رقم السيتان: مؤشر رئيسي لجودة وقود الديزل

رقم السيتان (Cetane Number أو CN) هو أحد أهم مؤشرات الجودة لوقود الديزل. يقيس هذا الرقم قدرة الوقود على الاشتعال بسرعة وتلقائيًا تحت الضغط في محركات الديزل. بعبارة أبسط، يشير رقم السيتان إلى فترة التأخير بين بدء حقن الوقود في غرفة الاحتراق وبداية الاشتعال الفعلي (تأخير الاشتعال).

كلما كان رقم السيتان أعلى، كان تأخير الاشتعال أقصر؛ مما يعني أن الوقود يشتعل بشكل أسرع وأكثر انتظامًا. وهذا أمر حيوي للأداء الأمثل لمحركات الديزل.

أهمية رقم السيتان في أداء محرك الديزل

يلعب رقم السيتان في محركات الديزل دورًا مشابهًا لـ رقم الأوكتان في محركات البنزين، مع اختلاف رئيسي: يقيس رقم الأوكتان مقاومة الوقود للاشتعال المبكر (الاشتعال الذاتي غير المرغوب فيه)، بينما يقيس رقم السيتان ميل الوقود نحو الاشتعال السريع. في محركات الديزل، حيث يحدث الاحتراق بناءً على الضغط والحرارة المتولدة فقط (بدون شمعة إشعال)، يعد الاشتعال السريع للوقود ميزة كبيرة.

لماذا يعتبر رقم السيتان العالي مهمًا؟

• تقليل ضوضاء المحرك (الخبط): التأخير الطويل في الاشتعال يؤدي إلى تراكم كمية كبيرة من الوقود غير المحترق، والتي تسبب انفجارًا مفاجئًا وصاخبًا عند الاشتعال (الخبط أو الصفع). رقم السيتان الأعلى يقلل هذا التأخير ويوفر احتراقًا أكثر سلاسة وهدوءًا.
• تحسين بدء التشغيل البارد: في الطقس البارد، يساعد الاشتعال الأسرع للوقود بشكل كبير في بدء تشغيل المحرك بسهولة وسرعة.
• تقليل الانبعاثات: الاحتراق الأكثر اكتمالًا وانتظامًا الناتج عن السيتان العالي يقلل من إنتاج الملوثات مثل الجسيمات المعلقة، الهيدروكربونات غير المحترقة، وأول أكسيد الكربون.
• زيادة الكفاءة والقوة: الاحتراق الكامل وفي الوقت المناسب للوقود يزيد من الكفاءة الحرارية للمحرك، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين اقتصاد الوقود وقوة المحرك الناتجة.
• حماية المحرك: يمكن أن يؤدي الاحتراق الخشن والخابط الذي يحدث مع وقود الديزل ذو رقم السيتان المنخفض إلى زيادة التآكل وتلف مكونات المحرك على المدى الطويل.

النطاق المناسب لرقم السيتان

تختلف معايير رقم السيتان لوقود الديزل حول العالم، ولكن بشكل عام:

• الحد الأدنى القياسي: تحدد العديد من المعايير، مثل ASTM D975 في أمريكا الشمالية، حدًا أدنى لرقم السيتان يبلغ 40 لوقود الديزل منخفض الكبريت جدًا (ULSD).
• النطاق الأمثل: تعمل معظم محركات الديزل الحديثة والشاحنات الثقيلة بأفضل شكل ممكن مع أرقام سيتان تتراوح بين 45 و 55.
• الوقود الممتاز و الديزل الحيوي: وقود الديزل عالي الجودة أو الديزل الحيوي (البيوديزل) عادةً ما يكون له رقم سيتان يتراوح بين 51 و 60، مما يوفر أداءً وكفاءة أفضل.
• من المهم ملاحظة أن استخدام وقود برقم سيتان أعلى بكثير من الموصى به من قبل الشركة المصنعة للمحرك لا يؤدي بالضرورة إلى تحسين الأداء وقد يسبب اشتعالًا مبكرًا في بعض الحالات.

تحسين رقم السيتان: أداء أفضل للوقود

هل يمكن تحسين رقم السيتان؟ نعم! بالإضافة إلى عملية إنتاج الديزل في المصفاة (مثل المعالجة بالهيدروجين)، يمكن زيادة رقم السيتان بإضافة مواد كيميائية خاصة.

كيف تعمل معززات السيتان (Cetane Boosters)؟

معززات السيتان (Cetane Improvers) هي إضافات كيميائية تضاف إلى وقود الديزل لرفع رقم السيتان الخاص به. النوع الأكثر شيوعًا من هذه الإضافات هو نيترات الألكيل (وخاصة نيترات 2-إيثيل هكسيل).

آلية العمل:

1. خفض درجة حرارة الاشتعال الذاتي: هذه الإضافات هي مواد كيميائية تشتعل بسهولة أكبر عند درجة حرارة أقل مقارنة بالمركبات الرئيسية لوقود الديزل نفسه.
2. البدء المبكر لتفاعلات الأكسدة: عند حقن الوقود، تنشط معززات السيتان بسرعة في غرفة الاحتراق. هذا يؤدي إلى بدء تفاعلات الأكسدة اللازمة للاحتراق في وقت أبكر من المعتاد.
3. تقصير تأخير الاشتعال: ونتيجة لذلك، يتم تقليل فترة التأخير بين الحقن وبدء الاحتراق بشكل كبير، مما يؤدي إلى احتراق أكثر سلاسة وكفاءة.

يمكن لإضافة هذه المواد أن تزيد عادةً من رقم سيتان الوقود الأساسي بمقدار 3 إلى 5 وحدات، ويكون لها تأثير ملحوظ على أداء المحرك، خاصة في تصنيف أنواع الديزل ذات الجودة المنخفضة.

الخاتمة (Conclusion)

رقم السيتان هو خاصية حيوية لوقود الديزل تؤثر بشكل مباشر على جودة الاحتراق، وضوضاء المحرك، والانبعاثات، والكفاءة العامة. بينما تضمن المعايير الدنيا الوظيفة الأساسية، يوصى باستخدام وقود برقم سيتان مناسب (عادة في نطاق 45 إلى 55) لتحقيق أفضل أداء، وتقليل الانبعاثات، وإطالة عمر المحرك. مع تطور تكنولوجيا محركات الديزل والمعايير البيئية الأكثر صرامة، أصبحت أهمية مراقبة وتحسين هذا المؤشر الرئيسي من خلال طرق التكرير واستخدام معززات السيتان أكثر وضوحًا. لفهم أفضل للاختلافات بين أنواع الوقود، قد ترغب في الاطلاع على مقالات حول الفرق بين الديزل والبنزين أو الاختلافات بين الكيروسين والديزل لفهم آليات الاحتراق المختلفة.

أسئلة متكررة (FAQ)

ما هو رقم السيتان؟

مقياس لجودة احتراق وقود الديزل، يشير إلى سرعة اشتعال الوقود تحت الضغط. الرقم الأعلى يعني تأخير اشتعال أقصر واحتراقًا أفضل.

ما هو الفرق الرئيسي بين رقم السيتان والأوكتان؟

يقيس رقم الأوكتان مقاومة البنزين للاشتعال المبكر (مضاد للخبط)؛ بينما يقيس رقم السيتان ميل الديزل نحو الاشتعال السريع.

هل تؤثر زيادة رقم السيتان على استهلاك الوقود؟

نعم. يؤدي السيتان الأعلى إلى احتراق أكثر اكتمالًا ويمكن أن يؤدي إلى تحسين كفاءة استهلاك الوقود وتقليل الاستهلاك.

ما الذي يخفض رقم السيتان؟

وجود الهيدروكربونات العطرية والمركبات المتشققة في الوقود (مثل تلك الموجودة في بعض أنواع الديزل منخفض الكبريت) يقلل من رقم السيتان.