Oktaaniluku mittaa bensiinin ja muiden polttoaineiden kestävyyttä nakutusta (moottorin koputtelua) vastaan kipinäsytytteisissä polttomoottoreissa. Suuritehoisissa moottoreissa on yleensä korkeampi puristussuhde, joten ne ovat alttiimpia nakutukselle, joten ne vaativat korkeamman oktaaniluvun polttoainetta. Pienempitehoinen moottori ei yleensä toimi paremmin korkea-oktaanisella polttoaineella, koska moottorin rakenne määrää puristussuhteen.
Polttoaineen oktaaniluku mitataan testimoottorissa, ja se määritetään vertaamalla sitä iso-oktaanin ja tavallisen heptaanin seokseen, jolla olisi sama nakutuksenestokyky kuin testattavalla polttoaineella: iso-oktaanin tilavuusprosenttiosuus kyseisessä seoksessa on polttoaineen oktaaniluku. Esimerkiksi bensiinin, jolla on samat kolhiutumisominaisuudet kuin seoksella, jossa on 90 % iso-oktaania ja 10 % heptaania, oktaaniluku olisi 90. Koska jotkin polttoaineet ovat iso-oktaania kolhiintumiskestävämpiä, määritelmää on laajennettu siten, että oktaaniluku on yli 100.
Kipinäsytytysmoottoripolttoaineen oktaaniluku on detonaatiokestävyys (kolhiintumisen esto) verrattuna iso-oktaanin (2,2,4-trimetyylipentaani, oktaanin isomeeri) ja n-heptaanin seokseen. Määritelmän mukaan iso-oktaanin oktaaniluku on 100 ja heptaanin oktaaniluku on nolla. Esimerkiksi 87-oktaanisella bensiinillä on sama nakutuksenestoluokitus kuin seoksella, jossa on 87 tilavuusprosenttia iso-oktaania ja 13 tilavuusprosenttia n-heptaania. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että bensiini todella sisältää näitä hiilivetyjä näissä suhteissa. Se tarkoittaa vain, että sillä on sama räjähdysvastus kuin kuvatulla seoksella.
Ottaaniluku ei liity polttoaineen energiasisältöön. Se mittaa vain polttoaineen taipumusta palaa pikemminkin kuin räjähtää.
Mittausmenetelmät
Yleisimmin käytetty oktaaniluvun tyyppi maailmanlaajuisesti on Research Octane Number. RON määritetään ajamalla polttoainetta testimoottorissa, jossa on muuttuva puristussuhde, valvotuissa olosuhteissa ja vertaamalla tuloksia iso-oktaanin ja n-heptaanin seosten tuloksiin.
On olemassa toisenlainen oktaaniluku, jota kutsutaan nimellä moottorioktaaniluku (Motor Octane Number) tai ilmailun laiha oktaaniluku (Aviation Lean Octane Number), joka mittaa paremmin sitä, miten polttoaine käyttäytyy kuormitettuna. MON-testissä käytetään samanlaista testimoottoria kuin RON-testissä, mutta siinä käytetään esilämmitettyä polttoaineseosta, korkeampaa moottorin kierroslukua ja muuttuvaa sytytyksen ajoitusta polttoaineen kolhiintumiskestävyyden lisäämiseksi. Polttoaineen koostumuksesta riippuen nykyaikaisen bensiinin MON-arvo on noin 8-10 pistettä alhaisempi kuin RON-arvo. Normaalisti polttoainespesifikaatioissa edellytetään sekä RON:n että MON:n vähimmäismäärää.
Useimmissa maissa (myös koko Euroopassa ja Australiassa) pumpussa ilmoitettu oktaaniluku on RON, mutta Yhdysvalloissa, Kanadassa ja joissakin muissa maissa otsikkoluku on RON:n ja MON:n keskiarvo, jota kutsutaan toisinaan nimellä AKI (Anti-Knock Index, nakutuslukuindeksi), RdON (Road Octane Number, tieoktaaniluku), PON (pumpun oktaaniluku, pumputuksen oktaaniluku), tai (R+M)/2. Edellä mainitun 8-10 pisteen eron vuoksi Yhdysvalloissa ilmoitettu oktaaniluku on 4-5 pistettä alhaisempi kuin sama polttoaine muualla: Yhdysvalloissa ja Kanadassa ”tavallinen” 87-oktaaninen polttoaine on Euroopassa 91-92 oktaanista. Useimmat eurooppalaiset pumput tarjoavat kuitenkin 95 (RON) ”tavallista” bensiiniä, joka vastaa 90-91 Yhdysvaltain (R+M)/2, ja jotkut jopa 98 (RON) tai 100 (RON) bensiiniä.
Polttoaineen RON-arvo voi olla suurempi kuin 100, koska iso-oktaani ei ole kaikkein kolhiintumiskestävin saatavilla oleva aine. Kilpapolttoaineet, AvGas, nestekaasu ja alkoholipolttoaineet, kuten metanoli tai etanoli, voivat olla oktaaniluvultaan 110 tai huomattavasti korkeampia – etanolin RON on 129 (MON 102, AKI 116). Tyypillisiä ”oktaanilukua lisääviä” bensiinin lisäaineita ovat tetraetyylilyijy, MTBE ja tolueeni. Tetraetyylilyijy (lyijyllisessä bensiinissä käytetty lisäaine) hajoaa helposti radikaaleiksi, jotka reagoivat polttoaineen ja hapen radikaalien kanssa, jotka käynnistävät palamisen, jolloin syttyminen viivästyy ja oktaaniluku kasvaa. Tetraetyylilyijy ja sen sivutuotteet ovat kuitenkin myrkyllisiä, ja tetraetyylilyijyn käyttö aiheuttaa ympäristöriskejä. Sen käyttöä on rajoitettu 1970-luvulta lähtien Yhdysvalloissa ja suurimmassa osassa teollistunutta maailmaa. Sen käyttö rajoittuu nykyisin lentobensiinin lisäaineeksi.