ガソリンのハイオクとレギュラーの成分的にどう違うのですか？

Answer 1

ガソリンの成分は以下が主成分です。
・2,2-ジメチルブタン (略称：DMB )組成：C6H14
・2,2,4-トリメチルペンタン (略称：I-octane )組成：C8H18
・4-メチル-1-ペンテン (略称：4M1P )組成：C6H12
・2,4,4-トリメチル-1-ペンテン (略称：DIB )組成：C8H16
・メチル-tert-ブチルエーテル (略称：MTBE )組成：C5H12O
・シクロペンタン (略称：CycloP )組成：C5H10
・トルエン (略称：Toluene )組成：C7H8
・ノルマルヘプタン(略称：n-heptane)組成：CH3(CH2)5CH3

レギュラーとハイオクの違いはオクタン価です。
上記の2,2,4-トリメチルペンタンとノルマルヘプタンの比率によりオクタン価が決まります。
ノルマルヘプタンの含有が0%に近いとハイオクとなり、ノルマルヘプタンが5～10%程度になるとレギュラーとなります。

2,2,4-トリメチルペンタンが多いと、ノッキングし難くする効果があります。
ハイオクのオクタン価は96～100程度、レギュラーのオクタン価は93程度です。

(yanagita2200001182さんへ)

Answer 2

ハイオクガソリン（プレミアム・ガソリン）とレギュラーガソリンの成分の差を説明し、個々の成分のオクタン価を説明します。「○○%」とは成分比、「（△△）」はオクタン価（RON）を示します。

●ハイオクの成分 （例）
ヘビーリフォーメート 50% （105）★
ライトFCCガソリン 30% （95）
アルキレート 10% （96）★
ブタン 5% （98）
ライトリフォーメート 5% （80）

●レギュラーの成分 （例）
FCCガソリン 50% （92）
ライトリフォーメート 20% （80）
ヘビーリフォーメート 15% （105）
ライトナフサ 10% （69）
ブタン 5% （98）

この例では、ハイオクのオクタン価は約100、レギュラーは約90になります。ここで「★」で示した成分のコストが高いため、ハイオクの価格が高いのです。

次に、どうしてこれらの成分のオクタン価が決まるかを説明します。

●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。

なおベンゼンは有害物質なので，低ベンゼン率のガソリンになってきています。なお数年前までメチル・ターシャリー・ブチル・エーテル（MTBE）というアルコール系の材料を入れてオクタン価をあげていました。しかしMTBEが肝臓がんのリスクがあることがわかり，規制されています。なお現在はMTBEは含まれていません。

●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。

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どうして、高性能エンジンにハイオクが必要なのか説明します。

●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。

通常の燃焼では、下記のステップになります

圧縮 → 点火 → 火炎が広がる → 筒内がほぼ燃焼終了

一方、ノッキングには、

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℃）が壁面を破壊

というステップになります。

「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」と書きましたが、燃焼速度が速いとエンドガスまでキレイに燃焼できるので、ノッキングしないわけです。

●ノッキングしないでエンジンの効率を高める制御とは
エンジンの点火時期を本来の時期から遅らせると、擬似的に圧縮比が低い状態での燃焼になります。このため、点火時期を上手に調整すると、エンジンの効率を高めながら、ノッキングを回避できます。これを点火時期調整といいます。

実際には、点火時期を常に進める制御が働きます。すると、徐々にノッキングの頻度（回数）が増えてくるので、それをノックセンサで捉え、所定の頻度以上になると、点火時期を遅らせる制御をおこないます。そしてノッキング頻度が低下すると、また点火時期を進めます。この制御をステップ・リタード制御といいます。

●ハイオク指定のエンジン
ハイオクが指定されたエンジンとは、一般に圧縮比が高いエンジンかターボチャージャーなどの過給をしているエンジンです。しかし大半のエンジンには、ノックセンサと上記の制御が入っています。非常に古いエンジンを除いて、ほぼすべてエンジンでは、レギュラーガソリンが使えます。たとえば日産の新型GT-Rですら、レギュラーガソリンが使えます。もちろん最高出力は発揮できませんが。

ご参考になれば幸いです。

Answer 3

簡単には、添加剤の違いです。日本ではプレミアムガソリンと呼んでいますよね。
ガソリンエンジンは、ガソリンと空気を混ぜて圧縮して、点火プラグで火花を飛ばして燃焼させて力を得ています。
この時、圧縮しすぎると勝手に燃焼が始まってしまいます。これを自己着火と言います。
これが連続で起きるとエンジンが壊れてしまうので、馬力を出したいエンジンには、燃えにくい性質のガソリンが必要になりますね。
燃えにくさを表すのに、オクタン価という指標を使います。これが高くなるほど燃えにくくなります。
添加剤によるドーピングで燃えにくくしたガソリンが、ハイオクタンガソリン略してハイオクです。
ヨーロッパでは、ガソリンのオクタン価が日本のレギュラーとハイオクの中間くらいなので、外車はハイオク指定が当たり前でした。最近はレギュラーガソリンに合わせて調整するメーカーが出てきて、レギュラー仕様のものが増えてきました。

Answer 4

成分的に言うと芳香族だのオレフィンだのを含んだとなるんでしょうが、一言で言えばオクタン価の高いガソリンがハイオクです。（オクタン価９６以上で普通１００が多い）
このオクタン価はノッキング性を表し、ハイオクガソリンの方が燃えにくいガソリンです。
ハイパワー車ほどハイオクを使いますが、燃えにくいため、高圧縮しても自然発火しないためパワーが出し易いガソリンです。
・高圧縮→パワーが出る
・自然発火する→適切な回転が得られない→エンジン壊れそうになる→制御が入る→パワーダウン

ゆえにハイオクガソリン対応で無い車に給油しても、燃えにくいというデメリットしかありません。
また、ハイオクにはエンジン内をクリーンに保つ洗浄成分などがレギュラーより多く入っています。