Eine Oktanzahl ist eine Bezeichnung, die sich auf die Detonationsfestigkeit eines bestimmten Kraftstoffgemisches bezieht. Es gibt zwei Hauptsysteme für die Oktanzahl, und ein drittes ist ein Durchschnitt der ersten beiden. Die Bewertungen werden in Versuchsmotoren ermittelt, indem zunächst die Detonationseigenschaften eines Kraftstoffgemisches überprüft und dann mit verschiedenen Verhältnissen von Isooktan und Heptan verglichen werden. Ein Kraftstoffgemisch mit einer Oktanzahl von 80 hätte ähnliche Detonationseigenschaften wie ein Gemisch aus 80 % Isooktan und 20 % Heptan. Unter bestimmten Umständen kann ein Kraftstoff eine Bewertung von mehr als 100 haben, da einige Substanzen eine bessere Detonationsbeständigkeit aufweisen als reines Isooctan.
In einem typischen Verbrennungsmotor soll das Luft/Kraftstoff-Gemisch in einem kontrollierten Prozess, der als Deflagration bekannt ist, zünden und verbrennen. Zur Detonation kommt es, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch unkontrolliert außerhalb der an der Zündkerze beginnenden Flammenfront entzündet. Der Vorgang der Detonation wird manchmal als Klopfen oder Pingen bezeichnet und kann einen erhöhten Zylinderdruck und schwere Motorschäden verursachen. Motoren mit höherer Verdichtung sind sowohl effizienter als auch wahrscheinlicher, um eine Detonation zu verursachen, daher kann es erforderlich sein, dass Kraftstoff Antiklopfeigenschaften aufweist.
Um einen Maßstab zu schaffen, an dem Kraftstoffe gemessen werden können, wurde Isooctan aufgrund seiner Detonationsfestigkeit gewählt. Da Heptan die Wahrscheinlichkeit einer Detonation erhöht, wird diese Substanz typischerweise während des Tests untergemischt. Die beiden Haupttestmethoden zur Bestimmung der Oktanzahl werden durch die Forschungsoktanzahl (ROZ) und die Motoroktanzahl (MON) repräsentiert. Die ROZ eines Kraftstoffs wird bestimmt, indem ein Kraftstoff unter kontrollierten Bedingungen in einem Motor verbrannt wird, der eine variable Kompression bei 600 Umdrehungen pro Minute (U/min) hat. Drehzahlen von über 900 U/min werden verwendet, um die MON zu erhalten, die auch ein vorgewärmtes Luft-Kraftstoff-Gemisch und einen variablen Zündzeitpunkt verwendet.
Die dritte Art der Oktanzahl ist der Antiklopfindex (AKI), der der Durchschnitt von ROZ und MOZ für einen bestimmten Kraftstoff ist. Jede dieser Zahlen gibt an, wie ein Kraftstoff im Vergleich zu einer Mischung aus Isooktan und Heptan im Vergleich zur Detonationsbeständigkeit ist, und kann nützlich sein, um vorherzusagen, wie er in modernen Motoren mit hoher Verdichtung reagieren wird. Viele Motoren haben eine empfohlene Mindestoktanzahl für Kraftstoff, und alles darunter kann zu Detonationen und Schäden am Motor führen.
Oktanzahlen beziehen sich nur auf Antiklopfeigenschaften und geben nicht unbedingt die Energiekapazität oder etwas anderes an. Trotz seiner hervorragenden Antiklopfeigenschaften hat Isooctan tatsächlich einen geringeren Energiegehalt als viele andere Kraftstoffe. Die Leistung, die oft mit einer hohen Oktanzahl in Verbindung gebracht wird, bezieht sich typischerweise auf eine hohe Kompression. Moderne Motoren mit hohen Verdichtungsverhältnissen sind tendenziell leistungsstärker und benötigen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl, um eine Detonation zu vermeiden. Selbst wenn der Kraftstoff selbst im Verhältnis zu seinem Volumen einen relativ geringen Energiegehalt hat, wie beispielsweise Benzin, das mit Ethanol gemischt wird, kann ein Motor mit hohem Verdichtungsverhältnis immer noch eine außergewöhnliche Leistung erbringen.