Nilai SpAsh oli mesin mempengaruhi keasaman, emisi dan perlindungan mesin tapi tidak bikin selip kopling

Bro metomnulis komen soal spash. Saat membaca komentar, penulis terus terang tidak tahu apa itu SpAsh. Kebetulan saat penulis mencari tahu, nemu penjelasan berikut:
Penggunaan Oli Mobil (PCMO/HDEO) untuk Motor – Part 1, Page 184

Spash itu kalau di datasheet biasanya tulisannya sulphated ash

Dari artikel artikel sebelumnya, pabrik oli yang mencantumkan itu contohnya adalah Castrol dan Exxon Mobil. Dicantumkan di datasheet seperti berikut ini:

Pengertian spash berdasar standar pengujiannya

Dari situ terlihat standar pengujian yang dipakai adalah ASTM D874. Kutipan dari ASTM D874 adalah sebagai berikut:
ASTM D874 – Standard Test Method for Sulfated Ash from Lubricating Oils and Additives

The sulfated ash can be used to indicate the concentration of known metal-containing additives in new oils.

Judul halaman adalah standar pengujian untuk sulfated ash dari oli pelumas dan aditifnya. Dikatakan bahwa sulfated ash dapat dipakai untuk menunjukkan konsentrasi dari aditif yang mengandung logam di oli yang baru.

Jadi spash itu hanya dipakai untuk menguji oli baru. Karena memang kalau oli bekas bakalan ada logam dari ausnya mesin juga.

Uji spash dipergunakan untuk mengindikasikan seberapa banyak kandungan aditif logam dari oli. Namun cara ini tidak akurat. Sehingga ada warning berikut:

When phosphorus is absent, barium, calcium, magnesium, sodium and potassium are converted to their sulfates and tin (stannic) and zinc to their oxides (Note 4). Sulfur and chlorine do not interfere, but when phosphorus is present with metals, it remains partially or wholly in the sulfated ash as metal phosphates.

Note 4—Since zinc sulfate slowly decomposes to its oxide at the ignition temperature specified in the test method, samples containing zinc can give variable results unless the zinc sulfate is completely converted to the oxide.
5.2 Because of above inter-element interferences, experimentally obtained sulfated ash values may differ from sulfated ash values calculated from elemental analysis. The formation of such non-sulfated species is dependent on the temperature of ashing, time ashed, and the composition of metal compounds present in oils. Hence, sulfated ash requirement generally should not be used in product specifications without a clear understanding between a buyer and a seller of the unreliability of an ash value as an indicator of the total metallic compound content.

Intinya adalah karena aditif logam bisa bereaksi satu sama lain, maka sulfated ash yang timbul tidak bisa secara akurat mencerminkan kandungan logam. Oleh karena itu seharusnya angka sulfated ash tidak untuk dicantumkan di spesifikasi produk kecuali ada kejelasan antara penjual dan pembeli bahwa uji sulfated ash itu tidak bisa diandalkan.

 

Jadi spash itu bukan aditif tapi bisa dipakai menunjukkan keberadaan aditif logam dan yang selain organik.

 

Efek spash pada mesin

Lalu apa sebenarnya pengaruh nilai sulfated ash pada oli? Penulis menjumpai keterangan bagus dalam bahasa Indonesia berikut ini, sepertinya dari Institut Teknologi Bandung.
Pengaruh Sulphated Ash dalam Pelumas terhadap Mesin, Tri Yuswidjajanto Zaenuri, Ketua Bidang Riset dan Pengembangan Masyarakat Pelumas Indonesia (MASPI)

Disimpulkan sebagai berikut:

– Akan makin diturunkan sejalan dengan batas emisi gas buang yang semakin ketat
– Kadangkala diperlukan untuk pelindung pada kontak dengan material lunak
– Kompromi antara material komponen mesin dan aditif pelumas

Jadi spash itu butuh dikecilkan untuk mengurangi emisi, sementara itu spash itu juga punya peranan penting untuk perlindungan mesin. Komplikasi ini disebutkan sebagai berikut:

Positif :
– Unsur logam / alkali -> Dapat membentuk sabun -> Dapat berfungsi sebagai deterjen -> Mengurangi deposit
– Hasil reaksi bersifat basa -> Dapat meningkatkan TBN -> Dapat memperkuat ketahanan pelumas dalam penggunaan bahan bakar yang mengandung sulfur tinggi
Negatif:
– Memperbanyak partikulat -> Meningkatkan deposit & Menurunkan kinerja peralatan “after treatment”

Kandungan logam mempertinggi kemampuan mengurangi aus seperti dicontohkan berikut ini

Namun kandungan logam juga membuatnya menghasilkan emisi logam lebih tinggi.

 

Fungsi tersebut juga dijelaskan di link berikut:
Noria – Heavy-duty Diesel Engine Oil Developments and Trends

Because a 100 percent seal between the piston rings can never be achieved, a certain amount of engine oil will enter the combustion burn. As the engine oil enters the combustion chamber and burns, its residue forms an ash-like material. This ash-like material contributes to deposits in the crown land above the piston ring as well as to deposits in the ring grooves. These deposits can lead to rubbing wear on the cylinder liner and cause the piston rings to not operate freely. Ultimately, as the cylinder liner-to-ring interface is compromised high oil consumption can occur.

In addition to these deposits, inorganic compounds from the lubricating oil’s additives can become oxidized during combustion and generate metal oxide particles. These particles can be carried downstream with the exhaust and collect on the diesel particulate filter. These ash particles cannot be removed by filter regeneration because they are not combustible. As the ash particles accumulate, they result in filter blockage that increases back pressure to the engine, increasing fuel consumption and decreasing power

An engine oil’s sulfated ash content also directly relates to an engine oil’s acid neutralization capabilities (BN), because most of an engine oil’s BN comes from the metal-containing detergent additives. Generally, the higher an engine oil’s BN, the higher its ash content and the greater its ability to prevent acidic corrosion in the engine. Fortunately, with the mandated use of ultra low sulfur diesel fuel in on-highway applications, corrosion from fuel sulfur will require less of a need for BN control and thus a lower ash content.

Ada 3 poin penting.

Yang pertama adalah ketika oli ikut dalam pembakaran mesin, maka akan tersisa materi seperti abu / ash. Ash ini bisa menimbulkan kerak. Kerak ini dapat menimbulkan keausan pada komponen mesin.

Yang kedua adalah ketika komponen inorganic pada aditif oli menjadi teroksidasi dan membentuk partikel oksida logam. Oksida logam ini akan terbawa aliran udara menuju knalpot dan bisa membuntu saringan partikel, membuat knalpot jadi lebih buntu.

Yang ketiga adalah kandungan sulfated ash menunjukkan kemampuan menetralisir asam. Makin banyak maka makin bisa mencegah mesin mengalami aus akibat keasaman. Kalau pakai bahan bakar yang kandungan sulfurnya sedikit maka mesin tidak butuh oli yang banyak sulfated ashnya.

 

Karena spash ada hubungannya dengan TBN maka mobil yang menggunakan bahan bakar yang kandungan sulfurnya banyak sangat membutuhkan oli yang mengandung banyak sulfated ashnya.

 

Sebagai referensi, kandungan sulfur di bahan bakar pertamina bisa dilihat pada gambar berikut:
PERTAMINA GREEN PRODUCTS

Premium 88, Pertamax 92 dan Pertamax Plus 95 punya kandungan sulfur maksimal 500ppm, Solar 48 punya kandungan sulfur maksimal 3500ppm, Dexlite 51 punya kandungan sulfur maksimal 1200ppm, dan PertaminaDex 53 punya kandungan sulfur maksimal 500ppm.

Sementara menurut EPA, keterangannya sebagai berikut:
United States Environmental Protection Agency – Diesel Fuel Standards & Rulemakings

Highway and Nonroad Diesel Fuel Standards
Highway Diesel Program — a 15 parts per million (ppm) sulfur specification, known as ultra-low sulfur diesel (ULSD), was phased in for highway diesel fuel from 2006-2010.

EPA’s diesel program standards require that:
After 2010, all highway diesel fuel supplied to the market be ULSD and all highway diesel vehicles must use ULSD

 

Jadi kandungan sulfur dari bensin dan solar pertamina masih sangat jauh diatas ultra low sulfur diesel.

Oleh karena itu selama masih pakai solar pertamina maka kendaraan butuh oli dengan nilai spash yang tinggi. Namun menurut penulis, lebih baik menggunakan angka acuan TBN. Karena spashnya cuma untuk menunjukkan seberapa banyak TBNnya, sementara itu angka TBN lebih sering ditunjukkan di datasheet.

 

Dari penjelasan diatas yang menjadi alasan pabrikan oli untuk mencantumkan kandungan sulfated ash sepertinya adalah untuk pemakaian dari sisi polusi / emisi gas buangnya. Itu juga mengapa sulfated ash seringnya dicantumkan pada oli mobil diesel dan oli samping motor 2 tak.

 

Hubungan spash dengan selip kopling

Soal selip kopling, kok rasanya tidak ada hubungannya ya antara spash / TBN dengan unsur selip kopling?

Ada yang bilang bahwa oli dengan nilai spash rendah tidak cocok untuk motor dengan kopling basah:
Gelar turing 2.563 KM…..Shell uji oli baru???…

Terlebih kalau ada sertifikasi OEM Europe seperti, BMW LL-01, MB 229,5, VW 505;500 jga oli2 Low SPAsh dpstikan tidak bisa di pkai di kopling basah,

Foto Kondisi Daleman Mesin Setelah Beberapa Kali Pakai Oli Sesat…… Kapokmu Kapan?

Salah, yang mempengaruhi slip kopling atau ngga itu adalah friction modifier dan kadar Sulphated Ash (SPAsh) dari oli tersebut.
Dmana jika friction modifier nya tinggi, maka akan slip di kopling; kalau untuk SPAsh, semakin tinggi semakin aman di kopling basah.

Rasanya itu terbantahkan oleh spesifikasi oli Castrol berikut yang populer dipakai di sepeda motor kopling basah:
Castrol Technical Guide

Castrol GTX dan Castrol active adalah oli yang populer dipakai di motor dengan kopling basah tanpa ada masalah selip kopling. Bisa dilihat sendiri bahwa angka spash bisa dibilang kecil. Namun buktinya bisa cocok dipakai di motor dengan kopling basah.

 

Bukti lain, bila kita melihat daftar oli yang bisa dipakai untuk motor dengan kopling basah yang disusun oleh dee santi:
Daftar oli mesin PCMO, HDEO dan MCO yang cocok atau tidak cocok untuk kopling basah beserta informasi base oilnya

Untuk produk Mobil 1 yang dikatakan cocok dipakai untuk motor dengan kopling basah (Yes di kolom “wet Clutch”) cuma yang SAE 15W50. Sementara yang SAEnya 5W50 dan 0W40 disebut sebagai No. Padahal kalau kita lihat nilai spashnya:
Exxon Mobil 1 Full Synthetic

Yang saya rangkum di tabel berikut:

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

 

Terlihat bahwa nilai spash untuk Mobil 1 0W40 dan 5W50 lebih tinggi (1.30 %) daripada 15W50 (1.21 %). Tapi mengapa kok cuma 15W50 nya saja yang cocok untuk motor dengan kopling basah.

Di sisi lain, nilai spash dari Mobil 1 5W20, 5W30 dan 10W30 nilainya hampir sama dengan Castrol Activ dan Castrol GTX, tapi kok mengapa yang Mobil 1 dibilang bikin selip kopling sementara yang Castrol tidak?

 

Spash tidak bisa dibuat acuan untuk menentukan selip kopling atau tidak karena spash besar belum tentu artinya aditif bikin selip makin banyak.

Jadi jelas spash itu tidak bisa dipakai sebagai acuan apakah olinya cocok dipakai untuk motor dengan kopling basah atau tidak. Mungkin yang ngomong seperti itu kebetulan yang dibandingkan adalah PCMO yang angka spashnya rendah (dibawah 1%) dengan HDEO yang angka spashnya tinggi (diatas 1%). Sampling kurang banyak sehingga mengambil kesimpulan yang salah.

Spash juga berhubungan dengan nilai TBN. Oli diesel kebetulan TBNnya tinggi. Sementara itu oli bensin TBNnya rendah. Namun tidak semua oli yang TBN nya rendah bikin selip kopling. Jarena oli untuk motor juga tidak bikin selip kopling walau nilai TBNnya rendah.

Penulis membahas hubungan adifit dengan selip kopling di artikel berikut:
Molybdenum bukan friction modifier dan bisa bikin selip kopling tapi ada cara agar bisa dipakai motor dengan kopling basah

 

Hubungan spash dengan TBN

Ada contoh dari Shell Rimula, dimana makin tinggi spash makin tinggi TBN. Data diambil dari SHELL AUSTRALIA LUBRICANTS PRODUCT DATA GUIDE 2013.

Kebetulan dari contoh diatas makin tinggi spash makin tinggi TBNnya.

Sementara itu ada contoh dari Mobil Delvac dimana spash tidak berhubungan dengan TBN:

Dari contoh tersebut terlihat bahwa nilai spah tidak berhubungan dengan TBN. Data Shell diambil dari tipe oli yang sama yaitu Rimula, sementara itu data oli Exxon Mobil diambil dari tipe berbeda, 1 ESP, MX F2, dan Extreme.

Jadi walau spash bisa dipakai sebagai indikasi TBN, itu hanya berlaku pada merek dan tipe yang sama. Membandingkan spash tidak bisa dilakukan untuk tipe yang berbeda.

 

 

Hubungan spash dengan asap knalpot

Biasanya spash kecil itu dibutuhkan untuk mengurangi timbulnya asap, seperti contohnya pada oli samping dan diesel. Angka spash untuk oli samping jauh lebih kecil daripada oli untuk mesin. Contohnya castrol:

 

Di kendaraan diesel nilai spash juga penting karena menentukan polusinya:

Reman DPF FAQ

▶ What is diesel particulate matter?
Diesel Particulate Matter (PM) is often referred to as soot. It is the solid component of diesel exhaust that is visible as black smoke. It is comprised of unburned microscopic hydrocarbon particles as well as sulphated ash which is a by-product of engine oil additives that have been burned during the combustion process.

 

Kalau untuk asap, spash bisa dipakai acuan yang pasti.

Kesimpulannya:

Angka spash itu tidak bisa dipakai untuk acuan selip kopling atau tidak. Bisanya untuk menentukan polusi seperti misalnya pada pemakaian oli samping dan diesel.