2.1Motor Diesel
Motor bakar diesel atau sering disebut dengan “Motor Penyalaan Kompresi” (CompresionIgnition) oleh karena penyalaannya motor ini dilakukan dengan cara menyemprotkan bahan bakar ke dalam udara bertekanan dan
bertemperatur tinggi
akibat dari proses Langkah kompresi didalam ruang silinder. Mesin diesel pertama kali ditemukan oleh Rudolf Diesel pada tahun 1892. Prinsip kerja dari pembakaran motor diesel ini adalah udara segar dihisap kedalam ruang bakar kemudian udara tersebut dikompressi oleh piston sehingga udara memiliki temperatur dan tekanan tinggi, dan sebelum torak mencapai TDC (Top Dath Center), bahan bakar disemprotkan ke ruang bakar dan terjadilah pembakaran [12].
Supaya bahan bakar dapat terbakar dengan sendirinya, maka perbandingan kompresi pada motor diesel harus berkisar antara 15–22, dan tekanan kompresinya mencapai 20–40 bar dengan suhu 500–700oC. Pengaplikasian penggunaan dari motor diesel banyak digunakan di berbagai industri sebagai
motor stasioner ataupun
untuk kendaraan dengan ukuran yang besar. Hal ini dikarenakan motor diesel lebih efektif dalam penggunaan bahan bakar yaitu ± 25% lebih rendah dari pada konsumsi bahan bakar pada motor bensin, selain itu perawatannya lebih murah dan sederhana [12].
Motor diesel bekerja dengan tekanan kompresi dan temperatur yang cukup tinggi yang bertujuan untuk membakar udara-bahan bakar. motor diesel hanya menghisap udara, kemudian dikompresikan diruang bakar dengan rasio tekanan tinggi sebesar (14-22:1). Pada saat langkah kompresi sesaat sebelum mencapai TMA, bahan bakar diinjeksikan oleh nozzsel dengan tekanan yang sangat tinggi pula yaitu berkisar 175-300 kgf/cm2 dalam bentuk uap. Butiran-butiran lembut bahan bakar tersebut bercampur dengan udara yang memiliki bertemperatur tinggi
7
antara 4500-5500C di dalam silinder ruang bakar sehingga menghasilkan pembakaran [8].
Motor bakar diesel menghasilkan tekanan kerja yang tinggi, itu sebabnya konstruksi motor diesel lebih kuat dan lebih besar. Selain ituitu, mesin diesel menghasilkan suara dan getaran yang lebih keras, warna dan bau gas yang kurang menyenangkan. Namun dipandang dari sisi ekonomi, bahan bakar serta opasitas, motor diesel masih lebih ramah lingkungan.
Efisiensisi dari motor bakar diesel berada pada 29%-42% dan sisanya adalah kerugian energi. Energi kalor yang dimanfaatkan oleh mesin tidaklah terlalu banyak, sisanya merupakan kerugian energi, diantaranya energi kalor yang hilang akibat proses system pendinginan mesin, energi kalor yang hilang bersama gas buang, energi kalor yang hilang akibat proses pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna serta energi kalor yang hilang karena kebocoran gas, dan kehilangan lainnya akibat radiasi serta konveksi [4].
Siklus motor bakar diesel (ideal) pembakaran tersebut diibaratkan dengan proses pemasukan panas pada volume konstan.
Gambar 2.1 P-v diagram [6]
Keterangan P = Tekanan (atm)
V = Volume Spesifik (m3/kg) qin = Kalor yang masuk (kJ) qout = Kalor yang dibuang (kJ)
Gambar 2.2 Diagram T-S mesin diesel [6]
Keterangan
T = Temperatur (K) S = Entropi (kJ/kg.K)
qin = Kalor yang masuk (kJ) qout = Kalor yang dibuang (kJ) Keterangan
Langkah 1-2 Kompresi Isentropik
Langkah 2-3 Pemasukan Kalor pada Tekanan Konstan Langkah 3-4 Ekspansi Isentropik
Langkah 4-1 Pengeluaran Kalor pada Tekanan Konstan
2.2Prinsip Kerja Mesin Diesel
Prinsip kerja motor bakar diesel 4 langkah sebenarnya sama dengan prinsip kerja mesin otto, yang menjadi perbedaan adalah proses penyuplaian bahan bakarnya. Pada motor bakar diesel bahan bakar diinjeksikan langsung ke ruang silinder dengan menggunakan injector. Dibawah ini adalah Langkah- langkah dalam proses mesin diesel 4 langkah :
Gambar 2.3 Prinsip kerja mesin diesel [1]
Keterangan : 1. Langkah Isap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA ke TMB. Saat piston bergerak ke titik mati bawah, katup isap akan terbuka dan menyebabkan terjadinya kevakum,sehingga udara langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.
2. Langkah kompresi
Pada Langkah ini piston bergerak dari TMB ke TMA, kedua katup tertutup. Udara yang terhisap tadi akan terkompresi dalam ruang bakar. Karena terkompresi suhu dan tekanan udara takan naik hingga mencapai 35 atm dengan temperatur 500 - 800 (pada perbandingan kompresi 20 : 1).⁰ ⁰
3. Langkah Usaha
Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA di akhir langkah kompresi, bahan bahar diinjeksikan ke dalam silinder. Karena keadaan suhu udara kompresi yang tinggi maka akan terjadilah pembakaran yang menghasilkan tekanan eksplosif sehingga akan mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB.
Kedua katup masih dalam keadaan tertutup. Gaya dorong ini diteruskan oleh connecting road ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi. Langkah usaha ini berhenti ketika katup buang mulai membuka beberapa derajat sebelum torak mencapai TMB.
4. Langkah Buang
Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA, dan bersamaan piston akan mendorong gas hasil pembakatran dari ruang bakar ke udara bebas.
2.3Perbandingan Motor Diesel Dan Motor Bensin.
Dibandingkan dengan motor bensin, diesel engine mempunyai keuntungan dan kerugian.
1. Keuntungan motor diesel :
a. Biaya pengoperasian lebih ekonomis, karena bahan bakar yang digunakan adalah oil dengan “ grade “ rendah. Seperti heavy oil atau light oil.
b. Thermal efficiency ( besarnya kalori yang terkandung pada bahan bakar yang dibakar dapat menghasilkan output engine dan panas yang secara nyata lebih effectif) tinggi sehingga konsumsi bahan bakar rendah.
Thermal efficiency motor bensin adalah 20 - 30 % dan motor diesel adalah 30 - 35 %.
c. Bahaya kebakaran lebih rendah karena titik nyala (flashing point) bahan bakar relatif lebih tinggi.
d. Tidak membutuhkan sistem penyalaan (ignition device) dan karburator.
e. Dapat menghasilkan tenaga yang besar pada putaran rendah [5].
2. Kerugian motor diesel adalah :
a. Berat output horse power lebih tinggi.
b. Getaran selama operasi lebih besar dan suara berisik (noise) lebih besar.
c. “Start“ lebih sulit.
d. Biaya pembuatan (manufacturing) lebih tinggi
3. Perbedaan Diesel engine & Gasoline Engine
Tabel 2.1 Perbandingan engine diesel dan bensin [8]
Diesel Engine Gasoline Engine Keuntungan dan kerugian Diesel Engine 1 Fuel Heavy oli, light oil
etc. Gasoline Keuntungan.
Diesel fuel harga per liter lebih murah dan fuel consumption per horse power lebih rendah.
2 Fuel
Consumption Ratio g/PS -Hr
170 ~ 210 230 ~ 270
3 Flashing Point Lebih tinggi
dari 50 ºC Lebih tinggi dari 25ºC Keuntungan.
Diesel fuel tidak memerlukan perhatian kusus 4 Compression
Ratio 14 – 22 Kg/cm2
(hanya udara) 5 – 10 Kg/cm2 (udara + fuel)
Keuntungan.
Diesel engine lebih bertenaga (more powerfull) 5 Ignition
(penyalaan) Tidak
diperlukan Dengan Busi
(electric spark) Keuntungan.
Tidak memerlukan sistem penyalaan.
6 Metode
pengabutan Fuel dikirim dari injection pump melalui nozzle kedalam ruang
Karburator diperlukan sebagai tempat pencampuran
Kerugian.
1. Memerlukan peralatan injeksi.
2. Perawatan agak sulit.
7 Berat (Kg/Ps) output per stroke volume
3 ~ 9
~ 20
0.5 ~ 3.5 30 ~ 50
Kerugian.
Biaya pembuatan lebih tinggi.
8 Getaran Besar Kecil Kerugian.
Getaran besar
9 Trouble Kecil Besar Keuntungan
Jarang timbul trouble.
2.4Komponen sistem bahan bakar diesel terdiri dari:
Gambar 2.4 Mekanisme bahan bakar mesin diesel [2]
Pada sistem bahan bakar menggunakan pompa injeksi in-line terdiri dari beberapa komponen diantaranya :
1) Tangki bahan bakar yang mempunyai fungsi untuk menyimpan bahan bakar yang akan digunakan.
Gambar 2.5 Tangki bahan bakar [2]
2) Feed pump (priming pump) atau pompa penyalur berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dengan cara memompa bahan bakar dan mengalirkannya ke pompa injeksi
Gambar 2.6 feed pump [2]
3) Fuel filter biasanya terdapat 2 (dua) yaitu pada bagian sebelum feed pump yang dilengkapi pula dengan water separator yang berfungsi untuk memisahkan kadar air dan menyaring kotoran yang terdapat pada bahan .
Gambar 2.7 filter bahan bakar [2]
4) Pompa injeksi berfungsi untuk menaikkan tekanan bahan bakar sehingga bahan bakar dapat diinjeksikan dalam bentuk kabutkan oleh nozzle, serta menakar ukuran jumlah bahan bakar yang dibutuhkan dan mengatur saat injeksi sesaui dengan putaran motor
Gambar 2.8 pompa injeksi [2]
5) Automatic timer berfungsi untuk memajukan waktu penginjeksi sesuai dengan putaran motor
Gambar 2.9 Automatic Timer [3]
6) Governor terpasang pada bagian belakang pompa injeksi yang berfungsi pengatur jumlah injeksi bahan bakar.
Gambar 2.10 Cara Kerja Governor [2]
7) Injektor berfungsi untuk mengabutkan bahan bakar agar mudah bercampur
dengan udara terkompresi sehingga mudah terbakar.
Gambar 2.11 Injector Nozzel [2]
8) Pipa tekanan tinggi berfungsi untuk menyalurkan bahan bakar dari pompa injeksi ke injektor
2.5Tahapan Pembakaran pada Motor Diesel
Syarat terjadinya pembakaran di ruang bakar adalah karena adanya campuran udara dan bakan bakar yang mudah terbakardan adanya pemicu,. 4 tahap dalam proses pembakaran motor bakar diesel dengan tahapan yang digambarkan diagram heat release-θ pada Gambar 2.12 dan diagram tekanan silinder, p-θ pada Gambar 2.13.
Gambar 2.12 Tahapan pembakaran pada motor diesel, diagram heat release-θ [4]
Gambar 2.13 Tahapan pembakaran pada motor diesel, diagram tekanan silinder, p-θ [4]
1. Tahap Pertama
Tahap ini adalah tahap ignition delay period yaitu daerah dalam rentang A-B. Tahapan ini merupakan waktu yang dibutuhkan oleh bahan bakar ketika saat pertama kali bahan bakar diinjeksikan ke ruang bakar (titik A) hingga saat pertama kali terjadi nyala pembakaran (titik B). Dengan kata lain, selama periode ini tidak terjadi proses pembakaran. Panjangnya periode ini biasanya dipengaruhi oleh bahan bakar yaitu temperatur terbakar sendiri bahan bakar, tekanan injeksi atau ukuran droplet, sudut awal penginjeksian, rasio tekanan kompresi, temperatur udara, temperatur sistem pendingin, temperatur bahan bakar yang digunakan, kecepatan / putaran motor diesel, rasio udara dan bahan bakar, ukuran motor dan jenis ruang bakar.
2. Tahap kedua
Pada tahap ini disebut dengan Uncontrolled Combustion maksudnya adalah periode awal terjadinya pembakaran hingga flame mulai terbuka yang diindikasikan oleh area B-C. Bahan bakar berupa butiran-butiran kecil dan telah bercampir dengan udaran terkompresi, sehingga panas yang diterima akan menguapkan butiran-butiran bahan bakar tersebut. Bagian terluar butiran-butiran tersebut yang akan terlebih dahulu menerima panas sehingga menguap lalu kemudian terbakar. Panas yang ditimbulkan oleh pembakaran tersebut akan naik dan memicu proses yang sama pada bagian lain yang belum terbakar dengan cepat dan tidak beraturan. Proses ini akan menimbulkan kenaikan tekanan yang besar.
3. Tahap ketiga
Pada tahap ini disebut juga Controlled Combustion seperti tergambar oleh area C-D, dimana bahan bakar akan segera terbakar beberapa saat setelah diinjeksikan. Hal ini disebabkan oleh nyala pembakaran terjadi pada periode sebelumnya berubah bentuk menjadi butiran-butiran dalam bentuk kabut yang baru diinjeksikan. Jumlah bahan bakar yang akan diinjeksikan dapat dikontrol.
Proses ini berakhir setelah injektor tidak lagi menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar.
4. Tahap keempat
Meskipun pada tahap sebelumnya telah selesai proses penginjeksian bahan bakar, kenyataannya masih ada bahan bakar yang belum terbakar seluruhnya
dengan kata lain pembakaran tidak sempurna. Dalam pembakaran terus berkembang membakar bahan bakar yang tersisa pada ruang silinder. Periode ini juga disebut jdengan afterburning yang diindikasikan oleh area D-E. Apabila masih ada bahan bakar yang belum terbakar sementara posisi piston telah bergerak dari Titik Mati Bawah (TMB) ke Titik Mati Atas (TMA) untuk melakukan langkah buang, maka sisa-sisa bahan bakar tersebut akan ikut terbuang keluar bersama gas hasil pembakaran sebagai unburnt fuel [4].
2.6Mekanisme bahan bakar mesin diesel
Siklus bahan bakar pada motor diesel dimulai dari tangki bahan bakar sampai di ujung nosel yang terletak di dalam ruang bakar, bahan bakar solar setelah dari tangki oleh feed pump. Bahan bakar disaring oleh fuel filter dari kandungan air yang terdapat pada bahan bakar dipisahkan oleh fuel sedimenter sebelum dialirkan ke pompa injeksi. Dari pompa injeksi selanjutnya bahan bakar melalui pipa injeksi dialirkan ke injektor untuk diinjeksikan. Injection pump mendorong bahan bakar menuju Injection Nozzle dengan tekanan [12].
Plunger disini akan terdorong ke atas oleh camshaft dan dikembalikan posisinya oleh Plunger Spring. Plunger bergerak ke atas serta ke bawah di dalam Plunger barrel dan pada jarak Langkah gerak yang telah diatur waktunya untuk mensuplai bahan bakar bertekanan. Dengan bekerjanya plunger berarti akan membuka dan menutup saluran masuk dan keluar sehingga mengatur banyaknya jumlah bakan bakar yang diinjeksikan. Pengaturan pergerakan plunger diatur oleh governor.
Gambar 2.14 Mekanisme kerja governor sentrifugal [11]
Governor yang letaknya terpasang pada pompa injeksi berfungsi untuk mengatur kecepatan mesin. Kecepatan mesin akan berbanding lurus dengan banyaknya bahan bakar yang mengalir ke dalam silinder ruang bakar. Pada
governor konvensional, pengaturan injeksi bahan bakarnya sesuai dengan kerja governor yaitu dengan sistem gaya sentrifugal.
Plunger dari pompa injeksi diputarkan oleh gerakan dari rackand pengatur bahan bakar (Control Rod), dengan demikian control rod yang akan mengatur jumlah bahan bakar yang diinjeksikan. Control Rod diatur ke governor melalui floating lever. Bila putaran mesin tinggi, batang gerigi pengatur bahan bakar bergerak mengurangi jumlah bahan bakar yang akan di injeksikan. Bila putaran mesin rendah, Control Rod bergerak menambah bahan bakar yang akan di injeksikan [11].
2.7 Timing Katup Mesin Diesel
Timing yang tepat sangat penting untuk memulai waktu penginjeksian bahan bakar pada siklus pembakaran untuk mendapatkan daya maksimum dari campuran bahan bakar udara. Jika bahan bakar diinjeksikan lebih awal dalam siklus pembakaran, penyalaan akan menjadi tertunda dikarenakan suhu udara pada titik nyala tidak cukup. Sementara itu, bahan bakar yang tidak terbakar akan terkumpul dalam silinder sehingga menghasilkan tekanan yang berlebihan dan terjadi kebisingan [12].
Di sisi lain, jika pengijeksian bahan bakar terlambat justru bahan bakar tidak akan terbakar semuanya sampai piston telah kembali pada titik mati bawah.
Hal ini dapat mengurangi jumlah keakuratan gas yang terbakar, beberapa bahan bakar masih bisa terbakar ketika katup buang terbuka. Sebagai hasil proses pembakaran, mesin tidak mengeluarkan daya yang maksimal, konsumsi bahan bakar menjadi lebih boros dan opasitas lebih berasap serta suhu meningkat.
Mekanisme penggerak katup pada mesin 4 langkah katup-katup dibuka dan ditutup dengan perantara poros cam yang berputar dengan kecepatan setengah kecepatan putar poros engkol. Sistim katup tidak selalu mengikuti keovalan cam yang curam pada putaran poros cam yang tinggi. Sehingga untuk menjamin pembukaan katup yang tepat dan sebesarnya tidaklah dipakai kontur cam yang curam, melainkan pembukaan katup BBDC (Before Botom Dead Center) serta penutupan katup ATDC (After Top Dead Ceneter) [12].
TDC (Top Dead Centre)
BDC (Bottom Dead Centre)
Gambar 2.15 Contoh saat pembukaaan dan penutupan katup mesin [2]
2.8 Waktu injeksi
Dalam pembakaran mesin diesel dibutuhkan waktu injeksi bahan bakar yang tepat agar terjadi pembakaran yang sempurna. Waktu injeksi atau yang biasa disebut start of injection (SOI) adalah titik awal penginjeksian bahan bakar.
Sedangkan waktu penginjeksi adalah titik awal atau sudut saat penyemprotan bahan bakar menuju ruang silinder bakar. Waktu injeksi sangat menentukan proses pembakaran di dalam silinder sehingga dapat mempengaruhi performa kendaraan dan emisi gas buang yang dihasilkan mesin motor diesel. Durasi penginjeksian bahan bakar juga harus tepat untuk mencapai bahan bakar yang efisien. Durasi injeksi bahan bakar adalah lama waktu bahan bakar diinjeksikan menuju ruang silinder pembakaran. Untuk mempemudah melihat waktu dan durasi injeksi bahan bakar menggunakan diagram katup derajat pengapian mesin diesel yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini [7].
Gambar 2.16. Derajat Pengapian Mesin Diesel [2]
Syarat dalam sistem injeksi bahan bakar motor diesel adalah Sitem injeksi bahan bakar motor diesel harus memenuhi syarat berikut ini : Memberikan sejumlah tertentu bahan bakar ke tiap-tiap silinder motor diesel, bahan bakar harus diinjeksikan ke dalam silinder dengan tepat. Bahan bakar yang diinjeksikan terlalu cepat atau terlalu lambat selama langkah usaha menyebabkan terjadinya kerugian tenaga. Mengendalikan kecepatan pengiriman bahan bakar. Kerja motor diesel yang halus pada tiap-tiap silinder tergantung pada lama waktu yang diperlukan untuk menginjeksikan bahan bakar. Kecepatan putaran motor yang lebih tinggi harus dicapai dengan pemasukan bahan bakar yang lebih cepat pula.
Mengabutkan bahan bakar, Bahan bakar harus sepenuhnya tercampur dengan udara untuk pembakaran sempurna. Dalam hal ini bahan bakar harus dikabutkan menjadi partikel-pertikel yang halus. Dengan demikian penginjeksian bahan bakar kedalam silinder harus pada saat yang tepat dan jumlah yang tepat pula sesuai dengan jumlah yang diperlukan [6].
2.9 Minyak Solar
Bahan bakar minyak solar adalah bahan bakar minyak hasil proses penyulingan dari minyak bumi mentah, bahan bakar ini mempunyai warna kuning cokelat. Minyak solar ini biasa digunakan sebagai bahan bakar pada semua jenis motor Diesel dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran. Solar sering disebut juga sebagai Gas Oil, atau Dieseline. Temperatur biasa, artinya pada suhu kamar tidak menguap dan titik nyalanya jauh lebih tinggi dari pada bahan bakar bensin [4].
Kualitas bahan bakar solar dinyatakan dengan angka Cetane Number (CN). Bilangan setana yaitu besarnya Prosentase Volume Normal Cetane dalam campurannya. Bahan bakar solar secara umum solar dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Light Diesel Fuel (LDF) mempunyai CN= 50.
2. Medium Diesel Fuel (MDF) mempunyai CN= 50.
3. Heavy Diesel Fuel (HDF) mempunyai CN= 35.
LDF dan MDF sering dikatakan sebagai solar kualitas no.1 dan 2. Kedua jenis solar ini sebenarnya perbedaanya adalah pada efek pelumasannya saja. LDF
dalam hal ini lebih encer, lebih jernih, dan ringan, sedang MDF berwarna lebih gelap dan berat [4].
Bahan bakar solar biasa juga disebut dengan light oil atau solar, yaitu suatu campuran dari Hidrokarbon yang telah Didestilasi. Setelah bensin dan minyak tanah dari minyak mentah pada temperatur 200℃ sampai 340℃. Bahan bakar solar sebagian besar digunakan untuk menggerakan motor Diesel [1]. Bahan bakar Diesel (solar) mempunyai sifat utama sebagai berikut:
1. Warna sedikit kekuning-kuningan dan berbau.
2. Encer dan tidak menguap dibawah temperatur normal.
3. Titik nyala tinggi 40 ℃ sampai 100 ℃. 4. Terbakar spontan pada temperature 350 ℃.
5. Berat jenis 0,82 s/d 0,86.
6. Menimbulkan panas yang lebih besar
7. Mempunyai kandungan Sulfhur yang lebih besar dibanding dengan bahan bakar bensin.
Syarat penggunaan solar sebagai bahan bakar harus memperhatikan kualitas solar, antara lain adalah sebagai berikut:
1. Mudah terbakar, artinya waktu tertundanya pembakaran harus pendek/singkat, sehingga mesin mudah dihidupkan. kerja mesin yang lembut dengan sedikit Knocking.
2. Tetap encer pada suhu dingin, menunjukan solar harus tetap cair pada suhu rendah sehingga mesin akan mudah dihidupkan.
3. Daya pelumasan, artinya solar juga berfungsi harus mempunyai sifat dan daya lumas yang baik.
4. Kekentalan, berkaitan dengan syarat melumas dalam arti solar harus memiliki kekentalan yang baik sehingga mudah untuk dapat diinjeksikan.
5. Kandungan Sulphur, kandungan Sulphur solar harus sekecil mungkin (< 1 %).
6. Angka setana, yaitu suatu cara untuk mengontrol bahan bakar solar dalam kemampuan untuk mencegah terjadinya Knoking,
2.10.1 Karakteristik Bahan Bakar Diesel (Solar)
Bahan bakar solar harus dapat menyala dan terbakar sesuai dengan kondisi ruang bakar adalah syarat umum yang harus dipenuhi oleh suatu bahan bakar.
Minyak solar sebagai bahan bakar memiliki karakteristik yang dipengaruhi oleh banyak sifat-sifat seperti Cetane Number (CN), volality, residu karbon, viskositas, belerang, abu dan endapan, titik nyala, titik tuang, sifat korosi dan mutu nyala.
a. Cetane Number (CN)
Kualitas penyalaan solar yang diukur dengan indeks yang disebut Cetana.
Mesin diesel memerlukan bilangan cetana berkisar sekitar 50. Bilangan cetana bahan bakar adalah persentase volume dari cetana dalam campuran cetana.
Cetana mempunyai mutu penyalaaan yang sangat baik dan alphametyl naphthalene mempunyai mutu penyalaaan yang buruk. Bilangan cetana berarti bahan bakar cetana dengan campuran yang terdiri atas 48% cetana dan 52%
alpha-metyl naphthalene. Angka CN yang tinggi menunjukkan bahwa minyak soloar dapat menyala pada temperatur yang relative lebih rendah dan sebaliknya.
b. Penguapan (Volality)
Penguapan dari bahan bakar diesel diukur dengan 90% suhu penyulingan.
semakin rendah suhu ini maka semakin tinggi penguapannya.
c. Residu karbon.
Residu karbon adalah karbon yang tertinggal setelah penguapan dan pembakaran selesai. Residu yang diperbolehkan residu karbon maksimum adlah 0,10 %.
d. Viskositas.
Viskositas minyak dinyatakan oleh jumlah detik yang digunakan oleh volume
tertentu dari minyak untuk dapat mengalir melalui lubang berdiameter kecil tertentu, semakin rendah jumlah waktu berarti semakin rendah viskositasnya.
e. Belerang atau Sulfur.
Belerang dalam bahan bakar terbakar bersama minyak dan menghasilkan gas
yang sangat korosif terutama ketika mesin beroperasi dengan beban ringan dan
suhu silinder menurun, kandungan belerang dalam bahan bakar diesel tidak boleh melebihi 0,5 %-1,5 %.
f. Kandungan abu dan endapan.
Kandungan abu dan endapan dalam bahan bakar adalah sumber dari karbon yang mengakibatkan terjadinya keausan pada mesin. Kandungan abu maksimal yang diijinkan adalah 0,01% dan endapan 0,05%.
g. Titik nyala.
Titik nyala merupakan suhu yang paling rendah yang harus dicapai dalam pemanasan minyak untuk menimbulkan uap terbakar sesaat ketika berhubungan dengan titik nyala api. Titik nyala minimum untuk solar adalah 60 oC.
h. Titik Tuang.
Titik tuang adalah suhu minyak mulai membeku. Titik tuang minimum untuk bahan bakar solar adalah -15 oC.
i. Sifat korosif.
Bahan bakar minyak tidak boleh mengandung bahan yang bersifat korosif dan tidak mengandung asam basa.
j. Mutu penyalaan.
Mutu penyalaan adalah salah satu sifat yang paling penting dari bahan bakar solar untuk dipergunakan dalam mesin kecepatan tinggi. Mutu penyalaan bahan bakar tidak hanya menentukan mudahnya penyalaan dan ketika awal menghidupkan kendaraan ketika mesin dalam keadaan dingin. Bahan bakar dengan mutu penyalaan yang baik akan memberikan mesin yang lebih halus, tidak bising,
Minyak solar yang dihasilkan harus memiliki standar dan spesifikasi yang memenuhi persyaratan yang bisa dilihat dalam tabel di bawah
Tabel 2.2 Batasan Sifat Bahan Bakar Solar [5]
Karakteristik Unit Batasan Metode Uji
ASTM/Lain Minimun Maksimum
Angka Setana 48 - D 613
Indeks Setana 45 - D 4737
Berat Jenis pada 15 °C Kg/m3 815 870 D 1298/ D
4052
Viskositas pada 40 °C mm2/s 2.0 5.0 D 445
Kandungan Sulfur % m/m - 0.35 2) 0.303) 0.254) 0.055) 0.0056)
D 2622 D 5453 D 4294 D 7039
Distilasi: D 86
T 90 °C - 370
Titik Nyala °C 52 - D 93
Titik Tuang °C - 18 D 97
Residu Karbon % m/m - 0.1 D 4530
Kandungan Air mg/kg - 500 D 1744
Biological Grouth *) - Nihil
Kandungan FAME *) % v/v - 10
Kandungan Metanol dan
Etanol*) % v/v Tak terdeteksi D 4815
Korosi Bilah Tembaga merit - Kelas 1 D 130
Kandungan Abu % m/m - 0.01 D 482
Kandungan Sedimen % m/m - 0.01 D 473
Bilangan Asam Kuat mg
KOH/g - 0 D 664
Bilangan Asam Total mg
KOH/g - 0.6 D 664
Partikulat mg/l - - D 2276
Penampilan Visual - Jernih dan Terang
Warna No.
ASTM - 3.0 D 1500
Lubricitry
(HFFR wear scar dia.
@60℃
micron - 460 7) D 6079
*) Kandungan FAME mengacu pada peraturan Menteri ESDM No. 25 Tahun 2013 Tentang Perubahan Atas Peraturan Menteri ESDM No. 32 Tahun 2008 tentang Penyediaan, Pemanfaatan, dan Tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain.
1) Menurut SK Dirjen Migas No.978K/10/DJM/2013 tanggal 19 November 2013
2) Batasan 0.35% setara dengan 3500 ppm, berlaku pada tahun 2015.
3) Batasan 0.30% setara dengan 3000 ppm, berlaku mulai 1 januari 2016.
4) Batasan 0.25 % setara dengan 2500 ppm, berlaku mulai 1 januari 2017.
5) Batasan 0.05% setara dengan 500 ppm, berlaku mulai 1 januari 2021.
6) Batasan 0.005% setara dengan 50 ppm, berlaku mulai 1 januari 2025.
7) Berlaku mulai 1 januari 2016.
Catatan umum:
1 Aditif harus compatible dengan minyak mesin (tidak menambah kotoran mesin/kerak)
Aditif yang mengandung komponen pembentuk debu (ash forming) tidak diperbolehkan.
2 Pemeliharaan secara baik untuk mengurangi kontaminasi (debu, air, bahan bakar lain,dll).
3 Pelabelan pada pompa harus memadai dan terdeteksi
2.10.2 Nilai Kalor Bahan Bakar
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksidasi akan menghasilkan panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai kalor bahan bakar. Bedasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nili kalor bawah.
Nilai kalor atas (High Heating Value), merupakan nilai kalor yang diperoleh dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan melepaskan panas latennya.
Nilai kalor bawah (low Heating Value), merupakan nilai kalor bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15% dengan kata lain setiap satu satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses pembakaran sempurna, air yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol hidrogennya. Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang tercampur dalam bahan bakar (moisture) [8].
2.10.3 Klasifikasi Bahan Bakar Minyak Solar
ASTM membagi bahan bakar solar menjadi tiga grade, yaitu:
Grade No.1-D : Bahan bakar distilat ringan yang mencakup sebagian fraksi kerosin dan sebagian fraksi minyak gas, digunakan untuk mesin diesel otomotif dengan kecepatan tinggi.
Grade No.2-D : Bahan bakar distilat tengahan bagi mesin diesel otomotif, yang dapat juga digunakan untuk mesin diesel bukan otomotif, khususnya dengan kecepatan dan beban yang sering berubah- ubah.
Grade No.4-D : Bahan bakar distilat berat atau campuran antara siatilat dengan minyak residu, untuk mesin diesel bukan otomotif dengan kecepatan rendah dan beban tetap [7]
2.10.4 Spesifikasi Mutu Bahan Bakar Minyak Solar
Bahan bakar minyak harus memenuhi persyaratan spesifikasi teknis tertentu sesuai dengan kebutuhan penggunaannya. Dalam hal ini spesifikasi bahan bakar tergantung dari jenis dan tipe kendaraan. Spesifikasi nasional di setiap negara berbeda-beda, tergantung kondisi negara tersebut, seperti jenis dan populasi kendaraan, ketersediaan bahan baku, kemampuan kilang, sistem distribusi, faktor ekonomis dan peraturan keselamatan kerja dan lingkungan.
Bahan bakar minyak solar untuk kendaraan bermesin penyalaan kompresi yang beredar di Indonesia diatur dan dibatasi dengan spesifikasi yang ditetapkan oleh pemerintah (Direktorat Jendral Minyak dan Gas Bumi) [6]. Bahan bakar minyak solar untuk kendaraan bermotor yang beredar dipasaran adalah sebagai berikut:
a. Solar 48
Bahan bakar solar 48 adalah bahan bakar yang mempunyai angka setana CN minimal 48. Mutu solar 48 ini dipasaran di Indonesia dibatasi dengan spesifikasi bahan bakar minyak solar jenis 48 sesuai dengan surat keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor 3675K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006 [6].
b. Solar 51
Bahan bakar minyak solar 51 adalah bahan bakar minyak solar yang mempunyai angka setana minimal 51 dengan kadar sulfur lebih sedikit dibanding
solar 48. Kandungan sulfur solar 51 maksimal 0,05 % m/m atau 500 ppm sedang solar 48 maksimalnya adalah 0,35 % m/m atau 3500 ppm [6].
