Il numero di ottano è una misura della resistenza della benzina e di altri carburanti alla detonazione (battito del motore) nei motori a combustione interna ad accensione comandata. I motori ad alte prestazioni hanno tipicamente rapporti di compressione più alti e sono quindi più inclini alla detonazione, quindi richiedono un carburante con più ottani. Un motore a prestazioni inferiori non avrà generalmente prestazioni migliori con un carburante ad alto numero di ottani, poiché il rapporto di compressione è fissato dal progetto del motore.
Il numero di ottano di un carburante viene misurato in un motore di prova, ed è definito dal confronto con la miscela di iso-ottano ed eptano normale che avrebbe la stessa capacità antidetonante del carburante in prova: la percentuale, in volume, di iso-ottano in quella miscela è il numero di ottano del carburante. Per esempio, una benzina con le stesse caratteristiche anti-bloccaggio di una miscela di 90% iso-ottano e 10% eptano avrebbe un numero di ottano di 90. Poiché alcuni carburanti sono più resistenti all’urto rispetto all’iso-ottano, la definizione è stata estesa per consentire numeri di ottano superiori a 100.
Il numero di ottano di un carburante per motori ad accensione comandata è la resistenza alla detonazione (rating antidetonazione) rispetto a una miscela di iso-ottano (2,2,4-trimetilpentano, un isomero dell’ottano) e n-eptano. Per definizione, all’iso-ottano viene assegnato un indice di ottani pari a 100 e all’eptano un indice di ottani pari a zero. Una benzina a 87 ottani, per esempio, possiede lo stesso grado di antidetonazione di una miscela di 87% (in volume) di isoottano e 13% (in volume) di n-eptano. Questo non significa, tuttavia, che la benzina contenga effettivamente questi idrocarburi in queste proporzioni. Significa semplicemente che ha la stessa resistenza alla detonazione della miscela descritta.
Il numero di ottano non si riferisce al contenuto energetico del carburante. È solo una misura della tendenza del carburante a bruciare piuttosto che esplodere.
Metodi di misurazione
Il tipo più comune di classificazione del numero di ottano in tutto il mondo è il Research Octane Number. Il RON viene determinato facendo funzionare il carburante in un motore di prova con un rapporto di compressione variabile in condizioni controllate, e confrontando i risultati con quelli delle miscele di iso-ottano e n-eptano.
C’è un altro tipo di indice di ottano, chiamato Motor Octane Number o indice di ottano magro dell’aviazione, che è una misura migliore di come il carburante si comporta sotto carico. Il test MON utilizza un motore di prova simile a quello utilizzato nel test RON, ma con una miscela di carburante preriscaldata, una velocità del motore più elevata e tempi di accensione variabili per sollecitare ulteriormente la resistenza all’urto del carburante. A seconda della composizione del carburante, il MON di una benzina moderna sarà di circa 8-10 punti inferiore al RON. Normalmente le specifiche del carburante richiedono sia un minimo RON che un minimo MON.
Nella maggior parte dei paesi (compresi tutta l’Europa e l’Australia) il numero di ottano “di testa”, mostrato sulla pompa, è il RON, ma negli Stati Uniti, in Canada e in alcuni altri paesi il numero di testa è la media del RON e del MON, talvolta chiamato Indice Anti-Knock (AKI), Numero di Ottano su Strada (RdON), Numero di Ottano alla Pompa (PON), o (R+M)/2. A causa della differenza da 8 a 10 punti di cui sopra, il numero di ottano indicato negli Stati Uniti è da 4 a 5 punti più basso dello stesso carburante altrove: Il carburante a 87 ottani, la benzina “normale” negli Stati Uniti e in Canada, è 91-92 in Europa. Tuttavia la maggior parte delle pompe europee fornisce 95 (RON) come “regolare”, equivalente a 90-91 US (R+M)/2, e alcune forniscono anche 98 (RON) o 100 (RON).
È possibile che un carburante abbia un RON maggiore di 100, perché l’iso-ottano non è la sostanza più resistente agli urti disponibile. I carburanti da corsa, l’AvGas, il GPL e i carburanti alcolici come il metanolo o l’etanolo possono avere indici di ottani di 110 o molto più alti – il RON dell’etanolo è 129 (MON 102, AKI 116). I tipici additivi per la benzina “ottanizzante” includono il piombo tetraetile, l’MTBE e il toluene. Il piombo tetraetile (l’additivo usato nella benzina con piombo) si decompone facilmente nei suoi radicali componenti, che reagiscono con i radicali del carburante e dell’ossigeno che iniziano la combustione, ritardando così l’accensione e portando a un aumento del numero di ottano. Tuttavia, il piombo tetraetile e i suoi sottoprodotti sono posionici e l’uso del piombo tetraetile crea un pericolo ambientale. A partire dagli anni 70, il suo uso negli Stati Uniti e nella maggior parte del mondo industrializzato è stato limitato. Il suo uso è attualmente limitato ad essere un additivo della benzina per l’aviazione.