Bahan Bakar Solar

1. Persyaratan oleh pabrik

Bahan bakar solar idealnya harus dapat mengalir dengan mudah pada semua temperatur sehingga tidak terhambat oleh perubahan suhu. Bahan bakar ini juga harus bersih dari kotoran sehingga tidak mengotori saluran bahan bakar dan menjumbat injektor atau bahkan merusak pompa injeksi, harus mudah terbakar tetapi tidak menimbulkan detonasi dan dapat terbakar dengan tenang tidak menimbulkan suara yang membisingkan. Solar juga dituntut pembakarannya bersih dan tuntas sehingga tidak menimbulkan kotoran dan polusi udara, serta hemat bahan bakar. Untuk itulah bahan bakar solar dikembangkan kualitasnya agar memenuhi kebutuhan atau tuntutan tersebut, walaupun tidak akan bisa memenuhi tuntutan yang ideal tersebut, namun paling tidak dapat mendekati tuntutan tersebut.

Ada beberapa karakteristik yang dianggap penting yang harus dipenuhi pada kendaraan yakni:

o   Mudah di start

o   Tenaganya cukup

o   Low noise

(Suara yang timbul pada diesel disebabkan oleh mekanis dan pembakaran. Semakin tinggi angka cetan suara menjadi berkurang karena ignition delay pendek shg bahan bakar belum menumpuk. Ada desain yang dilakukan dengan mennyemprotkan sedikit solar pada awal penyemprotan kemudian diikuti dengan penyemprotan yang cepat sehingga sedikit solar yang terbakar pada awal pembakaran dan akan mengurangi suara yang ditimbulkan)

o   Hemat bahan bakar

o   Keausan rendah

o   Dapat operasi pada temperatur rendah

o   Filter tahan lama

o   Emisi rendah

Oleh karena itu pemakaian solar sebagai bahan bakar harus memperhatikan juga persyaratan diatas sehingga tidak merugikan masyarakat pemakai.

1. Starting

Pada saat mesin dihidupkan pertama kali maka satu-satunya sumber panas adalah udara yang dikompresikan didalam silinder. Dinding silinder masih cukup dingin sehingga mungkin akan ikut mengurangi panas tersebut. Dibarengi dengan putaran start yang lamban maka langkah kompresi juga lebih lambat sehingga lebih banyak panas yang hilang untuk memanaskan dinding silinder ini. Bahan bakar yang mudah terbakar akan memerlukan waktu yang pendek untuk startnya. Bahan bakar ini harus memiliki angka cetan yang memadai. Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa solar dengan angka cetan 40 sudah memenuhi untuk start dingin.

Namun demikian kondisi dingin ini akan tetap berpengaruh pada hasil pembakaran yang biasanya menampakkan asap putih yang disebabkan oleh sebagian bahan bakar yang belum terbakar. Apabila gas bekas pembakaran ini kena mata akan terasa pedih. Hal ini akan lebih terasa apabila banyak mesin diruangan tertutup menstart bersama-sama.  Keadaan ini hanya terjadi beberapa saat sebelum ruangan pembakaran belum cukup panas. Semakin tinggi angka cetan maka keadaan ini akan berlangsung lebih cepat.

2. Cetane Number

Cetane Number, atau diterjemahkan menjadi angka Cetan, adalah ukuran kualitas penyalaan atau pembakaran dari bahan bakar solar berdasarkan pada “ignition delay” pada mesin. (semakin tinggi angka cetan maka semakin pendek ignition delay nya dan semakin bagus solar tersebut dan lebih tahan terhadap detonasi). Ignition delay atau sering disebut penundaan penyalaan adalah jarak atau waktu antara penyemprotan bahan bakar dengan mulai terbakarnya solar.

Penentuan angka cetan  adalah dengan cara mencampur dua macam bahan bakar yang akan diuji pada “Cooperative Fuel Research (CFR)”.Bahan bakar yang dicampur adalah Hexadecane(C₁₆ H₃₄) atau disebut juga dengan nama “n-Cetane” yang memiliki angka cetan 100 dengan hepta methyl nonane dengan angka cetan 15.Untuk mendapatkan angka cetan digunakan rumus : % n-Cetane + 0,15 (% hepta methyl nonane).

Cetan nunmber pada diesel dan octan number pada bensin adalah sama-sama ukuran ketahanan bahan bakar terhadap terjadinya detonasi. Namun demikian cetan number menunjukkan ketahanan pada diesel dimana bahan bakar harus segera terbakar sementara angka oktan menunjukkan ketahanannya untuk tidak segera terbakar dengan cepat. Dari dua keadaan ini nampak bahwa bahan bakar dengan  angka cetan tinggi berarti memiliki angka oktan rendah, begitu pula sebaliknya.

3. Pengaruh angka cetan pada kinerja mesin (motor)

Semakin tinggi angka cetan maka bahan bakar akan segera terbakar begitu disemprotkan kedalam silinder yang sedang akhir kompresi, sementara bahan bakar yang memiliki angka cetan yang rendah masih memerlukan waktu untuk memulai terbakar(ignition delay) sehingga cenderung menimbulkan detonasi karena akumulasi bahan bakar cukup banyak dan tekanan naik dengan tiba-tiba. Akibat yang lain adalah bahan bakar belum habis terbakar saat pembuangan sudah tiba sehingga cukup banyak asap yang keluar sebagai gas buang.

Semakin rendah angka cetan semakin lama ignition delay, sebagai contoh bila angka cetan turun dari 53 menjadi 41 maka ignition delay bertambah sekitar 2 derajat engkol. Penurunan dari 53 ke 38 terjadi peningkatan kecepatan kenaikan tekanan 50%.

Semakin rendah angka cetan kebisingan juga bertambah karena bahan bakar terbakar hampir bersamaan dalam jumlah yang banyak yakni setelah terjadi akumulasi bahan bakar yang disemprotkan oleh injektor karena bahan bakar tidak langsung terbakar. Karena bahan bakar terbakar hampir bersama-sama maka tekanan akan naik dengan tiba-tiba dan menyebabkan timbul suara yang sangat keras pula.

Sementara hubungan antara angka cetan dengan temperatur yang dibutuhkan untuk memulai pembakaran adalah berbanding terbalik, artinya semakin rendah  angka cetan dari solar maka diperlukan temperatur yang lebih tinggi untuk membakarnya.

Angka cetan juga sedikit berpengaruh terhadap pemakaian bahan bakar sehingga  semakin rendah angka cetan maka semakin menurun kebutuhan bahan bakar karena nilai bakar nya sedikit lebih tinggi.

4. Volatility

Volatility adalah kemampuan penguapan bahan bakar solar.

Semakin tinggi angka cetan maka akan semakin rendah bau dan asap yang dihasilkan dari pembakaran. Namun demikian faktor desain mesin juga mempengaruhi keadaan ini, misalnya seperti terlihat pada gambar terlampir bila motor dilengkapi dengan pengisian turbo charger. (15.9 dan 15.10)

5. Density

Density bahan bakar adalah kerapatan bahan bakar (semakin tinggi dinsity semakin berat bahan bakar tersebut), dimana semakin tinggi  kerapatan bahan bakar maka semakin tinggi daya mesin yang dihasilkan dan semakin tebal pula asapnya. Hal ini disebabkan oleh jumlah bahan bakar yang masuk kedalam silinder dilihat dari berat semakin banyak. Oleh karena itu hal ini dapat diatasi dengan mengurangi jumlah penyemprotan bahan bakar kedalam silinder yang berarti akan menghemat bahan bakar. (Gb. 15.12, 15.13, dan 15.14)

6. Viscosity

Viskositas sering disebut juga dengan kekentalan adalah resistensi bahan bakar untuk mengalir. Semakin tinggi viskositas bahan bakar maka semakin sulit untuk mengalir karena bahan bakar tersebut semakin kental.

Viskositas biasa dinyatakan dalam Poise atau dalam Stoke. Kekentalan sangat berpengaruh terhadap penyemprotan bahan bakar, namun demikian tidak boleh terlalu kental dan terlalu cair. Bila terlalu kental akan ada masalah pada saat dingin yakni berakibat kurangnya solar yang terisap oleh plunyer terutama untuk kecepatan tinggi sehingga hanya sedikit solar yang dapat disemprotkan kedalam silinder dan mengakibatkan daya motor akan turun, begitu juga  kalau terlalu cair juga masalah pada saat terlalu panas yakni kekurangan tenaga karena yang disemprotkan ke dalam silinder menjadi berkurang. Hal ini disebabkan karena bila solar terlalu cair maka kerapatan antara plunyer dan silindernya menjadi kurang apalagi kalau putaran lambat sehingga hanya sedikit solar yang disemprotkan kedalam silinder. Bahkan apabila terlalu cair maka diesel akan mengalami kesulitan untuk restart setelah diesel dimatikan pada kondisi panas, karena hanya sedikit solar yang dapat disemprotkan ke silinder pada waktu start.

7. Fuel Economy

Motor diesel dikatakan lebih hemat pemakaian bahan bakarnya terutama dipengaruhi oleh pemakaian tekanan kompresi yang sangat tinggi sehingga efisiensi termis yang cukup tinggi dan nilai bakar yang tinggi

Penggunaan disel dengan Indirect injection menghasilkan diesel dengan suara yang lebih rendah dan tidak terlalu sensitif terhadap perubahan kualitas bahan bakar. Namun demikian bahan bakar yang digunakan lebih boros daripada jenis direct injection. Hal ini disebabkan karena adanya faktor kehilangan panas pada jenis indirect injection.

Karakteristik solar

Asal minyak mentah	HC content	Cetan number	Sulfur content	Cloud point	Nilai kalor
UK/Norway	Paraffinic	High	Low/ Medium	High	Low
Denmark	Naphthenic	Moderate	Low	Low	Moderate
Timur tengah	Paraffinic	High	High	High	Low
Nigeria	Naphthenic	Low	Low	Low	Moderate
Venezuela/Mexico	Naphthenic/ Aromatic	Very Low	Low/ Medium	Low	High
Australia	Paraffinic	High	Low	High	Low
Indonesia	Paraffinic	High	Low	High	Low

Mengapa dikatakan bahwa motor diesel lebih hemat bahan bakarnya?