معنی اکتان چیست؟

نریمان اصغریان: همانطور که می دانید تقریبا اکثر اتوموبیل ها موتورهای چهار زمانه بنزین سوز دارند. یکی از مراحل کارکرد موتور، مرحله تراکم است که در آن سیلندر مخلوط هوا و بنزین را متراکم کرده و حجم مخلوط بنزین و هوای داخل سیلندر قبل از اینکه توسط شمع احتراق یابد، بسیار کاهش می یابد. مقدار این تراکم را ضریب تراکم موتور گویند. یک موتور معمولی ضریب تراکم 8 به 1 دارد.

عدد اکتان بنزین بیانگر این مطلب است که سوخت قبل از اینکه خود به خود محترق شود، چه مقدار می تواند متراکم شود. وقتی که بنزین به جای احتراق توسط شمع، خود به خود به واسطه متراکم شدن محترق شود، باعث ناک زدن موتور می شود. ناک زدن می تواند باعث آسیب رسیدن به موتور شود. بنزین با عدد اکتان پایین (مانند بنزین "معمولی" 87-اکتان) توانایی تحمل حداقل مقدار تراکم را قبل از اینکه محترق شود دارد.

ضریب تراکم موتور اتوموبیل شما تعیین کننده عدد اکتان بنزینی است که باید در آن استفاده کنید. یکی از راه های افزایش اسب بخار یک موتور بدون تغییر حجم آن، افزایش ضریب تراکم آن است. بنابر این یک موتور “High-Performance” ضریب تراکم بیشتری دارد و در نتیجه به بنزین با عدد اکتان بیشتر احتیاج دارد. نقطه قوت یک موتور با ضریب تراکم بالا این است که به ازای وزن مشخصی برای موتور، قدرت بیشتری تولید می کند. این همان چیزی است که یک موتور را “High-Performance” میکند. و نقطه ضعف این نوع موتور ها این است که هزینه بنزین آنها بیشتر است.

تاریخچه اکتان

نام "اکتان" برگرفته از این موضوع است که وقتی نفت خام در پالایشگاه مولکول شکنی می شود، زنجیره هایی از هیدروکربن با طول های مختلف بدست می آید. سپس این زنجیره ها را می توان از هم جدا کرده و مخلوط کرد تا سوخت های مختلف ساخت. به عنوان مثال شما ممکن است تا به حال نام های متان، پروپان و بوتان را شنیده باشید. این سه از هیدروکربن ها هستند. مولکول متان یک اتم کربن دارد (CH₄). مولکول پروپان سه اتم کربن دارد که به طور زنجیروار به هم متصل هستند (C₃H₈). مولکول بوتان چهار اتم کربن دارد که به طور زنجیروار به هم متصل هستند (C₄H₁₀). پنتان پنج، هگزان شش، هپتان هفت و اکتان 8 اتم کربن دارد که به طور زنجیروار به هم متصل هستند.

هپتان نمی تواند تراکم زیادی را تحمل کند و از این نظر بسیار ضعیف است. اگر مقدار کمی آن را متراکم کنید، خود به خود محترق می شود. ولی اکتان ظرفیت تراکم بسیار بالایی دارد. اگر اکتان را تحت تراکم زیاد قرار دهید می بینید که اتفاقی نمی افتد. بنزین با اکتان 87 بنزینی است که 87 در صد آن را اکتان و 13 در صد بقیه آن را هپتان (یا ترکیب دیگری از سوخت ها که عملکرد یکسانی با ترکیب 87/13 اکتان/هپتان دارند)  تشکیل می دهد. این نوع بنزین در سطح تراکم مشخصی خود به خود محترق می شود و می توان از آن فقط در موتورهایی استفاده کرد که نسبت تراکم آنها از این سطح فراتر نرود.

در زمان جنگ جهانی اول کشف شده بود که می توان ترکیب شیمیایی به نام تترا–اتیل سرب (TEL) را به بنزین اضافه کرده و عدد اکتان آن را بالاتر از ترکیب اکتان/هپتان به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد. بنزین های ارزانتر و درجه پایینتر را می توان از طریق اضافه کردن تترا-اتیل سرب قابل استفاده کرد. این امر منجر به استفاده فراگیر از اتیل یا بنزین سرب دار شد. متاسفانه اضافه کردن سرب به بنزین ضرر و زیانهایی هم داشت که در زیر آمده است:

• سرب مبدل کاتالیزگر را مسدود کرده و باعث می شود در عرض چند دقیقه عملکرد آن مختل شود.
• سطح کره زمین پوشیده از لایه نازکی از سرب شد و سرب برای بسیاری از موجودات زنده از جمله انسان مضر است.

زمانی که استفاده از سرب ممنوع اعلام شد، قیمت بنزین بالا رفت به دلیل این که پالایشگاه ها دیگر نمی توانستند اکتان بنزین های درجه پایین را بالا ببرند. هواپیماها هنوز اجازه استفاده از بنزین سرب دار را که موسوم به AvGas است دارند و عدد اکتان 100 یا بیشتر عموما در موتورهای پیستونی Super-High-Performance هواپیماها کاربرد دارند. در مورد AvGas، عدد 100 درجه عملکرد بنزین است، نه درصد اکتان واقعی موجود در بنزین. افزودن تترا-اتیل سرب سطح تراکم بنزین را بالاتر می برد ولی اکتان بیشتری به آن اضافه نمی کند.

مهندسان در حال حاضر در تلاش هستند موتوری برای هواپیماها بسازند که بتواند از بنزین بدون سرب استفاده کند. سوخت موتورهای جت نفت سفید (Kerosene) است.