Большая часть современных автомобилей имеют 4-тактный двигатель. То есть, рабочий процесс в таком двигатели происходит за 4 хода (такта) поршня: впуска горючей смеси в камеру сгорания, ее сжатия, рабочего хода поршней и выпуска отработавших газов. Во время второго такта – сжатия, воздух и пары бензина сжимаются поршнем до появлении искры. Степень сжатия смеси определяет коэффициент компрессии двигателя. Коэффициент компрессии для обычного двигателя может составить восемь к одному. Исходя из этого, степень сжатия смеси до начала самопроизвольной детонации называется октановым числом.
Под действием температуры и силы сжатия, смесь самовоспламеняется без помощи искры, и происходит детонация, которая может привести к серьезным поломкам двигателя, потому этого допускать не следует. Октановое число измеряет сопротивление смеси топлива к воспламенению под действием высоких температур. Измерительная шкала октанового числа имеет значения от детонационной стойкости Н-гептана – 0, до детонационной стойкости изооктана – 100. Стойкость любого топлива к возможной детонации определяется эквивалентным соотношением смеси Н-гептана и изооктана. Это значит, что чем больше октановое число топлива, тем лучше его устойчивость к самопроизвольной детонации.
Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, не изменяя его объем, нужно увеличить коэффициент компрессии, поэтому необходимо топливо с более высоким октановым числом. Однако цена топлива тоже зависит от значения октанового числа: чем выше число – тем дороже бензин. В период первой мировой войны учеными был установлен способ увеличения октанового числа за счет добавления в бензин тетраэтилсвинца (TEL). Данный факт повлиял на возможность использования более дешевых сортов топлива с примесью тетраэтилсвинца и привел к возникновению такого понятия как «свинцовый» или «этиловый» бензин.
Такое топливо имеет недостатки, главным из которых является высокая токсичность выхлопных газов, так как тетраэтилсвинец очень ядовит. Поэтому вскоре использование свинца в автомобильном топливе было запрещено, а цена на бензин моментально подскочила по причине того, что нефтеперерабатывающая отрасль больше не могла повышать октановое число в дешевом бензине. На сегодняшний день тетраэтилсвинец используется только в авиации, поскольку керосин, использующийся в авиадвигателях, имеет октановое число выше 100. Однако уже в ближайшем будущем возможно появления авиационного топлива без добавления свинца.