Oil Engine

Basic Knowledge of Engine Oil

PELUMAS (OIL) UNTUK ENGINE FUNGSI OIL UNTUK ENGINE

1. COOLING (pendingin), membuang panas dari piston, liner, dll. 2. LUBRICATION (pelumas), mengurangi gesekan (anti wear). 3. ANTICORROSION (pencegah korosi), melindungi dari pengaruh senyawa sulfur dan oxidasi. 4. GAS SEALING (penyekat gas), mencegah kebocoran gas lewat antara piston (ring) dan liner. 5. CLEANING (pembersih), membersihkan deposit carbon dan lumpur.

MEMELIHARA UMUR ENGINE LEBIH PANJANG

1. Gunakan jenis oil yang tepat. 2. Hindari oil dari kontaminasi.

3. Gunakan fuel yang tepat.

4. Ganti oli secara periodic, sesuai dengan petunjuk factory.

5. Hidari overheat yang terur menerur.

6. Hindari temperatur gas buang yang tinggi.

Contoh Diagram Sistem Pelumasan pada Engine SA6D170-3

1


BASIC KNOWLEDGE DARI OIL KOMPOSISI DASAR DARI OIL Base oil terdiri dari suatu campuran senyawa-senyawa hydrocarbon dengan bermacam-macam komposisi. Senyawa hydrocarbon diklasifikasikan kedalam paraffinic , naphtenic, dan aromatic hydrocarbon. Karena paraffinic hydrocarbon mempunyai karakteristik kekentalan (viscosity) yang terbaik, base oil yang mengandung kaya paraffinic secara umum digunakan untuk oil pelumasan.

KOMPOSISI ADDITIVE Minyak-minyak pelumas untuk engine, gear, dan hydraulic diproduksi dengan menambahkan beberapa packet additive yang berlainan kedalam “base oil”. Tipe additive ditunjukan seperti dalam table berikut. Para supplier (pabrik) oil mengembangkan oli-oli aslinya dengan perpaduan tipe-tipe additive yang berlainan atau dengan melakukan bermacam-macam metode penyulingan base oil. Sehingga ada beberapa perbedaan untuk setiap oli yang diproduksi (merek oli).

PARAFFINIC HYDROCARBON

NAPHTHENIC HYDROCARBON

Ditergents, dispersants,

ZnDTP, viscosity

EP additive

Oxidation inhibitor, Rust inhibitor, dan EP

inhibitor

AROMATIC HYDROCARBON

2


ADDITIVE UNTUK OIL

JENIS ADDITIVE KINERJA MEKANISME

Detergency

Sejenis sabun, additive ini membersihkan dan melarutkan jelaga (soot), pernis (lacquer), dan partikel- partikel keausan pada temperatur tinggi, sehingga additive ini mencegah ring piston melekat (sticking).

Detergents: Calcium Sulphonate, Magnesium Sulphonate, Clacium Phenate, Magnesium Phenate, etc. Acid neutralization

Asam sulfat dan asam organic yang ditimbulkan karena pembakaran fuel atau oksidasi oil, menyebabkan korosi pada metal. Sifat alkali dari additve-additive ini dapat me- netralkan asam dan mencegah asam.

Oxidation inhibitor

Oksidasi oli menghasilkan lumput (sludge) dan akan menyebabkan kenaikan viscosity. Additive ini menguraikan oksida-oksida dan mencegah oksidasi oil. Selanjutnya, menahan timbulnya resin, varnish, dan sludge.

Oxidation inhibitor, Antiwear

Antiwear Sulfur, phosphorus, dan zink, yang terkandung didalam ZnDTP, mencegah kerusakan dan keausan metal.

Dispersants, succinimide Dispersancy

Additive ini memiliki kesamaan struktur kimia dengan deterjen dirumah tangga. Ini dapat melarutkan sludge didalam oil pada temperatur rendah.

VI improver: OCP (Olefin Copolymer)

Improvement of viscosity index

OCP menaikan viscosity pada temperatur tinggi. Kemudian, OCP mencegah kerusakan metal engine dan mengurangi konsumsi oil.

Silicon oil: Antifoam agent Antifoam

Adanya foam pada oil akan mengakibatkan cavitation dan kerusakan oil film. Sejumlah bagian kecil silicon dapat memecah gelembung dan foam.

Extreme pressure additive (EP agent)

Load-carrying capacity

Gabungan phosphor dan sulfur biasanya digunakan pada gear oil sebagai extreme pressure additive. ZnDTP yang digunakan pada oil engine juga merupakan additive extreme pressure. Dibawah kondisi beban gesek berat, EP agents mengurai pada permukaan metal dan membentuk besi sulfida dan besi posfat. Kedua hasil senyawa ini dapat mengurangi gesekan dan mencegah kerusakan.

3


STANDARD DAN KATEGORI OIL ENGINE

Viscosity dan kualitas oil diklasifikasikan dengan standard SAE (The Society of Automotive Engineers)

SAE VISCOSITY

GRADE

VISCOSITY (cP) at TEMPERATURE (0C)

MAX.

BODERLINE PUMPING

TEMPERTURE (0C)

MAX.

STABLE POUR

POINT (0C) MAX.

VICOSITY (cSt) at 1000C

MIN. MAX.

0 W

5 W

10 W

15 W

20 W

25 W

20

30

40

3250 at –35

3500 at –25

3500 at –20

3500 at –15

4500 at –10

6500 at –5

- - -

-35

-30

-25

-20

-15

-10

- - -

-

-35

-30 - - - - - -

3.8 - 3.8 - 4.1 - 5.6 - 5.6 - 9.3 -

5.6 < 9.5

9.3 < 12.5 12.5 < 16.5

Note: 1 cP = 100 cSt 1 cSt = 1 mm2/s

KLASIFIKASI VISCOSITY Klasifikasi ditunjukan dalam table. Huruf “W” artinya “winter” dan menjamin oil masih mudah mengalir pada temperatur rendah. Sebagai contoh, oil multigrade SAE 15W-40, oil ini mempunyai kemampuan pelumasan yang baik sampai 150C, dan memiliki viscosity sama seperti SAE 40 pada temperatur 1000C.

KATEGORI OIL MENURUT KUALITAS Oil diklasifikasikan kedalam C Series (kelas CA sampai CE), untuk engine diesel, dan S Series, untuk engine gasoline.

4


DETERIORATION LIMITS DARI OIL ENGINE Table dibawah hanya applicable untuk Komatsu Engine

USABLE AREA

TEST SUBJECT SAE10

CD SAE20

CD SAE30

CD SAE40

CD SAE10W-

30 CD SAE15W-

40 CD

FLASH POINT 0C

180 - 270

VISCOSITY mm2/sec

(cSt) 55 - 9 8 - 12 9 - 15 12 - 18 8 - 16 10 - 20

TOTAL ACID NUMBER

(mgKOH/g) 8 MAX

HYDROCHLO-RIC ACID METHOD

2 MIN (*1) TOTAL BASE NUMBER

mgKOH/g PERCHLORIC ACID

METHOD REFERENCE 5 MIN. (*2)

n-PENTAN INSOLUBLES, mg %

3 MAX

MOISTURE

0.2 MAX

Note: *1 ASTM D664 *2 ASTM D2876

• FLASHING POINT (FUEL DILUTION) Titik nyala (flash point) dari minyak diesel kira-kira700C, dan untuk oil engine adalah 1800C – 2700C.Jadi, jika fuel masuk kedalam oil engine, titik nyalaakan turun. Dengan demikian, kita dapat mendeteksi fueldilution dengan pengukuran flash point. Jikajumlah fuel didalam engine 4%, flash point turunkira-kira 15%, dan viscosity juga turun kira-kira20%. Fuel bias masuk bercampur dengan oil enginekemungkinan disebabkan injection timing kurangtepat, kebocoran fuel dari fuel line, atau kegagalanyang berulang-ulang ketika menghidupkan engine.Jika kandungan fuel diadalam oil engine menjadinaik, akan mengakibatkan piston scuffing, dankeausan bearing dan kerusakanjuga akan terjadi.

5


• ViscP:CenHuVis PenatakarOil engter

•

TotJika(keNilamgmepen Ber1. 2.

3.

JikaleakemabnTA

• Niladimke umengTB(ASmedigma

VISCOSITY

cosity dinyatakan dalam Absolute Viscosity (P: Poise; Centipoise), dan Kinematic Viscosity (cSt:tistoke).

bungan antara Absolute Viscosity dan Kinematiccosity adalah: 1 cP = 0.001 P; 1 cST = 1/100 cP.

aikan viscosity disebabkan karena oxidasi dari oil,u karena kontaminasi jelaga (soot), pasir, atauena percampuran dengan viscosity oil yang lain. mempunyai suatu effek yang berlawanan padaine keduanya bila viscosity terlalu tinggi dan bila

lalu rendah.

TOTAL ACID NUMBER (TAN)

al Acid Number menunjukan kondisi oxidasi dari oil. nilai TAN meningkat, menunjukan deteriorationrusakan) dan penurunan performance dari oil. Total Acid Number mengindikasikan berat dalam Potassium hydroxide (KOH) yang diperlukan untuknetralisir asam yang terkandung dalam 1 gram oilgujian, dan dinyatakan sebagai mgKOH/g.

ikut adalah penyebab khusus dari oxidasi. Oxidasi melalui kontak dengan air atau udara. Peningkatan oxidasi karena masuknya partikel-partikel metal kedalam oil. Peningkatan oxidasi akibat kenaikan temperaturkerja oil.

nilai TAN diatas 8, akan mengakibatkan lapisand (timah) pada bearing metal mengelupas,udian rusak (seizure) atau menyebabkan keausanormal pada metal engine, perhatikan batasan nilai

N selamanya.

TOTAL BASE NUMBER (TBN)

i TBN menunjukan sifat alkali dari additive didalam oil. Angka TBN menyatakan jumlah basa yang asukan kedalam 1 gram oil, yang diperlukan untuk menetralisir acid, dan mengkonversikan bilangan ini mg potassium hydroxida (KOH). Nilai TBN dinyatakna dalam mgKOH/g . Nilai untuk oil yang baru pada umnya adalah 6.0 – 13.0 mgKOH/g. Bila TBN turun dibawah 2.0 kinerja dari penetral asam dari oil ine hilang dan dengan cepat meningkatkan korosif pada metal dan terjadi keausan. Metode pengukuran

N ada dua metode pengukuran: Hydrochloric Acid Method (ASTM D664), dan Perchloric Acid Method TM D2896). Karena “Perchloric Acid Method” memperhitungkan basa yang lemah, nilai yang diperoleh njadi lebih tinggi. Oleh karena itu, perlu untuk menetapkan metode perhitungan yang mana yang unakan. Jika nilai TAN melebihi batas maximumnya, oil engine jangan digunakan meskipun nilai TBN sih tinggi.

6


• N-PENTANE INSOLUBLE Nilai n-pentane insoluble terutama berkaitan denganbanyaknya jelaga (soot) didalam oil engine. Jika denganmeningkatnya soot didalam oil engine, kondisi oilmemburuk (deteriorate), dan nilai TAN naik. Jika n-pentane insoluble melebihi limit, bearing-bearing ausatau filter akan menjadi buntu. Jumlah besar jelagaditimbulkan karena menggunakan fuel yang berkwalitasrendah atau pembakaran tidak sempurna karenakerusakan fuel pump, atau injector, atau air systembuntu. • MOISTURE Kontaminasi moisture (embun). Ada beberapa jalan airbisa bercampur dengan oil engine: Bila temperatur udaradidalam crankcase turun, udara menjadi embun(moisture); air masuk lewat kebocoran seal liner; atau airbisa masuk kedalam crankcase dari cooling system. Jikaair yang mengkontaminasi oil cukup banyak, maka terjadiberbagai problem. Sebagai contoh, moisture (air) yangterbawa kesistem pelumasan bearing connecting rodakan menguap, menyebabkan pitting, pealing, ataubearing macet. Limit dari kandungan air harus dibawah 0.2%.

7


Hasil pem

bakaran tidak sem

purna, soot

asamorganik

DETERIORASI OLI ENGINE

FUEL

OP

ERA

SI EN

GIN

E

BEN

DA

A

SING

AIR

PR

OD

UK

Hasil pem

bakaran sem

purna,asam

sulfat, air

Penurunan fungsi additive

Hasil oksidasi,acid

organik,sludge,lacquer(pernis)

Masuknya partikel

keausan

Sludge temperatur

rendah

Masuknya kotoran, debu(partikel)

padat

Gagal pem

bakaran Fuel, fuel dilution

Penurunan TBN,

peningkatan TAN,

penaikan embun

Peningkatann-pentane insolu-ble,kenaikan vis-

kositas

Penurunan flashpoint,penurunan

viskositas

Penaikan larutaninsoluble,viskosi-

tas,TAN

Penurunan TBN,

penigkatan porsi insoluble

Peningkatan kan-dungan logam

(FeCu,Pb,Al,Cr)

Peningkatan kadar Si,Al

Peningkatan air,tidak m

ungkin utkm

engukur flash point

Peningkatansludgefilter buntu,ring jam

, aus abnorm

al pada cam

,tapetl

Korosi pd.liner danvalve exhaust, aus abnorm

al tau metal

metal m

acet

Valve exhaust jam,

bearing aus abnormal

Sludge,kororsi,bea-Ring rusak/m

acet

Sludge, ring stuck

Keausan abnormal,

lecet,all parts rusak

Aus abnormal pada

ring piston,bearing

Air mendidih, akan

pitting, peeling ma-

cet pada bearing

Penggantian oli tidak benar, kebocoran air lew

at seal liner,gasket head,kebocoran oli,atau liner berlubang karena kavitasi

Penggantian oli tidak benar,kerusakan intake system

Penggantian oli tidak benar, filter oli

Kualitas oli rendah,penggantianoli tidak benar,overheating

Kualitas oli rendah,penggantianoli tidak benar

Kerusakan injector, fuel pump,

problem saat start,fuel dgn.

cetan number rendah

Kerusakan pada injector, turbo-charger,fuel pum

p,air cleaner,dan filter buntu

EFEK P

D.EN

GIN

EP

ERU

BA

HA

N

SIFAT O

LI

Menggunakan fuel yang salah,

kualitas fuel jelek,kandungan sulfur tinggi

FAK

TOR

PEN

YEB

AB

C

ON

TOH

KER

USA

KA

N

8


EFFECT FUEL TERHADAP OIL ENGINE

Kandungan sulphur didalam fuel sangat mempengaruhi meningkatkan proses oxidasi oil. Secara umum semua engine diesel merekomendasikan pemakaian fuel dengan kandungan sulphur dibawah 0.5%. Jika tidak memungkinkan untuk menggunakan fuel dengan kandungan sulphur dibawah 0.5%, perlu untuk mengurangi interval penggantian oil setengah jadwal. Fuel yang direkomendasikan adalah fuel dengan klsifikasi standard ASTM D975 No.2D.

HUBUNGAN ANTARA KANDUNGAN SULFUR (DALAM FUEL) DENGAN NILAI TBN

Diagram disebelah kanan memperlihatkan hubunganantara kandungan sulphur dalam fuel dengan nilaibasa/alkali (TBN). Nilai TBN menurun tajam bila kandungan sulphursemakin tinggi. Oleh karena itu, sangat penting untukmengetahui kandungan sulphur ketika penseleksianfuel yang layak digunakan.

HUBUNGAN ANTARA KANDUNGAN SULPHUR (DALAM FUEL) DENGAN n-PENTANE INSOLUBLE

Dalam fuel dengan kandungan sulphur tinggi dihasil-kan soot yang banyak. Bila jumlah soot meningkat,viscosity naik, akibatnya effect pelumasan menurun.Hal ini menyebabkan problem-problem sepertikeausan abnormal dan penyumbatan filter oil.

9


PROSES PEMBAKARAN FUEL

+

FUEL (CnH2n) SULPHUR (S, max. 0.5%)

UDARA (21%O2, 78%N2,

1%Others)

Hasil Pembakaran CO2+H2O+SO2+SO3+N2

Sulphur yang terkandung didalam fuel pada proses pembakaran akan teroxidasi dan membentuk gas SO2 (sulphur dioxida), dan sebagian akan berubah menjadi gas SO3 (sulphur tioxida) bila temperatur pembakaran turun secara cepat saat langkah expansion (power). Gas SO3 ini mempunyai sifat dapat menurunkan titik embun dari uap air biarpun temperatur uap air masih tinggi sekali, dan selanjutnya gas SO3 akan bereaksi dengan embun (moisture) dan membentuk asam sulfat (H2SO4) yang sangat korosif.

S + O2 SO2 (gas) (1) 2SO2 + O2 2SO3 (gas) (2) SO3 + H2O H2SO4 (cair) (3) (embun) Asam sulfat yang dihasilkan dapat terbentuk didalam ruang bakar atau diluar ruang bakar. Kalau proses (2) dan (3) berlangsung di didalam crankcase, karena adanya blow-by, asam sulfat akan mencemari oil. Selanjutnya angka TBN menjadi turun dan fungsi oil akan menurun. Jika terjadi pembakaran yang tidak sempurna, yang disebabkan karena kualitas fuel jelek, pompa injeksi rusak, injector/nzzle rusak, atau air restriction dari air filter besar (overfueling), maka hasil pembakaran selain dihasilkan gas-gas diatas, juga timbul partikel-partikel carbon (C) dan sulphur yang berbentuk jelaga (soot) dan gas CO. Jelaga ini akan mencemari oil, sehingga n-pentane insoluble menjadi naik.

HUBUNGAN ANTARA VISCOSITY DENGAN TEMPERATUR

Kekuatan “oil film” berbeda untuk setiap tingkat visco-sity. Bila oil ber-viscosity rendah digunakan padatemperatur tinggi, oil film pecah, dan menyebabkankerusakan (seizure) pada bearing. Gambar sebelahkanan menggambarkan hubungan antara “viscositygrade” dengan “seizure temperature” bearing. Adalah sangat penting untuk memilih oil sesuai denganambient temperature, dan harus diperhatikan terhadapperubahan viscosity yang disebabkan karena engineoverheating atau oil cooler kurang sempurna.

10


HUBUNGAN ANTARA UMUR OIL DENGAN TEMPERATUR

Bila temperatur ooil naik, tidak hanya viscosity yangdrop, tetapi umurnya juga berkurang. Seperti dapatdilihat pada gambar sebelah kanan, umur dari oilengine berkurang sampai 50% jika oil yang diguna-kan pada temperatur 100C diatas temperaturspesifiknya. Untuk alasan ini, perlu diperhatikan untuk mencegahkenaikan temperatur oil yang disebabkan karenaengine overheating akibat rusak water pump, rusakcooler, buntu radiator, atau air pendingin kurang. Jika temperatur oil engine naik, cari penyebabnyadan segera atasi.

MULTIGRADE OIL

Multigrade oil dibuat dari “low-viscosity base oil” dan “viscosity index” ditingkatkan, dan mempunyai sifat mudah mengalir (fluidity) pada temperatur rendah dan viscosity lebih tinggi pada temperatur tinggi. Sebagai contoh SAE10W-30 dan SAE15W-40. Jika multigrade oil digunakan dalam engine, ada beberapa kelebihan berikut:

1. Dibandingkan dengan oil dengan viscosity rendah seperti SAE10W, oil film pada multigrade oil lebih kental dan tidak ada penurunan ketahanan engine biarpun pada temperatur tinggi. Sehingga hasilnya, oil memberikan suatu rentang temperatur yang luas untuk penggunaanya.

2. Viscosity stable biarpun bila ada perubahan temperatur. Kemampuan start dari multigrade oil

lebih baik daripada oil dengan high viscosity single grade seperti SAE30atau SAE40, dan juga memberikan penghematan pemakaian oil.

3. Konsumsi oil lebih redah daripada oil dengan high viscosity single grade seperti SAE30 atau

SAE40.

Juga memungkinkan penggunaan multigrade oil untuk system hydraulic. Jangan menggunakanmultigrade oil untuk transmission atau final drive! Alasannya adalah bahwa pada transmissionyang menggunakan friction clutch dengan kecepatan putaran tinggi dan temperatur tinggi, ataukontak antara gear dengan yang lainnya dengan tekanan permukaan yang sangat tinggi, semuaadditive yang digunakan untuk mempertahankan viscosity idex secara mekanikal hilang fungsinyadalam waktu singkat. Akibatnya, viscosity turun dan akan menyebabkan problem-problem seperticlutch cepat rusak (seizure), atau lecet (scuffing) atau keausan abnormal pada gear.

11


OIL RECOMMENDATION FOR ENGINE

12


KLASIFIKASI OIL

CLASS DESCRIPTION

CA Untuk engine gasoline dan engine diese lnatural aspiration yang menggunakan fuel dengan kadar sulfur rendah.

CB Untuk engine gasoline dan engine diesel natural aspiration yang menggunakan fuel dengan kadar sulfur tinggi. Mencegah corrosion pada bearing dan timbulnya deposit pada temperatur tinggi.

CC Untuk engine diesel supercharger low output dan engine gasoline beban tinggi. Diguanakan untuk truck,mesin industri, tractor pertanian dan mesin konstruksi. Mempunyai sifat anti corosion.

CD Untuk engine diesel supercharger putaran tinggi dan high output. Mempunyai sifat anti-friction, anti-korosi, dan anti-deposit. Engine dengan menggunakan fuel kadar sulfur tinggi.

CE

Untuk engine diesel supercharger heavy duty yang dibuat tahun mulai tahun 1983. Untuk engine dengan putaran rendah dan tinggi dan dengan beban tinggi. Memperbaiki oil consumption, anti-deposit dan sludge yang sifatnya lebih baik dari klas CD.

CF-4 Untuk engine 4 langkah. Dapat digunakan sebagai pengganti CC,CD,CE, dan cocok untuk heavy-duty truck. Mempunyai fungsi pengontrolan oil consumption dan anti-piston-deposit.

Reference: Komatsu Training Aid Adaro, march, 2003 Nrp. 6500004

13

Documents

Oil Engine