Wat is octaan?

U komt aanrijden bij een benzinestation en krijgt drie opties voorgeschoteld: gewone benzine, halfvolle benzine of superbenzine – allemaal benzine natuurlijk, want echte brandstofkeuze is er momenteel niet in Amerika. Maar heb je je ooit afgevraagd wat die drie getallen – 87, 89, en 93 of een soortgelijke variatie – op de pomp zelf betekenen?

Natuurlijk, misschien heb je gehoord dat die nummers de rating van dit ding genaamd octaan vertegenwoordigen. Maar tenzij je weet wat octaan is, en wat het doet, dat antwoord is ongeveer net zo nuttig als het vertellen van iemand onbekend met de aandelenmarkt dat de Dow is drie punten gestegen.

Het korte antwoord is dat octaan is de maat voor hoeveel compressie een brandstof kan weerstaan voordat ontbranding. Of, in lekentaal, hoe hoger het octaangehalte, hoe kleiner de kans dat de brandstof bij hogere druk ontbrandt (lees: onverwacht ontploft) en uw motor beschadigt. Daarom hebben prestatieauto’s met motoren met een hogere compressie brandstof met een hoger octaangehalte (premium) nodig. In essentie zijn brandstoffen met een hoger octaangehalte compatibel met motoren met hogere compressie die de efficiëntie en prestaties kunnen verhogen en tegelijkertijd de emissies kunnen verlagen door de brandstof vollediger te verbranden.

Dat is het korte antwoord. Het lange antwoord is een beetje ingewikkelder, en vereist enig begrip van hoe, precies, onze auto’s de vloeibare brandstoffen in onze tanks om te zetten in de energie die hen drijft op onze wegen. Dus zet uw leermuts op, mensen, de les is officieel begonnen.

In de afbeelding links zien we een animatie van de aandrijving van de meeste verbrandingsmotoren (ICE’s) op de weg, bekend als de viertaktcyclus. Tijdens stap 1 gaat de rechter buis (bekend als de inlaatklep) open terwijl de zuiger tegelijkertijd omlaag beweegt. Hierdoor komt een mengsel van lucht en brandstof (in het blauw) in de cilinder. In stap 2 beweegt de zuiger weer omhoog, waardoor de lucht en brandstof worden samengeperst en de temperatuur en druk in de cilinder toenemen. Stap 3 begint nadat het lucht-brandstofmengsel is ontstoken door de bougie van de auto. Het is deze stap die de energie creëert die de auto daadwerkelijk aandrijft, waarbij de kracht die wordt opgewekt door het exploderende lucht/brandstofmengsel de zuiger weer omlaag duwt, de krukas van de auto laat draaien en de auto uiteindelijk in beweging zet. Dan volgt stap 4, waarbij de zuiger weer omhoog gaat en de rest van de verbrande lucht/brandstof (uitlaat genoemd en met bruin aangegeven) uit de linker buis of uitlaatpoort duwt. Dan begint de cyclus opnieuw.

Dus wat heeft dit te maken met octaan? Alles, eigenlijk. Zoals gezegd, hoe hoger het octaangetal, hoe beter de brandstof bestand is tegen grotere druk zonder te ontbranden. Dit zorgt voor een verscheidenheid van opties die het vermogen en de efficiëntie kunnen verhogen, terwijl het toevoegen van de mogelijkheid om de emissies te verminderen ook. Deze opties omvatten het verhogen van de compressieverhouding, het veranderen van de timing van de vonkontsteking, het injecteren van minder brandstof in de cilinder, en nog veel meer. Bovendien verbranden motoren die zijn ontworpen om met een hoger octaangehalte te werken de brandstof ook vollediger – wat minder schadelijke emissies in de uitlaat betekent. In een MIT-studie werd zelfs geschat dat als brandstoffen met een hoger octaangehalte en motoren die daarvoor zijn ontworpen op grotere schaal zouden worden gebruikt, de VS onze jaarlijkse CO2-uitstoot met 35 miljoen ton zou kunnen verlagen.

Met die kennis in de hand, kunnen we nu terugkomen op die getallen – 87, 89 en 93. 87 is het standaard octaangehalte waar de meeste automotoren voor ontworpen zijn. Of anders gezegd, een octaangehalte van 87 of hoger is bestand tegen de compressieverhoudingen die in de meeste auto’s worden gebruikt. Als het lager is, loop je het risico op voorontsteking of kloppen – processen die optreden wanneer de compressieverhouding meer druk en warmte genereert dan de brandstof aankan, waardoor de brandstof vroegtijdig ontbrandt en tegen de zuiger drukt terwijl deze in stap 2 nog naar boven beweegt. En aangezien 87 het standaardoctaangetal is voor de brandstof die de meeste motoren tegenwoordig gebruiken, zijn de brandstoffen met 89 en 93 octaan alleen verschillend omdat ze meer hitte en druk aankunnen voordat ze uit zichzelf ontbranden. Dit betekent weer dat ze kunnen worden gebruikt in prestatiemotoren die ontworpen zijn om hogere compressieverhoudingen te gebruiken. Het betekent ook dat terwijl hoger octaan brandstoffen niet schadelijk voor motoren ontworpen om te draaien op 87 octaan brandstof, zullen ze ook niet een voordeel.

En daar heb je het. Octaan is gewoon een maat voor hoeveel hitte en druk een brandstof kan weerstaan alvorens te exploderen, en – in combinatie met een goed ontworpen motor – kan een brandstof met een hoger octaangehalte de prestaties en de efficiëntie verhogen en tegelijk de emissies verlagen.

Class dismissed.