ガソリンとオクタン価

ジョディドール/ゲッティイメージズ

ガソリンは、 炭化水素 .これらのほとんどは、分子あたり 4 ～ 10 個の炭素原子を持つアルカンです。少量の 芳香族化合物 存在しています。 アルケン アルキンはガソリンにも存在する可能性があります。

ガソリンは、ほとんどの場合、 分別蒸留 の 石油 、原油としても知られています（石炭やオイルシェールからも生産されます）。原油は、異なる沸点に従って画分に分離されます。この分別蒸留プロセスでは、原油 1 リットルあたり約 250 mL の直留ガソリンが得られます。高沸点または低沸点の留分をガソリン範囲の炭化水素に変換することにより、ガソリンの収率を 2 倍にすることができます。この変換を実行するために使用される 2 つの主なプロセスは、クラッキングと異性化です。

クラッキングのしくみ

クラッキングでは、高分子量画分と 触媒 炭素-炭素結合が切れるまで加熱されます。反応の生成物には、元の画分に存在するよりも分子量の低いアルケンおよびアルカンが含まれます。クラッキング反応からのアルカンは、原油からのガソリン収量を増加させるために直留ガソリンに添加されます。クラッキング反応の例は次のとおりです。

アルカンC₁₃H₂₈(l) → アルカン C₈H₁₈(l) + アルケン C₂H₄(g) + アルケン C₃H₆(ト)

異性化の仕組み

の中に 異性化プロセス 、直鎖アルカンは分岐鎖に変換されます 異性体 、より効率的に燃焼します。例えば、ペンタンと触媒が反応して、2-メチルブタンと2,2-ジメチルプロパンが生成する場合があります。また、分解プロセス中に異性化が起こり、ガソリンの品質が向上します。

オクタン価とエンジンノック

内燃エンジンでは、圧縮されたガソリンと空気の混合気は、スムーズに燃焼するのではなく、時期尚早に着火する傾向があります。これによりエンジンが作成されます ノック 、1つまたは複数のシリンダーで特徴的なガタガタまたはピンという音。の オクタン価 ガソリンのノッキングに対する耐性の尺度です。オクタン価は、ガソリンの特性をイソオクタン (2,2,4-トリメチルペンタン) と比較して決定されます。ヘプタン.イソオクタンにはオクタン価 100 が割り当てられています。これは高度に分岐した化合物で、ノックが少なくスムーズに燃焼します。一方、ヘプタンのオクタン価はゼロです。それは分岐のない化合物であり、ひどくノックします。

ストレートラン ガソリンのオクタン価は約 70 です。つまり、ストレートラン ガソリンは、イソオクタン 70% とヘプタン 30% の混合物と同じノッキング特性を持っています。クラッキング、異性化、およびその他のプロセスを使用して、オクタン価を高めることができます ガソリンの定格 アンチノック剤を追加して、オクタン価をさらに上げることができます。四エチル鉛、Pb(C2H5)4 はそのような薬剤の 1 つで、ガソリン 1 ガロンあたり最大 2.4 グラムの割合でガスに添加されました。無鉛ガソリンへの切り替えには、高いオクタン価を維持するために、芳香族化合物や高度に分岐したアルカンなどのより高価な化合物を追加する必要がありました。

ガソリンポンプは通常、2 つの異なる値の平均としてオクタン価を表示します。多くの場合、(R+M)/2 として引用されているオクタン価を目にすることがあります。 1 つの値は、 研究オクタン価 (RON) は、600 rpm の低速で動作するテスト エンジンで決定されます。他の値は、 モーターオクタン価 (MON)、900 rpm の高速で動作するテスト エンジンで決定されます。たとえば、ガソリンの RON が 98 で MON が 90 の場合、公表されているオクタン価は 2 つの値の平均または 94 になります。

ハイオクガソリンは、エンジンデポジットの形成防止、デポジットの除去、またはエンジンの洗浄において、レギュラーオクタンガソリンより優れているわけではありません。ただし、最新の高オクタン価燃料には、高圧縮エンジンを保護するために追加の洗剤が含まれている場合があります。消費者は、自動車のエンジンがノッキングを起こさずに作動する最低のオクタン価を選択する必要があります。時折の軽いノッキングやピンギングはエンジンに害を及ぼすことはなく、より高いオクタン価が必要であることを示しているわけではありません。一方、激しいまたは持続的なノックは、エンジンの損傷につながる可能性があります。

追加のガソリンおよびオクタン価の読み取り

• アメリカ石油協会 - API は、米国の石油および天然ガス産業を表しています。
• 自動車用ガソリンに関するよくある質問 - これは Bruce Hamilton の非常によく参照されている記事で、Kyle Hamar によって HTML に変換されています。
• ガソリンに関する FAQ パート 1 - Bruce Hamilton (Industrial Research Limited) の包括的なガソリン FAQ の出発点。
• ガソリン FAQ - オクタン価に関する詳細な情報が提供されます。
• HowStuffWorks: 車のエンジンのしくみ - 仕組みがわからない場合は、この記事をご覧ください。グラフィックはクールですが、記事の印刷可能なバージョンも利用できます。
• HowStuffWorks: オクタン価とは? - これは、質問に対するマーシャル ブレインの回答です。