Persyaratan BBM Bensin Otomotif Yang Baik

Mesin otomotif yang kinerjanya tinggi, maka BBM harus memenuhi spesifikasi yang tepat, di antaranya bervariasi sesuai dengan lokasi dan suhu lingkungan dan ketinggian daerah.

1.      Harus mudah menguap dan terbakar sempurna ketika terjadi pengapian awal dalam setiap silinder mesin.

2.      Harus stabil secara kimia, tanpa menggumpal atau membentuk endapan polimerik.

3.      Tanpa terkontaminasi dengan kotoran partikel dan air.

4.      Ukuran mutu kualitas bensin yang paling di kenal adalah (RON) Reasearch Octan Number / Oktan.

·         Lebih mudah diketahui dari efek pada kinerja mesin jika suatu bahan bakar bensin yang nilai oktannya rendah.

·         Dalam siklus Otto, uap bensin dalam ruang bakar harus mulai terbakar  jika terjadi pengapian setelah pemicu api (busi) di tekan.

·         Kemudian bensin mulai terbakar dengan kobaran api dari depan yang kemudian memenuhi seluruh ruang pembakaran.

·         Jika bensin beroktan rendah akan cenderung terjadi pembakaran dini, ketika api berkobar memenuhi ruang pembakaran, maka ada sebagian bahan bakar yang belum terbakar (gas akhir ) yang mengalami pemanasan yang dapat meningkatkan kondisi suhu dan tekanan yang cepat, sehingga campuran bahan bakar dan udara akan mengalami reaksi kimia mengakibatkan terjadinya pengapian otomatis yang memicu terjadinya pembakaran semua campuran yang tersisa.

·         Sehingga terjadi kinerja dorongan kebawah yang halus yang mengganggu kinerja langkah piston, sehingga piston seperti mengalami efek pukulan spontan yang keras dan mengakibatkan piston tidak mampu merespon disebabkan terjadinya suatu hambatan mekanis yang besar pada bagian poros engkol dan piston yang lainnya.

·         Proses kinerja pelepasan energy yang cepat ini mengakibatkan efek fluktuasi tekanan pada silinder serta menimbulkan suara bising logam keras yang umumnya di sebut dengan “Knocking/Ngelitik” dan berdampak mengurangi jumlah kinerja efektif yang dapat dihasilkan oleh suatu mesin.

·         Dimana energy daya berubah menjadi suatu gelombang tekanan dengan panas yang tinggi memancar ke dinding silinder serta masuk ke dalam air pendingin, dan jika kinerja mesin di bawah kondisi ‘knocking’ ekstrim berlangsung lama, maka terjadi suatu efek pemanasan yang berlebihan dan kerusakan mesin bisa terjadi terutama pada proses keausan dan pelelehan pada komponen mahkota piston/Head Gasket dan Valve.

·         ‘Knocking’ tersebut pada dasarnya  disebabkan oleh terjadinya suatu reaksi kimia yang tidak di kehendaki di dalam ruang pembakaran.

·         Reaksi kimia ini adalah merupakan bagian daripada fungsi dari jenis bahan kimia tertentu yang terbentuk atau di tambahkan ketika bahan bakar di produksi dan kondisi lingkungan dimana dapat menyebabkan bahan bakar mengalami kompresi serta tenaga pukulan di dalam mesin.

·         Oleh karena itu, untuk penambahan atau modifikasi pembentukkan zat kimia tertentu di dalam bahan bakar serta parameter rancangan mesin harus di pahami lebih mendasar.

Faktor-faktor kendaraan

·         Dikarenakan efek kinerja ‘knocking’ merupakan reaksi kimia, maka akan sangat dipengaruhi oleh faktor suhu dan tempo reaksi, sebaliknya kondisi suhu bisa dipengaruhi oleh faktor-faktor luar seperti suhu dinding atau jumlah panas yang dilepaskan dalam  proses pembakaran, kelembaban (Humidity), tekanan udara, ketinggian tempat, yang secara langsung terkait dengan densitas campuran bahan bakar-udara (A/F).

·         Faktor kendaraan yang meningkatkan densitas muatan, suhu ruang pembakaran, tempo reaksi yang berlangsung akan sangat mempengaruhi efek terjadinya ‘knocking’, dalam hal ini faktor-faktor design dan operasional mesin yang mempengaruhi timbulnya ‘knocking’ adalah :

“Knocking Meningkat”	“Knocking Menurun”
Rasio Kompresi Tinggi	Turbulensi Tinggi
Siklus Pengapian Terlalu Lama	Daur Ulang Gas Buang
Suhu Pendinginan Tinggi	Pengisian Udara Dingin
Ketika Pengisian Terjadi Turbulensi  atau Pengisian Yang Berlebih.	Ketinggian Lokasi Yang Meningkat
Terdapat Endapan Pada Ruang Pembakaran	Kelembaban Tinggi
Beban Kinerja Mesin Yang Berlebihan	Beban Kinerja Mesin Normal

·         Umumnya suatu usaha untuk meningkatkan efisiensi atau tenaga daya mesin akan berdampak terjadinya efek kinerja ‘knocking’. Rasio kompresi yang tinggi akan meningkatkan suhu awal muatan bahan bakar-udara (A/F) dan juga suhu pembakaran optimumnya.

·         Adanya unsur endapan pada ruang bakar akan sangat mengisolasi dan mengurangi jumlah panas yang dilepaskan menuju pendingin, sehingga akan meningkatkan suhu ruang pembakaran.

·         Memperpanjang tempo siklus maka api dari busi akan memberikan waktu lebih bagi unsur gas yang tersisa untuk mendorong efek reaksi ‘knocking’ dini.

·         Kondisi lingkungan yang mempengaruhi seperti di daerah ketinggian, kerapatan udara lebih rendah dan pembakaran muatan udara – bahan bakar (A/F) akan menimbulkan panas yang lebih sedikit, dan tempat yang dekat dengan pinggir pantai akan memerlukan oktan yang lebih tinggi, semakin tinggi lokasinya maka semakin berkurang persyaratan nilai oktannya. Campuran udara – bahan bakar (A/F) yang kurus (Lean) akan memerlukan nilai oktan yang tinggi.  

·         Kenaikan ketinggian tempat, pada umunya berubah secara NON-LINEAR, dan pada setiap kenaikan ketinggian tempat setinggi 300 meter sampai dengan 1.800 meter maka terjadi penurunan kebutuhan nilai oktan sebesar 1,4 RON. Dan pada ketinggian tempat di antara  1.800 meter sampai dengan 3.600 meter, maka terjadi penurunan kebutuhan nilai oktan sebesar 2,5 RON per setiap 300 meter. Khusus untuk kendaraan yang sangat modern dapat mengakomodinir turunnya permintaan nilai oktan sebesar 0,2 sampai dengan 0,5 MON per setiap kenaikan ketinggian 300 meter.

·         Penyetelan timing pengapian yang dimajukan (Advanced Timing) juga akan memerlukan nilai oktan yang tinggi, namun jika bensin yang digunakan beroktan rendah maka Engine Control Unit (ECU) akan memundurkan timing pengapian secara otomatis (Retard Timing).

·         Bahan bakar komersial yang dijual di SPBU mengandung bermacam-macam unsure hydrocarbon yang masing-masingnya mempunyai octane rating yang berbeda-beda, yang akan memberikan perilaku dan respon yang berbeda pada saat idle (Unloaded) dan pada saat dikendarai (Under Loading).

·         Diketahui juga selain mesin baru yang berperforma high compression ternyata bahwa persyaratan kebutuhan oktan yang lebih tinggi juga dibutuhkan pada kendaraan dengan mesin yang telah berumur/tua, dimana fenomena ini disebut juga dengan “Octane Requirement increase ( ORI),  perihal ini disebabkan oleh akibat akumulasi tumpukan deposit bahan bakar dan pelumas dalam ruang pembakaran yang bersifat isolative dan meningkatkan suhu dinding ruang pembakaran, sehingga berdampak meningkatkan kecenderungan terjadinya efek kinerja ‘knocking’.

·         Bilangan angka oktan bahan bakar tertentu dipilih oleh pemasok bahan bakar untuk diproduksi dan dijual dengan dipengaruhi oleh banyak factor seperti : biaya produksi bahan bakar untuk berbagai level oktan, dan jumlah konsumen yang membutuhkan berbagai bahan bakar dengan level oktan, dan kondisi dari persaingan, dan yang paling sulit adalah dalam menentukan kebutuhan konsumen. Tingkat kepekaan rata-rata konsumen untuk efek kinerja ‘knocking’ pada umumnya kurang peka, sehingga persyaratan bilangan oktan yang diterima oleh konsumen umumnya lebih rendah daripada pencatat survey dengan tingkat perbedaan rata-rata yang telah diperkirakan diantara bilangan oktan 3-5. Maka biasanya para pemasok bahan bakar akan menetapkan bahwa grade peremium harus memenuhi sebagian besar konsumen, umumnya diatas 90% dan untuk nilai oktan grade biasa/menengah ditentukan juga dengan cara yang sama.

·         Fungsi dan kompleks dari berbagai faktor yang melibatkan konsumen, produsen otomotif, pemasok bahan bakar, dimana dengan meningkatkan nilai oktan akan memerlukan biaya investasi yang besar dan biaya operasional dengan kenaikan harga bahan bakar, namun di lain pihak produsen otomotif akan banyak mengambil keuntungan dengan bahan bakar beroktan tinggi sehingga dapat menaikkan performa Compression Ratio mesinnya dan selanjutnya dapat membantu  keekonomisan tingkat konsumsi bahan bakar dikarenakan kinerja efisiensi panas yang lebih tinggi, namun mesin dengan High Compression akan lebih mahal untuk diproduksi, tetapi konsumen dapat lebih menghemat biaya bahan bakar selama usia pakai kendaraan tersebut berkinerja dalam keadaan prima.

  

Volalitas (Daya Penguapan)

·         Sifat bahan bakar bensin dengan kemampuan pengendalian terhadap reaksi penguapan (vaporisasi) adalah sangat penting bagi operasional kendaraan yang baik dan ditentukan dengan standar ASTM : Reid Vapor Pressure (RVP)/Tekanan uap Reid (ASTM D4953), Distilation Curve (Curva Distilasi) (ASTM D86) Vapor/Liquid Ratio (V/L)/Perbandingan uap/cairan pada suhu tertentu (ASTM D 2533) parameter dari metode spesifikasi ini digunakan untuk mendeskrisipkan volatilitas yang terkait dengan karakteristik kepastian kendaraan beroperasional dengan lingkungan yang baik. 

Vapor Lock (Banjir Uap)

·         Terkait spectrum pada saat operasional mesin adalah banjir uap, ini terkait dengan volatilitas yang terlalu tinggi, dimana banjir uap itu terjadi ketika bahan bakar yang menguap, sehingga mesin menjadi kekurangan atau kelebihan bahan bakar. Ini dapat terjadi pada saat kondisi suhu udara yang panas dan mesin kendaraan telah mencapai suhu operasi penuh. Pada saat ketika kendaraan terjebak dalam kemacetan lalu lintas yang padat dan mesin telah mencapai suhu tinggi bahan bakar telah mencapai titik didihnya. Kendaraan mesin injeksion dan berpelampung mempunyai pompa bahan bakar yang terletak didalam tangki dan aliran bahan bakar dengan tekanan positif, oleh dikarenakan itu kendaraan sekarang cenderung tidak mudah terjadi banjir uap di bandingkan dengan kendaraan dengan karburator yang lama. Untuk meminimalkan banjir uap tersebut maka sangat dibutuhkan menjaga tingkat kestabilan pendinginan sistem bahan bakar dan aliran dibawah tekanan positif. Dalam hal ini pemasok bahan bakar guna meminimalkan masalah ini menggunakan pencampuran bahan produk dengan tingkat volatilitas yang terkait dengan kondisi suhu dan lingkungan guna pencapaian standar rasio V/L sekitar di 20 (ASTM D4814). 

Back-End Volatility (Volatilitas Pada Komponen Terakhir)

·         Bahan bakar bensin mendidih pada suhu 150°C adalah komponen yang terakhir menguap, dikarenakan molekul pada kisaran ini mempunyai kerapatan energi yang tinggi dan berperan sangat penting untuk pencapaian tingkat keekonomisan bahan bakar dan jika senyawa pada kisaran titik didih ini terlalu banyak dapat menimbulkan masalah ketika mesin dalam keadaan dingin sehingga menyebabkan terjadinya efek “internal glazur/Penyegelan komponen ruang bakar oleh residu oil fin “terutama pada silinder, ring silinder, dinding silinder, saluran injektor serta nozzle yang kemudian dapat masuk ke dalam mesin sehingga berdampak mengencerkan minyak pelumas.Seharusnya pada bahan bakar tidak boleh terdapat komponen berat yang bereaksi tidak semuanya akan dapat mendidih dan kinerja pelumasan akan menurun dan menimbulkan endapan dalam ruang bakar, dengan dampak aromatik ring silinder terkondensasi merupakan sumber utama penyumbang terbesar endapan atau residu ini.Tingkat volatilitas yang rendah menyebabkan mesin sulit dinyalakan dan kemampuan kinerja operasional yang buruk, maka untuk itu ASTM telah merekomendasikan sebanyak 6 kelas volatilitas untuk mencapai kinerja operasional kendaraan yang layak dan pencegahannya, maka daripada itu di suatu Negara dapat ditetapkan 2 atau lebih kombinasi dari kelas ASTM tersebut untuk menentukan rentang volatilitas yang sesuai dengan catatan riwayat suhu tertinggi di Negara tersebut dalam setiap tahunnya.

Kejernihan Aliran (Cleanliness)

·         Bensin berkualitas baik harus jernih baik secara kimia dan fisika, dalam artian bensin tersebut tidak akan mengalami reaksi kimia ketika disimpan dan digunakan tidak membentuk produk samping yang tidak diinginkan seperti pasta, lumpur dan endapan. Tingkat kejernihan secara kimia untuk kepastian control komposisi hidrokarbon dengan menambahkan dengan semacam bahan aditif yang tepat.Tingkat kejernihan secara fisika menunjukkan di dalam bensin tidak terdapat unsure padatan-padatan yang tidak terlarutkan serta tidak mengandung air.

·         Setelah diproduksi dari refinery, bensin akan mengalami 2 macam degradasi oksidatif (penurunan mutu reaksi oksidatif) dimana pada tahapan pertama berlangsung pada kondisi suhu lingkungan dan periode tempo waktu yang lama, bisa selama 6 bulan sebagai acuan parameter batas penyimpanannya. Sedangkan pada tahapan kedua dampak terkait dengan stabilitas pada suhu tinggi dan berlangsung dalam tempo yang cepat yang dapat ditemui ketika bahan bakar mengalir melewati sistem input pada kendaraan. Kedua mekanisme degradasi tersebut memiliki rangkaian reaksi kimia yang serupa melibatkan oksidasi senyawa-senyawa yang ada didalam bahan bakar dan polimerisasi radikal bebas untuk membentuk pasta dengan berat molekul yang tinggi yang dapat mengakibatkan timbulnya endapan yang dapat merusak bagian dalam  injektor atau keran masuk bahan bakar. Senyawa yang biasanya mempunyai kualitas buruk biasanya olefin, terutama olefin konjugasi, dan senyawa-senyawa yang mempunyai stabilitas buruk biasanya dihasilkan dari proses ‘Cracking’, seperti ‘Thermal Cracking’, diantaranya “Visbreaking dan Steam Cracking serta Catalytic Cracking”. Terdapatnya unsur senyawa seperti sulfur dan nitrogen dapat menurunkan stabilitas dan memicu pembentukan GUM. Produsen otomotif memahami bahwa unsur tembaga akan mempercepat oksidasi bahan bakar, sehingga perlu kehati-hatian dan minimalis pemanfaatan tembaga dalam bahan-bahan yang terkait dengan sistem bahan bakar.