OIL ENGINE.pdf

Basic Knowledge of Engine Oil

PELUMAS (OIL) UNTUK ENGINE FUNGSI OIL UNTUK ENGINE 1. 2. 3. 4. 5.

COOLING (pendingin), membuang panas dari piston, liner, dll. LUBRICATION (pelumas), mengurangi gesekan (anti wear). ANTICORROSION (pencegah korosi), melindungi dari pengaruh senyawa sulfur dan oxidasi. ANTICORROSION (pencegah GAS SEALING (penyekat gas), mencegah kebocoran gas lewat antara piston (ring) dan liner. 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, periodic, sesuai dengan petunjuk petunjuk factory. factory. 5. Hidari overheat yang terur menerur. 6. Hindari temperatur temperatur gas buang 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. PARAFFINIC HYDROCARBON

NAPHTHENIC HYDROCARBON

AROMATIC HYDROCARBON

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). Ditergents, dispersants, ZnDTP, viscosity

EP additive

Oxidation inhibitor, Rust inhibitor, dan EP inhibitor

2


ADDITIVE UNTUK OIL JENIS ADDITIVE Detergents: Calcium Sulphonate, Magnesium Sulphonate, Clacium Phenate, Magnesium Phenate, etc.

KINERJA Detergency

Acid neutralization

Oxidation inhibitor Oxidation inhibitor, Antiwear Antiwear

Dispersants, succinimide

Dispersancy

VI improver: OCP (Olefin Copolymer)

Improvement of viscosity index

Silicon oil: Antifoam agent

Extreme pressure additive (EP agent)

Antifoam

Load-carrying capacity

MEKANISME Sejenis sabun, additive ini membersihkan dan melarutkan jelaga (soot), pernis (lacquer), dan partikelpartikel keausan pada temperatur tinggi, sehingga additive ini mencegah ring piston melekat (sticking). Asam sulfat dan asam organic yang ditimbulkan karena pembakaran fuel atau oksidasi oil, menyebabkan korosi pada metal. Sifat alkali dari additve-additive ini dapat menetralkan asam dan mencegah asam. 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. Sulfur, phosphorus, dan zink, yang terkandung didalam ZnDTP, mencegah kerusakan dan keausan metal. Additive ini memiliki kesamaan struktur kimia dengan deterjen dirumah tangga. Ini dapat melarutkan sludge didalam oil pada temperatur rendah. OCP menaikan viscosity pada temperatur tinggi. Kemudian, OCP mencegah kerusakan metal engine dan mengurangi konsumsi oil. Adanya foam pada oil akan mengakibatkan cavitation dan kerusakan oil film. Sejumlah bagian kecil silicon dapat memecah gelembung dan foam. 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)

0W 5W 10 W 15 W 20 W 25 W 20 30 40

Note: 1 cP = 100 cSt

MAX.

BODERLINE PUMPING TEMPERTURE (0C) MAX.

STABLE POUR POINT (0C) MAX.

3250 at –35

-35

-

3500 at –25

-30

-35

3500 at –20

-25

-30

3500 at –15

-20

-

4500 at –10

-15

-

6500 at –5

-10

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

VICOSITY (cSt) at 1000C

MIN.

MAX.

3.8

-

3.8

-

4.1

-

5.6

-

5.6

-

9.3

-

5.6

< 9.5

9.3

< 12.5

12.5

< 16.5

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 100 0C.

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

FLASH POINT 0C

VISCOSITY mm2/sec (cSt)

SAE40 CD

55 - 9

8 - 12

9 - 15

12 - 18

2 MIN REFERENCE 5 MIN.

n-PENTAN INSOLUBLES, mg %

3 MAX

MOISTURE

0.2 MAX

•

SAE15W40 CD

8 - 16

10 - 20

8 MAX

HYDROCHLORIC ACID METHOD PERCHLORIC ACID METHOD

Note: *1 ASTM D664

SAE10W30 CD

180 - 270

TOTAL ACID NUMBER (mgKOH/g) TOTAL BASE NUMBER mgKOH/g

SAE30 CD

(*1) (*2)

*2 ASTM D2876

FLASHING POINT (FUEL DILUTION)

Titik nyala (flash point) dari minyak diesel kira-kira 700C, dan untuk oil engine adalah 1800C – 2700C. Jadi, jika fuel masuk kedalam oil engine, titik nyala akan turun. Dengan demikian, kita dapat mendeteksi fuel dilution dengan pengukuran flash point. Jika jumlah fuel didalam engine 4%, flash point turun kira-kira 15%, dan viscosity juga turun kira-kira 20%. Fuel bias masuk bercampur dengan oil engine kemungkinan disebabkan injection timing kurang tepat, kebocoran fuel dari fuel line, atau kegagalan yang berulang-ulang ketika menghidupkan engine. Jika kandungan fuel diadalam oil engine menjadi naik, akan mengakibatkan piston scuffing, dan keausan bearing dan kerusakanjuga akan terjadi.

5


•

VISCOSITY

Viscosity dinyatakan dalam Absolute Viscosity (P: Poise; cP: Centipoise), dan Kinematic Viscosity (cSt: Centistoke). Hubungan antara Absolute Viscosity dan Kinematic Viscosity adalah: 1 cP = 0.001 P; 1 cST = 1/100 cP. Penaikan viscosity disebabkan karena oxidasi dari oil, atau karena kontaminasi jelaga (soot), pasir, atau karena percampuran dengan viscosity oil yang lain. Oil mempunyai suatu effek yang berlawanan pada engine keduanya bila viscosity terlalu tinggi dan bila terlalu rendah.

•

TOTAL ACID NUMBER (TAN)

Total Acid Number menunjukan kondisi oxidasi dari oil. Jika nilai TAN meningkat, menunjukan deterioration (kerusakan) dan penurunan performance dari oil. NilaTotal Acid Number mengindikasikan berat dalam mg Potassium hydroxide (KOH) yang diperlukan untuk menetralisir asam yang terkandung dalam 1 gram oil pengujian, dan dinyatakan sebagai mgKOH/g. Berikut adalah penyebab khusus dari oxidasi. 1. Oxidasi melalui kontak dengan air atau udara. 2. Peningkatan oxidasi karena masuknya partikelpartikel metal kedalam oil. 3. Peningkatan oxidasi akibat kenaikan temperatur kerja oil. Jika nilai TAN diatas 8, akan mengakibatkan lapisan lead (timah) pada bearing metal mengelupas, kemudian rusak (seizure) atau menyebabkan keausan abnormal pada metal engine, perhatikan batasan nilai TAN selamanya. •

TOTAL BASE NUMBER (TBN)

Nilai TBN menunjukan sifat alkali dari additive didalam oil. Angka TBN menyatakan jumlah basa yang dimasukan kedalam 1 gram oil, yang diperlukan untuk menetralisir acid, dan mengkonversikan bilangan ini ke mg potassium hydroxida (KOH). Nilai TBN dinyatakna dalam mgKOH/g . Nilai untuk oil yang baru pada umumnya adalah 6.0 – 13.0 mgKOH/g. Bila TBN turun dibawah 2.0 kinerja dari penetral asam dari oil engine hilang dan dengan cepat meningkatkan korosif pada metal dan terjadi keausan. Metode pengukuran TBN ada dua metode pengukuran: Hydrochloric Acid Method (ASTM D664), dan Perchloric Acid Method (ASTM D2896). Karena “Perchloric Acid Method” memperhitungkan basa yang lemah, nilai yang diperoleh menjadi lebih tinggi. Oleh karena itu, perlu untuk menetapkan metode perhitungan yang mana yang digunakan. Jika nilai TAN melebihi batas maximumnya, oil engine jangan digunakan meskipun nilai TBN masih tinggi.

6


•

N-PENTANE INSOLUBLE

Nilai n-pentane insoluble terutama berkaitan dengan banyaknya jelaga (soot) didalam oil engine. Jika dengan meningkatnya soot didalam oil engine, kondisi oil memburuk (deteriorate), dan nilai TAN naik. Jika npentane insoluble melebihi limit, bearing-bearing aus atau filter akan menjadi buntu. Jumlah besar jelaga ditimbulkan karena menggunakan fuel yang berkwalitas rendah atau pembakaran tidak sempurna karena kerusakan fuel pump, atau injector, atau air system buntu.

•

MOISTURE

Kontaminasi moisture (embun). Ada beberapa jalan air bisa bercampur dengan oil engine: Bila temperatur udara didalam crankcase turun, udara menjadi embun (moisture); air masuk lewat kebocoran seal liner; atau air bisa masuk kedalam crankcase dari cooling system. Jika air yang mengkontaminasi oil cukup banyak, maka terjadi berbagai problem. Sebagai contoh, moisture (air) yang terbawa kesistem pelumasan bearing connecting rod akan menguap, menyebabkan pitting, pealing, atau bearing macet. Limit dari kandungan air harus dibawah 0.2%.

7


DETERIORASI OLI ENGINE A S I N G

A I R

M d a s e u b k n p u y a ( a d p a a r k t t o i k t e o r l ) a n ,

S l u d g r e e n t d e a m h p e r a t u r

E O N P G E I R N A E S I

B E N D A

F U E L

H s a e s m i l p p e s u m u r n b l f a a a , t k a , s a a a r i r m a n

M a s k u e k n a y u a s a p n a r t i k e l

P e n u a u r d d n i a t i v n e u f n g s i

o H r a g q a s u n i l e i k o r k , ( p s l s i d e u d r n g a s i e ,i s ) ,l a a c i c d -

F G u a e g l a l f p u e e l m d b i l a u k t i a r o n a n

H t i a d s a i k l s p e e m m p b u a k r n a r a a , n

d P u e C n n i u g n ,P a n g k b l a ,A o t a g l n , C a m k r ) ( a F n e -

p P e e n n i u i n g r k u s a o n t l a a u b n n l p T e o B r N s i ,

i n P s e n o a l i t a u k b s l a ,T e n , A v a i l N s r k u o t s a i - n

p P o e i n n v t i , u s r p u k n o e n a s u i n t r a u f s n a l a s n h

b n l p e P ,k e e n n k e t o n a i n s a n g i i t k e k a a a s n i n t a v s o n i u l s - -

p p P e e e n n n i a n u i r k g u k a a n n t a n e a n m T T b A B u N N n , ,

S l u d g e , r i n g s t u

R S l u i n d g g r e ,k u s o a r k o / r m s i a , b c e e a t -

b e V a a r l i n v g e a e u x h s a a u b s n t o j a r m m a ,

f i l P t p e a a e r n d u b i n a s u g c a n k a b t a m n u t o ,r a n , r i n s t a m g l u p a d e l j a g t m e l ,

a v K b a o n l r v o m o e e r m e s i t a a x p l l h d m t a .l u i n a a e c u s e m t , r t e a d u a t a s n l

t i P m d e e a n n k i n m g g p u o k u k i n u n a t t r g k a n f i l n a s u a i h t ,r k

P e n i n g k S a ,i A t a l n k a d a r

p A i i c t r e t i m t n p g e a , n d p d a e i d b e i h i e l n a g , r a i n m k g a a - n

A r i n u s g p a i b s n t o o n r m , b a e l a p r i n a g d a

l K e c e e a u t , a s a l l n p a a r b t n s o r r u m s a a k ,l

P k e n e g r u g s a a n k a t i n a n i n o t i a l k t i e d s a y k s b t e e n m a ,r

P e n g g a n t i a f i l n t e o r l i o t l i i d a k b e n a ,r

g k l i n a e P e s e k b r e o n b t c g e h o g r a r l e a n u n t b a i a d a a , n k i n g e r l o k b e i w l a o c t a r i o e r t d a n a a n s e k a b k l e a o i l n v ,l i n a a i t e r a t a , r s u , i

F A K T O R

c k

K u o a l l i t i t i a d s a o k l b i r e e n n a d r a , o h v , e p e r h n e g a g t a i n n g t i a n

K u a l i t a s o o l i i l r t i e d n a d k a b h e , n p a e n r g g a n t i a n

l

K p e r r o u c b s e e a l k t a m a n n n s i n u a m a e t j c b s t t o e a r r ,r t r e ,f u f n u d e e l a l p h d u g m n . p ,

K c e h r a u r s g e a k a d ,r f n a u n e p l a f i l p d t a e u r m i n b p j u , e a n i c r t t o u c l ,r e a t n u r e b ,r o -

P R O D U K

P S E I R F U A T B A O H L A I N E F E K P D .E N G I N E

k M u e a n l g i t a g s u n f a s u u e k l l a f n u e f r j l u t e i n k e g ,k l g a y i n a n d g u n s g a l a a n h ,

P E N Y E B A B

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 hubungan antara kandungan sulphur dalam fuel dengan nilai basa/alkali (TBN). Nilai TBN menurun tajam bila kandungan sulphur semakin tinggi. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengetahui kandungan sulphur ketika penseleksian fuel yang layak digunakan.

HUBUNGAN ANTARA KANDUNGAN SULPHUR (DALAM FUEL) DENGAN n-PENTANE INSOLUBLE Dalam fuel dengan kandungan sulphur tinggi dihasilkan soot yang banyak. Bila jumlah soot meningkat, viscosity naik, akibatnya effect pelumasan menurun. Hal ini menyebabkan problem-problem seperti keausan 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 SO 2 (sulphur dioxida), dan sebagian akan berubah menjadi gas SO 3 (sulphur tioxida) bila temperatur pembakaran turun secara cepat saat langkah expansion (power). Gas SO 3 ini mempunyai sifat dapat menurunkan titik embun dari uap air biarpun temperatur uap air masih tinggi sekali, dan selanjutnya gas SO 3 akan bereaksi dengan embun (moisture) dan membentuk asam sulfat (H 2SO4) yang sangat korosif.

S 2SO2 SO3

+ + +

O2 O2 H2O

SO2 (gas) 2SO3 (gas) H2SO4 (cair)

(1) (2) (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 viscosity. Bila oil ber-viscosity rendah digunakan pada temperatur tinggi, oil film pecah, dan menyebabkan kerusakan (seizure) pada bearing. Gambar sebelah kanan menggambarkan hubungan antara “viscosity grade” dengan “seizure temperature” bearing. Adalah sangat penting untuk memilih oil sesuai dengan ambient temperature, dan harus diperhatikan terhadap perubahan viscosity yang disebabkan karena engine overheating atau oil cooler kurang sempurna.

10


HUBUNGAN ANTARA UMUR OIL DENGAN TEMPERATUR

Bila temperatur ooil naik, tidak hanya viscosity yang drop, tetapi umurnya juga berkurang. Seperti dapat dilihat pada gambar sebelah kanan, umur dari oil engine berkurang sampai 50% jika oil yang digunakan pada temperatur 100C diatas temperatur spesifiknya. Untuk alasan ini, perlu diperhatikan untuk mencegah kenaikan temperatur oil yang disebabkan karena engine overheating akibat rusak water pump, rusak cooler, buntu radiator, atau air pendingin kurang. Jika temperatur oil engine naik, cari penyebabnya dan 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 menggunakan multigrade oil untuk transmission atau final drive! Alasannya adalah bahwa pada transmission yang menggunakan friction clutch dengan kecepatan putaran tinggi dan temperatur tinggi, atau kontak antara gear dengan yang lainnya dengan tekanan permukaan yang sangat tinggi, semua additive yang digunakan untuk mempertahankan viscosity idex secara mekanikal hilang fungsinya dalam waktu singkat. Akibatnya, viscosity turun dan akan menyebabkan problem-problem seperti clutch cepat rusak (seizure), atau lecet (scuffing) atau keausan abnormal pada gear.

11


OIL RECOMMENDATION FOR ENGINE

12


KLASIFIKASI OIL CLASS CA CB CC CD

CE

CF-4

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

OIL ENGINE.pdf

Recommend Documents