L’indice d’octane est une mesure de la résistance de l’essence et d’autres carburants à la détonation (cognement du moteur) dans les moteurs à combustion interne à allumage commandé. Les moteurs à haute performance ont généralement des taux de compression plus élevés et sont donc plus enclins à la détonation, ils nécessitent donc un carburant à indice d’octane plus élevé. Un moteur moins performant ne sera généralement pas plus performant avec un carburant à haut indice d’octane, puisque le taux de compression est fixé par la conception du moteur.
L’indice d’octane d’un carburant est mesuré dans un moteur d’essai, et est défini par comparaison avec le mélange d’iso-octane et d’heptane normal qui aurait la même capacité antidétonante que le carburant testé : le pourcentage, en volume, d’iso-octane dans ce mélange est l’indice d’octane du carburant. Par exemple, une essence ayant les mêmes caractéristiques antidétonantes qu’un mélange de 90 % d’iso-octane et de 10 % d’heptane aurait un indice d’octane de 90. Comme certains carburants sont plus résistants au cognement que l’iso-octane, la définition a été étendue pour permettre des indices d’octane supérieurs à 100.
L’indice d’octane d’un carburant pour moteur à allumage commandé est la résistance à la détonation (indice antidétonant) par rapport à un mélange d’iso-octane (2,2,4-triméthylpentane, un isomère de l’octane) et de n-heptane. Par définition, l’iso-octane a un indice d’octane de 100 et l’heptane un indice d’octane de zéro. Une essence à 87 octanes, par exemple, possède le même indice antidétonant qu’un mélange de 87% (en volume) d’iso-octane et 13% (en volume) de n-heptane. Cela ne signifie toutefois pas que l’essence contient réellement ces hydrocarbures dans ces proportions. Cela signifie simplement qu’elle présente la même résistance à la détonation que le mélange décrit.
L’indice d’octane ne se rapporte pas au contenu énergétique du carburant. Il s’agit uniquement d’une mesure de la tendance du carburant à brûler plutôt qu’à exploser.
Méthodes de mesure
Le type d’indice d’octane le plus courant dans le monde est l’indice d’octane de recherche. Le RON est déterminé en faisant tourner le carburant dans un moteur d’essai avec un taux de compression variable dans des conditions contrôlées, et en comparant les résultats avec ceux des mélanges d’iso-octane et de n-heptane.
Il existe un autre type d’indice d’octane, appelé indice d’octane moteur ou indice d’octane pauvre pour l’aviation, qui mesure mieux le comportement du carburant sous charge. L’essai MON utilise un moteur d’essai similaire à celui utilisé pour l’essai RON, mais avec un mélange de carburant préchauffé, un régime moteur plus élevé et un calage de l’allumage variable pour mettre davantage à l’épreuve la résistance au cognement du carburant. Selon la composition du carburant, le MON d’une essence moderne sera inférieur d’environ 8 à 10 points au RON. Normalement, les spécifications des carburants exigent à la fois un RON et un MON minimum.
Dans la plupart des pays (y compris toute l’Europe et l’Australie), l’indice d’octane « principal », indiqué sur la pompe, est le RON, mais aux États-Unis, au Canada et dans certains autres pays, l’indice principal est la moyenne du RON et du MON, parfois appelé indice anti-coups (AKI), indice d’octane routier (RdON), indice d’octane à la pompe (PON) ou (R+M)/2. En raison de la différence de 8 à 10 points mentionnée ci-dessus, l’octane indiqué aux États-Unis est de 4 à 5 points inférieur à celui du même carburant ailleurs : L’octane 87, l’essence « ordinaire » aux États-Unis et au Canada, est de 91-92 en Europe. Cependant, la plupart des pompes européennes délivrent du 95 (RON) comme « ordinaire », ce qui équivaut à 90-91 US (R+M)/2, et certaines délivrent même du 98 (RON) ou du 100 (RON).
Il est possible qu’un carburant ait un RON supérieur à 100, car l’iso-octane n’est pas la substance la plus résistante aux coups disponible. Les carburants de course, l’AvGas, le GPL et les carburants à base d’alcool comme le méthanol ou l’éthanol peuvent avoir un indice d’octane de 110 ou nettement supérieur – le RON de l’éthanol est de 129 (MON 102, AKI 116). Les additifs typiques de l’essence « booster d’octane » comprennent le plomb tétraéthyle, le MTBE et le toluène. Le plomb tétraéthyle (l’additif utilisé dans l’essence au plomb) se décompose facilement en ses radicaux constitutifs, qui réagissent avec les radicaux du carburant et de l’oxygène qui déclenchent la combustion, retardant ainsi l’allumage et entraînant une augmentation de l’indice d’octane. Cependant, le plomb tétraéthyle et ses sous-produits sont dangereux et l’utilisation du plomb tétraéthyle crée un risque environnemental. Depuis les années 1970, son utilisation a été restreinte aux États-Unis et dans la plupart des pays industrialisés. Son utilisation se limite actuellement à être un additif à l’essence d’aviation.