هیدروکراکینگ، آلکیلاسیون صنعت نفت استفاده شود.
جزئیات این پژوهش که با همکاری آقای نگهدار حسین‌پور و راهنمایی دکتر عباسعلی خدادادی و دکتر یدالله مرتضوی انجام شده، در مجله
Fuel Processing Technology( جلد 90، صفحات 1233- 1226، سال 2009)
منتشر شده‌است.
در موتورهای چهار زمانه چهار مرحله مختلف داریم که عبارتند از مکش، تراکم، انفجار(کار) و تخلیه. این موتورها تقریبا ۹۹ ٪ سیستم موتورهای موجود را شامل می‌شوند. مرحله مهم در نوع سوخت، مرحله تراکم است و زمانی روی می‌دهد که مخلوط بنزین و هوا توسط پیستون تا حد مشخصی متراکم میشود. این مخلوط پس از پایان زمان تراکم، بوسیله جرقه از شمع، محترق میشود. میزان تراکم انجام شده را با عددی به نام "نسبت تراکم" می‌سنجند که در موتورهای قدیمی نسبت تراکم 5:1 ( ۵ به ۱) یا 6:1 و در موتورهای جدید 10:1 تا 12:1 هم می‌رسد. هنگامی‌که مخلوط سوخت و هوا که ماده‌ای با قابلیت اشتعال بالاست به‌علت تراکم زودتر از جرقه شمع، محترق شود؛ موتور دچار کوبش (Knock) خواهد شد. چون قبل از این که پیستون به بالاترین نقطه خودش برسد وسط راه و با نیروی مخالف آن را به پایین می‌راند که دلیل این کوبش هم همین هست. این ضربه می‌تواند صدماتی به قطعاتی از موتور از جمله به گژنپین، پیستون، شاتون و غیره بزند.
توانایی متراکم شدن سوخت قبل از احتراق خودبه خودی را عدد اکتان می‌گویند. یکی از راههای بالا بردن قدرت و توان خروجی موتور خودروها، بالابردن نسبت تراکم آنهاست، اما این امر تنها با بالا بردن توان مقابله سوخت در برابر خود سوزی(احتراق خودبخودی) در اثر متراکم شدن به‌دست می‌آید، پس با پیشرفت در تکنولوژی ساخت موتورها، نسبت تراکم نیز از عدد ۵ به ۱ تا 12 به یک افزایش یافت.
تعریف و مقیاس عدد اکتان
عدد اکتان،(Octane Number) عددی است قراردادی که میزان بهسوزی یک سوخت را نشان می‌دهد و طبق قرارداد برای ایزواکتان که بهترین سوخت است، برابر 100 و برای هپتان نرمال که بدترین سوخت است، برابر صفر انتخاب شده‌است.یکی از ویژگی های مهم ینزین خودرو و هواپیما، شماره ی اتان یا درجه ی آرام سوزی است. احتراق بنزین در موتور، باید طوری باشد که ایجاد ضربه نکند و آرام بسوزد، بنابراین دانستن عدد اکتان بنزین قبل از استفاده ضروری است. برای افزایش درجه ی اکتان (آرام سوزی)، از مواد افزود نی استفاده میشود. درجه ی اکتان بنزین معمولی 87، سوپر 94 و بنزین هواپیما بین 91 تا 145 است.
از روی مخلوطهایی به نسبتهای مختلف از این دو هیدروکربن کیفیت یک سوخت را می‌سنجند. بدیهی است که هرچه ایزواکتان در یک مخلوط بیشتر باشد، آن مخلوط سوخت بهتری است و موتور هنگام کار با آن تق تق و سر و صدای کمتری دارد. وقتی می‌گویند: عدد اکتان یک سوخت 90 است، یعنی یا 90 درصد آن ایزواکتان است و یا از نظر سوختن شبیه مخلوطی می‌سوزد که 90 درصد آن ایزواکتان است و 10 درصد دیگر هپتان نرمال میباشد. مسلماً هرچه عدد اکتان سوختی بزرگتر باشد، آن سوخت مرغوبتر است.
این مقیاس و قرارداد موقعی تعریف و استخراج شد که ایزواکتان بهترین سوخت بود اما امروزه مواد یا سوختهای بهتری پیدا کرده‌اند و در نتیجه عدد اکتان این سوخت‌ها از 100 تجاوز می‌کند. به‌طور کلی عدد اکتان هیدروکربنهای بدون شاخه، پایین و عدد اکتان هیدروکربنهای سیر شده‌ی حلقوی، متوسط و عدد اکتان هیدروکربنهای زنجیری پرشاخه و ترکیبات آروماتیک بالاست.
زمانی که نفت خام در پالایشگاه‌ها تصفیه میشود، زنجیره‌های هیدروکربن با طول‌های متفاوت به‌دست می‌آید و این زنجیره‌های جدا از هم با ترکیب شدن با یکدیگر سوختهای متفاوتی چون بنزین، گازوئیل، نفت سفید و غیره را حاصل می‌نمایند. به‌طور مثال هیدروکربنهای متان، پروپان،بوتان، پنتان، هگزان، هپتان و اکتان به ترتیب دارای یک اتم، ۳ اتم، ۴ اتم، ۵ اتم، ۶اتم،۷ اتم و ۸ اتم کربن می‌باشند. هپتان دارای خاصیت متراکم شدن بسیار ضعیفی است و در مقابل اکتان قابلیت متراکم شدن بسیار بالایی دارد. پس اگر بنزینی دارای مقادیر بسیار بالایی از اکتان یا همان 4،2،2 تری‌متیل پنتان (Iso Octane) باشد؛ بنزین بسیار خوبی از نظر مقاومت در برابر خودسوزی محسوب میشود. در مقابل، هپتان در اثر تراکم ناچیز، بسیار سریع محترق خواهد شد پس با توجه به اینکه این دو هیدروکربن از لحاظ خواصی چون نقطه جوش و تبخیر تقریباً یکسان بودند، به عنوان مبنایی برای مقاومت خودسوزی سوخت در برابر متراکم شدن انتخاب شدند، و با دادن عدد ۱۰۰ به اکتان و صفر به هپتان نسبتی به نام عدد اکتان به‌دست آمد. بطور مثال بنزینی با عدد اکتان ۸۷، دارای نسبت ۸۷ اکتان به ۱۳ هپتان میباشد. اما ساخت سوختی که متشکل از این میزان اکتان باشد هزینه تولید بسیار بالایی خواهد داشت و در حال حاضر این دو ماده تنها تشکیل دهنده‌های بنزین نیستند و مواد و افزودنی‌های دیگری کار بالابردن عدد اکتان یا همان مقاومت در برابر خودسوزی یا کوبش موتور را برعهده دارند و نسبت هپتان - اکتان تنها برای ایجاد یک مبنای مقایسه‌ای و به‌عنوان یک بنزین ایده‌آل برای مشخص نمودن عدد اکتان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
افزودنی‌های دیگر به سوخت
در جریان جنگ جهانی اول که در حدود سال 1300 شمسی روی داد مهندس مکانیک و شیمیدان آمریکایی به نام توماس میجلی (Thomas Midgley، مخترع بنزين و کلروفلوئوروکربنها CFC میباشد.) کشف نمود که با افزودن یک ترکیب ارگانو متالیک مانند تترااتیل سرب (leadtetraethyl یا TEL) به مخلوط بنزین، نسبت اکتان آن تا حد بسیاری افزایش خواهد یافت و می‌توان بنزینی با فراوری ارزان قیمت (شبکه هیدروکربنهای با فراوری ساده‌تر) را، با افزودن این ماده، به بنزینی با اکتان بالا تبدیل نمود. از طرف دیگر این ماده باعث روانکاری سوپاپ‌‌ها نیز می‌شد.
- تبعات افزودن سرب به بنزین به قرار زیر است:
• سرب موجود در بنزین باعث از کار افتادن کاتالیست میشود.
مبدل کاتالیزوری (Catalytic Converter) :
وسیله ای در اگزوز اتومبیل که با استفاده از کاتالیزور، گاز های کربن مونوکسید را به کربن دی‌اکسید و اکسیدهای نیتروژن را به گاز نیتروژن و هیدروکربن ها را به آب و دی اکسید کربن تبدیل می‌کند.
مبدل کاتالیزگری یکی از قسمت‌های بسیار مهم سیستم کنترل خروجی یک اتومبیل است. اغلب ماشین های پیشرفته به سه راه مبدل کاتالیزگر مجهزند و به کاهش مولکولهای CO2 و NOxوVOCs کمک می‌کند.
• استفاده از این ماده آلی فلزی در بنزین ضررهای زیست محیطی بسیاری دارد و سرب نیز یك ماده شیمیایی بسیار سمی است كه برای حیات خطرناك است.
زمانی كه استفاده از سرب در بنزین ممنوع شد قیمت بنزین گرانتر شد چون پالایشگاه دیگر نمی‌توانست با افزودن سرب درجه اكتان آن را بالا ببرد. اما هواپیما‌ها هنوز اجازه دارند كه بنزین سربدار مصرف کنند كه این نوع از بنزین به Avgas معروف است. عدد اكتان 100 یا بالاتر عموما در موتورهای با عملكرد بالای هواپیما استفاده میشود. كارایی Avgas حدود صد مرتبه بنزین است و نه درصدی از عدد اكتان آن. در حقیقت افزودن تترا اتیل سرب سطح تراكم بنزین را بالا می‌برد و نه عدد اكتان را.
مهندسان هم اكنون در تلاشند تا موتورهای هواپیما را بهبود بخشند تا بتواند از بنزین بدون سرب استفاده كند. موتورهای جت هم اكنون نفت سفید می‌سوزانند.
بنابراین حذف سرب به تدریج در کشورهای پیشرفته با جایگزین نمودن ماده‌ای به نام MTBE که مخفف methyl tertiary-butyl ether است و یک oxygenate محسوب میشود، به‌جای تترااتیل سرب آغاز شد. با نصب catalytic converter برای کاهش آلودگی خروجی از اگزوز بر روی خودروها در دهه گذشته و بدلیل اینکه سرب باعث از کار افتادن این قطعه می‌شد، جایگزینی بنزین بدون سرب سرعت بیشتری گرفت تا جایی که هم اینک استفاده از بنزین سربدار در اکثر کشور‌ها به‌شدت محدود گردیده‌است. اما MTBE نیز با وجود اینکه در مقایسه با تترااتیل سرب، چندان سمی نیست، در اثر نشتی از تانک‌ها و مخازن و نفوذ به آبهای زیرزمینی و ایجاد آلودگی، در کشورهای پیشرفته در حال حذف از بنزین میباشد.
جایگزین‌های MTBE که امروزه در اروپا و آمریکا استفاده می‌شوند نیز شامل آروماتیک ها از جمله بنزن، تولوئن، اتانول و در آینده نزدیک oxygenate دیگری به نام ETBE (یا Ethyl Tertiary-butyl ether) می‌باشند.
روش کلی به دست آوردن عدد اکتان:
اما عدد اکتان بنزین را به دو روش می‌توان به‌دست آورد:
یکی روش عملی یا روش تحقیقی (Research Octane یا RON) و دیگری روش تئوری یا روش موتوری، Motor Octane یا MON نام دارد. تفاوت این دو روش در شرایط و پارامترهای آزمایش بر روی بنزین مورد نظر میباشد، در جدول زیر برخی پارامترهای در نظر گرفته شده برای هر یک از این دو روش آزمایش را، می‌بینید.
روش / پارامتر
Research Octane Test
(RON)
Motor Octane Test
(MON)
دمای مخلوط سوخت(سانتیگراد)
65. 6
148. 9
دمای موتور(سانتیگراد)
100
100
دور موتور RPM( دور بر دقیقه)
600
900
با توجه به شرایط سخت‌تر آزمایش در روش MON، نسبت به روش RON برای یک بنزین مشابه، عدد به‌دست آمده از آزمایش به روش RON عدد بیشتری خواهد بود. اختلاف بین دو عدد به‌دست آمده، حساسیت سوخت (یا sensitivity) می‌نامند. پارامتر حساسیت سوخت بسیار با اهمیت میباشد زیرا ممکن است بنزینی به‌دلیل نوع افزودنی‌ها و مواد به‌کار رفته جهت بالا بردن اکتان در شرایط آزمایش RON عدد بالایی از اکتان را ارائه دهد اما در شرایط سخت تر، توانایی مقابله بسیار کمتری نسبت به تراکم‌پذیری داشته باشد و عدد حاصل از آزمایش MON بسیار پایین باشد، لذا بین چند بنزین مختلف که از آزمایش RON عدد مشابهی به‌دست آورده‌اند، بنزینی مرغوبتر است که فاصله اعداد به‌دست آمده از ۲ آزمایش RON و MON برای آن نوع بنزین کمتر از بقیه باشد (حداکثر ۱۰ عدد اختلاف قابل قبول است).
اما در حالی که مبنا قرار دادن عدد به‌دست آمده از آزمایش RON به‌عنوان عدد اکتان به دلایل بالا، چندان صحیح به نظر نمی رسد و حتی راه را برای تقلب شرکتهای نفتی و استفاده از افزودنی‌های ارزانتر باز می‌گذارد؛ در اروپا و اکثر کشور‌ها از جمله کشورمان ایران، عدد RON مبنای مشخص نمودن میزان اکتان بنزین میباشد. این در حالی است که در آمریکا با استفاده از فرمول RON+MON)/2) و به‌دست آمدن عدد جدیدی به نام PON (یا Pump Octane Number) این مشکل تا حد زیادی حل کرده‌اند و راه تقلب در این زمینه بسته گردیده‌است.
مثال از اعداد RON، MON و PON مربوط به انواع بنزین یک شرکت نفتی:
PON
MON
RON
86. 5
83
90
88. 5
85
92
91
87
95
92
88
96
94
90
98
95. 8
91. 5
100
100
95
105
104. 5
99
110
پس به این موضوع توجه داشته باشید که عدد اکتان بنزین در پمپ بنزینهای آمریکا همیشه عددی پایین‌تر از عدد اکتان یک بنزین مشابه در پمپ‌های اروپا و سایر نقاط دنیا است. به‌عنوان مثال بنزین با اکتان ۹۱ در پمپ بنزینهای ایالات متحده با بنزینی دارای عدد اکتان حدود ۹۵ در اروپا برابری می‌کند.
تأثیر دیگر عوامل بر عدد اکتان
عوامل موثر بر عدد اکتان:
1- ارتفاع از سطح دریا: هرچه ارتفاع از سطح دریا بالاتر باشد سوخت دیرتر دچار خودسوزی شده که مثل این است که عدد اکتان بنزین بالاتر است.
2- میزان رطوبت و دمای هوا : هرچقدر میزان رطوبت هوا اضافه شود عدد اکتان MON زیادتر میشود. همچنین هر چقدر که دمای هوا کاهش پیدا کند دوباره شاهد افزایش عدد اکتان هستیم.
3- از دیگر موارد موثر در عدد اکتان می‌توان به مواردی چون نسبت تراکم موتور، آوانس و ریتارد دلکو، میزان کارکرد موتور، دمای موتور، نسبت بنزین و هوا در خودروهای بدون ECU که قابلیت تنظیم اتوماتیک نسبت استوکیومتری را ندارند و مواردی از این دست، اشاره نمود. البته خودروهای مجهز به ECU چون می‌توانند نسبت هوا و سوخت را اندازه بگیرند و سوخت متناسب با دور موتور دمای هوا غلظت اکسیژن را وارد موتور کنند کمتر دچار عامل سوم می‌شوند که از آن به عنوان نسبت استوکیومتری نیز نام میبرند.
همان طور که در بحث روشهای اندازه گیری اکتان MON و RON نیز ذکر شد تغییر برخی شرایط، باعث بالا و یا پایین رفتن اکتان بنزین میشود ؛ یکی از این موارد ارتفاع از سطح دریا میباشد ؛ عدد اکتان برای هر بنزین براساس آزمایش انجام شده در محلی هم سطح دریا مشخص می‌گردد، بر این اساس اگر خودرویی را با بنزینی که برفرض مثال اکتان ۸۲ دارد، در منطقه ای هم سطح دریا مورد آزمایش قرار دهیم و سپس همین خودرو با همان سوخت را به محلی در ارتفاع مثلا ۹۱۵ متر بالاتر از سطح دریا که البته در زمان آزمایش از نظر دما و رطوبت با شرایط آزمایش سطح دریا مشابه است، منتقل نماییم،خواهیم دید موتور این خودرو در هنگامی که در ارتفاع ۹۱۵ متری قرار دارد، بسیار دیرتر دچار خودسوزی میشود تا در محل هم سطح دریا و از آنجایی که همیشه عدد اکتان اعلام شده توسط تولید کننده بر مبنای سطح دریا اعلام می‌گردد، در ارتفاع ۹۱۵ متری از سطح دریا بنزینی که اکتان ۸۲ دارد، مشابه بنزین با اکتان ۸۷ عمل می‌نماید و تحت تراکم بیشتری دچار خودسوزی میشود. فرمول تقریبی محاسبه میزان بالارفتن اکتان با افزایش ارتفاع از سطح دریا، بدین صورت است که، تا ارتفاع ۱۸۰۰ متری از سطح دریا به ازای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع 4.1 به عدد اکتان بنزین اضافه می‌گردد و در ارتفاع بالای ۱۸۰۰ متر این میزان به 5.2 عدد در ازای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع تبدیل میشود (اعداد فوق بر مبنای عدد اکتان RON میباشد).
اما ارتفاع تنها عامل جوی تاثیر گذار در اکتان نیست و میزان رطوبت و دمای هوا نیز از دیگر عوامل جوی موثر بر اکتان می‌باشند. افزایش یک گرم آب در هر کیلوگرم هوای خشک ۰. ۲۵ تا ۰. ۳۲ به عدد اکتان MON می‌افزاید و کاهش هر ۵. ۶ درجه سانتیگراد دمای محیط نیز ۰. ۴۴ تا ۰. ۵۵ عدد اکتان MON را افزایش می‌دهد، پس نتیجه دیگر این است که در زمستان اکتان پایین تری لازم است تا تابستان و یک سوخت مشابه در شرایط مشابه از نظر رطوبت و محل آزمایش، در زمستان دیرتر دچار خودسوزی میشود تا در تابستان، از اینرو بالا بردن عدد اکتان در تابستان و پایین آوردن آن در زمستان راهکار مناسبی برای توزیع بنزین در کشور محسوب می‌گردد.
البته از آنجائی که تاثیر ارتفاع بر اکتان نسبت به تاثیر رطوبت و دما بسیار بیشتر است، اگر بنزین مناطق کنار دریا (شمال و جنوب) را نیز با اکتان بالاتری عرضه نماید ؛ تعمیرات خودروها در این مناطق بدلیل استفاده از اکتان بالاتر به تاخیر خواهد افتاد.
همچنین لازم به ذکر است خودروی نو نیز تا حدود ۱۶۰۰۰ کیلومتر به دلیل عدم وجود رسوبات در محفظه سوخت قابلیت کارکرد بدون خودسوزی با سوختی با عدد اکتانی در حد ۵ تا ۶ عدد کمتر از میزان مشخص شده برای آن مدل خودرو، را داراست.
در خودروهای قدیمی هنگامی که سوخت مصرفی اکتانی کمتر از میزان لازم برای خودروی موردنظر را دارا باشد، در هنگام شتابگیری‌ها یک صدای تقه یا کوبشی شنیده میشود و همان گونه که در ابتدا ذکر شد این امر به شدت به موتور خودرو آسیب می‌رساند، اگر با خودروی خود به مناطق کم ارتفاع همچون شمال کشور سفر کرده باشید حتما با افزایش شدید این صدا روبرو شده‌اید که دلیل آن نیز در بالا ذکر شد، البته با تنظیم دلکوی خودرو، تنظیم موتور با دستگاه و فیلرگیری می‌توان خودسوزی سوخت را در این خودروها مرتفع و صدا را برطرف نمود اما در صورتی‌که این مشکل برطرف نشد یا برطرف شد ولی از شتاب خودرو کاسته شد باید از بنزین با عدد اکتان بالاتری استفاده شود، البته اگر تنها برای چند روز به مناطق کم ارتفاع سفر کردید و با این مشکل روبرو شده‌اید به تنظیمات خودرو دست نزنید و تنها با استفاده از بنزین با اکتان بالا (سوپر) مشکل را مرتفع نمایید و هنگام بازگشت به شهر اولیه خود نیز از آنجایی که خودرویتان روی آن شرایط تنظیم گردیده مشکل به طور کلی برطرف خواهد شد. اما در مورد خودروهای جدید این مشکل بوسیله سنسوری به نام Knock Sensor حل شده‌است و در صورت استفاده از بنزینی با اکتان پایین تر از حد لازم برای آن خودرو یا کاهش ارتفاع، افزایش دما و یا کاهش رطوبت، کامپیوتر خودرو با ریتارد کردن زمان جرقه زنی مشکل را برطرف می‌نماید و کوبش موتور رفع می‌گردد، اما این امر باعث کاهش شتاب خودرو، دیر عکس العمل نشان دادن در هنگام فشاردن یکباره پدال گاز و همچنین ایجاد آلودگی بیشتر و از بین بردن سریعتر قطعات موتور در دراز مدت می‌گردد. پس در اینگونه خودروها بهتر است از بنزین با اکتان ذکر شده در دفترچه خودرو که عموما هم عددی بالای ۹۰ است، استفاده کنید. در کشور ما بدلیل عدم وجود تنوع زیاد در اکتان بنزین، تنها انتخاب برای خودروهای پیشرفته، بنزین سوپر است. البته مخلوط بنزین سوپر و معمولی نیز قابل استفاده‌است که در ادامه به این مورد نیز خواهیم پرداخت.
آوانس و ریتارد در موتورهای بنزینی :
زمان‌بندی جرقه‌زدن در موتورهای بنزینی از اهمیت زیادی برخوردار است. چون زمان جرقه زدن می‌تواند جلوتر (advanced) و یا اینکه دیرتر از موعد مقرر (retarded) باشد.
زمانی که لازم است تا سوخت محترق شود معمولاً ثابت است . اما سرعت پیستون همزمان با افزایش سرعت موتور افزایش می‌یابد. این بدان مفهوم است که هر چقدر سرعت موتور سریعتر شود لازم است که جرقه زودتر از موعد مقرر شده انجام گیرد به این کار آوانس شدن جرقه می‌گویند. هر چقدر که سرعت موتور بیشتر باشد مقدار آوانس کردن آن نیز باید بیشتر شود.
اهداف دیگری که برای این کار وجود دارد کنترل میزان آلودگی است در هنگامی که حداکثر توان مورد نیاز نمی‌باشد مثلاً با به تاخیر انداختن زمان جرقه‌زدن (نزدیک کردن جرقه به زمانی که پیستون به بالاترین نقطه تراکم خود می‌رسد سبب میشود که حداکثر فشردگی بین هوا و سوخت و دما می‌تواند کاهش پیدا کند. پایین آمدن درجه حرارت کمک می‌کند که از تشکیل اکسیدهای نیتروژن NOx ((N2O2- N2O4 جلوگیری به‌عمل می‌آید.
به‌تاخیر انداختن زمان جرقه (ریتارد کردن) باعث حذف ضربه‌های وارد به موتور knocking نیز میشود. برخی از خودروها دارای حس‌کننده‌های خودکار ضربه هستند.
فرق بنزین سوپر با بنزین معمولی
گفته میشود بنزین موجود در کشور در نوع معمولی اکتانی برابر ۷۲ تا ۸۰ RON و نوع سوپر نیز دارای عدد اکتان ۹۵ RON داراست.
آیا می‌توان بنزینهای مختلف را با یکدیگر مخلوط کرد ؟
بر طبق تحقیقات و آزمایشات انجام شده حتی با وجود ترکیب بنزین با افزودنی‌های متفاوت، مشکلی برای خودرو پیش نخواهد آمد و در صورت موجود نبودن بنزین با اکتان لازم می‌توانید به‌راحتی با ترکیب دو نوع بنزین با یکدیگر به عدد اکتان لازم دست یابید، مثلا اگر بنزین‌هایی بااعداد اکتان ۷۴ و ۹۵، با پرکردن ۵۰، ۵۰ باک، بنزینی با اکتان ۸۴. ۵ خواهید داشت، البته برای این کار قبل از خالی شدن کامل باک، ابتدا میزانی که می‌خواهید از بنزین معمولی داخل باک بریزید و پس از آن مابقی را با بنزین سوپر پر نمایید، ممکن است مخلوط شدن دو سوخت مدتی به طول انجامد بنابراین تا چند دقیقه اول ممکن است کوبش‌هایی ناشی از سوختن بنزین معمولی در خودروهای فاقد ناک سنسور (KNOCK SENSOR) و عدم شتابگیری کافی در خودروهای دارای ناک سنسور احساس شود.
ناک سنسور یعنی سنسور ضربه. همانطوری که از اسمش پیداست به ضربه ربط دارد و كارش شناسايي ضربه هاي وارد به موتور ماشين و اعلام آنها به اي سي يو (ECU) میباشد. اين ضربه ها به دليل سوخت ناقص و احتراق بد هنگام (زود هنگام يا ديرهنگام) توسط پيستون و شاتون و قطعات متحرك به موتور ماشين زده ميشود. (انفجار ناقص موجب اين فرايند ميشود) و در دراز مدت موجب خرابي و فرسايش موتور و زيادشدن صداي موتور و لرزش موتور و نتيجه عمر موتور كم ميشود. ضربه زنی در اثر احتراق پیش رس(زود هنگام) یا خودسوزی مخلوط هوا و سوخت در داخل موتور ایجاد میشود ودر صورت تداوم می‌تواند منجر به صدمه به قطعات موتورگردد. از جمله صدمات آن می‌توان به ترک خوردن و ذوب شدن پیستون خم شدن شاتون وصدمه به شمع ها اشاره کرد. سنسور ضربه بروز آنرا حس کرده وبه Ecu گزارش می‌کندو Ecu در جهت جلوگیری از آن مقدار آوانس جرقه را کم کرده ونسبت هوا به سوخت را کمی غنی‌تر می‌کند. با از بین رفتن ضربه زنی مجددا آوانس جرقه توسط Ecu افزایش می‌یابد. این کاهش وافزایش مرتباً ادامه می‌یابد تا جایی که موتور همیشه در شرایط آستانه ضربه زنی که حداکثر بازدهی وجود دارد کار کند.
لازم به ذکر است مخلوط نمودن بنزین سوپر و معمولی برای خودروهایی چون ۴۰۵های کاربراتوری، پراید و به طور کل خودروهایی که اکتان بنزین معمولی برای آنها کم و سوپر هم زیاد محسوب میشود بدلیل عدم وجود بنزین با عدد اکتان بین بنزین معمولی و بنزین سوپر در کشور، روش خوبی محسوب می‌گردد چرا که استفاده از اکتان بالاتر از حد لازم برای چنین خودروهایی جز هدر دادن پول، منفعت دیگری برای خودرو ندارد و استفاده از اکتان پایین تر هم با خودسوزی سوخت به موتور خودروی شما آسیب می‌رساند و در صورت تنظیم موتور بر مبنای اکتان بنزین معمولی هم از شتاب خودرویتان کاسته میشود این روش به مراتب بهتر و ارزان تر از استفاده از افزودنی‌های بالا برنده اکتان از جمله Octane Booster ها میباشد، البته باز هم تکرار می‌کنم این روش برای خودروهای با تکنولوژی ۱۰ تا ۱۵ ساله مناسب است و برای خودروهای جدیدتر و با موتورهای پیشرفته تر حتما فقط از نوع سوپر استفاده نمایید، در برخی نمونه‌های وارداتی که بنزین با اکتان بیش از ۹۵ برایشان توصیه گردیده نیز باید به بنزین سوپر حتی مواد افزودنی بالا برنده اکتان نیز اضافه شود تا این خودروها با مشکل روبرو نشوند، البته در این مورد حتما باید دقت شود این افزودنی‌ها دارای سرب نباشند، چرا که سرب ظرف چند دقیقه Catalyst Converter خودروی شما را از کار خواهد انداخت.
فرايند کراکينگ کاتاليزوري بسترسيال
(FCC) يکي از مهمترين فرايند هاي موجود در پالايشگاه ها به منظور توليد بنزين میباشد. تاکنون بررسي هاي گوناگوني بر روي بهبود عملکرد اين واحد از ديدگاه هاي مختلف از جمله بررسي کاتاليست هاي مصرفي در اين واحد صورت گرفته است. می‌توان نانوکاتاليست هاي مختلفي را بجاي کاتاليست هاي مرسوم و ميکروکاتاليست هاي رايج در اين فرايند بکاربرد. بکارگيري نانوکاتاليست هاي SiO2/Al2O3 در حالت ساده و مخلوط با اکسيد گاليم در فرايند FCC و اثرات آن برروي کاهش ترکيبات الفيني و گوگردي و نيز افزايش عدد اکتان بنزين عنوان گرديده‌است. فرایند کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال(FCC) یکی از پراستفاده‌ترین فرایند‌ها برای تبدیل گازوئیل سنگین به محصولات سبک‌تر و با ارزش‌تر از قبیل بنزین و اولفین است.
کاتالیزور FCC معمولاً از یک نوع زئولیت اکثراً زئولیت Y، یک ماتریس سیلیکا، آلومینا و یا سیلیکا آلومینا، پرکننده و ماده چسباننده تشکیل میشود. تغییر در ویژگی‌های زئولیت و یا ماتریس آن منجر به تأثیر قابل ملاحظه‌ای در بازده محصولات میشود.
اجزای فعال کاتالیزور FCC شامل ریز ذرات زئولیت NaY با اندازه ذرات کوچکتر از 500 نانومتر است. همچنین از روش بخارزنی برنامه‌ریزی شده دمایی نیز برای تهیه زئولیت فوق پایدار(Y (USY بهره گرفته اند.
کاتالیزور USY به دلیل اندازه درشت‌تر حفرات آن نسبت به زئولیت Y، کراکینگ خوراک سنگین را راحت‌تر از کاتالیزورهای مرسوم انجام داده و در عین حال میزان کک آن کمتر بوده‌است. بنابراین با این روش می‌توان به کاتالیزور USY با هدف تولید بنزین با عدد اکتان بالا، کک کمتر، پایداری هیدروترمال بیشتر دست یافت.
گفتنی است که در این کار، اسیدی(فعال) کردن به صورت درجا درون راکتور انجام شده‌است. همچنین از روشهای XRD، XRF، SEM، NH3-TPD، Atomic absorption و جذب و دفع نیتروژن برای تعیین مشخصات فیزیکی شیمیایی و از آنالیزTPO برای تعیین میزان کک کاتالیست استفاده گردیده‌است.
این نانوکاتالیزور می‌تواند در واحدهای کراکینگ کاتالیزوری، هیدروکراکینگ، آلکیلاسیون صنعت نفت استفاده شود.
جزئیات این پژوهش که با همکاری آقای نگهدار حسین‌پور و راهنمایی دکتر عباسعلی خدادادی و دکتر یدالله مرتضوی انجام شده، در مجله
Fuel Processing Technology( جلد 90، صفحات 1233- 1226، سال 2009)
منتشر شده‌است.