מספר אוקטן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
איזואוקטן (למעלה) לו נקבע מספר אוקטן 100, והפטן (למטה) לו נקבע מספר אוקטן 0.

מספר אוקטן הוא המדד המקובל לבחינת הביצועים של בנזין במנועי שריפה פנימית. ככל שמספר האוקטן גדול יותר כך ניתן ליצור לחץ דחיסה גבוה יותר בתוך תאי השריפה של המנוע מבלי לגרום להצתת התערובת. לכן, במנועים בעלי נצילות גבוהה שבהם נוצר לחץ דחיסה גבוה, נעשה שימוש בדלקים בעלי מספר אוקטן גדול.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

כבר בשנת 1912 נצפתה במנועי שריפה פנימית תופעת ההצתה המוקדמת והבלתי מתואמת. המנועים הפיקו רעש שהוגדר כ"צילצולים", ולאחר בדיקות המנוע התגלו נזקים מכניים רבים למכלולי הבוכנה השונים. הבדיקות העלו כי הגורם העיקרי לנזקים קשור בשליטה על יחס הדחיסה בתוך הצילינדרים. המהנדסים ניהלו מספר רב של ניסיונות לשיפור התיאום בין מועד הדחיסה ותזמון ההצתה, בין היתר באמצעות שינויים במבנה הצילינדרים עצמם, אך כל הניסיונות לא הובילו למציאת הגורם ליצירת ה"צילצולים" ולהפחתת הנזקים במנוע.

בשנת 1927 העלה המהנדס גרהם אדגר (Graham Edgar) את הרעיון כי בעיית ההצתה המוקדמת קשורה בהרכב חומרי הדלק ובעיקר היחס בתערובת בין חומרים דליקים לבלתי דליקים כתלות בלחץ המופעל עליהם, ובתנאי שיהיו בעלי מאפיינים פיזיקליים דומים כמו נקודת רתיחה והיתוך, צפיפות וכושר אידוי. אדגר מצא כי התערובת של איזואוקטן (C8H18) והפטן (C7H16) ביחס של 60:40 עומדת בדרישות הללו והיא הפכה לתערובת הדלק הסטנדרטית במנועי רכב החל בשנות ה-30.

עקרונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

אוקטנים הם משפחה של פחמימנים המשמשים כמרכיב עיקרי של בנזין. האוקטן הוא נוזל חסר צבע הרותח בטמפרטורה של 125 מעלות צלזיוס. איזואוקטן CH3) 3CCH2CH(CH3)2), משמש כאמת מידה סטנדרטית לבחינת נטייתם של דלקים מסוג בנזין להתלקח באופן עצמי. הצתה עצמית של בנזין עלולה לגרום לחוסר יעילות ואף לנזק בפעילותו של המנוע אם היא מתרחשת במהלך הדחיסה, בשלב הקודם להצתה המתוזמנת למצב שבו הלחץ נמצא בשיאו בתוך הצילינדר. הצתה מוקדמת כאמור עלולה לגרום לשברים במכלולי המנוע.

מכיוון שקיימים דלקים מסוימים אשר מגלים עמידות רבה יותר בפני דטונציה מאשר איזואוקטן, ייתכן מצב שבו לבנזין מסוים יקבע מספר אוקטן גבוה מ-100. כאשר נעשה שימוש בדלקים כמו למשל גפ"מ או דלקים מבוססי אלכוהול כגון מתנול ייתכן מצב שבו יקבע לדלק מספר אוקטן של 110 ואף יותר מכך. על מנת להעלות את מספר האוקטן של בנזין רגיל, ניתן להשתמש גם בתוספי דלק שונים אשר רובם מורכבים מחומרים אשר המולקולות שלהם מכילות אטום אחד או יותר של חמצן. בעבר נעשה שימוש בתוסף דלק המכיל גם תרכובת עופרת אך השימוש בו הופסק מסיבות של בריאות הציבור ואיכות הסביבה וכיום נעשה בו שימוש רק בדלק למנועים תעופתיים.

מספר אוקטן אינו מהווה מדד לתכולת האנרגיה של הבנזין אלא רק לנטייתו לבעור באופן מבוקר ולא להתפוצץ.

קביעת המדד[עריכת קוד מקור | עריכה]

קביעת מספר האוקטן של בנזין מסוים מתבצע באמצעות הפעלת מנוע בדיקה, והשוואת ביצועי הדטונציה שלו מול מנוע הפועל בתערובת של איזואוקטן והפטן. החלק היחסי באחוזים של איזואוקטן בתערובת אשר מניבה ביצועים שווים הוא מספר האוקטן שנקבע לבנזין הנבדק. לדוגמה, בנזין המפיק מאפייני דטונציה זהים לתערובת המכילה 95% איזואוקטן ו 5% הפטן יהיה בעל מספר אוקטן של 95.

דוגמאות למספרי אוקטן של חומרים שונים[עריכת קוד מקור | עריכה]

שם שם כימי מספר אוקטן
הפטן n-Heptan 0
איזואוקטן ‎2,2,4-Trimethylpentan 100
בוטאן n-Butan 94
איזובוטן Methylpropan 102
פנטן n-Pentan 58
איזופנטן ‎2-Methylbutan 94
נאופנטן ‎2,2-Dimethylpropan 86
ציקלופנטן 103
הקסן n-Hexan 26
איזוהקסן ‎2-Methylpentan 74
נאוהקסן ‎2,2-Dimethylbutan 94
דיאיזופרופיל ‎2,3-Dimethylbutan 102
ציקלוהקסן 83
בנזול בנזן 99
טולואול Methylbenzen 110
קסילול o-Xylol 120
אתילבנזול Ethylbenzen 107
אתנול 108,6
MTBE Methyl tert-butyl ether 118
ETBE Ethyl tert-butyl ether 117
דיציקלופנטדיין ‎Tricyclo[5,2,1,02,6]deca-3,8-dien 229