انرژی و سوخت های فسیلی

سوخت فسیلی یک ماده حاوی هیدروکربن است که در زیر زمین از بقایای گیاهان و جانوران مرده تشکیل شده‌است و انسان آن را استخراج کرده و می‌سوزاند تا انرژی برای استفاده آزاد کند. سوخت‌های فسیلی اصلی شامل زغال‌ سنگ، نفت و گاز طبیعی هستند که انسان از طریق معدن کاری و حفاری استخراج می‌کند. سوخت‌های فسیلی ممکن است برای تأمین گرما برای استفاده مستقیم ، نیرو دادن به موتورها (مانند موتورهای احتراق داخلی در وسایل نقلیه موتوری) یا تولید برق سوزانده شوند.

ترکیبات افزایش دهنده عدد اکتان

در چارچوب کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و شتاب بخشیدن به کربن زدایی در بخش حمل و نقل جاده‌ای، بهره‌وری خودرو عاملی کلیدی برای رقابتی بودن است، از این جهت صنعت پالایش می‌تواند با فرمول‌بندی دوباره بنزین با اکتان بالا مشارکت خود را انجام دهد. تاثیر این بنزین از تعادل انتشار CO2 ، امکان سنجی فنی، و نقطه نظرات اقتصادی اخیرا توسط صنعت نفت با نتایج امیدوارکننده ، مورد ارزیابی قرار گرفته‌است که می‌تواند عدد اکتان بنزین استاندارد را بهبود بخشد.
تقویت کننده های اکتان در دو گروه تعریف می شوند: اجزای بنزین اکتان بالا و افزودنی های اکتان بالا با 2% غلظت حجمی در نظر گرفته شده بین آنها.

ترکیبات شیمیایی هدفمندی که در غربالگری برای اجزای اکتان بالا، مورد بررسی قرار می گیرند عبارتند از: ایزوپارافین‌ها ، الفین‌ها ، آروماتیک ‌ها، الکل‌ها، اترها، استرها، کتون‌ها، فوران‌ها و کربنات‌ها هستند. خانواده های شیمیایی که به عنوان مواد افزودنی ارزیابی شدند عبارتند از آنیلین ها، هیدرازین ها، آمین ها، پیریدین ها، کینولین ها، ایندول ها، N-nitrosamine ها، ترکیبات ید، ترکیبات سلنیوم، فنل ها، فرمت ها، اگزالات ها و در موارد کمتر، خانواده های دیگر. دامنه این تجزیه و تحلیل نه تنها شامل اثربخشی – بلکه اثرات جانبی برای موتور، اثرات احتمالی بر سلامت انسان و محیط‌زیست، کاربردهای فعلی و سازگاری با زیرساخت موجود در میان افراد دیگر می‌شود. فرصت های بسیاری در شرایط بلند مدت برای هر خانواده از ترکیبات شیمیایی که می تواند به طور بالقوه ویژگی ضد کوبش(knock) بنزین را بهبود بخشد، ارائه شده است. علاوه بر این، تعدادی از خانواده های شیمیایی به عنوان مهم ترین مواد، مورد استفاده در فرمولاسیون بنزین شناسایی می شوند ، یا به عنوان اجزای اکتان بالا ( مانند: اترها، کتون ها، استرها) یا به عنوان افزودنی های تقویت کننده اکتان ( مانند: آنیلین، نیتروس و فنول ها)

---

موتور های جرقه ای مدرن

در طول چند دهه گذشته، استراتژی های مختلفی با هدف بهبود کارایی موتور توسط خودرو سازان ارائه شده است، که هدف اصلی آن کاهش مصرف سوخت و جلوگیری از ضربه زدن موتور و همچنین پیروی از قوانین برای کاهش انتشار آلاینده ها بوده است. در مورد پدیده کوبش ، بیشترین استراتژی پذیرفته شده بر این واقعیت استوار است که با اصلاح شدن راندمان موتور، نیاز های اکتان برای سوخت کمتر می شود ، نیاز اکتان به حداقل کیفیت سوخت برای جلوگیری از ضربه زدن موتور یا شرایط بازده موتور اشاره دارد.
در میان استراتژی های مختلف به تصویب رسیده، در جهت بهبود کارایی موتور ، توربو شارژ همراه با کوچک کردن موتور و نسبت تراکم بالاتر با زمان بندی دریچه جدید برای کوتاه کردن فشار تراکم، در کاهش دمای گاز نسوخته نسبت به فشار موفق بوده است.که به نوبه خود منجر به کاهش اکتان خوردو های مدرن و در نتیجه کاهش ضربه زدن موتور می شود.

با تزریق مستقیم بنزین، مخلوط هوا و سوخت به شکل اسپری به داخل سیلندر تزریق می شود. در نتیجه، تبخیر از طریق جذب گرما توسط شارژ انجام می شود، نه با جذب گرما از سطوح عناصر در موتور (مانند دیوارها یا دریچه ورودی) همچنین، در مقایسه با کاربراتور ها ، از انجماد سوخت های کمتر و مقاوم تر در برابر ضربه جلوگیری می کند.
در ابتدا توربو شارژ برای افزایش نیرو خروجی موتور بود. با این حال با گذشت زمان مشخص شد که مصرف سوخت از کوچک سازی ،که شامل جابجایی حجم های کوچکتر است، بسیار سود می برد و تقاضای مصرف کننده افزایش قابل توجهی دارد. در اصل توربو شارژ یک موتور، شامل افزایش جزئی دمای مخلوط، هوا و سوخت به دلیل تراکم بالاتر است. با این حال، وجود همراه خنک کننده اینتر کولر، چنین افزایشی را به دلیل آسیب های حرارتی جبران می کند و در سطح جهانی ، دمای مخلوط کاهش می یابد. در رابطه با نسبت تراکم، هر چه این نسبت بیشتر باشد، افت دما نسبت به فشار بیشتر است. به طور کلی، نسبت های بالاتر شامل دما و فشار بالاتر است. در نسبت های بالا، حجم گاز نهایی کاهش می یابد. در نتیجه، گازهای احتراق داغ به میزان بیشتری در طول دریچه اگزوز دفع می شوند. بنابراین، گاز داغ کمتری برای خنک شدن در طول دریچه ورودی وجود دارد. بنابراین دمای نسبت به فشار در نسبت تراکم بالاتر کاهش می یابد.
از سوی دیگر، استفاده از چرخه میلر ثابت کرده است که هم دما و هم فشار را در پایان ضربه فشرده سازی کاهش می دهد. چنین چرخه ای را می توان با تغییر زمان بسته شدن دریچه ورودی اجرا کرد. بسته شدن دیر یا زود هنگام دریچه مکش، پتانسیل مهار ضربه و افزایش مصرف سوخت را دارد.

---

تست کیفیت سوخت

تضمین کیفیت سوخت و روان کننده ها یک عنصر اساسی برای جلوگیری از خرابی و جلوگیری از قطع سیستم یا تولید است. در ادامه با روش های تست کیفیت سوخت آشنا می شوید.

---

تحقیق عدد اکتان موتور

در میان آزمایش های کیفیت بنزین، عدد اکتان (ON) شناخته شده ترین معیار برای مشخص شدن خود اشتعالی یک سوخت است. در اوایل سال 1932 ،دو تست برای ارزیابی ON تعریف شد: عدد اکتان تحقیقاتی(RON) و عدد اکتان دور موتور(MON) موتور های CFR ، موتور های تک سیلندر و چهار زمانه استاندارد هستند که مخصوصا، برای این منظور ساخته شده اند. (RON) برای ارزیابی عدد اکتان در عملکرد جاده، یعنی در شرایط ملایم دمای ورودی هوا(52 درجه سانتیگراد) و (600 دور در دقیقه) استفاده می شود. در حالی که (MON) مربوط به عملکرد سرعت بالا در شرایط شدید است(یعنی 149 درجه سانتیگراد) مخلوط سوخت و هوا(900 دور در دقیقه)

مقادیر RON و MON هیدروکربن های خالص به ترتیب: آروماتیک ها> ایزوآلکان ها(ایزوپارافین ها)> آلکن ها(آلفین ها)> سیکلوآلکان ها(نفتن ها)>n آلکان ها(n پارافین ها) کاهش می یابد. افزایش پیچیدگی مولکولی، کاهش وزن مولکولی هر کدام باعث افزایش عدد اکتان می شوند. )ONعدد اکتان) در ادامه، با مقایسه نتیجه خود اشتعالی یک سوخت در موتور CFR با مخلوط های دوتایی استاندارد، براساس معیاری که به طور دلخواه تعیین شده است، ایجاد می شود. این مخلوط ها غلظت های متفاوتی از n- هپتان دارند که (ON=0) برای آن تعریف شده است زیرا به راحتی مشتعل می شود و یا ایزو اکتان طبق تعریف دارای (ON=100) می باشد که به دلیل مقاوتی است که در ضربه دارد. با این حال برخی از مواد شیمیایی مقاومت ضد کوبش(knock) بالاتری نسبت به ایزو اکتان نشان می دهند و باعث ایجاد سوخت هایی با ON(عدد اکتان) بیشتر از 100 می شود.
در چنین مواردی، بنزین آزمایش شده با سوخت های مرجع تشکیل شده از ایزواکتان و مقداری سرب تتراتیل، یک افزودنی ضد کوبش، با استفاده از روابط تجربی تعریف شده توسط تست های RONو MON مقایسه می شوند. ON(عدد اکتان) مواد خالص اکثرا به عنوان ONC ذکر می شود، در حالی که ON(عدد اکتان) مخلوط ONM است. از طرف دیگر ،ON(عدد اکتان) در مخلوط بنزینی چیزی است که اغلب به عنوان عدد اکتان ترکیبی (BON) نامیده می شود. BON مفید است زیرا ONM را نمی توان مستقیما از ONC محاسبه کرد.

---

عدد اکتان جاده

در نیمه دوم قرن بیستم، مرکز تحقیقات(CFC) مطالعاتی را با هدف ارزیابی عدد اکتان خودرو انجام داد و آزمایش های جدیدی صورت گرفت.CFC آزمایش هایی را روی شاسی دینامومترها( هر وسیله مکانیکی که بتواند کمیت هایی مثل دور، توان ترمزی و… موتور را اندازه گیری کند) انجام داد که خودروها با دریچه گاز نیمه باز یا کاملا باز کار می کردند که اطلاعات مفیدی در مورد نیازهای واقعی اکتان موتور ارائه می داد و عدد اکتان جاده(Road ON) برای آن تعریف شد.

اکتان جاده (Road ON) با عملکرد ضربه ایی موتورهای تست شده در زمانی که سوخت استاندارد با RON و یا MON معرفی شده، تعیین می شود. که برای پیروی کردن از بنزین های تجاری طراحی شده است.

---

شاخص(عدد) اکتان

همان طور که گفته شد، مقاومت در برابر کوبش(knock) تعریف شده توسط MON یا RON براساس آزمایش های موتور CFR ، نماینده موتور خودروهای دهه 1930 است. بنابراین در چنین آزمایشاتی، شرایط کار موتور به مراتب سخت تر از موتور خودروهای مدرن است.

این امر به ویژه برای دماهایی که امروزه بسیار پایین تر است(30 تا 50 درجه سانتیگراد) بسیار واضح است. زیرا فناوری در حال حاضر دیگر توسط کاربراتور های گرم شده( کاربراتور دستگاهی که سوخت اتومبیل را با هوا مخلوط و برای سوختن آماده می کند) اجرا نمی شود و شامل سیستم های خنک کننده مناسب تری می شود.

---

منتها علیه(حداکثر) عدد اکتان در حالت عملیاتی

منتها علیه عدد اکتان (FON یا R100) ، RON تعیین شده برای سوختی است که در دمای کمتر از 100 درجه سانتیگراد به جوش می آید. این اندازه گیری برای سوخت هایی پیشنهاد می شود که توزیع غلظت غیر یکنواخت را ارائه می دهد. کسرهای سبک تمایل دارند یک بار در سیستم ورودی به سرعت تبخیر شوند و در میان همه سیلندر ها خوب توزیع شوند. با این حال ، مقادیر سنگین تر معمولا روی دیواره های سیستم ورودی فشرده می شوند و بنابراین ، توزیع آنها در سیلندرهای موتور می تواند غیر یکسان باشد.

زمانی که ترکیبات سرب به عنوان تقویت کننده اکتان استفاده می شد ، اهمیت ویژه ای داشت. در میان ترکیبات مبتنی بر سرب ، تتراتیل سرب تمایل به تمرکز در بخش سوخت سنگین (قوی) داشت، در حالی که تترامتیل سرب به دلیل نقطه جوش پایین تر، FON را تا حد زیادی بهبود بخشید. از این رو برای پوشش طیف وسیعی از مقادیر بنزین، ترکیبات سرب با آلکیل مخلوط، مورد استفاده قرار گرفتند.

---

عدد اکتان توزیع(DON)

عدد اکتان توزیع (DON) مربوط به افزایش نیاز اکتان به دلیل شرایط خاص موتور است. هنگام کار با سرعت پایین و زمانی که دریچه گاز باز است ، تبخیر سوخت در سیستم ورودی ضعیف است . بنابراین کسری سوخت مشاهده می شود. منظور از DON ، ارزیابی عملکرد ضد کوبش( knock )در این شرایط است ، زیرا کیفیت اکتان سوخت تزریق شده به سیلندر ممکن است به طور قابل توجهی با سوخت موجود در باک متفاوت باشد.

آزمایش های DON عملکرد کوبش بخش های مختلف بنزین را که از طریق تقطیر یا چگالی به دست می آیند ، توسط موتور های آزمایشگاهی تک سیلندر طراحی شده، برای تعیین RON اندازه گیری می شود.

---

افزایش اکتان مورد نیاز

تعریف نیاز اکتان(OR) به عنوان سوخت مرجع، کمترین عدد اکتان که به موتور اجازه می دهد بدون کوبش (knock) در شرایط استاندارد کار کند. این ویژگی هر وسیله نقلیه فردی است. تجمع رسوبات کربن در محفظه احتراق، نیاز های اکتان را برای موتور و سوخت افزایش می دهد. تشکیل رسوبات با مسافت پیموده شده خودرو افزایش می یابد و به مواردی از قبیل: روغن های روان کننده ، آب و هوا ،، شرایط رانندگی، طراحی موتور و ترکیبات بنزین بستگی دارد.

رسوبات در بالای پیستون ، روی دریچه های ورودی و خروجی و روی شمع ها جمع می شوند. اثر رسوبات بر نیاز اکتان (ORI) براساس سه ساختار ممکن است: (1) با تجمع رسوبات ، حجم سیلندر کاهش می یابد. (2) وجود رسوبات ممکن است فرآیند احتراق عادی را تغییر دهد. (3) رسوبات ، گرما را از طریق چرخه های مختلف ذخیره می کنند که منجر به تشکیل نقاط داغ می شود. مواد افزودنی با وزن مولکولی بالا معمولا سطح رسوبات اتاقک احتراق را افزایش می دهد ، به خصوص آنهایی که دارای نسبت بالاتری از حامل های روغن معدنی هستند. از این رو ترکیباتی مانند آمین پلی اتر ، تجمع رسوبات محفظه احتراق را به حداقل می رساند.

---

سوپر شارژ

اصطلاح سوپر شارژ به طراحی اولیه موتور اشاره دارد، که شامل یک کمپرسور مکانیکی متصل شده به میل لنگ می باشد که برای افزایش فشار هوای ارائه شده به موتور است. مفهوم اصلی آن مانند موتور های توربو شارژ است ، یعنی افزایش بازده موتور و توان خروجی با وارد کردن هوای اضافی به داخل اتاقک احتراق است. تفاوت اصلی بین این دو گزینه این است که در موتور های توربو شارژ ، فشار اضافی توسط یک توربین تامین می شود که توسط جریان اگزوز موتور کار می کند.

در موتور ماشین، توربو شارژ گزینه بهتری است زیرا توربو شارژها موثرتر هستند. با این حال در موتور های هوانوردی ، سوپر شارژ ها نتایج بهتری را ارائه می دهند زیرا در ارتفاعات بالا ، دما و فشار کم است.

---

اندازه گیری پیش از اشتعال

در خودروهای امروزی وقوع پیش اشتعال اهمیت پیدا کرده است. برخی از آزمایش ها برای القای پیش اشتعال در موتور های مدرن ایجاد شده اند. در این آزمایش ها ، موتور با سرعت نسبتا بالا ( 1750 دور در دقیقه) کار می کند و بار فشار افزایش می یابد تا زمانی که برای مخلوط سوخت و هوا احتراق رخ دهد.

اندازه گیری های نوری را می توان برای مشاهده شکل گیری و توسعه نقاط داغی که باعث احتراق می شوند، به کار برد.

---

محصولات مدپاتکس

انواع اکتان بوستر، مکمل بنزین و انژکتور شور با تکنولوژی نانو