Oli yang bagus untuk mesin itu tidak butuh viscosity index yang tinggi tinggi amat, banyak yang salah mengerti soal VI dan HTHS

Penulis menjumpai bahwa ada beberapa orang yang memilih oil berdasarkan viscosity indexnya (indek kekentalan). Mereka menganggap bahwa oli dengan VI tinggi itu bagus. Tidak masalah sebenarnya karena banyak yang punya alasan kuat untuk itu. Yang jadi masalah adalah alasan mereka untuk itu tidak benar. Ada yang karena menganggap oli mesin dengan VI tinggi itu lebih stabil, dan lebih tidak mudah mengalami viscosity break down.

Penulis akan mencoba menjelaskan mengapa kita tidak perlu mencari oli yang VI nya tinggi. Namun sebelum itu perlu diketahui bagaimana sebenarnya arti dari viscosity index.

Penjelasan yang benar tentang arti dari viscosity index

Penjelasan tentang VI yang banyak beredar seringkali rancu dan bisa membuat salah pengertian. berikut contoh penjelasannya:
Tips Memahami Makna DiBalik Kode SAE Oli Mesin Untuk Motor

VI= ukuran kemampuan suatu oli mesin dalam menjaga kestabilan kekentalan oli mesin dalam rentang suhu dingan sampai tinggi. Semakin tinggi VI semakin baik kestabilan kekentalannya.

Memahami spesifikasi oli mesin

Viskositas oli akan berubah ketika temperatur berubah. Saat temperatur tinggi maka viskositasnya menjadi lebih kecil alias lebih encer. Tiap oli akan berbeda saat kapan dan seberapa besar viskositasnya berubah pada temperatur tertentu. Angka kestabilan viskositas ini didefinisikan sebagai Viscosity Index (VI).

 

Kedua penjelasan diatas itu benar, tapi karena kurang jelas, maka hasilnya banyak yang salah paham. Seperti contohnya berikut ini:
Memahami spesifikasi oli mesin

Angka VI menunjukkan kemampuan oli mesin mempertahankan viskositasnya pada kondisi tertentu. Artinya, kalau spesifikasinya mengatakan viskositasnya memenuhi grade SAE 20 maka pada temperatur yang berbeda akan menunjukkan perilaku selayaknya SAE 20, dengan kata lain kinerjanya stabil.

Angka VI tinggi menunjukkan stabilitas yang bagus. Makin tinggi makin bagus karena makin sedikit penyimpangannya terhadap standar,

Oli – Panther Mania

Viscosity Index: makin tinggi angka VI suatu oli, oli tsb. akan makin mampu menghadapi perlakuan extrem (tekanan, tempratur tinggi) molekulnya nggak mudah breakdown.

Hamrullah Otomotif – Bahan Bakar Pelumas – Materi 5

Kekentalan oli berkaitan dengan kemampuan bekerja oli pada suhu yang ekstrim, oli yang baik adalah oli yang mempunyai kekentalan stabil/ memiliki daya tahan terhadap suhu rendah (dingin) dan suhu tinggi (panas)

 

Karena pengertian yang salah sehingga diartikan VI tinggi itu artinya oli lebih stabil, bahkan sampai ada yang menganggap oli dengan VI tinggi itu akan lebih tahan shearing, padahal shearing ataupun Viscosity break down tidak berhubungan dengan VI.

Penyebab kesalahpahaman ini karena terjemahan dari penjelasan tentang viscosity index hanya fokus pada kata kata stabil saja. Padahal bila kita mencoba mengartikan dari banyak referensi maka arti tidak lagi terikat dengan kata kata stabil lagi.

Noria Corporation – Machinery Lubrication – The Evolution of Base Oil Technology Industry Focus

A higher VI indicates a smaller, more favorable response to temperature.

Terjemahannya: VI yang lebih tinggi menunjukkan perubahan respon (kekentalan) yang lebih kecil terhadap temperatur.

 

Berikutnya:
Motor oil, From Wikipedia, the free encyclopedia

Motor oils with higher viscosity indices thin less at these higher temperatures.

Terjemahannya: Oli mesin dengan VI yang lebih tinggi akan mengencer lebih sedikit pada saat suhu naik

 

Coba bandingkan dengan informasi di wiki:
Viscosity index, From Wikipedia, the free encyclopedia

The viscosity of liquids decreases as temperature increases. The viscosity of a lubricant is closely related to its ability to reduce friction. The best oils with the highest VI will remain stable and not vary much in viscosity over the temperature range.

Terjemahan: Kekentalan cairan akan berkurang saat temperatur naik. Kekentalan dari pelumas berhubungan erat dengan kemampuannya mengurangi gesekan. Oli yang terbaik dengan VI yang paling tinggi akan tetap stabil dan tidak akan banyak berubah kekentalannya di perubahan temperatur.

 

Jadi bila VI tinggi maka yang stabil itu bukan olinya tapi kekentalan olinya. Beda.

Yang terjemahan Indonesia yang diterjemahkan cuma sepotong:
“The best oils with the highest VI will remain stable” = “Oli yang terbaik dengan VI yang paling tinggi akan tetap stabil”

Padahal harus keseluruhan:
“The best oils with the highest VI will remain stable and not vary much in viscosity over the temperature range” = “Oli yang terbaik dengan VI yang paling tinggi akan tetap stabil dan tidak akan banyak berubah kekentalannya di perubahan temperatur.”

Bisa dilihat sendiri artinya jadi beda. Yang pertama yang stabil olinya, yang kedua yang stabil kekentalannya.

 

Saat pemakaian, yang penting adalah kekentalan olinya, bukan indek kekentalannya

Untuk oli itu yang penting adalah kekentalannya pada saat dipakai.
Why the right motor oil matters

Oil viscosity needs to suit the right ambient temperatures. If it’s too thick when the engine is cold, it won’t move around the engine. And if it becomes too thin when the engine is hot, it won’t give the right protection to the engine parts.

Optimising an oil’s viscosity, or thickness, helps maximise energy efficiency while avoiding component wear.

Terjemahan: Kekentalan oli perlu disesuaikan dengan temperature sekitar. Jika terlalu kental saat mesin dingin maka oli tidak bisa bersirkulasi di mesin. Dan jika terlalu encer ketika mesin panas maka oli tidak akan melindungi bagian mesin. Mengoptimalkan kekentalan oli akan membantu meningkatkan performa tanpa mengurangi perlindungan komponen.

 

Choosing The Right Viscosity

Even with a high viscosity index oil, viscosity still changes with temperature, so selecting the correct viscosity for an application requires knowing the operating temperature of the oil. Engines that run high operating oil temperatures require a higher viscosity grade oil. Engines that run low oil temperatures require lower viscosity grade.

Terjemahan: Walau pada oli dengan indek kekentalan yang tinggi, kekentalan tetap berubah sesuai temperatur, sehingga memilih kekentalan yang tepat membutuhkan pengetahuan tentang temperatur kerja dari oli. Mesin yang berjalan pada suhu kerja tinggi membutuhkan oli dengan grade kekentalan yang tinggi. Mesin yang berjalan pada suhu oli yang rendah membutuhkan grade kekentalan oli yang rendah.

 

Hubungan antara saran kekentalan dengan temperatur sekitar bisa dilihat di grafik berikut. Bisa dilihat bahwa untuk suhu makin dingin membutuhkan SAE W yang lebih kecil. Begitu juga bila suhu makin panas membutuhkan oli dengan SAE (tanpa W) yang lebih tinggi.

Beberapa referensi menggunakan angka VG untuk menunjukkan kekentalan. Hubungan antara angka SAE atau VG ditunjukkan di grafik berikut ini. Perhatikan bahwa oli gir / transmisi menggunakan skala yang berbeda dari oli mesin.
What is Viscosity?

 

Ini juga sudah pernah penulis singgung di artikel sebelumnya:
Oli 10W30 tidak cocok untuk Indonesia berdasar peruntukan kekentalan untuk temperatur sekitar

 

Simak juga beberapa info berikut:
Choosing the Right Hydraulic Fluid

If the hydraulic system has a narrow operating temperature range and it is possible to maintain optimum fluid viscosity using a monograde oil, it is recommended not to use a multigrade for the reasons stated above.

Dikatakan bahwa kalau operasi kerjanya tidak banyak berubah, justru bisa lebih baik pakai oli monograde.

 

Contoh aplikasi pada dunia nyata bisa dilihat di kutipan berikut:
Choosing The Right Viscosity

For example, an NHRA Pro Stock engine runs at very low oil temperatures – only 100F. A NASCAR Sprint Cup engine runs 220F oil temps and a World of Outlaws 410 Sprint engine sees oil temps as high as 300F. Each engine has a very different operating oil temperature – 100°F, 220°F and 300°F. As a result, all three engines run very different viscosity oils − 0W-5 for the NHRA Pro Stock, 10W-30 for the NASCAR Sprint Cup and 15W-50 for the World of Outlaws. The best thing to remember is the lower the oil temperature, the lower the viscosity grade you can run, so having a good oil cooler can really make a difference.

Dikatakan bahwa mesin mobil balap NHRA Pro Stock berjalan pada suhu rendah hanya 100°F, sementara NASCAR Sprint Cup di suhu 220°F, lalu World of Outlaws 410 Sprint di suhu 300°F. Setiap mesin berjalan pada suhu kerja mesin yang berbeda, sebagai akibatnya ketiga mesin tersebut menggunakan kekentalan mesin yang berbeda pula. 0W-5 untuk NHRA Pro Stock, 10W-30 untuk NASCAR Sprint Cup and 15W-50 untuk World of Outlaws. Yang harus diingat adalah bahwa suhu oli yang lebih rendah memungkinkan penggunakan kekentalan oli yang lebih encer, sehingga pendingin oli yang bagus akan sangat berpengaruh.

 

JOE GIBBS DRIVEN – Choosing the Right Viscosity

Using too high of a viscosity oil can result in excessive oil temperature and increased drag. Using too low of a viscosity oil can lead to excessive metal to metal contact of moving parts. When oil is of the correct viscosity, friction and wear are reduced.

Dikatakan bahwa pakai oli terlalu kental bisa menyebabkan suhu oli naik terlalu tinggi dan hambatan yang besar. Oli yang terlalu encer dapat menyebabkan gesekan antar komponen logam yang berlebihan. Hanya bila kekentalan olinya pas maka gesekan dan aus bisa dikurangi.

Namun perlu diingat juga bahwa sekarang ini teknologi aditif sudah berkembang sehingga memungkinkan oli yang encer untuk bisa punya daya lumas yang bagus.
Lucunya klaim yang saling bertolak belakang dari Toyota soal keawetan pemakaian oli super encer

Walau begitu, bila fokusnya untuk perlindungan pabrik tetap memproduksi oli dengan kekentalan seperti jaman dulu, walau dengan viscosity index yang lebih tinggi sehingga di suhu rendah bisa tidak terlalu kental. Contoh bisa dilihat di pilihan oli mobil 1 yang menyediakan oli sintentis mulai dari 5W20 hingga 15W50.

Oli yang encer harus didukung dengan aditif yang bagus karena daya perlindungan dari bahan dasarnya lebih lemah dari oli kental. Hubungan antara daya perlindungan, fuel economy dan kekentalan oli di suhu operasional diindikasikan dengan HTHS

 

HTHS – High Temperature High Shear – indikasi kekentalan di suhu 150 derajat celcius

Karena kekentalan oli pada suhu operasional sangat penting maka industri pelumas mobil membuat standar baru yaitu HTHS.

Deskripsi dari HTHS adalah sebagai berikut:
KEW Engineering – Oil Viscosity Explained

High-temperature high-shear-rate (HTHS) viscosity is an indicator of an engine oil’s resistance to flow in the narrow confines between fast moving parts in fully warmed up engines

Dikatakan HTHS adalah nilai hambatan dari oli yang dialirkan melalui jalur sempit diantara komponen yang bergerak cepat di mesin yang sudah panas.

Hubungan antara HTHS dengan performa dijelaskan sebagai berikut:
High Temperature High Shear Viscosity of Engine Oils – What it Means to Your Engine

Lower High temperature high shear HTHS viscosity tends to improve fuel economy FE and lower greenhouse gases GHG but higher HTHS viscosity affords better wear protection so a careful balance must be found when formulating an engine oil. Sufficient HTHS viscosity is critical in preventing engine wear in the critical ring/liner interface area by maintaining a protective oil film between moving parts. HTHS viscosity has also been found to relate to fuel economy. The oil has to be thick enough to maintain separation of the critical moving parts but thin enough to allow for fuel efficient operation.

Dikatakan bahwa HTHS rendah akan lebih irit bahan bakar dan mengurangi emisi. Sementara HTHS tinggi akan memberikan perlindungan mesin yang lebih baik. HTHS harus cukup tinggi untuk bisa menjaga lapisan pelindung oli diantara komponen bergerak. HTHS juga berpengaruh pada iritnya bahan bakar. Oli harus cukup kental untuk bisa melindungi mesin tapi juga cukup encer untuk bisa irit bahan bakar.

 

Ada pembaca yang tidak setuju dengan pengertian tersebut karena dianggap berbeda dari penjelasan suhu oli dan menyarankan penulis untuk membaca buku tentang tribology atau cari informasi di teknik mesin UI. Penulis menemukan keduanya.

Yang dari UI:
PELUMASAN DAN TEKNOLOGI PELUMAS (Dosen Sukirno), DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FT-UI backup

High-Pressure Capillary Viscometer — Applied gas pressure forces a fixed volume of fluid through a small-diameter glass capillary. The rate of shear can be varied up to 10⁶s^-1.. This technique is commonly used to simulate the viscosity of motor oils in operating crankshaft bearings. This viscosity is called high-temperature high-shear (HTHS) viscosity and is measured at 150°C and 10⁶s^-1..

High-Pressure Capillary Viscometer (pengukur kekentalan dengan kapiler tekanan tinggi) – membuat tekanan gas mendorong cairan dengan jumlah tertentu melalui sebuah gelas kapiler diameter kecil. Tingkat dari shear dapat divariasi hingga 10⁶s^-1. Teknik ini umum digunakan untuk mensimulasikan kekentalan oli kendaraan di mesin yang sedang berjalan. Ukuran kekentalan ini dinamakan HTHS viscosity, diukur pada suhu 150°C dan 10⁶s^-1.

Yang dari tentang tribologi industri, buku seharga 2,3 juta di google book:
Industrial Tribology: Tribosystems, Friction, Wear and Surface Engineering … By Theo Mang, Kirsten Bobzin, Thorsten Bartels

Dikatakan bahwa pada kecepatan sliding yang cepat, ketika pelumasan hidrodinamik terjadi, lebih encer akan menghasilkan friksi / hambatan lebih kecil, sehingga komsumsi energi lebih kecil. Agar proses ini bisa diatur, konsep kekentalan high temperature high shear diperkenalkan, dimana kekentalan diukur pada kondisi temperatur tinggi (sesuai dengan suhu oli pada titik friksi) dan pada tingkat shear tinggi. Biasanya angka ini akan muncul di spesifikasi oli dalam bentuk nilai batas.

Walau pengurangan kekentalan yang terjadi karena tersobeknya struktur cairan itu reversible / bisa kembali (setelah shearing berhenti maka kekentalan kembali seperti semula), oli dari bahan polimer akan mengalami pengurangan kekentalan secara permanen. Dalam hal ini, daya shear akan menyebabkan perubahan mekanis atau pengurangan ukuran dari molekul polimer, sehingga efek dari molekul polimer akan berkurang. Efek ini dapat diamati terutama pada oli mesin yang multigrade atau oli hidrolis dengan VI tinggi. Shear stability dari polimer menjadi salah satu faktor penentu kualitas yang penting.

 

Dikatakan bahwa ada juga kategori baru yang tujuannya untuk mesin yang didesain ulang untuk bisa pakai oli lebih encer.

A new heavy-duty engine oil category, PC-11, is currently under development. PC-11 may be split into two categories one with HTHS viscosity less than 3.5 and one equal to or greater than 3.5. PC-11 oils with HTHS viscosity less than 3.5 would offer FE benefits but would be restricted to engines designed to run on lower HTHS viscosity oils. This may exclude many older engines. Engine manufacturers are evaluating their hardware to see if engine durability, especially for ring and liner scuffing is an issue with low HTHS viscosity oils so they can take advantage of the engine lubricant delivering improved FE to meet the new US Environmental Protection Agency (EPA) and National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) FE and GHG requirements. Engine manufacturers may have to redesign their engines to take advantage of the potential fuel savings of low HTHS viscosity oils. PC-11 oils with HTHS viscosity equal to or greater than 3.5 would cover the heritage fleet and new engine requiring higher HTHS viscosity for wear protection.

Penentuan nilai HTHS dijelaskan sebagai berikut:
MOTUL LUBRICANTS FAQ

I HAVE HEARD ABOUT ‘HIGH HTHS’ AND ‘LOW HTHS’ OIL. WHAT EXACTLY DOES THIS MEAN?
Hot viscosity was measured until not very long ago only at 100°C, which is not very representative of the temperatures reached today by most recent engines. It was therefore decided to also measure viscosity at 150°C, and under a high shear rate, so as to really judge the capacity of the lubricant. That is what HTHS (High Temperature, High Shear) viscosity means.
The notion exists of High HTHS and Low HTHS: a Low HTHS oil has a lower viscosity at high temperature (3.5 mPa.s). This notion is important as it allows the classification, on the one hand, of ‘energy saving’ oils having a low HTHS and, on the other hand, of high protection oils having a high HTHS.

Dikatakan bahwa yang selama ini ditunjukkan pada oil technical datasheet pada suhu panas yaitu 100°C itu kurang mencerminkan suhu kerja dari mesin sekarang. Oleh karena itu diformulasikan pengujian baru dengan suhu lebih tinggi yaitu 150°C pada kondisi shear rate yang tinggi untuk bisa benar benar menilai kemampuan dari pelumas. Itulah arti HTHS, angka yang diambil dari pengujian yang dilakukan di suhu tinggi dan dalam kondisi shear yang tinggi. oli dengan HTHS rendah punya angka dibawah 3.5 mPa.s. Oli untuk energy saving punya HTHS rendah sementara oli untuk perlindungan mesin punya HTHS tinggi.

 

Jadi angka HTHS itu mengukur flow oli pada suhu 150°C dalam kondisi shear tinggi. Ini merupakan pengembangan dari pengukuran Kinematic Viscosity KV pada suhu 40°C dan 100°C yang datanya sering ditampilkan di technical data sheet.

Menurut penulis bila tidak ada data HTHS, maka angka bisa dikira kira berdasarkan angka KV pada suhu 40°C dan 100°C dan viscositas indexnya. HTHS menggunakan satuan dynamic viscosity yang konversi satuannya 1:1 dengan kinematic viscosity:

Penjelasan tentang kekentalan dinamik dan kekentalan kinematik dapat dibaca di kutipan berikut:
What is Viscosity?

Kinematic Viscosity is a measure of the fluids resistance to flow and shear under the forces of gravity, or how easily the oil flows to the different parts of the engine.
Kinematic Viscosity (ASTM D445/ISO3105): 1 centi-Stoke (cSt) = 1 mm2/s.

Absolute Viscosity is a measure of a fluid’s internal resistance to flow and may be thought of as a measure of fluid friction and of the oil’s film strength to support a load.
Dynamic or Absolute Viscosity: 1 milliPascal second (mPa·s) = 1 centi-Poise (cP)

Baik kekentalan kinematik ataupun kekentalan dinamik (absolut) sama sama merupakan ukuran resistansi oli terhadap mengalir. Kutipan berikut memberikan keterangan lebih jelas beda keduanya.
Absolute, Dynamic and Kinematic Viscosity

Kinematic Viscosity
Kinematic viscosity is the ratio of – absolute (or dynamic) viscosity to density – a quantity in which no force is involved. Kinematic viscosity can be obtained by dividing the absolute viscosity of a fluid with the fluid mass density.

Dikatakan bahwa kekentalan kinematik adalah rasio dari kekentalan absolut (dinamik) terhadap kepadatan, kuantitas dimana tidak ada gaya yang berpengaruh. Kekentalan kinematik dapat dihitung dengan membagi angka kekentalan absolut dengan kepadatan masa cairan.

 

Untuk contoh nyata bisa dilihat dari perbandingan spesifikasi dari oli Exxon Mobil 1 Full Synthetic

SAE Grade	5W-20	5W-30	10W-30	0W-40	5W-50	15W-50
Viscosity@ 40ºC, cSt (ASTM D445)	49.8	61.7	63.2	71	104	125
Viscosity@ 100ºC, cSt (ASTM D445)	8.9	11	10.1	12.9	17.1	18
Viscosity Index	160	172	146	186	179	160
MRV at -40ºC, cP (ASTM D4684)				21600	24800
HTHS Viscosity, mPa•s @ 150ºC (ASTM D4683)	2.75	3.1	3	3.6	4.4	4.5
Total Base Number (ASTM D2896)				12.6	12.6
Sulfated Ash, wt% (ASTM D874)	0.85	0.8	0.8	1.3	1.3	1.21
Phosphorous, wt% (ASTM D4981)				0.1	0.1
Flash Point, ºC (ASTM D92)Flash Point, ºC (ASTM D92)	230	230	232	226	232	232
Pour Point, ºC (ASTM D97)	-43	-42	-42			-39
Density @ 15.6ºC, g/ml (ASTM D4052)	0.85	0.86	0.86	0.85	0.85	0.87

Sengaja saya urutkan sesuai dengan SAE. Terlihat jelas bahwa HTHS nilainya terpaut dengan nilai kekentalan. Oli dengan nilai SAE besar punya nilai HTHS besar. Perubahan dari HTHS terlihat sejalan dengan perubahan KV di suhu 100°C dan tidak sejalan dengan perubahan KV di suhu 40°C. Untuk contoh bisa dilihat di perbandingan 5W-30 dengan 10W-30. HTHS 10W30 lebih kecil, KV 100°C 10W30 lebih kecil dari 5W-30, sementara KV 40°C 10W30 lebih besar dari 5W-30.

Bisa dilihat juga bahwa HTHS tidak berhubungan dengan VI. VI 10W-30 lebih kecil dari 15W-50, HTHS 10W30 lebih kecil dari 15W-50, VI turun HTHS turun. VI 10W-30 lebih kecil dari 5W-20, HTHS 10W-30 lebih besar dari 5W-20, VI turun tapi HTHS naik.

Jelas HTHS tidak ada hubungan dengan VI dan lebih berhubungan dengan KV 100°C atau angka belakang SAE grade. Karena nilai HTHS berhubungan dengan grade maka bila ada yang bilang HTHS lebih besar itu lebih baik maka itu artinya sama dengan bilang 15W-50 lebih baik dari 5W-20. Padahal pemilihan oli itu tergantung keperluan atau kebutuhan. Baik HTHS ataupun SAE Grade pemilihannya tergantung keperluan.

Bisa dilihat juga bahwa tidak mungkin ada oli encer dengan HTHS tinggi. Oli encer pasti punya HTHS rendah. Oli dengan HTHS tinggi pasti oli kental.

 

HTHS diukur dengan menggunakan acuan standar ASTM. Sebagai contoh, Mobil 1 menggunakan cara pengukuran ASTM D4683:
ASTM D4683 – (13 year of initial adoption) – Standard Test Method for Measuring Viscosity of New and Used Engine Oils at High Shear Rate and High Temperature by Tapered Bearing Simulator Viscometer at 150 °C

Significance and Use
5.1 Viscosity values at the shear rate and temperature of this test method have been indicated to be related to the viscosity providing hydrodynamic lubrication in automotive and heavy duty engines in severe service.

5.2 The viscosities of engine oils under such high temperatures and shear rates are also related to their effects on fuel efficiency and the importance of high shear rate, high temperature viscosity has been addressed in a number of publications and presentations.

1. Scope
1.1 This test method covers the laboratory determination of the viscosity of engine oils at 150 °C and 1.0·106 s−1 using a viscometer having a slightly tapered rotor and stator called the Tapered Bearing Simulator (TBS) Viscometer.

Link berjudul Metode uji standar untuk pengukuran kekentalan dari oli baru dan bekas pada kondisi shear rate tinggi dan temperatur tinggi dengan viscometer simulator bearing tappered pada 150 °C.

Dikatakan bahwa angka kekentalan pada kondisi shear rate dan temperatur di metode ini menunjukkan hubungan dengan kekentalan yang memberikan pelumasan hidrodinamik pada kendaraan atau mesin heavy duty pada pemakaian ekstrem.

Kekentalan dari oli mesin pada kondisi shear rate dan temperatur tinggi tersebut juga berhubungan dengan efek mereka terhadap efisiensi bahan bakar dan pentingnya kekentalan shear rate tinggi, temperatur tinggi juga sudah dijelaskan dibanyak publikasi dan presentasi.

Ruang lingkup dari metode uji mencakup pengukuran laboratoris dari kekentalan oli mesin pada 150 °C dan 1.0·106 s−1, menggunakan viscometer yang punya rotor sedikit tappered dan stator yang dinamakan Tapered Bearing Simulator (TBS) Viscometer.

 

Oleh karena itu keterangan yang berikut ini jadi salah:
Bahaya Menggunakan Oli Diluar Spesifikasi Dari Pabrikan Motor

Karena JASO MA mensyaratkan tingkat viskositas HTHS (High Temperature High Shear) min 2,9 mPA.s sehingga semakin kecil tingkat viskositas W mengharuskan viscosity index yang semakin tinggi sehingga biasanya memiliki base oil yang lebih baik

Seharusnya bila ingin performa maka cari oli dengan HTHS rendah, sementara itu bila ingin perlindungan maka cari oli dengan HTHS tinggi. Namun seperti yang sudah dibahas sebelumnya, sekarang ini oli walau encer juga bisa melindungi karena sudah pakai aditif yang lebih baik, HTHS rendah tapi tetap melindungi sehingga dijual mahal. Tapi kalau oli murah, maka cari yang aman saja. Pilih HTHS yang tinggi. Oli yang kental pun sekarang ini tidak membebani mesin saat dingin karena dengan VI yang tinggi oli menjadi lebih encer saat dingin.

Petunjuk pemilihan oli berikut juga salah:
Menjawab Mitos: Mengupas oli motor lebih dalam Motul 300V 4T 10W40

lantas kalau pemakaian motor anda adalah harian, utk kerja, macet macetan, touring maka Duron E adalah pilihan terbaik karena kadar TBN Duron E tinggi sehingga oli bisa awet lebih lama. Selain itu nilai HTHS Duron sangat tinggi sehingga oli-nya lebih stabil dari penurunan viskositas. Viskositas geraknya juga relatif lebih tebal yg artinya cocok untuk pemakaian dimana suhu tinggi dan putaran tinggi secara kontinyu terjadi terus menerus. Saya katakan demikian karena Viskositas gerak M300V4T sangat tipis dari normalnya 10W40, ini pasti ditujukan agar mesin lebih mudah menggapai peak power di RPM tinggi tapi bukan untuk terus ada di RPM tinggi dan suhu panas secara kontinyu. Ingat HTHS pada M300V4T tidak tercantum sedangkan pada standar API SN HTHS-nya adalah < 3.5 yg artinya oli-nya jauh lebih cepat mengalami penurunan viskositas ketika terkena temperatur tinggi secara terus menerus.

HTHS tinggi tidak berarti olinya lebih stabil dari penurunan viskositas. Reaksi perubahan viskositas oli terhadap suhu ditunjukkan dengan angka VI, bukan angka HTHS. Angka HTHS rendah juga tidak berarti viskositas akan turun lebih banyak saat digeber putaran mesin dan temperatur tinggi, itu lebih tergantung shear stability dari VI Improver (akan dijelaskan kemudian).

HTHS adalah angka aliran oli, yang berkaitan kekentalan oli pada suhu tinggi dan di sobek sobek (shear) secara terus menerus.

Yang berikut juga salah:
Petunjuk sederhana Membaca Datasheet Oli:

HTHS (High Temperature High Shear): makin besar angkanya makin baik dalam hal proteksi, tapi makin kurang licin. Umumnya berkisar antara 2,9-4,9. Standar minimal yang baik adalah 3,5.

Benar memang HTHS tinggi proteksi makin baik, tapi tidak berarti kurang licin. Karena yang diukur adalah hambatan flow dari oli dan bukan licin tidaknya oli. Perlindungan yang dimaksud adalah lapisan filem oli pada permukaan logam dan bukan lapisan anti aus.

 

Penjelasan berikut juga kurang tepat:

Penggunaan Oli Mobil (PCMO/HDEO) untuk Motor – Part 1 – Page 206

Sedikit meluruskan,
Hths itu sederhananya lebih ke menggambarkan ketipisan oil wear protection pada suhu tinggi (pengujian dilakukan pada suhu 150°C).

Kalau soal kekuatan film, bukan hths. Film strength test namanya, satuannya psi. Ada penjelasannya di file group.
Kalau seandainya definisi hths utamanya adalah kekuatan film nya dalam melindungi, artinya ga mungkin amsoil yg hths nya cuma 2,7 bisa dpt angka four ball wear test yg kecil. Kan angka kekuatan film nya kecil kalau pakai bahasa ente…
Jadi bukan itu ya..

Hths utamanya menggambarkan ketipisan dan kelicinan oli dalam melindungi. Makin kecil angkanya makin tipis ‘bantalan’ oli dalam melindungi parts yg bergesekan. Makanya makin kecil makin licin, makin hemat bensin. Jg biasanya potensial lebih adem karena friksi lebih minim. Jd sederhananya, low hths berarti lebih tipis, lebih licin, lebih low friction. Cuma kalau spare parts nya lembek, ada potensi rusak. Makanya oli low hths ga direferensikan untuk kendaraan2 tua.

Tapi apa karena angka hths nya amsoil kecil kemudian kekuatan lapisan film nya lemah? Ngga. Di file group disebutkan, dari 61 oli yg dites kekuatan oil film strength test nya, amsoil signature series 0-30 posisi 4 dan masuk kategori outstanding protection dengan angka kekuatan film test sampai 105,008 psi. Amsoil emang tipis, tapi kuat. Ibaratnya kalau amsoil itu plat baja 2mm dan oli murah yg HTHSnya tinggi kyk pxp 20-50 itu kayu lapuk setebal 1cm. Ditembak pistol, walaupun kayunya 5 kali lebih tebal, lebih kuat plat baja dalam melindungi.

Ini makanya walaupun low hths, angka four ball wear test nya kecil.

HTHS adalah angka kekentalan. Makin kecil angkanya makin encer. Oli makin encer daya perlindungan makin jelek. Tapi yang angkanya kecil juga tidak berarti jelek karena daya perlindungang bisa dinaikkan dengan aditif. Ini juga yang bikin dilema GF-6 karena walau encer harus bisa melindungi:
Low Viscosity SAE 16 Oils Will Require Cutting-edge Additive Technology to Address Wear Challenges

To further contribute to higher fuel economy, a reduction in the oil’s high-temperature, high-shear (HTHS) viscosity limits has also been defined in SAE 16. Set at a minimum of 2.3 mPa⋅s at 150°C, this marks the first time ever that SAE has defined this limit below 2.6. Although it will help improve fuel efficiency throughout the entire oil drain interval, it opens the door for increased wear and tear on critical engine parts. This makes the development of new additives suitable for ultra-thin oils in high power density engines that much more critical.

Dikatakan bahwa untuk meningkatkan irit, limit kekentalan HTHS diturunkan minimalnya menjadi 2.3 mPa⋅s at 150°C. Walau ini akan membantu bikin lebih irit, namun ini berpotensi meningkatkan aus dan kerusakan pada komponen penting dari mesin. Ini membuat perlunya pengembangan aditif baru yang cocok untuk oli sangat encer yang bisa dipergunakan di mesin dengan tenaga kuat.

Jadi untuk bisa buat oli encer perlindungannya baik maka aditifnya harus top.

HTHS rendah walau memang benar friksinya lebih kecil tapi bukan berarti lebih licin. Friksi lebih kecil itu karena olinya lebih encer jadi hambatan berkurang.

 

Banyak orang yang menyangkut pautkan angka HTHS adalah angka daya tahan oli terhadap panas dan shear. Padahal angka untuk shear ada sendiri.

Shear stability – angka penunjuk ketahanan terhadap shear

Di share oleh bro Asep Subagja, ditunjukkan bahwa untuk daya tahan sobekan, ada sendiri angkanya di datasheet. Angka tersebut dicantumkan di baris shear stability. Angka ini jarang ditunjukkan, penulis menemukan baru cuma punya Amsoil:

Datasheet bisa didownload di link berikut.
AMSOIL 10W-40 Synthetic Motorcycle Oil (MCF)
AMSOIL High Performance Synthetic 20W-50 Motorcycle Oil (MCV)

Shear stability sendiri dijelaskan sebagai berikut:
Shear Stability and Test Methods Discussed

Polymers used as viscosity modifiers in oil have three critical attributes: improved viscosity index, enhanced thickening efficiency, and appropriate shear stability. Shear stability predicts the performance of polymer degradation under shear stress and, as a result, viscosity decreasing under actual operating conditions as a compressor oil, hydraulic fluid or motor oil. While simple test methods readily measure VI and thickening efficiency, the polymer shear stability is testing is more elaborate and is generally measured by the Sonic Shear Test-ASTM-D2603-01 or Mechanical Shear Test (ASTM D6278) or Kurt
Orbhan. It is our conclusion that the mechanical test method simulates the real shear stress and because of this is best suited for prediction of performance of polymers in real applications.

Dikatakan bahwa polimer yang dipergunakan untuk VI Improver mempunya tiga faktor penting: peningkatan VI, perbaikan efisiensi pengentalan dan stabilitas shear yang mencukupi. Shear stability memberikan perkiraan performa dari daya tahan polymer dibawah tekanan shear dan sebagai hasilnya, penurunan kekentalan disaat kondisi operasional sebenarnya pada oli kompressor, cairan hidrolik atau oli kendaraan. Walau tes sederhana bisa langsung mengukur VI dan pengentalan, pengujian dari stabilitas shear dari polimer lebih rumit dan biasanya diukur dengan uji shear suara ASTM-D2693 atau uji shear mekanik ASTM-D6278 atau Kurt Orbhan. Disimpulkan bahwa uji mekanik lebih mewakili kondisi tekanan shear yang sebenarnya dan karena itu paling baik dalam menentukan performa dari polimer di aplikasi nyata.

 

Karena data HTHS dan Shear stability jarang dicantumkan, orang terpaksa hanya mengandalkan data VI. Terus mengapa orang pada cari oli dengan VI tinggi?

 

Alasan mengapa dibutuhkan oli dengan VI yang tinggi

Oli dengan VI tinggi dibutuhkan bila suhu kerja dari oli berubah secara ekstrem. Berikut informasinya:
Noria Corporation – Machinery Lubrication – The Evolution of Base Oil Technology Industry Focus

Lubricants are often designed to provide a viscosity that is low enough for good cold-weather starting and high enough to provide adequate film thickness and lubricity in hot, high-severity service. Therefore, when hot and cold performance is required, a small response to changes in temperature is desired. The lubricants industry expresses this response as the viscosity index (VI). A higher VI indicates a smaller, more favorable response to temperature.

Terjemahan: Pelumas sering didesain untuk menyediakan kekentalan yang cukup rendah tunuk bisa start secara baik di suhu dingin dan kekentalan cukup tinggi untuk menyediakan lapisan pelindung oli dan pelumasan di suhu panas. Untuk oli bisa tetap punya performa di suhu dingin ataupun panas, dibutuhkan respon terhadap panas yang kecil. Industri pelumas menggunakan viscosity index sebagai indikasi untuk respon ini. VI yang lebih tinggi menunjukkan respon yang lebih kecil dan lebih diinginkan terhadap temperatur.

Jadi VI tinggi dibutuhkan untuk oli yang tidak kental pada suhu beku. Seperti yang dijelaskan sebelumnya kemampuan oli pada suhu kerja mesin ditunjukkan dengan angka HTHS.

 

Choosing The Right Viscosity

Choosing a motor oil with a higher base oil viscosity index provides the benefit of improved flow when it is cold while maintaining oil film thickness at high temperatures. Conventional mineral base oils have a viscosity index in the range of 100, while synthetic base oils typically have a viscosity index in the range of 150. Next generation mPAO synthetic base oils deliver a viscosity index approaching 200, and that is a game changer. Using an mPAO based oil, you can now safely run 1 viscosity grade lower that you would using a conventional based mineral oil. If you are running a conventional 20W-50, just by changing to an mPAO based 10W-40, you can reduce start-up wear without sacrificing high temperature durability or oil pressure.

Dikatakan bahwa memilih oli dengan base oil yang punya VI tinggi akan memberi keuntungan baiknya aliran oli di saat dingin dan akan menjaga lapisan pelindung oli di suhu tinggi. Oli mineral punya VI dikisaran 100, sedang oli sintetik punya VI dikisaran 150. Oli sintetik generasi berikutnya mPAO punya VI mendekati 200. Oli berbahan dasar mPAO memungkinkan pemakaian grade kekentalan 1 tingkat lebih rendah daripada bila pakai oli mineral. Jadi bila sedang menggunakan oli minera 20W-50, maka hanya dengan menggunakan oli berbahan mPAO 10W-40 bisa akan mengurangi aus saat start tanpa mengorbankan daya tahan atau tekanan oli di suhu tinggi.

Perlu tidaknya Viskosity Index yang tinggi disarankan melihat pemakaian:
Don’t Ignore Viscosity Index when Selecting a Lubricant

High or Low Viscosity Index?
A lubricant may merit having a high VI for one or more of the following reasons:
-The optimum viscosity is not known
-Varying loads and speeds exist
-Varying ambient temperatures exist
-To boost energy efficiency
-To boost oil service life (lower average temperature)
-To boost machine service life (fewer repairs and downtime)

Cheaper, lower VI lubricants may make sense if:
-Speeds and loads are constant
-Temperature is constant (constant ambient temperature or a heat exchanger is in use)
-The optimum viscosity at the operating temperature is known and is consistently achieved

Dikatakan bahwa pelumas butuh yang punya VI tinggi bila:
-kekentalan optimal tidak diketahui
-beban dan kecepatan berubah ubah
-temperatur sekitar berubah ubah
-untuk meningkatkan efisiensi energi
-untuk meningkatkan masa pakai oli
-untuk meningkatkan masa pakai mesin

Oli lebih murah dengan VI rendah masuk akal bila:
-kecepatan dan beban konstan
-temperatur konstan
-kekentalan optimal diketahui dan sering dicapai

 

VI yang tinggi memungkinkan untuk mendapatkan oli pada kekentalan di suhu kerja yang diinginkan dan juga oli tidak kental atau membeku pada suhu rendah. Ini bisa dilihat pada tabel berikut dimana kekentalan dari beberapa oli dengan bahan berbeda di suhu 100°C dibuat sama.

Terlihat bahwa oli dengan bahan sintetik (grup IV) bisa jauh lebih encer daripada oli grup lain. Perbandingan di suhu 100 derajat itu bukan kebetulan tapi sebenarnya merupakan cara untuk menentukan VI dari oli.

Cara pengukuran dari VI juga dilakukan dengan membandingkan oli dengan oli lain yang punya kekentalan yang sama di suhu 100ºC.
Oil Viscosity – How It’s Measured and Reported

Viscosity Index
The viscosity index is a unitless number, used to indicate the temperature dependence of an oil’s kinematic viscosity. It is based on comparing the kinematic viscosity of the test oil at 40°C, with the kinematic viscosity of two reference oils – one of which has a VI of 0, the other with a VI of 100 (Figure 3) – each having the same viscosity at 100ºC as the test oil. Tables for calculating VI from the measured kinematic viscosity of an oil at 40°C and 100°C are referenced in ASTM D2270.

For most paraffinic, solvent-refined mineral-based industrial oils, typical VIs fall in the range of 90 to 105. However, many highly refined mineral oils, synthetics and VI improved oils have VIs that will exceed 100. In fact, PAO-type synthetic oils typically have VIs in the range 130 to 150.

Dikatakan bahwa VI menunjukkan ketergantungan dari kekentalan kinematis dari oli terhadap temperatur. Itu didasarkan dari membandingkan kekentalan kinematik oli yang diuji pada 40°C, dengan kekentalan kinematik dari dua oli referensi, yang satu mempunyai VI 0, yang berikutnya punya VI 100. Kedua oli referensi tersebut punya kekentalan kinematik yang sama dengan oli yang diuji untuk pengujian pada suhu 100ºC.

Contoh dunia nyata bisa dilihat berikut ini:

kebetulan penulis membandingkan oli yang sering dibanding bandingkan untuk pemakaian di motor. Kebetulan keduanya punya KV 40 yang hampir sama. Bisa dilihat bahwa oli yang VInya lebih tinggi lebih encer di KV 100. Walau VI lebih rendah, ada juga yang lebih senang pakai fastron diesel daripada enduro racing. Jadi VI tidak bisa jadi ukuran untuk menentukan bagus tidaknya oli.

 

Banyak orang yang bilang oli sintetik lebih baik karena VInya tinggi. Namun alasan mengapa oli sintetik lebih baik bukan karena oli sintetik lebih bisa encer di suhu tinggi saja tapi karena oli sintetik selain bisa lebih encer di suhu rendah dan bisa diatur lebih fleksibel di suhu tinggi. Ini dijelaskan di kutipan berikut:
Synthetic Lubricant Advice for Off-Highway Crankcase Applications

Group III stocks differ from Group II products in the structure of the lube oil molecules that impart the higher viscosity index. Group III basestocks are limited to lower viscosities, typically, 4 to 7 cSt at 100°C.

API identified polyalphaolefins (PAOs) as a special class of basestock. PAOs are made by a chemical process and have the characteristics of uniform composition, very high oxidation stability, high viscosity index and no waxy molecules. By adjusting the manufacturing process, PAOs can be made in a wide range of viscosities, commonly from 4 cSt to 100 cSt at 100°C.

Base grup III berbeda dari produk grup II dalam struktur molekul pelumas yang mempunyai VI lebih tinggi. Base grup III terbatas pada kekentalan rendah, biasanya antara 4 sampai 7 cSt pada 100°C.

API polyalphaolefins (PAOs)adalah kelas khusus base. PAO dibuat dengan proses kimia dan mempunyai karakteristik komposisi yang seragam, punya stabilitas oksidasi yang sangat tinggi, VI tinggi dan tanpa molekul wax. Dengan mengatur proses pembuatan, PAO dapat dibuat dengan kekentalan yang sangat bervariasi, biasanya antara 4 cSt sampai 100 cSt pada 100°C.

 

Untuk mendapatkan nilai VI yang tinggi, oli seringkali harus ditambahkan aditif VI improver / modifier.

Efek dari VI Improver

Untuk meningkatkan VI pada oli, pabrik oli menambahkan VI Improver.
Understanding Viscosity Index Improvers

Viscosity index improvers resist the thinning that occurs in a lubricant as the temperature is increased. These additives are polymeric molecules that are sensitive to temperature. As the temperature increases, these molecules tend to stretch out. As the molecules stretch out, the fluid’s internal friction will increase, causing the fluid to flow at a slower rate. Therefore, it will have a higher viscosity.

Among the materials that are generally used for viscosity index improvers include polymethacrylates (PMA), polyisobutylene (PIB), radial polyisoprene and olefin co-polymers (OCP).

One of the major issues with the viscosity index improver additives is that they are very susceptible to mechanical shearing. For example, imagine a piece of spaghetti moving with the oil throughout an engine or in a gearbox. There are areas in the engine or gearbox that have very tight clearances and will act much like a pair of scissors cutting the spaghetti noodle (viscosity index improver molecule) into smaller pieces. Over time this greatly reduces the ability of these molecules to add to the viscosity of the fluid.

Dikatakan bahwa VI Improver membantu mengurangi pengenceran yang terjadi pada oli pada saat suhu naik. Aditif ini adalah molekul polimer yang sensitif terhadap temperatur. Saat temperatur naik maka molekul akan mengembang. Saat molekul mengembang, maka hambatan cairan akan meningkat, yang membuat cairan mengalir lebih lambat. Sehingga cairan akan punya kekentalan lebih tinggi.

Salah satu masalah utama dari VI Improver adalah aditif ini sangat terpengaruh bila disobek sobek secara mekanik. Sebagai contoh bila ada mie instan bergerak mengikuti aliran oli di ruang mesin atau girbok. Ada area mesin atau girbok yang sangat rapat dan akan bersifat seperti gunting yang memotong motong mie tersebut menjadi potongan kecil. Lambat laun ini akan sangat mengurangi kemampuan aditif untuk bisa menambahkan kekentalan cairan.

 

Sensitifitas dari VI improver terhadap shear berbeda untuk polimer yang berbeda, seperti yang dijelaskan berikut ini:
A Simple Explanation of Viscosity Index Improvers

Higher molecular weight polymers make better thickeners but tend to have less resistance to mechanical shear. Lower molecular weight polymers are more shear-resistant, but do not improve viscosity as effectively at higher temperatures and, therefore, must be used in larger quantities.

Molekul polimer dengan berat molekul lebih tinggi akan punya daya pengental lebih baik tapi cenderung lebih tidak tahan sobekan mekanik. Molekul polimer dengan berat molekul lebih rendah akan lebih tahan sobekan tapi tidak bisa banyak meningkatkan kekentalan pada temperatur tinggi sehingga harus ditambahkan lebih banyak.

Sekarang ini aditif VI Improver sudah lebih baik daripada dulu, seperti dibahas berikut ini:
Multigrade Oil – To Use or Not to Use

in the past decade the emphasis on lubricant viscosity selection has shifted from wear minimization to improved fuel economy and reduced emissions. However, lubricant and additive chemistry has improved over the past two decades. The machine remains well protected even though the oil’s viscosity is lower.

Start-up wear is minimized with low viscosity oil (even in warmer climates) because the lube reaches its intended destination more rapidly.

Antiwear additives are better than ever. They are more stable and provide better boundary (surface to surface contact) protection than older technology additives.

Viscosity index (VI) improver technology has improved. The modern additives are much more shear-stable than older VI additives (the molecules resist being chopped up in the engine). Plus, because of the use of base oils with a higher natural VI, less of this additive is required.

 

VI improver ini terutama dipakai pada oli multigrade. Namun beberapa oli sintetik ada juga yang tidak menggunakan VI Improver seperti yang disebutkan di kutipan berikut:
Oil additive, From Wikipedia, the free encyclopedia

Most multi-grade oils have viscosity modifiers. Some synthetic oils are engineered to meet multi-grade specifications without them. Viscosity modifiers are often plastic polymers.

Oli multigrade sebenarnya tidak dibuat dari mencampurkan dua oli dari kekentalan berbeda tapi dicapai dengan menambahkan VI Improver. Namun seperti yang disebut sebelumnya, oli sintetik sudah punya sifat multigrade.
A Simple Explanation of Viscosity Index Improvers

Figure 1 shows how an SAE 10W30 retains the low-temperature properties of an SAE10 (providing the low-temperature pumpability), while the additive gives it the characteristics of an SAE30 at higher temperatures (providing the protection of a thicker oil film). The SAE 10W30 is made by blending a viscosity modifier with an SAE10 base oil, and there is actually no SAE30 involved.

Dikatakan bahwa oli 10W30 dibuat dengan mencampurkan VI Improver dengan base oil SAE 10 dan tidak melibatkan base oil SAE 30.

 

Pemakaian VI Improver dikatakan juga bisa mengganggu kerja dari aditif lain.
The Thick and Thin of Viscosity

Multi-grade oils are not equally subject to shear back or cold temperature thickening, their ability to resist these harsh environments depends on the quality of their viscosity index improver chemistry. Bargain basement oils tend to have low quality viscosity index improvers. Superior quality oils, such as AMSOIL synthetic motor oils, are formulated with shear stable viscosity index improvers that enhance the oil”s high and low temperature performance.

To make 5W-50 oil, a manufacturer starts with a light viscosity basestock and adds a relatively large volume of viscosity index improver up to 15 percent. By increasing the volume of viscosity index improver manufacturers reduce the relative volume of some other component in the oil. For example with less basestock oils lose some essential lubricating properties. On the other hand, with less performance additives, the engine becomes more vulnerable to oxidation, start-up wear or corrosive damage.

Dikatakan bahwa daya tahan oli juga tergantung pada kualitas VI Improver. Oli murahan cenderung menggunakan VI Improver yang murah. Oli bagus menggunakan VI Improver yang tahan sobek, yang pada akhirnya meningkatkan performa oli pada suhu tinggi dan rendah.

Untuk membuat oli 5W-50, pembuat memulai dengan base oil yang kekentalannya rendah dan menambahkan VI Improver cukup banyak hingga mencapai 15 persen. Makin banyak VI Improver yang dipakai, konsentrasi aditif lain jadi makin sedikit. Bila aditif tidak bagus maka engine akan lebih rawan oksidasi, aus saat start atau rusak karena korosi.

 

Pemilihan bahan dasar oli bisa mempengaruhi kualitas dan masa pakai dari oli. Seperti yang dijelaskan berikut ini:
How to Choose the Right Engine Oil

On the other hand, you may use a 5W viscosity grade where a 10W or 15W is recommended to provide faster lubrication to engine components during start-up. However, there are some drawbacks to consider. For instance, since a lighter base stock is used in the 5W formula, the lubricant may have more evaporation than a 10W or 15W. The 5W might also cost more than the 15W and break down more of the viscosity improver additives in the formula.

Oli dengan grade kekentalan 5W mungkin akan memberikan pelumasan saat start lebih cepat dariapda oli 10W atau 15W. Namun ada kekurangannya. Contohnya, karena bahan dasar pada formula oli 5W lebih encer, maka pelumas akan lebih menguap daripada oli 10W atau 15W. Oli 5W juga mungkin lebih mahal daripada 15W dan lebih mudah break down bila menggunakan aditif VI Improver.

Artikel berikut juga menyebutkan hubungan antara kekentalan dan penguapan.
Systematically Selecting the Best Grease For Equipment Reliability

This high-temperature evaporation increases progressively for mineral oil components as their viscosity drops below approximately 75 cSt viscosity at 40°C. Evaporation of 2 percent in 22 hours at 100°C (212°F) is a common specification limit for premium mineral oil greases and ranges down to 0.4 percent for synthetics.

Penguapan pada suhu tinggi meningkat secara progresive pada komponen oli mineral pada saat kekentalannya turun hingga 75 cSt pada 40°C. Angka penguapan 2 persen selama 22 jam pada 100°C (212°F) adalah batas spesifikasi umum untuk oli grease mineral kualitas tinggi, dan turun hingga 0.4 persen untuk sintetik.

Namun kekentalan tidak mengindikasikan penguapan

Light oil molecules are more prone to evaporation. These light molecules are the first to deplete, and as a result, there is less evaporative loss toward the end of the lubricant’s service interval.

Not all oils of the same viscosity are equal from the standpoint of volatility (risk of evaporative loss). Some lubricants may exhibit as much as a 50-percent greater loss from volatility than others. This is influenced by the base oil’s molecular weight distribution.

Dikatakan bahwa oli dengan molekul ringan lebih mudah menguap. Bagian yang ringan akan menguap duluan sehingga mendekati akhir masa pakai akan lebih sedikit bagian yang menguap.

Oli dengan kekentalan sama tidak semuanya punya resiko penguapan yang sama. Beberapa oli bisa menunjukkan penguapan 50 persen lebih besar dari oli lain. Ini dipenagruhi oleh distribusi berat molekul dari base oil.

Jadi oli lebih kental akan lebih sulit menguap namun untuk oli berbeda, penguapan juga bisa berbeda.

 

Viscosity Break Down – break down karena VI improver mengalami shear

Viscosity break down adalah ketika oli menjadi lebih encer:
Viscosity breakdown and Thermal breakdown

Viscosity breakdown simply means a loss of viscosity my any means.

Tech Tip: What is Viscosity Breakdown?

Viscosity breakdown can occur as the VII additive in the motor oil makes its normal journey throughout the engine. The gears in the oil pump, the valvetrain and other mechanical hardware can literally “cut the spaghetti” into smaller pieces that limit how effectively the oil can maintain its viscosity. A poor VII could end up changing an SAE 5W-30 into an SAE 5W-20, or even an SAE 10W-20 in extreme cases. But there are many types of VII additives for an oil company to choose.

VBD dapat terjadi ketika oli mengalir didalam mesin. Gir di pompa oli, valve train dan komponen mekanik lain dapat mensobek sobek VI Improver yang akhirnya mengurangi kemampuan VI Improver untuk membuat oli terjaga kekentalannya. Aditif VI Improver yang jelek bisa membuat oli dengan SAE 5w-30 menjadi SAE 5W-20, atau bahkan 10W-20.

VBD berbeda dari peristiwa thermal cracking, dimana oli menjadi encer karena proses kimia karena panas ekstrem.
The Lowdown on Oil Breakdown

In some circumstances, where thermal heating is severe and prolonged, such as in heat transfer oils and quench oils, the base oil molecules can experience thermal cracking. Thermal cracking can be thought of as a “chopping up” of the carbon atom backbone of the oil molecules. Because an oil’s viscosity is directly related to the average size (carbon chain length) of the molecules, extreme thermal cracking can result in a drop in viscosity

Pada panas ekstrem dan berkepanjangan, molekul dari base oil akan mengalami thermal cracking. Thermal cracking dapat digambarkan sebagai pemotongan rangkaian atom karbon dari molekul oli. Karena kekentalan oli berhubungan langsung dengan ukuran molekul (rangkaian rantai karbon), pemecahan termal ekstrem dapat menyebabkan penurunan kekentalan.

 

Daya tahan dari oli terhadap shear (yang bisa menyebabkan VBD) dinamakan shear stability.
Shear Stability … one measure of how good an oil is …

Shear Stability is a measure of the resistance of an oil to change in viscosity, caused by the oil being subjected to mechanical stress or shear. The result of this mechanical stress is a reduction in viscosity, or thinning.

Multigrade engine oils, high Viscosity Index (HVI) Hydraulic fluids and certain gear oils are usually formulated using Polymeric thickeners (Viscosity Index Improvers) to give better Viscosity Index characteristics. These oils viscosities vary inversely with the rate of shear to which they have been subjected to, that is, as the rate of shear increases, the viscosity of the oil decreases.

As the viscosity index improver itself is also subjected to shear, both permanent and temporary loss of viscosity can occur. Viscosity decreases as long as the shear stress is maintained and in the case of temporary loss, the oil returns towards its original value as the shear stress is reduced. In the case of permanent viscosity loss, shear stress causes breaking or shearing of the Polymer molecules resulting in destruction of the Polymeric viscosity index improver.

While all VI Improvers are subjected to shear stress, the quality of VI Improvers vary in their capability to resist permanent viscosity loss or destruction.

The shear stability of VI Improvers are evaluated using standard mechanical stress or shear testing laboratory equipment where in the VI improved oils viscosity is measured before and after being subjected to standard shear conditions. The results are rated as a shear stability index (SSI) and the lower the value the better or more resistant is the VI Improver to mechanical stress or shear.

High quality multigrade and HVI oils are formulated using a VI Improver with a low SSI.

Dikatakan bahwa Shear Stability adalah ukuran daya tahan oli terhadap perubahan kekentalan pada oli yang nengalami tekanan atau sobekan mekanik. Hasil dari tekanan mekanik adalah pengurangan kekentalan atau pengenceran.

Oli multigrade, cairan hidrolik dengan indek kekentalan yang tinggi (HVI) dan beberapa oli gir biasanya diformulasi dengan pengental polimer (VI Improver) untuk memberikan karakteristik VI yang lebih baik. Kekentalan oli tersebut berubah berlawanan dengan tingkat sobekan yang dialami, yaitu ketikan sobekan meningkat maka kekentalan akan berkurang.

Karena VI Improver juga mengalami sobekan, terjadi pengurangan kekentalan baik permanen ataupun sementara. Kekentalan berkurang selama tekanan sobekan terjadi. Bila sementara, oli akan kembali seperti semula ketika sobekan berkurang. Bila permanen, tekanan sobekan akan menyebabkan pemecahan atau sobekan pada molekul polimer yang menyebabkan kerusakan dari polimer dari VI Improver.

Kualitas dari VI Improver mempengaruhi kemampuannya untuk bertahan terhadap kerusakan atau pengurangan kekentalan secara permanen.

Stabilitas sobek / shear stability dari VI Improver dinilai dengan tekanan atau sobekan mekanik standar dengan peralatan uji lab, dimana kekentalan oli yang sudah ditingkatkan dengna VI Improver diukur sebelum dan sesudah mengalami kondisi sobekan standar. Hasilnya dinilai dalam bentuk shear stability index (SSI). Nilai yang lebih kecil lebih baik, yang menunjukkan daya tahan lebih baik dari VI IMprover terhadap tekanan dan sobekan mekanik.

Oli multigrade atau HVI kualitas tinggi diformulasikan dengan VI Improver dengan SSI kecil.

 

Terima kasih sudah membaca sampai akhir

Kesimpulannya:
VI : viscosity index, adalah angka yang menunjukkan ukuran untuk selisih kekentalan antara Kinematic Viscosity (KV) oli mesin di suhu 40ºC dan 100ºC. Makin kecil selisih angkanya, makin tinggi nilai VI.
HTHS : High Temperature High Shear, adalah angka yang menunjukkan kekentalan oli mesin pada kondisi temperatur tinggi dan shear rate tinggi. Makin encer olinya makin kecil angka HTHS.

Pada saat kendaraan masih dingin, maka yang berpengaruh adalah kekentalan mesin pada suhu dingin yang diindikasikan dengan KV40. Pada saat mesin sudah panas maka yang berpengaruh adalah kekentalan mesin pada suhu panas, yang ditunjukkan oleh KV100 dan HTHS. Yang penting adalah oli tidak terlalu encer pada suhu kerja dan tidak terlalu kental / beku pada suhu terdingin.

Karena Indonesia jarang bisa bikin oli beku, maka VI tidak butuh terlalu tinggi. Yang harus diperhatikan adalah kekentalan. Namun teknologi aditif sekarang sudah sangat maju, maka oli encerpun bisa cukup melindungi mesin.

Bila merasa performa oli masih kurang, performa oli juga bisa dibantu pakai alat semacam cemenite atau pro capacitor, mesin jadi lebih halus suaranya, tenaga juga bisa bertambah apalagi bila diimplementasikan ala metode thehulleffect.

Kalau untuk pakai aditif tambah sendiri, sebaiknya tanya dari yang sudah pakai, karena kalau tidak pas bisa malah tidak baik efeknya:
Pakai aditif oli mesin bisa justru malah mengurangi daya perlindungan ke mesin, alasan untuk menghindari pakai aditif oli

Pada akhirnya untuk oli kembali pada coba sendiri, atau berdasarkan testimoni yagn lain atau dari analisa oli sebelum dipakai (virgin oil analysis VOA) dan analisa oli sesudah dipakai (used oil analysis UOA).

Dari contoh diatas VI dan HTHS bisa diprediksi dari SAE. Bisa dipakai untuk memperkirakan data oli yang tidak ada TDSnya. Penulis sendiri sih menganggap TDS nggak penting, tapi akan diulas di lain artikel.

Semoga berguna.