Eigenschaften
Die Mindeststandards für unverbleites Benzin werden seit 1993 in der europäischen DIN EN 228 festgelegt.
Die Flüchtigkeit wird durch den Siedeverlauf in diesem Temperaturband und durch den Dampfdruck charakterisiert. Der Siedeverlauf beschreibt den Anteil verdampfter Flüssigkeit bei verschiedenen Temperaturen; der Dampfdruck resultiert aus den Kraftstoffkomponenten, die bei einer definierten Temperatur in einem geschlossenen Behälter aus der Flüssigphase in die Dampfphase übergehen.
Die Abhängigkeit „Verdampfte Benzinanteile/Temperatur“ ergibt die so genannte Siedekurve, deren Lage und Charakteristik den Fachleuten Rückschlüsse über das Verhalten des Kraftstoffs im Motor erlauben. Prinzipiell muss die Flüchtigkeit des Ottokraftstoffs so beschaffen sein, dass in allen Situationen ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch dem Brennraum zur Verfügung steht. Unter bestimmten Betriebsbedingungen – etwa bei besonders kaltem oder besonders heißem Motor – ist diese Voraussetzung schwer zu erfüllen, so dass sich an diesem Kriterium Qualitätsunterschiede der Kraftstoffe bemerkbar machen.
Die Zündfähigkeit des Gemischs wird nicht nur vom Kraftstoff beeinflusst, sondern auch vom Motorkonzept. Das heißt, es ist ein Unterschied, ob der Motor mit „fetten“ oder „mageren“ Gemischen betrieben wird.
Die bekannteste Eigenschaft des Ottokraftstoffs ist die Klopffestigkeit mit dem dazugehörigen Maß der „Oktanzahl“. Mit „Klopffestigkeit“ ist das Verhalten des Benzins gemeint, nicht unkontrolliert durch Selbstentzündung, sondern ausschließlich präzise gesteuert durch den Zündfunken zu verbrennen.
Aufgrund hoher Temperaturen und starker Druckwellen im Brennraum kann klopffreudiger Kraftstoff dazu neigen, sich selbst zu entzünden. Problematisch an der unkontrollierten Verbrennung ist die dadurch verursachte thermische und mechanische Überbeanspruchung des Motors. Die Selbstentzündung erzeugt eine Stoßwelle mit extremen Drücken und hohen Temperaturen, wodurch Motorteile in Schwingungen geraten können. Dies erzeugt das typische „klopfende“ Geräusch. Die Folgen reichen von einem merkbaren Leistungsverlust bis hin zu gravierenden Motorschäden wie etwa durchgebrannte Kolben. Klopffeste Kraftstoffe vermeiden solche „Spontanverbrennungen“. Erkennbar ist dieses Benzin an entsprechend hohen Oktanzahlen.
Das Maß für die Oktanzahl wurde willkürlich gewählt. Sie liegt gemäß der damaligen Annahme, dass 100 nicht überschritten können werde, zwischen 0 und 100. Um den genauen Wert für einen bestimmten Kraftstoffe zu ermitteln, wird dieser mit einer Mischung aus klopffesten Isooktan und klopffreudigem n-Heptan verglichen.
Isooktan erhielt dabei die Oktanzahl 100, n-Heptan die Oktanzahl 0. Der Vergleichstest zwischen einer Kraftstoffprobe und dem Isooktan/n-Heptan-Gemisch wird mit einem standardisierten Verfahren in dem so genannten "Einzylinder-CFR-Prüfmotor" gefahren.
Zunächst ermittelt man durch eine variable Einstellung des Verdichtungsverhältnisses, wann der Motor bei der Kraftstoffprobe zu klopfen beginnt. Anschließend wird die dazugehörige Oktanzahl ermittelt, indem bei konstant bleibendem Verdichtungsverhältnis das Isooktan/n-Heptan-Gemisch in seinem Verhältnis verändert wird. Und zwar so lange, bis der Motor zu klopfen anfängt. Ist in der Isooktan/n-Heptan-Mischung dann 95 Prozent Isooktan, beträgt die Oktanzahl des zu untersuchenden Kraftstoffs "95". Mit anderen Worten: Der Kraftstoff ist so klopffest wie eine Isooktan/n-Heptan-Mischung mit 95-prozentigem Anteil Isooktan.
Die Motor-Oktanzahl beurteilt die Klopffestigkeit des Kraftstoffs aufgrund der härteren Bedingungen schärfer. Die ROZ fällt immer höher aus als die MOZ, da insbesondere die hohe Gemisch-Vorwärmung bei der Motormethode den Wert drückt: Je empfindlicher ein Kraftstoff gegenüber thermischer Beanspruchung ist, desto niedriger fällt seine MOZ aus.
Als Grundregel gilt, dass für den motorischen Betrieb die Oktanzahl möglichst hoch sein sollte, da sie die maximal mögliche Verdichtung des Motors festlegt und so die erzielbare Leistung sowie den Kraftstoffverbrauch wesentlich mitbestimmt.
