hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
وقود السيارات محتوى الطاقة
يحتوي البنزين على تقريبا 45 ميجا جول لكل كيلو جرام (MJ/kg):
الكثافة الحجمية للطاقة في بعض أنواع الوقود مقارنة بالبنزين:
يحتوي الوقود العالي الأوكتان مثل غاز البترول المسال على طاقة أقل من الوقود المنخفض الأوكتان مثل البنزين، مما ينتج عنه أن المحصلة النهائية للقوة تكون أقل. وعموما فإنه بتعديل المحركات لتعمل بغاز البترول الطبيعي، فإنه يمكن التغلب على مشكلة قلة محصلة الطاقة الكلية. وهذا لأن الوقود العالي الأوكتان يسمح بمزيد من الانضغاط وهذا يعني فراغ أقل في إسطوانة المحرك في شوط الاحتراق. وعلى هذا درجة حرارة أعلى للإسطوانة. ونفايات هيدروكربونية أقل (تلوث أقل، وطاقة مستخدمة أكثر)، أي مستويات طاقة أعلى مع مستويات تلوث أقل.
ويجب ملاحظة أن السبب الرئيسي لقلة طاقة الغاز المسال أن له كثافة قليلة. ومحتوى الطاقة له أعلى من البنزين (نسبة هيدروجين إلى كربون أعلى). وبمعنى أكثر دقة يتم حرق الكتلة، وليس الحجم.
وقود السيارات الإضافات
يتم الاعتراف بالخليط أنه بنزين عند استخدامه للانضغاط في محركات الاحتراق الداخلي، وقد كان البنزين سابقا يسبب ما يسمى «طرقات» للمحرك (يسمى أيضا «أزيز» و«قرقعات») نتيجة الاحتراق المبكر. وقد توصلت الأبحاث التي أجراها كل من إيه. إتش. جيبسون وهاري ريكاردو في إنجلترا، وتوماس ميدجلي، وتوماس بويد في الولايات المتحدة في موضوع طرقات المحرك، بالتوصل إلى أن إضافة مركبات الرصاص تساعد في علاج الطرقات، وتحسين أداء البنزين، مما أدى لانتشار استخدام مركبات الرصاص في العشرينات من القرن العشرين. ومن أشهر إضافات الرصاص رباعي إيثيل الرصاص. ونظرا لتأثير الرصاص على البيئة. ولأن مركبات الرصاص لا تتوافق مع المحولات الحفزية فقد قل استخدام مركبات الرصاص كإضافات منذ 1980 في معظم البلاد. وتم استبدال مركبات الرصاص بمركبات أخرى تقوم بنفس الوظيفة، ومنها الهيدروكربونات الأروماتية، اللإيثيرات، الوقود الكحولي (غالبا الإيثانول، أو الميثانول).
وقود السيارات الإضافات
وكان أكبر تأثير لمنع استخدام الرصاص على المحركات، تآكل مقاعد صمامات المحرك حيث أن مركبات الرصاص كانت تساعد على حمايتها. واحتاج العديد ممن يقومون بجمع السيارات عمل بعض التعديلات لمحركاتها لتتوافق مع البنزين المعدل.
ويحتوي البنزين أيضا على إضافات تقلل من تواجد الكربون في المحرك، مما يحسن من عملية الإحتراق ويسمح بتشغيل أفضل في ظروف الجو الباردة.
يضاف ميثيل حلقي بنتاديينيل ثلاثي كربونيل المنغنيز (MMT) منذ عدة سنين في كندا وحديثا في أستراليا لتحسين الأوكتان. وتساعد أيضا السيارات القديمة المصممة للعمل بالوقود الذي به رصاص على العمل بالوقود الخالي من الرصاص بدون الحاجة لإضافات لمنع مشاكل التسريب من الصمامات.
وحاليا هناك جدل مستمر حول ما إذا كان MMT ضار بالبيئة أم لا.
وقود السيارات الإضافات
الخلط المتأكسج هو إضافة الأكسجين للوقود بالمركبات الأكسيجينية مثل ميثيل ثالثي بوتيل الإيثر، الإيثانول، ETBE، وهذا يقلل كمية أول أكسيد الكربون وكمية الوقود الغير محترق الخارج مع العادم، وبالتالي يقلل الدخان. وفي عديد من المناطق في الولايات المتحدة فإن الخلط المتأكسج إجباري. فمثلا في جنوب كاليفورنيا، يجب أن يحتوي الوقود على 2% من الأكسجين بالوزن. ويعرف الوقود الناتج بالبنزين المعدل أو البنزين المتأكسج.
MTBE يتم الاستغناء عنه نظرا لتأثيره الملوث على المياه الجوفية. كما أنه ممنوع في بعض المناطق. ويتم استخدام MTBE المحتوي على إيثانول كبديل. وخاصة الإيثانول المستخرج من المكونات العضوية مثل الذرة، قصب السكر، ويسمى في هذه الحالة «إيثانول»-حيوي. ويطلق على مخلوط الإيثانول - بنزين جازول. وأكثر المناطق استخداما للإيثانول في البرازيل، حيث يستخرج الإيثانول من قصب السكر. واستخدام الإيثانول-«الحيوي»، سواء بطريقة مباشرة، أو بطريقة غير مباشرة في MTBE-«الحيوي»، يتم تشجيعه بقوة من الاتحاد الأوربي للوقود الحيوي.
وقود السيارات تاريخ البنزين
أصل الكلمة هنا يتحدث عن المرادف الأمريكي لكلمة بنزين وهو «جازولين»، وقد تم بدء استخدام الكلمة عام 1865 من الكلمة غاز وإضافة اللاحقة الكيميائية ين. وتم استخدام النقط الحديث في عام 1871. وتم تسجيل الكلمة الإنجليزية الأمريكية عام 1905.
وتم استخدام كلمة "بترول"Petrol" في البداية للتعبير عن المواد المصفاة في عام 1892 (كانت تستخدم قبل ذلك للتعبير عن المواد الغير مصفاة) وتم تسجيلها كإسم تجاري عن طريق بائع الجملة الإنجليزي كارلس ليونارد.
وفي ألمانيا وبعض الدول العربية يطلق عليه «بنزين».
وقود السيارات تاريخ البنزين
وقد تم تطوير محركات الاحتراق الداخلي الأولى المناسبة للاستخدام في تطبيقات النقل والتي تسمى محركات أوتو في ألمانيا خلال الربع الأخير من القرن التاسع عشر. كان وقود هذه المحركات السابقة عبارة عن هيدروكربون متطاير نسبياً تم الحصول عليه من غاز الفحم. مع نقطة غليان قريبة من 85 درجة مئوية (185 درجة فهرنهايت) (يغلي الأوكتان أعلى بحوالي 40 درجة مئوية)، كان مناسباً تماماً للكاربراتيرات السابقة (المبخرات). مكّن تطوير الكاربراتير «فوهة الرش» من استخدام وقود أقل تطايراً. تمت محاولة إجراء مزيد من التحسينات في كفاءة المحرك بنسب ضغط أعلى، ولكن تم منع المحاولات المبكرة بسبب الانفجار المبكر للوقود، المعروف باسم الطرق.
في عام 1891 أصبحت عملية تكسير شوخوف أول طريقة تجارية في العالم لتفكيك الهيدروكربونات الثقيلة في النفط الخام لزيادة نسبة المنتجات الأخف وزناً مقارنة بالتقطير البسيط.
وقود السيارات تاريخ البنزين
جاء تطور وقود السيارات البنزين في أعقاب تطور النفط باعتباره المصدر المهيمن للطاقة في العالم الصناعي. قبل الحرب العالمية الأولى كانت بريطانيا أكبر قوة صناعية في العالم، وكانت تعتمد على أسطولها البحري لحماية شحن المواد الخام من مستعمراتها. وكانت ألمانيا أيضاً في طور التصنيع ومثل بريطانيا، كانت تفتقر إلى العديد من الموارد الطبيعية التي كان يتعين شحنها إلى الوطن الأم. بحلول تسعينيات القرن التاسع عشر بدأت ألمانيا في اتباع سياسة ذات شهرة عالمية وبدأت في بناء أسطولها البحري للتنافس مع بريطانيا. والفحم هو الوقود الذي كان يغذي أساطيلهم البحرية. على الرغم من امتلاك كل من بريطانيا وألمانيا احتياطيات من الفحم الطبيعي، إلا أن التطورات الجديدة في النفط كوقود للسفن غيرت الوضع. فقد كانت السفن التي تعمل بالفحم نقطة ضعف تكتيكية؛ لأن عملية تحميل الفحم كانت بطيئة للغاية وقذرة وتترك السفينة معرضة تماماً للهجوم، كما أن الإمدادات غير الموثوق بها من الفحم في الموانئ الدولية جعلت الرحلات الطويلة غير عملية. سرعان ما جعلت مزايا النفط البترولي أساطيل العالم تتحول إلى النفط، لكن بريطانيا وألمانيا كان لديهما عدد قليل جداً من احتياطيات النفط المحلية. حلت بريطانيا في النهاية اعتمادها على النفط البحري من خلال تأمين النفط من شركة رويال داتش شل وشركة النفط الأنجلو-فارسية، وحدد هذا من أين ومن أي نوع سيأتي بنزينها.
وقود السيارات تاريخ البنزين
خلال الفترة المبكرة من تطوير محرك الجازولين، اضطرت الطائرات إلى استخدام جازولين السيارات لأن جازولين الطائرات لم يكن موجوداً بعد. كان يطلق على أنواع الوقود الأولى اسم بنزين التقطير البسيط أو الأولي، وقد كانت عبارة عن منتجات ثانوية من تقطير نفط خام واحد لإنتاج الكيروسين، والذي كان المنتج الرئيسي المطلوب حرقه في مصابيح الكيروسين. ولم يتجاوز إنتاج الجازولين إنتاج الكيروسين حتى عام 1916. كانت أولى أنواع غازولين التقطير البسيط نتيجة تقطير النفط الخام الشرقي ولم يكن هناك خلط لمقطرات من خامات مختلفة. لم يكن تكوين هذه الأنواع من الوقود السابق معروفاً، وتنوعت الجودة بشكل كبير، حيث ظهرت الزيوت الخام من حقول النفط المختلفة في خليط مختلف من الهيدروكربونات بنسب مختلفة. ولم يتم تحديد تأثيرات المحرك الناتجة عن الاحتراق غير الطبيعي (خبط المحرك والاشتعال المسبق) بسبب الوقود الرديء، ونتيجة لذلك لم يكن هناك تصنيف للجازولين من حيث مقاومته للاحتراق الغير طبيعي. وبالسابق كانت المواصفات العامة التي تم من خلالها قياس البنزين هي الثقل النوعي عبر مقياس بوميه ولاحقاً التقلبات (الميل إلى التبخر) المحددة من حيث نقاط الغليان، والتي أصبحت نقطة التركيز الأساسية لمنتجي البنزين. كانت لهذه الغازولينات السابقة من النفط الخام الشرقي نتائج اختبار بوميه عالية نسبياً (65 إلى 80 درجة بوميه)، وقد كان يُطلق عليها بنسلفانيا سريع التطاير أو ببساطة بنزين سريع التطاير. وغالباً ما كانت هذه تُستخدم في محركات الطائرات.
وقود السيارات تاريخ البنزين
بحلول عام 1910 أدت زيادة إنتاج السيارات والزيادة الناتجة في استهلاك البنزين إلى زيادة الطلب على البنزين. كما أدى تزايد استخدام الكهرباء في الإضاءة إلى انخفاض الطلب على الكيروسين، مما أدى إلى حدوث مشكلة في سد الحاجة للبنزين. ويبدو أن صناعة النفط المزدهرة وقعت في فخ الإنتاج المفرط للكيروسين والإنتاج الناقص للبنزين؛ لأن التقطير البسيط لا يمكن أن يغير نسبة المنتجين المستخرجة من أي خام معين. وظهر الحل في عام 1911 عندما سمح تطوير عملية بيرتون بالتكسير الحراري للزيوت الخام، مما أدى إلى زيادة نسبة إنتاج البنزين من الهيدروكربونات الثقيلة. وقد ترافق ذلك مع توسع الأسواق الخارجية لتصدير فائض الكيروسين الذي لم تعد الأسواق المحلية بحاجة إليه. وقد تم الاعتقاد بأن الغازولين الجديد «المتكسر» حرارياً ليس له أي آثار ضارة، ويمكن إضافته إلى بنزين التقطير البسيط. وقد كانت هناك أيضاً تجارب لخلط نواتج التقطير الثقيلة والخفيفة لتحقيق القراءة المرغوبة لقياس بوميه، وكان يطلق عليها مجتمعة اسم الجازولين المخلوط (بنزين مولف).
وقود السيارات تاريخ البنزين
تدريجياً اكتسب التطاير أفضلية على اختبار بوميه، على الرغم من استمرار استخدام كليهما معاً لتحديد البنزين. وفي أواخر يونيو 1917 ذكرت شركة ستاندرد أويل -أكبر شركة تكرير للنفط الخام في الولايات المتحدة في ذلك الوقت- أن أهم خاصية للبنزين هي قابليته للتطاير. تشير التقديرات إلى أن المعدل المكافئ لبنزين التقطير البسيط يتراوح من 40 إلى 60 أوكتان، وأن سريع التطاير الذي يشار إليه أحياناً باسم درجة القتال (fighting grade)، ربما كان متوسطه من 50 إلى 65 أوكتان.
وقود السيارات تاريخ البنزين
قبل دخول الولايات المتحدة في الحرب العالمية الأولى، استخدم الحلفاء الأوروبيون الوقود المشتق من النفط الخام من بورنيو وجافا وسومطرة، مما أعطى أداءً مرضياً في طائراتهم العسكرية. لكن عندما دخلت الولايات المتحدة الحرب في أبريل 1917، أصبحت الولايات المتحدة المورد الرئيسي لبنزين طائرات الحلفاء ولوحظ انخفاض في أداء المحرك. وسرعان ما تم إدراك أن وقود السيارات كان غير مرضٍ للطيران، وبعد فقدان عدد من الطائرات المقاتلة تحول الانتباه إلى جودة البنزين المستخدم. ثم أظهرت اختبارات الطيران اللاحقة التي أجريت في عام 1937، أن تقليل الأوكتان بمقدار 13 نقطة (من 100 إلى 87 أوكتان) أدى إلى انخفاض أداء المحرك بنسبة 20 في المائة وزيادة مسافة الإقلاع بنسبة 45 في المائة. وفي حالة حدوث احتراق غير طبيعي، يمكن أن يفقد المحرك طاقةً كافية لجعل التحليق جواً مستحيلاً وتصبح لفة الإقلاع تهديداً للطيار والطائرة.
وقود السيارات تاريخ البنزين
في 2 أغسطس 1917 رتب مكتب المناجم بالولايات المتحدة لدراسة وقود الطائرات بالتعاون مع قسم الطيران التابع لفيلق الإشارة بالجيش الأمريكي، ليصل المسح العام إلى استنتاج عدم وجود بيانات موثوقة عن أنواع الوقود المناسبة للطائرات. ونتيجةً لذلك بدأت اختبارات الطيران في حقول لانجلي وماكوك ورايت؛ لتحديد أداء البنزين المختلف في ظل ظروف مختلفة. وأظهرت هذه الاختبارات أنه في طائرات معينة كان أداء بنزين محرك المركبات بجودة سريع التطاير، ولكن في أنواع أخرى أسفرت عن سخونة عند تشغيل المحركات. وقد وجد أيضاً أن البنزين من الزيوت الخام الأساسية العطرية والنفثينية من كاليفورنيا وجنوب تكساس وفنزويلا، أدت إلى محركات تعمل بسلاسة. أسفرت هذه الاختبارات عن أول مواصفات حكومية لبنزين المحركات (استخدم بنزين الطائرات نفس مواصفات محركات البنزين) في أواخر عام 1917.
وقود السيارات تاريخ البنزين
عرف مصممو المحركات أنه وفقاً لدورة أوتو تزداد الطاقة والكفاءة مع نسبة الضغط، لكن التجربة مع البنزين الأول خلال الحرب العالمية الأولى أظهرت أن معدلات الضغط الأعلى زادت من خطر الاحتراق غير الطبيعي، مما ينتج عنه طاقة أقل وكفاءة أقل، وسخونة عند تشغيل المحركات وتلف المحرك الشديد المحتمل. وللتعويض عن هذا الوقود الرديء، استخدمت المحركات الأولية نسب ضغط منخفضة، الأمر الذي تطلب محركات ثقيلة وكبيرة نسبياً لإنتاج طاقة وكفاءة محدودتين. واستخدم محرك البنزين الأول للأخوين رايت نسبة ضغط منخفضة تصل إلى 4.7 إلى 1، وقد طور 12 حصاناً فقط (8.9 كيلو واط) من 201 بوصة مكعبة (3290 سم مكعب) ووزنه 180 رطلاً (82 كجم). وقد كان هذا مصدر قلق كبير لمصممي الطائرات، وأثارت احتياجات صناعة الطيران البحث عن الوقود الذي يمكن استخدامه في المحركات ذات الضغط العالي.
وقود السيارات تاريخ البنزين
بين عامي 1917 و1919 تضاعفت كمية البنزين المتكسر حرارياً المستخدمة. كما زاد استخدام البنزين الطبيعي بشكل كبير. وخلال هذه الفترة قامت العديد من الولايات الأمريكية بتحديد مواصفات لبنزين السيارات، لكن لم تتفق أي منها مع الأخرى، وكانت المواصفات غير مرضية من وجهة نظر إحدى الولايات أو وجهة نظر أخرى. ثم بدأت مصافي النفط الأكبر حجماً في تحديد النسبة المئوية للمواد غير المشبعة (تسببت المنتجات المتكسرة حرارياً في نشوء الصمغ في الاستخدام والتخزين، كما أن الهيدروكربونات غير المشبعة تكون أكثر تفاعلاً وتميل إلى الاندماج مع الشوائب التي تؤدي إلى الصمغ). وفي عام 1922 نشرت الحكومة الأمريكية المواصفات الأولى لوقود الطائرات (تم تصنيف درجتين على أنهما قتال (Fighting) ومحلي (Domestic)، وكانا محكومين بنقاط الغليان واللون ومحتوى الكبريت واختبار تكوين الصمغ) بالإضافة إلى درجة «محرك» واحدة للسيارات. أدى اختبار الصمغ بشكل أساسي إلى التخلص من استخدام البنزين المتكسر حرارياً في مجال الطيران، وبالتالي عاد غازولين الطيران إلى تجزئة نفتا (نفط) التقطير البسيط، أو خلط نفثات التقطير البسيط المعالجة بالحرارة العالية. وقد استمر هذا الوضع حتى عام 1929.
وقود السيارات تاريخ البنزين
وقد تفاعلت صناعة السيارات بقلق مع الزيادة في البنزين المكسور حرارياً. حيث أنتج التكسير الحراري كميات كبيرة من كل من الأحادي والديوليفينات (الهيدروكربونات غير المشبعة)، مما زاد من خطر الصمغ. كما كان التطاير يتناقص لدرجة أن الوقود لم يتبخر وكان ملتصقاً بشمعات الإشعال ويلوثها، مما أدى إلى بدء تشغيل قاسي وخشن في الشتاء والتصاق للوقود بجدران الأسطوانة، متجاوزاً المكابس والحلقات ليذهب إلى زيت علبة المرافق (المحرك). فقد ذكرت إحدى المجلات: «... في محرك متعدد الإسطوانات في سيارة باهظة الثمن، نقوم بتخفيف الزيت في علبة المرافق بنسبة تصل إلى 40 في المائة على مسافة 200 ميل، مثلما يُظهر تحليل الزيت في وعاء الزيت.»
وقود السيارات تاريخ البنزين
ونظراً لعدم رضاهم الشديد عن الانخفاض اللاحق في جودة البنزين الإجمالية، اقترح مصنعو السيارات فرض معايير الجودة على موردي النفط. واتهمت صناعة النفط بدورها صانعي السيارات بعدم القيام بما يكفي لتحسين اقتصاد السيارة، وأصبح النزاع معروفاً داخل الصناعتين باسم «مشكلة الوقود». ثم نمت العداوة بين الصناعتين، واتهم كل منهما الآخر بعدم القيام بأي شيء لحل الأمور، ومن ثم تدهورت العلاقات بينهما. وقد تم حل الموقف فقط عندما بدأ معهد البترول الأمريكي (API) مؤتمراً لمعالجة «مشكلة الوقود»، وأُنشِئَت لجنة أبحاث الوقود التعاونية (CFR) في عام 1920؛ وذلك للإشراف على برامج التحقيق المشتركة والحلول. وبصرف النظر عن ممثلي الصناعتين، لعبت جمعية مهندسي السيارات أيضاً دوراً أساسياً، حيث تم اختيار مكتب المعايير الأمريكي كمنظمة بحثية محايدة لإجراء العديد من الدراسات. ففي البداية كانت جميع البرامج مرتبطة بالتقلبات واستهلاك الوقود وسهولة التشغيل وتخفيف زيت علبة المرافق والتسريع.
وقود السيارات تاريخ البنزين
مع زيادة استخدام الجازولين المكسور حرارياً، زاد القلق فيما يتعلق بتأثيراته على الاحتراق الغير طبيعي مما أدى إلى البحث عن إضافات مانِعَةُ الخَبْطِ في المُحَرِّك. في أواخر العقد الأول من القرن العشرين بدأ باحثون مثل أ هـ جيبسون وهاري ريكاردو وتوماس ميدجلي جونيور وتوماس بويد في التحقيق في الاحتراق غير الطبيعي. ابتداءً من عام 1916 بدأ تشارلز فرانكلين كترنج بفحص المضافات بناءً على مسارين، الأول هو محلول «النسبة المئوية العالية» (حيث تمت إضافة كميات كبيرة من الإيثانول) والثاني هو محلول «النسبة المنخفضة» (حيث يلزم فقط 2-4 جرام لكل جالون). وأدى حل «النسبة المئوية المنخفضة» في النهاية إلى اكتشاف رباعي إيثيليد (TEL) في ديسمبر 1921، وهو نتاج لبحث ميدجلي وبويد. وقد بدأ هذا الابتكار دورة من التحسينات في كفاءة الوقود والتي تزامنت مع التطوير واسع النطاق لتكرير النفط؛ لتوفير المزيد من المنتجات في نطاق غليان البنزين. ولم تستطع الحصول على براءة اختراع للإيثانول ولكن تمكنت من الحصول عليه لأجل رباعي الإيثيليد، فلذلك حصلت كيترينج (Kettering) على براءة اختراع لأجل رباعي الإيثيليد وبدأت في الترويج لها بدلاً من الخيارات الأخرى.
وقود السيارات تاريخ البنزين
قد كانت مخاطر المركبات المحتوية على الرصاص راسخة في ذلك الوقت، وقد حذر روبرت ويلسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وريد هانت من جامعة هارفارد، ويانديل هندرسون من جامعة ييل، وإريك كراوس من جامعة بوتسدام في ألمانيا بشأن استخدامه. كان كراوس قد عمل على رباعي الإيثيل (tetraethyllead) لسنوات عديدة ووصفه بأنه «سم زاحف وخبيث» قتل أحد أعضاء لجنة أطروحته. ففي 27 أكتوبر 1924 تحدثت مقالات صحفية في جميع أنحاء البلاد عن العمال في مصفاة ستاندرد أويل بالقرب من إليزابيث بولاية نيو جيرسي الذين كانوا ينتجون رباعي الإيثيلد وكانوا يعانون من التسمم بالرصاص. وبحلول 30 أكتوبر كان قد وصل عدد القتلى إلى خمسة. وفي نوفمبر من السنة نفسها أغلقت لجنة العمل في نيو جيرسي مصفاة بايواي، وبدأت هيئة محلفين كبرى تحقيقًا لم ينتج عنه أي تهم بحلول فبراير 1925. ثم تم حظر مبيعات البنزين المحتوي على الرصاص في مدينة نيويورك وفيلادلفيا ونيوجيرسي. وبدأت جنرال موتورز ودوبونت وستاندرد أويل، الذين كانوا شركاء في شركة إيثيل (Ethyl Corporation) الشركة التي تم إنشاؤها لإنتاج رباعي الإيثيليد، في المجادلة بأنه لا توجد بدائل للبنزين المحتوي على الرصاص من شأنه أن يحافظ على كفاءة الوقود ولا يزال يمنع طرق المحرك. وهدأ الجدل بعد أن أفادت عدد من الدراسات المعيبة الممولة من الصناعة أن البنزين المعالج برباعي إيثيل الرصاص لم يكن مشكلة صحية عامة.
وقود السيارات تاريخ البنزين
في فترة الخمس سنوات السابقة لعام 1929، تم إجراء قدر كبير من التجارب على طُرق اختبار مختلفة لتحديد مقاومة الوقود للاحتراق غير الطبيعي. ويبدو أن خبط المحرك كان يعتمد على مجموعة متنوعة من المُعامِلات بما في ذلك الضغط وتوقيت الإشعال ودرجة حرارة الأسطوانة والمحركات المبردة بالهواء أو المبردة بالماء وأشكال الحجرة ودرجات حرارة السحب والمخاليط الهزيلة أو الغنية وغيرها. وقد أدى ذلك إلى مجموعة متنوعة محيرة من محركات الاختبار التي أعطت نتائج متضاربة، ولم يكن هناك مقياس تصنيف قياسي. بحلول عام 1929 تم الاعتراف من قبل معظم مصنعي ومستخدمي بنزين الطائرات، أنه يجب تضمين نوع من تصنيف مضاد القرقعة في المواصفات الحكومية. وفي عام 1929 تم اعتماد مقياس تصنيف الأوكتان، أما في عام 1930 تم وضع أول مواصفات أوكتان لوقود الطائرات. وفي نفس العام حددت القوات الجوية للجيش الأمريكي أنواع الوقود المصنفة بـ87 أوكتان لطائراتها نتيجة للدراسات التي أجرتها.
وقود السيارات تاريخ البنزين
خلال هذه الفترة ، أظهر البحث أن الهيكل الهيدروكربوني كان مهمًا للغاية لخصائص الوقود المانعة للخبط. تحتوي البارافينات ذات السلسلة المستقيمة في نطاق غليان البنزين على صفات منخفضة من الضد ، بينما تتمتع الجزيئات الحلقية الشكل مثل الهيدروكربونات العطرية (مثال على ذلك البنزين) بمقاومة أعلى للطرق. وأدى هذا التطور إلى البحث عن العمليات التي من شأنها أن تنتج المزيد من هذه المركبات من النفط الخام أكثر مما تم تحقيقه في ظل التقطير المباشر أو التكسير الحراري. أدت الأبحاث التي أجرتها المصافي الكبرى إلى تطوير عمليات تشمل الأزمرة الرخيصة والوفرة من البيوتان إلى الأيزوبيوتان، والألكلة للانضمام إلى الأيزوبيوتان والبوتيلين لتكوين أيزومرات الأوكتان مثل «الأيزوكتان»، والتي أصبحت مكونًا مهمًا في مزج وقود الطائرات. ولزيادة تعقيد الموقف مع زيادة أداء المحرك، زاد الارتفاع الذي يمكن أن تصل إليه الطائرة، مما أدى إلى مخاوف بشأن تجميد الوقود. حيث يبلغ متوسط انخفاض درجة الحرارة 3.6 درجة فهرنهايت (2.0 درجة مئوية) لكل 1000 قدم (300 متر) زيادة في الارتفاع، وعند 40.000 قدم (12 كم)، يمكن أن تقترب درجة الحرارة من -70 درجة فهرنهايت (-57 درجة مئوية). المواد المضافة مثل البنزين، مع نقطة تجمد 42 درجة فهرنهايت (6 درجات مئوية)، سوف تتجمد في الجازولين وتسد خطوط الوقود. وقد حلت المواد العطرية المستبدلة مثل التولوين والزيلين والكيومين مع البنزين المحدود المشكلة.
وقود السيارات تاريخ البنزين
بحلول عام 1935 كانت هناك سبع درجات مختلفة للطيران على أساس تصنيف الأوكتان، ودرجتين للجيش، وأربع درجات بحرية وثلاث درجات تجارية بما في ذلك إدخال بنزين الطيران 100 أوكتان. أما بحلول عام 1937 أنشأ الجيش 100 أوكتان كوقود قياسي للطائرات المقاتلة ولزيادة الاختلال، وميزت الحكومة الآن بـ14 درجة مختلفة، بالإضافة إلى 11 درجة أخرى في دول أجنبية. ومع مطالبة بعض الشركات بتخزين 14 درجة من وقود الطائرات، والتي لا يمكن استبدال أي منها كان التأثير على المصافي سلبياً. فلم تستطع صناعة التكرير التركيز على عمليات تحويل السعة الكبيرة للعديد من الدرجات المختلفة وكان لابد من إيجاد حل. وبحلول عام 1941 تم من خلال جهود لجنة أبحاث الوقود التعاونية بشكل أساسي، تخفيض عدد درجات وقود الطائرات إلى ثلاثة: 73 و91 و100 أوكتان.
وقود السيارات تاريخ البنزين
كان تطوير بنزين الطائرات 100 أوكتان على نطاق اقتصادي يرجع جزئيًا إلى جيمي دوليتل الذي أصبح مدير الطيران في شركة شل للنفط. وقد أقنع شركة شل بالاستثمار في طاقة التكرير لإنتاج 100 أوكتان على نطاق لا يحتاجه أحد لأنه لا توجد طائرة تتطلب وقودًا لم يصنعه أحد. وقد أطلق بعض زملائه الموظفين على جهوده «خطأ دوليتل البالغ مليون دولار» لكن الوقت أثبت أن دوليتل كان على حق. وقبل ذلك كان الجيش قد نظر في اختبارات 100 أوكتان باستخدام الأوكتان النقي ولكن بسعر 25 دولارًا للغالون، فحال السعر دون حدوث ذلك. وفي عام 1929 تم تنظيم مجلس مواصفات ستانافو من قبل شركات ستاندرد أويل في كاليفورنيا وإنديانا ونيوجيرسي لتحسين وقود الطائرات وزيوتها، وبحلول عام 1935 كانت قد وضعت أول 100 أوكتان من الوقود في السوق: ستانافو إثيل جازولين 100. وقد تم استخدامه من قبل الجيش ومصنعي المحركات وشركات الطيران للاختبار وللسباق الجوي وتسجيل الرحلات الجوية. أما بحلول عام 1936 فقد أثبتت الاختبارات في حقل رايت باستخدام البدائل الجديدة والأرخص للأوكتان النقي قيمة وقود 100 أوكتان، وستفوز كل من شل وستاندرد أويل بعقد توريد كميات اختبار للجيش. وبحلول عام 1938 انخفض السعر إلى 17.5 سنتًا للغالون، و2.5 سنتًا فقط أكثر من 87 أوكتان وقود. أما بحلول نهاية الحرب العالمية الثانية، فسينخفض السعر إلى 16 سنتًا للغالون.
وقود السيارات تاريخ البنزين
في عام 1937 طور يوجين هودري عملية هودري للتكسير التحفيزي، والتي أنتجت مخزونًا أساسيًا عالي الأوكتان من البنزين والذي كان متفوقًا على المنتج المكسور حراريًا لأنه لا يحتوي على تركيز عالٍ من الأوليفينات. في عام 1940 لم يكن هناك سوى 14 وحدة هودري تعمل في الولايات المتحدة، وبحلول عام 1943 زاد هذا العدد إلى 77 إما من عملية هودري أو من نوع الحفاز الحراري أو محفز السوائل.
أدى البحث عن أنواع الوقود ذات معدلات الأوكتان التي تزيد عن 100، إلى تمديد المقياس من خلال مقارنة خرج الطاقة. وستنتج الدرجة المخصصة للوقود 130 طاقة مقدارها 130 في المائة في المحرك كما لو كانت تعمل على الأيزو أوكتان النقي. وخلال الحرب العالمية الثانية، تم منح الوقود الذي يزيد عن 100 أوكتان تصنيفين: خليط غني وخفيف، وسيطلق عليهما «أرقام الأداء» (PN). وسيشار إلى بنزين الطائرات 100 أوكتان بدرجة 130/100.
وقود السيارات تاريخ البنزين
أحد الموضعات التاريخية المتعلقة برقم الأوكتان حدثت أثناء الحرب العالمية الثانية. حيث كانت إمدادات ألمانيا من الزيت تأتي من رومانيا، كما قامت ببناء مصانع تقطير كبيرة لإنتاج البنزين من الفحم. وفي الولايات المتحدة لم يكن الزيت «بالجودة الكافية» وكان لا بد من استثمار كثير من المال على أنظمة رفع كفاءة هذا الزيت. وقد كان لذلك فائدة كبيرة. إذ أن رقم الأوكتان لوقود الطائرات ارتفع إلى 130 وأحيانا 150، مما كان ينتج قوة أكبر من نفس المحركات الموجودة حيث زادت قابليته للإضغاط. وعلى العكس من ذلك لم يحاول الألمان البحث عن وسائل لرفع رقم الأوكتان لديهم حيث أن الزيت المستخدم لديهم كان جيد. وبالتالي فإن الألمان إضطروا لاستخدام محركات ذات قدرة أكبر للحصول على القوة المطلوبة.
وقود السيارات تاريخ البنزين
وعموما، فإن محركات الطائرات الألمانية كانت تعمل بطريفة حقن الوقود المباشر ومن الممكن استخدام الحقن بالميثانول- ماء وحقن أكسيد النيتروز، مما كان يعطي المحرك قوة أكثر بنسبة 50% ولكن لمدة 5 دقائق فقط أثناء المعارك الجوية. وكان هذا محدود بخمس مرات فقط، أو بعد 40 ساعة طيران فإن المحرك سيحدث به أعطال تحتاج إعادة بناء المحرك مرة أخرى. وكانت معظم الطائرات الألمانية تستخدم وقود برقم أوكتان 87 وكان يطلق عليه (B4)، وكانت بعض المحركات العالية القوة تستخدم أوكتان 100 وكان يسمى (C2/C3).
وقود السيارات السلامة
ينتج عن احتراق البنزين 2.35 كيلوجرام لكل لتر (19.6 رطل / جالون أمريكي) 2.35 kilograms per liter (19.6 lb/US gal) من ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد الغازات الدفيئة.
إن الشاغل الرئيسي للجازولين على البيئة بصرف النظر عن تعقيدات استخراجه وتكريره، هو تأثيره على المناخ من خلال إنتاج ثاني أكسيد الكربون. يتفاعل الجازولين غير المحترق والتبخر من الخزان عندما يكون في الغلاف الجوي، في ضوء الشمس لإنتاج الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي. عند وجود تركيزات أعلى من الإيثانول أعلى من 10٪، يبدأ ضغط بخار الخليط في الانخفاض. عند نسبة 10٪ من الإيثانول من حيث الحجم، قد يؤدي ارتفاع ضغط البخار إلى زيادة مشكلة الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي. يمكن تخفيف هذا الارتفاع في ضغط البخار عن طريق زيادة أو تقليل النسبة المئوية للإيثانول في خليط الجازولين.
وقود السيارات السلامة
لا تأتي المخاطر الرئيسية لمثل هذه التسريبات من المركبات، ولكن من حوادث شاحنات نقل الجازولين والتسريبات من صهاريج التخزين. وبسبب هذا الخطر فإن معظم صهاريج التخزين (تحت الأرض) لديها الآن تدابير مكثفة للكشف عن أي تسربات ومنعها، مثل أنظمة المراقبة جذر فيدر وتأجيج فرانكلين (Veeder-Root ،Franklin Fueling).
يستهلك إنتاج الجازولين 15 ديسيلتر لكل كيلومتر (0.63 جالون أمريكي لكل ميل) من المياه عن طريق المسافة المقطوعة.
تُظهر صحيفة بيانات السلامة الخاصة بالجازولين الخالي من الرصاص في تكساس عام 2003 ما لا يقل عن 15 مادة كيميائية خطرة تحدث بكميات مختلفة، بما في ذلك البنزين (حتى 5٪ من حيث الحجم) والتولوين (حتى 35٪ من حيث الحجم) والنفثالين (حتى 1٪ من حيث الحجم)، ثلاثي ميثيل بنزين (حتى 7٪ من حيث الحجم)، ميثيل ثالثي بوتيل إيثر (MTBE) (حتى 18٪ من حيث الحجم، في بعض الولايات) وحوالي عشرة مواد أخرى. تظهر الهيدروكربونات في الجازولين بشكل عام سمية منخفضة حادة، مع LD50 من 700-2700 مجم / كجم للمركبات العطرية البسيطة. البنزين والعديد من الإضافات المانعة للخبط هي مواد مسرطنة.