SELUK BELUK OCTANE DAN MESIN NGELITIK

(copas)

A. RON, MON, PON/AKI/RdON

Kondisi pengendaraan kendaraan bermotor dapat dibedakan menjadi dua keadaan:
1. Keadaan Tanpa Beban (IDLE)
2. Keadaan Dengan Beban (UNDER LOAD)

Ada kendaraan yang NGELITIK pada saat IDLE (walaupun jarang), dan ada kemungkinan waktu idle smooth, tapi sewaktu berjalan ngelitik. Kejadian ngelitik pada saat kendaraan berjalan dapat terjadi pada berbagai macam kondisi, Full Throttle Acceleration, High Constant Speed misalnya. Ngelitik akan mempercepat proses keausan dan kerusakan pada mesin, inilah yang harus dihindarkan.

Tanpa mengulas lebih dalam, secara fisik ada keterkaitan erat antara CR (Compression Ratio) dengan kwalitas BBM. Maka perlu dibuat Rating berupa angka pada BBM. Lalu bagaimana memberikan angka pada BBM dan apa sebutannya.

Bahwa minyak bumi yang diproses (refinery) menjadi bermacam-macam hydrocarbon masih banyak mengandung kotoran (impurity). Kandungan dan jenis impurity ini berbeda dari tempat ke tempat dimana minyak mentah (crude oil) diambil. Antara yang diambil dari Aceh dan Balikpapan berbeda. Pemberian nilai oktan sebagai standard reference, mestilah kepada BBM yang murni.

Ringkas cerita, pada tahun 1927 Graham Edgar mengusulkan untuk menggunakan dua macam hydrocarbon yang dapat dibuat semurni mungkin dan dalam kwantitas (jumlah) yang banyak. Kedua hydrocarbon itu adalah n-Heptane (normal-Heptane) sebuah “OCTANE”, hasil sintesa dari 2,2,4-trimethyl pentane, yang sekarang kita kenal dengan “ISO-OCTANE”. Octane mempunyai nilai anti knock yang tinggi, yang mana Graham Edgar mengusulkan menggunakan campuran kedua hydrocarbon itu sebagai “REFERENCE (ACUAN)”.

Alasan penggunaan n-Heptane dan Iso-Octane sebagai acuan adalah karena kedua-duanya mempunyai sifat-sifat yang serupa (volatility dan boiling point), dalam arti kata perubahan komposisi pencampuran 0:100 sampai 100:0 tidak akan berpengaruh besar pada volatility, sehingga tidak akan berpengaruh kepada pengujian rating.

Untuk memudahkan perhitungan, karena komposisi kandungan dalam BBM dinyataakan “persentase”, maka nilai Octane dari Iso-Octane diberi angka “100” dan n-Heptane diberi angka “0”, keduanya sebagai “Reference (Acuan)”. Dari sinilah munculnya Bilangan/Nilai Octane (Octane Number). Campuran 90% Iso-Octane dan 10% n-Heptane mempunyai octane rating = 90.

BBM komersial (yang dijual SPBU) mengandung bermacam-macam hydrocarbon yang masing-masingnya mempunyai octane rating yang berbeda-beda. Kandungan BBM yang bermacam-macam ini akan memberikan perilaku (Behavior) dan RESPONS yang berbeda pada saat IDLE (Unloaded) dan pada saat dikendarai (Under Loading), maka perlu dilakukan dua jenis pengujian Octane Rating.

Pengujian Octane Rating pada kondisi IDLE disebut dengan Research Octane Rating (RON), sedang pengujian pada kondisi terbebani (under loading) disebut dengan Motor Octane Number (MON). Perilaku dan respons BBM yang berbeda pada kedua kondisi tersebut akan memberikan nilai yang berbeda. Berdasarkan statistik data pengujian nilai RON selalu lebih tinggi dari MON.

Perbedaan nilai antara RON dan MON disebut dengan SENSITIVITY (RON-MON). Sebagai indikasi nilai sensitivty BBM adalah 6 s/d 10. Perbedaan angka itu tidaklah mutlak (absolute), karena tergantung dari campuran dalam BBM. Ada kemungkinan nilai perbedaan ini lebih dari 10. Hanya pada umumya diambil gampangnya saja S = 10.

Semakin Kecil nilai sensitivity, maka perilaku dan respons baik pada pengendaraan tak terbebani dengan pengendaraan terbebani akan kecil. Semakin besar nilai sensitivity, maka semakin besar jurang perbedaan perilaku dan respons saat Idle dan Under-loaded.

Disini pentingnya kedua-dua RON dan MON diketahui melalui pengujian. Untuk marketing strategy, kebanyakan SPBU menggunakan angka RON, karena akan memberikan dampak psikologis, makin besar Octane Rating akan semakin bertenaga. Bagi yang Jujur maka akan memasang nilai MON karena lebih representative (persentase underloading akan lebih besar ketimbang idle), tapi dampak marketing nya nggak menolong. Maka dibuatlah kompromi dan muncullah definisi (RON+MON)/2 = AKI = PON = RdON. Nilai AKI atau PON atau RdON ini tidak berdasarkan pengujian, yang diuji RON dan MON. Bagaimana kita dapat AKI atau PON atau RdON kalau hanya yang diuji RON saja.

Ada salah satu dukungan perlunya dilakukan test RON dan MON. Pada akhir tahun 1960, pabrik mobil di jerman menemukan mesin mereka hancur sewaktu meluncur di autobahn, walaupun menggunakan BBM dengan RON sesuai spesifikasi. Ternyata BBM yang digunakan setelah diuji ulang dengan metode test MON, nilai sensitivity-nya besar. Walhasil perlu ditest juga MON untuk menentukan nilai Sensitivity, yang selanjutnya dimasukkan dalam spesifikasi mobil buatan mereka. Tetap bahwa Eropa (termasuk UK), melakukan Test RON dan MON. Hanya untuk marketing tool mereka gunakan RON pada Petrol Station sebagai salah satu strategi pemasaran (alasan psikologis – makin besar Octane makin Bertenaga). Jadi bukan persoalan kiblat-kiblatan, Shell & Petronas berkiblat ke Eropa sedang Pertamina berkiblat ke USA. USA lebih fair dengan menggunakan (RON+MON)/2 pada Petrol Station mereka. Semua terserah pada masing-masing pembuat BBM, mau makai RON silahkan, makai MON silahkan, makai PON/RdON/AKI juga silahkan.

Memang harga peralatan pengujian cukup mahal, yang paling sederhana berharga US$ 400,000.00. Maka dibuatlah “Alat Ukur” (Octane Analyzer) dengan memasukkan data base harga RON dan MON berbagai Hydrocarbon yang telah menjalani Test RON dan MON, tentunya dengan harga relative murah.

Dengan Alat Ukur yang dipunyai Raden Pertamina, si Raden bisa meracik BBM dan mengukur Octane Ratingnya dengan alat ukur octane. Katakanlah bahwa alat ukur itu dapat mengukur RON dan MON bahkan sekaligus AK/PON/RdON nya. Maka yang akan di klaim oleh Raden Pertamina adalah bacaan RON, katakan RON 99.9, tapi MON nya rendah hingga S nya besar.

Katakanlah Formulasi BBM RON-95 Petronas dan Shell mempunyai nilai sensitivity 6, jadi MON nya adalah 89, sehingga memberikan AKI / PON / RdON = 92. Sedang formulasi BBM-nya Pertamina yang RON 99.9, mungkin mempunyai nilai sensitivity 18 (Who Knows ? lihat kasus Autobahn di atas), sehingga AKI / PON / RdON nya hanya 90.9. Ini berarti perilaku dan respons tarikannya (underloading) RON-99.9 Pertamina KALAH dengan Shell dan Petronas RON-95 (ini baru salah satu parameter), belum lagi melibatkan parameter yang lain, seperti Flame Speed dan Distribusi Octane dalam Ruang Bakar.

Standard Test RON dan MON diawali dengan standard ASTM, kemudian diadopsi oleh Eropa menjadi EN Standard. Di Inggris jadi BS-EN, di Prancis AFNOR-EN dan lain lain, yang jelas, tetap mengacu pada EN Standard yang mengadopsi ASTM Standard.

Karena Standard testingnya sama, maka RON Eropa akan sama dengan RON USA. MON Eropa sama dengan MON USA. Yang dipaparkan di UK adalah angka RON, sedang di USA (RON+MON)/2, tentu saja USA lebih rendah. Bukan dengan cara Analogi Imperial Gallon (Gallon UK) lebih besar dari pada Gallon USA.

 

B. Octane Number Requirement (ONR)

Octane Number Requirement (ONR), ditentukan dengan menggunakan serangkaian BBM standar. Biasanya digunakan BBM acuan (reference) : yaitu Iso-Octane yang diberi bilangan oktan 100 dan n-Heptane yang diberi bilangan oktan 0. Campuran dari keduanya akan memberikan gambaran berapa nilai oktan. Misalnya sebuah campuran 90% Iso-Octane dengan 10% n-Heptane akan mempunyai nilai oktan 90. Nilai octane lebih dari 100 diperoleh dengan menggunakan metoda extrapolasi berdasarkan rantai ikatan unsure-unsur Carbon dan Hydrogen. Toluene yang dapat dibuat semurni mungkin nilai RON nya sama dengan 120.

Contoh serial bahan BBM yang digunakan untuk test ONR adalah :

1.Bilangan Oktan 100 – Murni Iso-Octane
2.Bilangan Oktan 98 – Campuran 98% Iso-Octane dan 2% n-Heptane
3.Bilangan Oktan 96 – Campuran 96% Iso-Octane dan 4% n-Heptane
4.Bilangan Oktan 94 – Campuran 94% Iso-Octane dan 6% n-Heptane
5.Bilangan Oktan 92 – Campuran 92% Iso-Octane dan 8% n-Heptane
6.Bilangan Oktan 90 – Campuran 90% Iso-Octane dan 10% n-Heptane
7.Bilangan Oktan 88 – Campuran 88% Iso-Octane dan 12% n-Heptane
8.Bilangan Oktan 86 – Campuran 86% Iso-Octane dan 14% n-Heptane
9.Bilangan Oktan 84 – Campuran 84% Iso-Octane dan 16% n-Heptane
10.Bilangan Oktan 82 – Campuran 82% Iso-Octane dan 18% n-Heptane
11.Bilangan Oktan 80 – Campuran 80% Iso-Octane dan 20% n-Heptane

Kendaraan kemudian diuji pada berbagai kondisi dan beban, dengan menggunakan serangkaian BBM yang sudah disiapkan, satu-persatu mulai dari BBM yang ber-oktan tinggi (100) kemudian menurun sampai dideteksi adanya Knock (ngelitik).

Berbagai macam kondisi-kondisi untuk menentukan Maksimum Nilai Oktan umumnya tidak konsisten. Dari sekian banyak kondisi ekstrim yang mungkin, kondisi yang paling sering dilakukan dalam testing untuk menentukan Maksimum Nilai ONR adalah :

1. Full Throttle Acceleration dari kecepatan rendah dengan menggunakan GEAR Tertinggi. Atau
2. Full Throttle pada kecepatan Konstan.

EMS akan mengatur ignition timing sesuai dengan nilai oktan formulasi BBM uji diatas. Perlu diperhatikan bahwa hasil pengujian yang didapat adalah MON, karena full scale test dilakukan pada kondisi under loading, bahkan pada kondisi ekstrim seperti diatas. Makisum ONR memanglah menarik untuk dijadikan sebagai “Recommended Fuel Rating”. Biasanya ONR ini yang notabene MON diubah terlebih dahulu kedalam RON dengan asumsi nilai sensitivity adalah 10.

Namun demikian, konsumen jarang melakukan pengendaraan seperti pada kondisi ekstrim pengujian tersebut yang hanya dilakukan oleh para Test Driver, maka para pembuat kendaraan bermotor akan menurunkan dan mematok ONR disesuaikan dengan ketersediaan Octane Rating BBM yang ada di pasaran. Walaupun dengan CR yang tinggi, yang semestinya bisa menggunakan ONR yang lebih tinggi, kalau nggak ada di pasaran juga nggak ada artinya. Dengan mematok ONR (Maximum dan Minimum) pada harga CR mesin yang akan dibuat, barulah mereka akan memprogram ECU.

 

C. PENGARUH GEOMETRIC COMPRESSION RATIO (CR)

Sudah menjadi pengetahuan para motorist, bahwa untuk engine design yang sama, peningkatan Geometric Compression Ratio (CR) akan memerlukan nilai Oktan BBM yang lebih tinggi. Secara teori Thermodinamika, bahwa peningkatan CR akan meningkatkan Effisiensi Teoritis. Dikatakan Teoritis karena campuran BBM dan udara dalam ruang bakar dianggap Gas Sempurna – Ideal Gas, yang memenuhi persamaan :

Efficiency = 1 – (1/CR)^(gamma-1)

dimana gamma adalah perbandingan Kapasitas Panas pada Tekanan dan Volume yang tetap (Cp/Cv). Ada indikasi-indikasi bahwa Effisiensi Panas mencapai harga maksimum pada CR sebesar 17 : 1 pada SI Engine. Namun pada kebanyakan mobil dengan CR tinggi hanya berkisar 10:1 ke 11:1. Ada juga yang mendisain sampai 12:1 (yang ini bisa dihitung dengan jari).

Gain Effisiensi yang paling baik adalah apabila mesin dekat dengan kondisi Ngelitik (tapi kayak ngelitik). Disinilah perlunya Knock Sensor. Mesin dengan CR rendah adalah kurang effisien karena tidak bisa memberikan tenaga pembakaran sebanyak mungkin relatif terhadap tenaga pembakaran sempurna.

Dari pembahasan A dan B diatas (dengan asumsi nggak pakai EMS), di dapatlah tabel berikut (ONR sudah dikonversi ke dalam RON dengan asumsi Sensitivity S=10)

Compression Ratio – 5:1 Octane Requirement 72 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 21%
Compression Ratio – 6:1 Octane Requirement 81 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 25%
Compression Ratio – 7:1 Octane Requirement 87 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 28%
Compression Ratio – 8:1 Octane Requirement 92 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 30%
Compression Ratio – 9:1 Octane Requirement 96 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 32%
Compression Ratio – 10:1 Octane Requirement 100 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 33%
Compression Ratio – 11:1 Octane Requirement 104 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 34%
Compression Ratio – 12:1 Octane Requirement 108 RON, Brake Thermal Efficiency (BTE), pada Full Throttle : 35%

 

D. PARAMETER YANG MEMPENGARUHI PERSYARATAN/PERMINTAAN NILAI OKTAN

1. Ukuran Diameter Silinder … Semakin besar ukuran Diameter Silinder, maka akan memerlukan Oktane yang lebih besar/tinggi. Seperti halnya ukuran diameter silinder untuk pesawat terbang yang menggunakan mesin piston … diameternya besar (diperlukan untuk cruising) … maka akan memerluka oktan yang besar … umumnya untuk pesawat nilai Oktan-nya adalah RON100.
Biasanya diberikan spek mesin BORE x STROKE … supaya bisa minum Oktan yang rendah … cari BORE yang KECIL sewaktu membandingkan antara satu boil dengan boil yang lain.

2. Kepala Silinder (Cylinder Head) yang menggunakan bahan BESI COR akan memerlukan Oktan yang lebih tinggi ketimbang menggunakan Bahan ALUMINIUM.
Kebanyakan sekarang Toyota banyak menggunakan Cylinder Head yang bahan-nya ALUMINIUM … hal ini bertujuan agar bisa mendapatkan CR yang tinggi dengan nilai OKTAN BBM yang lebih rendah.

3. Campuran Udara BBM (AFR) yang LEAN/KURUS akan memerlukan Nilai Oktan yang lebih besar.

4. Engine Coolant Temperature ECT, semakin tinggi temperaturenya maka akan memerlukan Oktan yang lebih tinggi. Umumnya yang paling IDEAL adalah 73 oC … namun kebanyakan mobil menggunakan Thermostat dengan rating temperature di atas 80 oC.

5. Timing Pengapian yang dimajukan (Advanced Timing), juga akan memerlukan Oktane yang lebih tinggi. Jika menggunakan Bensin dengan Oktan yang lebih rendah … maka ECU akan mengundurkan Timing Pengapian.

6. Intake Air Temperature (Suhu Udara Masuk), semakin tinggi maka memerlukan oktan yang lebih tinggi.
Kanaikan temperature udara luar sebanyak 5.6 oC … akan menaikkan permintaan MON sebanyak 0.44 s/d 0.54.

7. Kelembaban (Humidity) ….. Udara yang Kering (kelembabannya rendah) akan memerlukan nilai oktane yang lebih tinggi.
Setiap kenaikan kelembaban absolut sebesar 1.0 g water/kg permintaan nilai oktan berkurang 0.25 – 0.32 MON.

8. Tekanan Barometer Udara, … semakin tinggi tekanan barometer Udara … diperlukan oktan yang lebih tinggi.

9. Ketinggian Tempat … Jika tempatnya adalah dekat dengan laut (sea Level) maka akan memerlukan oktan yang lebih tinggi. Semakin tinggi tempatnya maka semakin kuranglah persyaratan nilai oktannya.
Kenaikan ketinggian tempat, umumnya berubah secara NON-LINEAR. Setiap kenaikan ketinggian tempat 300 meter, maka ada penurunan permmintaan nilai oktan sebanyak 1.4 RON sampai pada ketinggian 1800 meter. Ketinggian tempat antara 1800 meter s/d 3600 meter, permintaan penurunan nilai oktan sebesar 2.5RON/300m. Mesin-mesin boil yang canggih udah bisa meng-akomodir perubahan ini … dan pukul rata permintaan nilai Oktan TURUN 0.2 s/d 0.5 MON setiap kenaikan ketinggian 300 meter.
Contohnya saja … sebuah boil perlu MON 82 pada ketinggian permukaan laut … kalau berada di Dieng yang ketinggiannya 2100 meter … maka Oktan BBM yang bisa digunakan MON 78.5 s/d 80.6 …. Gamblangnya jika tinggal di Jakarta BBM yang diperlukan misal … PERTAMAX … sekiranya pulang lebaran ke dieng … maka sewaktu beroperasi di Dieng cukup menggunakan PREMIUM.

About these ads

Perihal sekedarblog
Aku hanya aku adanya; Aku bukan yang nampak aku; Aku seperti silih bergantinya hitam putih; Artikupun samar kumengerti

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: