質問: ハイオクはレギュラーガソリンよりオクタン価が高いことは知識として知っていますが オクタン価が高いと何が違うんですか
回答: ●オクタン価とは オクタン価は,ガソリンエンジンでおきるノッキングという異常燃焼の発生しにくいさをあらわすガソリンの指標のひとつです。 ●ノッキングとは エンジンの出力や効率を高めるためには、燃焼室内(筒内)の燃焼圧力を高めることが必要です。平均筒内圧力はトルクに、ほぼ比例します。このためのひとつの手段が、圧縮比を高めることです。 圧縮比を高めると、ノッキングという現象が起きやすくなります。 ★通常の燃焼の場合 圧縮 → 点火 → 火炎が広がる → 筒内がほぼ燃焼終了 ★ノッキング発生時 圧縮 → 点火 → 火炎が広がる → 火炎が届く前に、筒内の壁面付近(エンドガス)で自発火 → 短時間に筒内圧力が上昇 → キンキンという金属音 → 壁面付近の温度境界層が破壊 → 壁面の耐熱温度を超える燃焼ガス(2000°C)が壁面を破壊 → オクタン価を高めると,圧縮比を増やしても,ノッキングしにくくなり,エンジンの出力・効率が向上する ●どうやってオクタンを高めるか ガソリンは炭化水素が200~300種類混合したものです。この炭化水素の中で,オクタン価が高いものについて説明しましょう。 ●炭化水素の形状とオクタン価 (結論) 炭素数が少なく、分岐や環状(輪)の形態ほど、オクタン価が高い ●炭素数とオクタン価 炭素数2(エタン) 112 炭素数3(プロパン) 110 炭素数4(ブタン) 96 炭素数6(ヘキサン) 23 ●炭化水素形状とオクタン価 オクタン価が最も高い : 芳香族 > イソオレフィン ≒ イソパラフィン > ナフテン ≒ 直鎖オレフィン > 直鎖パラフィン : 最もオクタン価が低い ここで炭化水素の簡単な復習です。 ・芳香族 ... 炭素元素の二重結合と一重結合により、輪を構成。ベンゼンやトルエンなど ・オレフィン ... パラフィン系との違いは、炭素元素の二重結合がある(-C=C-)。切れやすい。3ヘプタンなど。直鎖オレフィンは、直線上に炭素元素が並ぶ。イソオレフィンは、直鎖(直線上に炭素元素が並ぶのではなく、分岐がある) ・パラフィン ... 炭素元素はすべて一重結合。直鎖とイソは上記と同じ ・ナフテン ... 炭素元素が、輪(リング)を作っている(3個なら3角形とか)。シクロペンタンなど つまり輪を作るものや分岐があるものがオクタン価が高いことになります。 ●オクタン価の物理的意味 オクタン価が高い炭化水素とは、自発火温度が高く、かつ燃焼速度が速い性質をもっています。 ●どうやってハイオクをつくるか 原油を温度差で分留しても,低オクタンのガソリンしかできません。このためアルキレート化などの手法をつかって,オクタン価を高めるように炭化水素の分子の構成を改造(改質)します。 ●どうして非常に高いオクタン価のガソリンを作らないのか オクタン価を高めるほど,圧縮比を向上でき,燃費が良くなります。つまり走行時の排出CO2量を低減できます。しかしこのような改質のためのエネルギが増え,ここで排出CO2量が増えます。このため下記のようなオクタン価を当面,維持していくことになります。 ●ガソリンのオクタン価とLPGのオクタン価 レギュラーガソリン = 約90 プレミアムガソリン(ハイオク) = 約100 LPG = 約105 LPGのオクタン価は非常に高いので,このためノッキングする可能性は低いと言えます。 ●エンジンの分類 ガソリンエンジンは下記の3種類に分類できます。 (1) ハイオク専用 ... ハイオクしか使えない。一部のスポーツ車,欧州車(オクタン価95以上が指定されているものが多い) (2) ハイオクを指定されているが,レギュラーでも使える ... 現在のエンジンにはノッキングセンサがあり,点火時期を自動的に遅らせることでノッキングを回避できます。ハイオク用エンジンにレギュラーガソリンを使っても,街乗り程度の低い走行負荷では,ほとんどノッキングは発生しません。一方,山登りや交差点ダッシュのような負荷の高いときには,ノッキングが発生し,これを防止するため,点火時期を遅らせます。 点火時期が遅れると,出力・効率(燃費)とも悪化します。しかしいつも点火時期を遅らせるわけではないので,トータルすると,レギュラーを使う方が燃料費を節約できます。 (3) レギュラーガソリン指定 ... もともと圧縮比が低いため,レギュラーガソリンでもノッキングがおきません。このためハイオクを使っても,出力・効率の向上はほとんどありません(1.7%くらい良くなりますが)。結局,燃料費のムダです。 なおハイオクガソリンは,以前,オクタンを高めるため,MTBEを使っていました。これは燃焼室内を汚すため,やむなく清浄剤を入れていました。MTBEは肝臓ガンの疑いがあるため廃止されましたが,清浄剤の効果でハイオクが売れることから,廃止後も,清浄剤を入れています。しかし一度,付着したデポジットを落とす効果はありません。 簡単ですが,ご参考になれば幸いです。