早在內(nèi)燃機(jī)剛剛起步的年代，人們就知道油料會(huì)在一些特定情況下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震效果，也就是人們現(xiàn)在俗稱的敲缸，當(dāng)時(shí)自然是沒(méi)有對(duì)于爆震的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)系統(tǒng)，也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商除了靠耳朵聽(tīng)以外，沒(méi)有任何可以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的方法，所以他們也不樂(lè)于去更改引擎的壓縮比和增壓器，這也導(dǎo)致他們只能對(duì)燃料精煉廠的人施壓，要求他們只能給發(fā)動(dòng)機(jī)提供同一種燃料，油料的品質(zhì)不能有任何變化。

?

之后在1921年的美國(guó)，合作燃料研究委員會(huì)（Cooperative Fuel Research Committee）誕生了，他們要求由Waukesha公司設(shè)計(jì)制造一款作為標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)，讓所有委員會(huì)乘員用這臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)測(cè)試燃料，由此構(gòu)成一個(gè)油料品質(zhì)的通用評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，1928年，第一臺(tái)“CFR”測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了，對(duì)，我們常見(jiàn)的“CFR”就是Cooperative Fuels Research的意思。

?

第一臺(tái)CFR的運(yùn)行方式是整個(gè)汽缸蓋都相對(duì)于活塞頂進(jìn)行上下移動(dòng)，這臺(tái)引擎的首席設(shè)計(jì)師是Arthur-W-Pope，在制造出來(lái)的之后幾年里進(jìn)行了大量生產(chǎn)，被運(yùn)往了世界各地，成為了真正的油料系統(tǒng)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

之后也發(fā)明了一種新的爆震檢測(cè)儀器，叫做“跳針式爆震儀”，這是一根金屬針，或者說(shuō)是一根金屬棒，原理更是十分簡(jiǎn)單，它被固定在一個(gè)比較松的滑軌上，下端緊貼著發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸，如果發(fā)動(dòng)機(jī)只是正常地燃燒的話，它只會(huì)在一定幅度內(nèi)振動(dòng)，一但發(fā)生爆震，這根金屬棒就會(huì)劇烈地被往上一推，強(qiáng)烈地反彈，根據(jù)這個(gè)特性這根滑軌的另一頭會(huì)有不同的測(cè)量標(biāo)注裝置，有電磁的也有用千分尺的，總之各不相同，以此來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震強(qiáng)度數(shù)字化。

跳針一直沿用到了第二次世界大戰(zhàn)之后，我們耳熟能詳?shù)牡膸缀跛械亩?zhàn)引擎都離不開這根跳針的存在。

之后在英國(guó)，一位叫Henry Tizard的科學(xué)家基于當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的甲苯Toluene極其出色的抗爆震性能，提議以甲苯為參考的基準(zhǔn)，構(gòu)建出一個(gè)數(shù)字化的抗爆震等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但是這個(gè)建議不知為何沒(méi)有被廣泛接受，更奇怪的是在大概5年前，國(guó)際汽車工程師學(xué)會(huì)Society of Automotive Engineers又出版了一份論文：

?

“基于延遲點(diǎn)火的簡(jiǎn)單模型進(jìn)行爆震預(yù)測(cè)”SAE 2016-01-0702

?

這份論文又提出使用甲苯作為新的抗爆震等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)取代現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，這已經(jīng)比Tizard的研究晚了接近100年了。

?

由于忽視了英國(guó)人Tizard的這個(gè)研究，上世紀(jì)20年代人們選擇Iso-Octane，也就是異辛烷，2,2,4-三甲基戊烷作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)的異辛烷只是實(shí)驗(yàn)室中的產(chǎn)品，也沒(méi)人會(huì)預(yù)料到異辛烷的抗爆震性能會(huì)被超越（盡管現(xiàn)在看來(lái)當(dāng)時(shí)甲苯就已經(jīng)超越了），在這種標(biāo)準(zhǔn)下，如果一種燃料和異辛烷在CFR發(fā)動(dòng)機(jī)中同時(shí)開始產(chǎn)生爆震，那么這種燃料就會(huì)被成為100 octane，也就是100辛烷值，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)中的0是由庚烷Heptane決定的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)使用庚烷的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)論如何都會(huì)發(fā)生爆震，于是和庚烷有同樣抗爆震性能的燃料就被成為0辛烷值。

?

我們來(lái)舉個(gè)例子，假設(shè)一種燃料在CFR發(fā)動(dòng)機(jī)中測(cè)量出來(lái)的抗爆震性能相當(dāng)于87%的異辛烷和13%的庚烷的混合物，那這種燃料的辛烷值就是87。

?

因此，如果一種燃料的辛烷值介于100-0之間，那么就代表這種燃料實(shí)際上是被校準(zhǔn)為了一種異辛烷和庚烷的混合物，所以這種評(píng)級(jí)方法的數(shù)字嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)線性的數(shù)字標(biāo)尺，因?yàn)椴煌幕旌衔飳?shí)際上不會(huì)按照比例生成完全對(duì)應(yīng)的抗爆震性能數(shù)值變化，不過(guò)有這個(gè)總比沒(méi)有好。

?

當(dāng)然，辛烷值評(píng)級(jí)法的缺點(diǎn)很早就暴露出來(lái)了，1938年4月，美國(guó)NACA的蘭利實(shí)驗(yàn)室Biermann在記錄NACA Technical Note中寫道：

?

“…這些數(shù)據(jù)表明，對(duì)于任何一種燃料，在不同的壓縮比下，進(jìn)氣溫度和密度都存在一個(gè)限制條件。這種條件同樣也取決于混合氣的溫度和密度，從而導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震……顯然，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料不能通過(guò)任何單一的因素，比如辛烷值、最高壓縮比或者進(jìn)氣壓力來(lái)進(jìn)行一個(gè)全面的性能評(píng)級(jí)。

?

燃料的性能應(yīng)該用一條曲線來(lái)評(píng)定。”

?

僅僅一年之后，1939年8月，柏林的德國(guó)航空研究所的燃料專家Fritz Seeber發(fā)表了一篇文章，他認(rèn)同了Biermannn的發(fā)現(xiàn)，并且提出了一個(gè)新的解決方案，并在一個(gè)新的單缸測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試，新的方法被稱為“DVL增壓法”（DVL即德國(guó)航空研究所）：

?

“在CFR發(fā)動(dòng)機(jī)中使用辛烷值對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料進(jìn)行抗爆震性能評(píng)級(jí)是有缺陷的，而且更不如說(shuō)這個(gè)前提就存在錯(cuò)誤……新的增壓法測(cè)試可以以圖表的形式描述燃料的抗爆震的性能?！?/p>

Neue Verfahren der Kraftstuffprüfung

?

這臺(tái)新的德國(guó)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有做出很大的修改，只是增加了增壓壓力和溫度的測(cè)算，最關(guān)鍵的地方在于Seeber繪制了過(guò)量空氣系數(shù)從0.7到1.3的坐標(biāo)軸，由此，他構(gòu)建了一個(gè)評(píng)價(jià)燃料抗爆震性能的三維視圖，展示了測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)最大的BMEP平均有效壓力和過(guò)量空氣系數(shù)以及進(jìn)氣溫度的關(guān)系，這是非常先進(jìn)的。

Seeber的研究發(fā)布后很明顯引起了所有人的興趣，NACA很快就翻譯引進(jìn)到了美國(guó)國(guó)內(nèi)，但直到1942年這個(gè)方法才正式在全美推廣，在這個(gè)方面英國(guó)人更快一步，結(jié)果導(dǎo)致到了不列顛空戰(zhàn)時(shí)期英國(guó)人從美國(guó)進(jìn)口的大量100辛烷值燃料都是不合格的，因?yàn)槊绹?guó)人的測(cè)試還是老方法，根本就沒(méi)有統(tǒng)一這些燃料在富油狀態(tài)下的抗爆震性能。

所以在第二次世界大戰(zhàn)期間，辛烷值的評(píng)級(jí)系統(tǒng)基本上已經(jīng)被放棄了，對(duì)于爆震極限的測(cè)試也改變了，Seeber的DVL測(cè)試法建議使用一線發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸版本進(jìn)行測(cè)試，而不是使用CFR通用測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)，比如Bf-109的DB-601發(fā)動(dòng)機(jī)，單缸版本就被命名為DB-6001，而為了測(cè)試燃料在Bf-109發(fā)動(dòng)機(jī)中的爆震情況，使用的測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)就是DB-6001。

至于為什么辛烷值評(píng)級(jí)系統(tǒng)到今天還在使用，主要是因?yàn)楫?dāng)今活塞發(fā)動(dòng)機(jī)不至于天天在爆震極限的邊緣運(yùn)行，而二戰(zhàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)必須精確地測(cè)試出爆震性能，使得一線的戰(zhàn)斗機(jī)能夠輸出盡可能大的馬力。