BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Sumber daya alam yang tercipta di muka bumi di ciptakan oleh tuhan sebagai sarana penunjang demi kelangsungan kehidupan manusia.oleh karena itu manusia wajib memanfaatkan segala yang Tuhan ciptakan sebaik – baiknya,diantaranya sejumlah energi yang ada mulai dari air,angin ,minyak bumi,gas bumi, dan lain – lain.banyak diantara manusia yang cukup berpuas diri dengan hanya memanfaatkan sumber energi minyak bumi sebagai bahan dasar pembuatan premium yang berfungsi sebagai bahan bakar yang akan menopang sektor trasportasi dan ekonomi,padahal kalau kita mau berpiikir lebih jauh lagi masih banyak sumber – sumber energi yang masih bisa dimanfaatkan selain air,ada gas ,angin,listrik dan lain – lain,sebagai sumber bahan bakar dalam transportasi yang bisa dikembangkan belakangan ini,contohnya gas yang mana dengan melimpahnya stok gas bumi yang ada sangat mudah dan murah apabila kita bisa memanfaatkannya. Dalam hal ini penulis mencoba mengkaji dan berpikir untuk mencoba memanfaatkan sumber energi gas bumi sebagai salah satu sumber energi yang bisa dimanfaatkan sebagai alternatif bahan dasar dalam sistem transportasi kita,atau sebagai penolong di saat pasokan minyak bumi yang sudah makin
1
menipis/hampir habis karena menurut perkiraan akan habis dalam 10 – 15 tahun kedepan . Salah satu dasar mengapa penulis mencoba memafaatkan salah satu sumber energi gas yang ada dimuka bumi ini, adalah karena menipisnya cadangan minyak bumi sebagai bahan dasar dalam pembuatan premium,kami mencoba untuk peka terhadap kondisi disekitar kita yang mana akhir – akhir ini sudah sering kita dengar bahwa pemerintah akan menaikkan harga BBM jenis premium karena harga minyak dunia/International Cruch Petrolium yang melonjak dan terus merangkat naik dengan di picunya konflik yang terjadi di Timur tengah sehingga menambah semakin tingginya harga minyak dunia.dalam hal ini kami mencoba berpikir solusi untuk mensiasati itu semua agar kelangsungan perekonomian masih bisa stabil dan dapat bertahan ditengah krisis ekonomi yang berkepanjangan. Dalam upaya menekan pelepasan gas metan dari sampah ke atmostfir yang dapat menimbulkan efek rumah kaca dan menyumbang pada pemanasan global maka dilakukan serangkaian penelitian mulai dari penangkapan gas metan hingga pemakaian gas metan untuk keperluan motor bakar dengan konverter kit sebagai kunci utamanya. Penelitian ini idedikasikan untuk mendapatkan seperangkat peralatan yang digunakan untuk mengubah motor berbahan bakar bensin menjadi berbahan bakar gas. Kajian terhadap beberapa kemungkinan model penyaluran bahan
2
bakar gas, diaplikasikan dengan tetap mempertahankan pemakaian bahan bakar bensin (hybrid). Luaran berupa disain seperangkat peralatan yang digunakan untuk mengubah motor perubahan bakar bensin menjadi berbahan bakar gas berupa gambar, spesifikasi alat dan komponennya, sistem kerja; prototip dan panduan. Menurut perkiraan Gas Research Institute da 1.400 ‐ 2.000 dolar AS per scmf. Saat ini BBG telah terbukti sebagai pilihan yang lebih baik di bidang transportasi. Data menunjukkan bahwa BBG yang mulai dicoba oleh pemerintah melalui pertamina pada tahun 1987 memiliki beberapa keuntungan diantaranya lebih murah dari BBM, lebih ringan dari udara, usia mesin lebih lama, perawatan lebih murah dan tidak mencemari lingkungan. Tapi masalahnya adalah perkembangan BBG di masyarakat sangatlah lambat. Hal ini disebabkan antara lain karena harga BBG tidak kompetitif dibanding BBM, harga konversi kit yang masih terlalu mahal, dan pemikiran masyarakat yang cenderung untuk selalu menggunakan BBM. Salah satu contoh pemakaian bahan bakar gas adalah pada Isuzu yang memadukan mesin diesel berbahan bakar solar dengan CNG (Compressed Natural Gas). Keduanya langsung diinjeksikan ke ruang bakar kemudian dipampatkan dan terjadi pembakaran. Proses pergantian antara solar dan CNG bisa dilakukan dengan memutar tuas pengganti. Cara kerja praktis tersebut diatur sepenuhnya oleh ECU (14 Juni 2006/ www.beritaatpm.com ).
3
Mesin komersial berbahan bakar gas atau setidaknya hibrid juga dikomersialisasikan China Zhejiang Wanhao Machine Science and Technology Co Ltd., yang memasarkan dan mempatenkan power generators dengan daya dari 2.6Hp hingga 13.5Hp (HTTP:// www.china‐power‐ generator. com) Cara injeksi gas ke mesin dapat diadaptasi dari sistem pemasangan NOS (Nitero Oxyd System) yang merupakan gas katalis reaktor pembakaran pada mesin. Sistem itu antara lain: (1) . Wet system: Pemasangan diantara manifold dan throttle body. atau single nozzle di saluran intake. Pemasangan ini mencampurkan gas dan bahan bakar di nozzle sehingga dinamakan wet system. Pemasangan ini relatif paling simple dan setingan lebih mudah. (2). Dry system: Pemasangan ini membutuhkan ekstra injektor untuk bahan bakar. Pemasangan nozzle di saluran intake. nitrous akan bercampur dengan bensin di extra injektor ini, lalu kemudian bercampur lagi dengan injektor bahan bakar, baru masuk ke chamber. Pemasangan dan settingan lebih rumit karena setting air‐fuel ratio lebih susah. Caranya bisa dengan mengakali MAF sensor.Nozzle ini biasanya diset pada sudut 90 derajad. (3) . Direct port system: Pemasangan yang langsung ke intake port mesin. prinsipnya mirip dengan wet system. Cuma nozzle yang bercampur bahan bakar + gas ini disalurkan secara mandiri ke ( Achmad dan Komar,2008).
1.2 PERUMUSAN MASALAH Feild project ini merumuskan permasalahan sesuai dengan topik dan fokus, sebagai berikut :
4
1.
Perhitungan efesiensi pemakaian LPG berdasarkan jarak tempuh pada sepeda motor yang digunakan berdasarkan spesifikasi motor bervolume < 125 cc.
2.
Perhitungan tingkat keamanan dan kenyamanan pada sepeda motor berbahan bakar BBG berdasarkan survei kuisioner kepuasan pelanggan.
1.3 BATASAN MASALAH Adapun batasan masalah pada feild projectI ini adalah sebagai berikut : 1.
Media penilitian yang digunakan sepeda motor berbahan bakar premium dengan kapasitas CC tertentu( < 125 CC ) berdasarkan standart spesifikasi dari pabrikan.
2.
Area wilayah penelitian adalah pada tingkat rasio pemakaian bahan bakar berdasarkan jarak tempuh sebelum dan setelah diadakan perubahan dari bahan bakar premium menjadi gas.
1.4 TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari Feild project dengan topik konversi energi dari BBM ke BBG pada sepeda motor adalah mengidentifikasi tingkat efisiensi bahan bakar berdasarkan jarak tempuh dengan perbandingan bahan bakar BBM diubah menjadi BBG. 1.5 KEGUNAAN Manfaat didapat setelah penelitian yang dilakukan : 1.
Pengalaman penerapan ilmu pengetahuan dan pengabdian terhadap masyarkat secara nyata serta peningkatan wawasan dan kehidupan dalam masyarakat.
5
2.
Salah satu umpan balik dalam penerapan ilmu pemodelan sistem dan proses manufakturing.
3.
Bahan kajian operasional terhadap kondisi sosial masyarakat.
1.6 METODOLOGI PENELITIAN 1.6.1 Waktu dan Tempat Penelitian Waktu penelitian dilakukan pada 05 Mei ‐ 10 Juni 2012 . Dan Tempat Penelitian selama perjalanan dari dan pulang tempat kerja/Surabaya – Lamongan dengan jarak tempuh + 50 km. 1.6.2 Jenis dan Sumber Data Jenis Data yang diperoleh dari hasil penelitian ini yaitu : 1.6.2.1 Data Kualitatif Merupakan data yang belum diolah dan pada umumnya sulit diperhitungkan benar secara matematik karena datanya diambil berdasarkan sample. 1.6.2.2 Data Kuantitatif Merupakan data yang telah diolah dan lebih berdasarkan pada data yang dapat dihitung untuk menghasilkan penaksiran yang pokok. Sedangkan Sumber‐ sumber datanya yaitu: 1.6.2.2.1. Data Primer yaitu data yang diperoleh dari data penelitian langsung di lokasi penelitian yaitu dalam perjalanan berangkat dan pulang kerja dari Surabaya – Lamongan atau sebaliknya. 1.6.2.2.2. Data Sekunder yaitu data primer yang telah diolah.
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 TEORI ENERGI Apa saja yang bisa membuat sesuatu bergerak,memiliki kekuatan,memberi cahaya dan kehidupan ,itulah energi.matahari menjadi sumber energi untuk bumi ini.energi dari matahari terdapat disegala elemen makhluk hidup,baik yang sudah mati maupun yang masih hidup. Dari jaman peradapan manusai telah mengenal api.manusia mendapatkan api dari gesekan ranting kayu dan memantikkan batu. Biasanya api dibakar dengan bahan bakar kayu dan arang.api digunakan untuk memasak dan menhangatkan tubuh dan juga tempat tinggal. Peradaban berlanjut kita juga membuat api untuk memasak dan menghangatkan tubuh.api tidak lagi didapat dari gesekan ranting kayu maupun memantikkan batu api kita ciptakan lebih modern. Tak seperti jaman dulu,api dihidupkan dengan membakar kayu, kini api dapat kita hidupkan dengan sumber energi yang berasal dari fosil bumi seperti: batubara, minyak bumi dan gas alam. Tiga bahan tersebut adalah bahan bakar fosil yang sampai saat ini kita andalkan sebagai sumber energi. Tidak hanya sebagai bahan bakar,minyak bumi mempunyai banyak kegunaan. Turunan dari minyak bumi misalnya karosene atau minyak tanah bisa diolah untuk bahan sandang.selain sandang minyak bumi juga bisa diolah sebagai bahan dasar plasik.banyak macam barang yang bisa dibuat dari plastik,dari
7
sekedar kantong belanja sampai mebel dan genteng. Tidak ketinggalan minyak bumi juga bisa dipakai sebagai bahan untuk cat minyak atau bahkan lipstik. Tentu saja kita akan membatasi bahasan minyak tanah dan bensin sebagai bahan bakar, karena itulah yang digunakan oleh masyarakat dan orang pada umumnya. Tidak heran ketika bahan bakar minyak yang berarti semua bahan bakar seperti minyak tanah, solar maupun bensin dengan segala jenisnya terdongkrak harganya. Banyak orang berteriak, mengeluh dan menyodorkan banyak alasan yang sangat masuk akal supaya pemerintah membatalkan keputusan kenaikan harga. Namanya juga manusia, suka mengeluh dan menghitung – hitung. Sebuah rumah tangga dengan 2 anak, 1 kendaraan roda dua dan 1 kendaraan roda empat dan tinggal di kota yang tidak macet dan aktivitas rata – rata menghabiskan 400 ribu – 500 ribu per bulan untuk biaya BBM‐nya. Kenaikan 30% meskipun cukup berarti tidak akan terlalu menganggu rutinitas mereka.tetapi sebuah warung nasi di skala mikro akan menanggung beban yang cukup berat karena margin laba yang mereka psatok cukup tinggi. Isu kenaikan BBM juga membuat panik, sampai‐sampai segala macam tanamanyang tumbuhnya tidak dinutrisi dengan BBM‐pun harganya ikut terdongkrak naik, alasan paling masuk akal yang diajukan adalah biaya transportasi. Kita panik karena memang sangat bergantung dengan bahan bakar pasokan PERTAMINA ini untuk banyak kegiatan mulai dari memasak, penerangan PLN juga mengunakan bahan bakar dari fosil, kegiatan usaha, sampai untuk
8
konsumsi transportasi pribadi maupun umum. Kita semua merasakan hal ini, bukan hanya yang tinggal di indonesia, seluruh duniapun ikut cemas ketika ada peringaatan bahwa bahan bakar fosil ini bakal lenyap. Ahli satu mengatakan 50 tahun lagi, yang lain mengatakan 100 tahun bahan bakar fosil akan habis. Meskipun demikian, jumlahnya cukup terbatas karena waktu pembuatannya yang sangat panjang dan susah dihitung angkanya. Bahan bakar fosil tidak bisa diperbaharui, suatu ketika akan segera habis, begitulah faktanya meskipun kita tidak akan tahu kapan akan terjadinya. Butuh jutaan tahun untuk membuatnya sedangkan semakin hari kita semakin cepat menghabiskannya. Kecepatan untuk membuat dibanding dengan menghabiskannya sangat tidak seimbang. Masyarakat sudah gerah dengan kemungkinan semakin tingginya harga BBM, semakin tergantungnya indonesia dengan harga minyak dunia,semakin banyaknya adu argumen ditingkat bawah maupun pemerintah tentang subsidi BBM.bulan april 2012 ini menjadi keresahan berulang yang selalu terjadi setiap kali ada rasan – rasan kenaikan harga BBM. Pemerintah telah menyediakan dana Rp 25 triliun bantuan langsung yang bisa diterimakan kepada masyarakat miskin untuk mengurangi subsidi BBM Rp 36 triliun. Meskipun hitung – hitungan diatas kertas masih lumayan, ada yang bisa diirit barang Rp 10 triliun, tetapi kita juga menjadi ragu dengan hitung – hitungan ini, mempertanyakan apakah duit subsidi itu bukan berasal dari duit pinjaman. Apakah bantuan langsung sudah efektif digunakan,mempertanyakan pula dampak moral dari bantuan langsung, mempertanyaakan pula apakah
9
subsidi itu ada karena perusahaan yang tidak mampu menekan biaya operasional, atau karena keinginan mengerek harga sama dengan harga di dunia lain. Seperti yaang disampaikan banyak pemgamat ketika mempertanyakan, apakah keadaan ekonomi masyarakat sudah sama seperti negara lain sehingga punya kemampuan bayar yang sama dengan mereka yang sudah waktunya mengerek harga mendekati harga di negara lain. Pro dan kontra tampak ditelevisi,koran,majalah,tabloid sampai obrolan di warteg – warteg.sementara obrolan berlanjut, harga cabe, telur, minyak dan gula sudah naik, padahal BBM belum naik. Begitu banyak pro dan kontra bertebaran yang mendiskusikan dengan semangat yang paling benar, dengan demo‐demo dan dengan opini‐opini. Karena marak menyampaikan pendapat dan berdebat sampai‐sampai kita tidak menyadari akan adanya energi yang bisa kita bayar lebih murah (Sunarto dan Pramono, 2012) .
2.2 KONSEP DASAR 2.2.1 TEKNIK DASAR MESIN BENSIN Seperti kita ketahui bahwa suatu kendaraan membutuhkan suatu tenaga yang memungkinkan dapat bergerak dan mengatasi keadaan jalan, beban, angin dan sebagainya. Sumber tenaga atau energi dihasilkan dari sebuah mesin yang merubah tenaga listrik, panas, gerak, angin atau sebagainya menjadi tenaga gerak/mechanical energi.
10
Disini kami akan mencoba menjelaskan mesin kendaraan roda 4, yang memperoleh tenaga dari perubahan energi panas menjadi energi gerak dengan berbahan bakar bensin/premium yang sekarang masih umum digunakan. 2.2.1.1 Motor Bensin 4 Langkah Pada motor empat langkah, proses kerja motor diselesaikan dalam empat langkah piston. Torak bergerak naik turun di dalam silinder dalam gerakan reciprocating. Titik tertinggi yang dicapai oleh torak tersebut disebut titik mati atas (TMA) dan titik terendah disebut titik mati bawah (TMB). Gerakan dari TMA ke TMB disebut langkah torak/stroke. Pada motor 4 langkah mempunyai 4 langkah dalam satu gerakan yaitu langkah penghisapan, langkah kompresi , langkah kerja dan langkah pembuangan. 2.2.1.1.1Langkah Hisap Langkah hisap. Piston bergerak kebawah (gambar 1), katup hisap terbuka dan katup buang menutup. Campuran udara dan bahan bakar dihisap masuk (melalui katup hisap)
Gambar 1.Langkah Hisap
11
Pada gerak hisap, campuran udara bensin dihisap ke dalam silinder. Bila jarum dilepas dari sebuah alat suntik dan plunyernya ditarik sedikit sambil menutup bagian ujung yang terbuka dengan jari (alat suntik akan rusak bila plunyer ditarik dengan tiba‐tiba), dengan membebaskan jari akan menyebabkan udara masuk ke alat suntik ini dan akan terdengar suara letupan. Hal ini terjadi sebab tekanan di dalam lebih rendah dari tekanan udara luar. Hal yang sama juga terjadi di mesin, torak dalam gerakan turun dari TMA ke TMB menyebabkan kehampaan di dalam silinder, dengan demikian campuran udara bensin dihisap ke dalam. Selama langkah torak ini, katup hisap akan membuka dan katup buang menutup. 2.2.1.1.2 Langkah Kompresi Langkah kompresi. Piston bergerak keatas kedua katup menutup. Udara dan bahan bakar dimampatkan.
Gambar 2. Langkah Kompresi
12
Dalam gerakan ini campuran udara bensin yang di dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA. Kedua katup hisap dan katup buang akan menutup selama gerakan tekanan dan suhu campuran udara bensin menjadi naik. Bila tekanan campuran udara bensin ini ditambah lagi, tekanan serta ledakan yang lebih besar lagi dari tenaga yang kuat ini akan mendorong torak ke bawah. Sekarang torak sudah melakukan dua gerakan atau satu putaran, dan poros engkol berputar satu putaran 2.2.1.1.3 Langkah Pembakaran Langkah pembakaran. Sesaat sebelum piston mencapai puncak busi memercikan bunga api dan membaka campuran oksigen dan udara. Tekanan meningkat dan mendorong piston kebawah (kedua katup menutup). Daya mekanik inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakan mesin.
Gambar 3. Langkah Pembakaran Dalam gerakan ini, campuran udara bensin yang dihisap telah dibakar dan menyebabkan terbakar dan menghasilkan tenaga yang mendorong torak ke
13
bawah meneruskan tenaga penggerak yang nyata. Selama gerak ini katup hisap dan katup buang masih tertutup. Torak telah melakukan tiga langkah dan poros engkol berputar satu setengah putaran. 2.2.1.1.4 Langkah Buang Langkah buang. Setelah piston mencapai akhir dari langkah, katup buang membuka piston bergerak keatas mendorong sisa pembakaran keluar menuju knalpot.
Gambar 4. Langkah Buang Siklus ini terus berulang (piston bergerak keatas dan kebawah). Gerakan piston keatas dan kebawah ini dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi gerakan memutar dan dihubungkan ke gear box. Dalam gerak ini, torak terdorong ke bawah, ke TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong gas‐gas yang telah terbakar dari silinder. Selama gerak ini kerja katup buang saja yang terbuka. Bila torak mencapai TMA sesudah melakukan pekerjaan seperti di atas, torak akan kembali pada keadaan untuk
14
memulai gerak hisap. Sekarang motor telah melakukan 4 gerakan penuh, hisap‐ kompresi‐kerja‐buang. Poros engkol berputar 2 putaran, dan telah menghasilkan satu tenaga. Di dalam mesin sebenarnya, membuka dan menutupnya katup tidak terjadi tepat pada TMA dan TMB, tetapi akan berlaku lebih cepat atau lambat, ini dimaksudkan untuk lebih efektif lagi untuk aliran gas (Ardianto, 2008). 2.2.1.2 Motor Bensin 2 Langkah
Pada motor dua langkah proses kerja motornya untuk mendapatkan satu kali langkah usaha hanya diperlukan dau kali langkah piston. Motor dua langkah yang paling sederhana, pintu masuk atau lubang masuk dan lubang buang terletak berhadap‐hadapan yaitu berada pada sisi bawah pada dinding silinder motor. Proses kerjanya adalah sebagai berikut. Piston berada TMB, kedua lubang (masuk dan buang) sama sama terbuka kemudian campuran udara dan bahan bakar dimasukkan kedalam silinder melalui lubang masuk. Gerakan piston dari TMB ke TMA, maka lubang masukakan tertutup dan tertutup pula lubang buang.maka terjadilah langkah kompresi. Pada akhir langkah kompresi ini terjadilah pembakaran gas bahan bakar. Dengan terjadinya pembakaran gas bahan bakar maka dihasilkan tenaga pembakaran yang mendorong piston ke bawah dari TMA ke TMB. Langkah usaha terakhir terjadilah pembuangan gas bekas begitu terbuka lubang buang. Sesudah itu terbuka pula lubang masuk sehingga terjadi pemasukkan gas baru sekaligus mendorong mendorong gas
15
bekas keluar melalui lubang buang. Dengan demikian pada motor dua langkah proses motor untuk menghasilkan satu kali langkah usaha/pembakaran gas dalam silinder, hanya diperlukan dua langkah piston . dilihat dari putaran poros engkolnya diperlukan satu kali putaran poros engkol. 2.2.1.2 Proses pencampuran udara dan bensin Bahan bakar (bensin) yang dimasukan ke dalam ruang bakar harus dalam kondisi mudah terbakar, agar dapat menghasilkan efesiensi tenaga yang maksimal. Campuran yang belum sempurna akan sulit terbakar, bila tidak dalam bentuk gas yang homogen. Bensin tidak dapat terbakar tanpa udara, harus dicampur dengan udara dalam takaran yang tepat. Perbandingan campuran udara dan bensin sangat dipengaruhi oleh pemakaian bahan bakar. Perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan dalam bentuk volume atau berat dari bagian udara dan bensin. Bensin harus dapat terbakar seluruhnya agar menghasilkan tenaga yang besar pada mesin dan meminimalkan tingkat emisi gas buang. 2.2.1.3 Air Fuel Ratio (AFR) Air Fuel Ratio adalah faktor yang mempengaruhi kesempurnaan proses pembakaran di dalam ruang bakar. Merupakan komposisi campuran bensin dan udara . Idealnya AFR bernilai 14,7 . Artinya campuran terdiri dari 1 bensin berbanding 14,7 udara atau disebut dengan istilah Stoichiometry.
16
2.2.1.4 Metoda Pencampuran dengan Karburator Prinsip kerja karburator sama dengan prinsip kerja semprotan serangga, yaitu ketika udara ditekan, maka cairan yang berada dalam tabung akan terisap dan bersama‐sama dengan udara terkarburasi (tercampur) keluar berupa gas. Hal ini disebabkan karena pada bagian yang dipersempit (venturi) mempunyai kecepatan aliran udara yang tinggi. Jika pada daerah venturi dihubungkan dengan saluran bahan bakar, maka bahan bakar akan terhisap keluar bersama dengan udara menjadi gas. Jumlah gas yang dihisap oleh mesin tergantung dari besar kecilnya kevakuman pada venturi yang diatur oleh besar kecilnya pembukaan throttle valve, juga ditentukan oleh besar kecilnya diameter saluran dari ruang bahan bakar sampai dengan venturi. 2.2.1.5 Metode Pencampuran Injeksi Sejak Robert Bosch berhasil membuat pompa injeksi pada motor diesel putaran tinggi (1922 –1927), maka dimulailah percobaan‐percobaan untuk menerapkan pompa injeksi tersebut pada motor bensin. Pada mulanya pompa injeksi motor bensin dicoba, bensin langsung disemprotkan ke ruang bakar seperti motor diesel, namun timbul kesulitan saat motor dihidupkan pada kondisi dingin karena bensin sukar menguap pada suhu rendah dan akibatnya bensin akan mengalir keruang poros engkol dan bercampur dengan oli. Untuk mengatasi hal ini, maka penyemprotan bensin dilakukan pada saluran isap /intake manifold, hal ini pun bukan tidak bermasalah karena elemen pompa harus diberi
17
pelumasan sendiri mengingat bensin tidak dapat melumasi elemen pompa seperti solar. Para ahli konstruksi terus berusaha merancang suatu sistem injeksi yang berbeda dari sistem‐sistem terdahulu (tanpa memakai pompa injeksi seperti motor diesel). Mengingat keterbatasan sistem mekanis itu, para perekayasa berusaha menggabungkan sistem mekanis dengan kontrol elektronik. Gunanya agar diperoleh fleksibilitas yang lebih dalam daerah operasinya sehingga menghasilkan engine dengan kinerja optimum dalam daerah operasi yang lebih luas. Karena merupakan komponen penting, para pabrikan membungkusnya dalam nama yang berbeda dari pabrikan lain. Toyota memberi nama Electronic Fuel Injection (EFI), Suzuki menambahkan kata petrol menjadi Electronic Petrol Fuel Injection (EPFI), Mitsubishi menamainya Multi Point Fuel Injection (MPFI), Honda dengan Programmed Fuel Injection (PGM‐FI), sedangkan nama Bosch Motro‐nic dipakai oleh BMW dan Peugeot. 2.2.2 Konversi Bensin KE BBG Permasalahan umum yang dihadapi dunia pada dewasa ini adalah semakin menipisnya cadangan bahan bakar minyak, disamping dampak negatif yang ditimbulkan dari penggunaan bahan bakar minyak tersebut. Fenomena ini mendorong manusia untuk berusaha mencari bahan bakar alternatif yang diharapkan mampu mengatasi kedua permasalahan di atas secara serentak. Salah satu jenis bahan bakar alternatif yang dimungkinkan untuk
18
menggantikan bahan bakar minyak terutama yang digunakan untuk kendaraan bermotor adalah bahan bakar gas (BBG). BBG merupakan gas alam dengan komponen utamanya methana, jenis bahan bakar ini banyak ditemukan di hampir semua ladang minyak di Indonesia baik di daratan maupun di lepas pantai. Bahan Bakar Gas atau BBG mulai diperkenalkan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor di Indonesia pada tahun 1986. Pada tahun 1989 BBG mulai dipasarkan secara komersial dengan target pemasaran angkutan publik seperti mikrolet, bis kota dan taksi. Setelah berlangsung kurang lebih 13 tahun, pemasaran BBG di Indonesia tidak berkembang sebagaimana diharapkan. Saat ini BBG telah terbukti sebagai pilihan yang lebih baik di bidang transportasi. Data menunjukkan bahwa BBG yang mulai dicoba oleh pemerintah melalui pertamina pada tahun 1987 memiliki beberapa keuntungan diantaranya lebih murah dari BBM, lebih ringan dari udara, usia mesin lebih lama, perawatan lebih murah dan tidak mencemari lingkungan. Tapi masalahnya adalah perkembangan BBG di masyarakat sangatlah lambat. Hal ini disebabkan antara lain karena harga BBG tidak kompetitif dibanding BBM, harga konversi kit yang masih terlalu mahal, dan pemikiran masyarakat yang cenderung takut untuk selalu menggunakan BBG. Tetapi kendala yang dijumpai pada perangkat konversi ini untuk kendaraan bermotor masih belum memberikan fungsi yang optimal, yaitu motor cenderung memiliki putaran tinggi pada kondisi idle, selain itu untuk melakukan akselerasi
19
selalu akan terjadi keterlambatan dalam suplai bahan bakar ke ruang bakar sehingga menurunkan kinerja dari motor. Penelitian yang dilakukan oleh Tulus Burhanudin Sitoru yang mengatakan bahwa Alat konversi bahwa kit konversi yang diimpor oleh beberapa penjual (vendor) di Indonesia masih memerlukan beberapa perbaikan. Beberapa penelitian yang telah diadakan untuk mencari penyebabnya, menyimpulkan bahwa masalah utama dari gangguan ini adalah ketidakstabilan dan respon transien yang kurang baik dari satu atau lebih mekanisme pegas massa yang terdiri dari restriksi katup, pegas, diafragma, saluran orifis, dan ruang dari regulator tekanan.(Tulus dan Harmen,2001 ) Untuk mengatasi permasalahan tersebut ditambahkan suatu perangkat sistim injeksi BBG yang dikendalikan secara elektronik. 2.2.2.1 Bahan Bakar Gas ( BBG ) Dari komposisi ini terlihat bahwa komponen utama dari BBG adalah gas methana.lebih detailnya mengenai beberapa unsur seperti dalam tabel dibawah ini :
20
Tabel 1 : Komposisi BBG Nama unsur
Kadar(%)
Methana (CH4)
95,03%
Ethana(C2H6)
2,23%
Karbondioksida(C02)
1,75%
Nitrogen(N)
0,68%
Propana(C3H8)
0,29%
Berat jenis BBG lebih kecil dari berat jenis udara, sehingga jika terjadi kebocoran baik pada tangki penyimpan maupun saluran bahan bakar akan segera naik ke atas. BBG karena wujudnya berupa gas, tidak perlu diuapkan terlebih dahulu sebagaimana pada bahan bakar minyak (gasoline), sehingga permasalahan pada saat start pada suhu rendah dan emisi yang berlebihan karena terlalu kayanya campuran bahan bakar ‐ udara pada saat start dapat diperkecil. Nilai oktan BBG lebih tinggi dibandingkan gasoline, yaitu antara 120 sampai 130. Dengan tingginya nilai oktan tersebut maka pada rasio kompresi yang lebih tinggi tidak akan terjadi knocking pada motor. Keunggulan BBG ditinjau dari proses pembakarannya di dalam ruang bakar adalah karena BBG memiliki perbandingan atom karbon terhadap atom hidrogen yang rendah, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna. Mengingat BBG sudah berada pada fase gas, maka dengan mudah dapat bercampur dengan udara dalam ruang bakar,
21
sehingga oksigen dapat dengan mudah bergabung dengan karbon dan memberikan reaksi pembentukan CO2 bukan CO. Disamping itu karena jumlah atom karbon molekul BBG lebih sedikit dibandingkan BBM, maka CO yang terbentuk dari proses pembakaran juga lebih sedikit. Pada motor pembakaran dalam, energi Panas untuk kerja mekanik dihasilkan dari reaksi kimia antara bahan bakar dan oksigen pada saat pembakaran. Bahan bakar yang digunakan harus memenuhi berbagai persyaratan yang sesuai dengan metode pembentukan campuran dan bagaimana reaksi kimia berlangsung. Pada motor dengan pembentukan campuran Diluar (karburator) bahan bakar harus mudah menguap dan dengan segera bercampur dengan udara yang lewat Venturi. Pada pemakaian bahan bakar gas, fungsi karburator sebagai pengkabut menjadi tidak penting lagi mengingat sudah berbentuk gas dan mudah bercampur dengan udara. (BPH Migas 2007). Bahan Bakar Gas atau BBG merupakan gas alam yang telah dimampatkan. Secara umum lebih dari 80% komponen gas bumi yang dipakai sebagai BBG merupakan gas metana, 10%‐15% gas etana, dan sisanya adalah gas karbon dioksida, dan gas‐gas lain. Susunan BBG yang dipakai di Jakarta 93% terdiri dari gas metana, 3,2% gas etana, dan 3,8% sisanya adalah gas nitrogen, propana, dan karbon dioksida ( Setiyawan,2000). Salah satu resiko penggunaan elpiji adalah terjadinya kebocoran pada tabung atau instalasi gas sehingga bila terkena api dapat menyebabkan
22
kebakaran. Pada awalnya, gas elpiji tidak berbau, tapi bila demikian akan sulit dideteksi apabila terjadi kebocoran pada tabung gas. Menyadari itu Pertamina menambahkan gas mercaptan, yang baunya khas dan menusuk hidung. Langkah itu sangat berguna untuk mendeteksi bila terjadi kebocoran tabung gas. Tekanan elpiji cukup besar (tekanan uap sekitar 120 psig), sehingga kebocoran elpiji akan membentuk gas secara cepat dan merubah volumenya menjadi lebih besar. Pada penelitian ini digunakan beberapa pengamanan yaitu dengan 2 regulator berpengaman, safety flexible hoss, Tabung standar. 2.2.2.2 Perangkat Konversi BBG Agar dapat menggunakan BBG sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermotor dibutuhkan suatu perangkat konversi BBG yang disebut dengan conversion kit. Penggunaan conversion kit didasarkan pada tiga pilihan sebagai berikut: A.Hanya bekerja dengan gas saja B.Dapat bekerja dengan gas saja atau gasoline saja (dual fuel) C.Dapat bekerja dengan dua bahan bakar bersama‐sama (khusus diesel, mixed fuel).
23
udara Tangki BBG
Filter Udara
Tangki Bensin
Karburator
Filter
Intake Manifold Ruang Bakar
Gambar 5 Skema Sistim Perangkat Konversi Bahan Bakar Ganda Cara kerja : Mixer yang dipasang didepan throtlte memasok BBG ke dalam aliran udara yang masuk ke dalam silinder dan bereaksi terhadap tekanan dalam manifold untuk menakar jumlah bahan bakar yang disuplai ke motor. Pemilihan mixer didasarkan pada kapasitas udara yang dibutuhkan oleh motor. Jika terlalu kecil maka daya maksimum motor tidak akan tercapai, sedangkan jika terlalu besar maka unjuk kerja motor pada putaran rendah akan turun secara drastis bahkan motor sulit untuk dihidupkan. Katup penutup aliran bensin (pada sistim dual fuel) digerakkan oleh solenoid dari saklar pemilih bahan bakar yang terpasang pada kendaraan bermotor. Ketika BBG dipilih sebagai bahan bakar, katup ini akan menutup aliran bensin ke silinder.
24
Untuk BBG regulator terdiri dari dua buah regulator yang terpisah, dimana regulator pertama mengurangi tekanan dari tangki gas sampai 100 psi kemudian regulator kedua mengurangi tekanan sampai beberapa inci kolom air guna mendorong bahan bakar melalui mixer dan bercampur dengan aliran udara. 2.2.2.3 Sistem Kit Konversi/Karburator Sistem kerja kit konversi adalah sebagai berikut: Bahan bakar gas dimasukkan ke tabung BBG melalui kerangan pengisian BBG pada tekanan tinggi melalui pipa tekanan tinggi, kemudian gas disalurkan ke mesin. Tekanan gas diturunkan ke atmosfir oleh penurun tekanan. Kemudian dicampur dengan udara oleh pencampur udara dan gas dan selanjutnya masuk ke ruang bakar untuk dibakar. Kendaraan bermotor dapat dioperasikan memakai bahan bakar gas atau bensin. Pengaturan operasinya diatur oleh kran manual yang menutup atau membuka kerangan otomatis dan untuk gas atau bensin. Banyaknya volume gas yang tersimpan di tangki dapat dilihat di manometer. Dalam pemakaian BBG untuk kendaraan tidak ada perubahan‐perubahan pada mesin kendaraan, yang ada hanya penambahan peralatan kit konversi. Bila prosedur pemasangan dan pemeliharaan alat ini dilaksanakan dengan baik maka penggunaannya akan aman. ( Purnomo, 2006) Banyaknya volume gas yang tersimpan di tangki dapat dilihat di manometer . Dalam pemakaian BBG untuk kendaraan tidak ada perubahan‐ perubahan pada mesin kendaraan, yang ada hanya penambahan peralatan kit konversi. Bila prosedur pemasangan dan pemeliharaan alat ini dilaksanakan
25
dengan baik maka penggunaannya akan aman. , (Burhanuddin, 2002). Sedangkan pada mobil volvo digunakan dua bahan bakar yaitu gas dan gasoline. Menggunakan converter kits terdiri dari tabung gas, perpipaan, sakalr pemindah, relay, kran pemindah, regulator tekanan rendah micro processor. dll.(Hammond dan Johnston, 1996.) Terdapat 2 Teknik dalam penggunaan Gas sebagai BBG: A. Gas dihisap dengan menggunakan efek vacuum pada pada ruang bakar B. Gas di inject kedalam ruang bakar ( Sistem Injeksi ) C. Gas dihisap dengan menggunakan efek vacuum pada ruang bakar Peralatan kit konversi terdiri dari tabung BBG tekanan tinggi (sekitar 200 bar), regulator gas, mixer, pipa, switch BBG/BBM dan pressure gauge.
Gambar 6 Berikut adalah skema dari Kit Konversi untuk BBG
26
Sistem Kerja Kit Konversi Adalah Sebagai Berikut: Bahan bakar gas LPG yang berada dalam tabung bertekanan tinggi (1) dikeluarkan dengan menurunkan tekanannya menggunakan regulator LPG tekanan tinggi (2) dan kembali diturunkan tekanannya sesuai dengan kebutuhan konsumsi bahan bakar dengan menggunakan regulator asetelin (3). Gas yang sudah diturunkan tekanannya dialirkan melalui katup . Kevakuman yang terjadi di ruang bakar yang diakibatkan oleh langkah isap piston dari TMA ke TMB mengakibatkan pegas kran mimbran tertarik dan membuka aliran gas dan gas akan mengalir ke kran pembagi (5) untuk kemudian dialirkan ke main jet dan pilot jet di dalam pencampur (mixer) (6). Udara yang masuk karena kevakuman dalam ruang bakar akan bercampur dengan gas LPG dan kemudian masuk ke dalam ruang bakar mesin satu silinder empat langkah (7). Dalam pemakaian BBG untuk kendaraan tidak ada perubahan‐perubahan pada mesin kendaraan, yang ada hanya penambahan peralatan kit konversi. Bila prosedur pemasangan dan pemeliharaan alat ini dilaksanakan dengan baik maka penggunaannya akan aman. Namun penggunaannya masih terbatas karena adanya kendala terhadap performa dari motor, yaitu terlalu tingginya putaran pada kondisi idle dan rendahnya akselerasi jika dibandingkan dengan motor yang menggunakan bahan bakar bensin. Salah satu penyebab dari tingginya putaran idle adalah terlalu sedikitnya bahan bakar gas yang masuk ke intake manifold dan specific gravity dari bahan bakar gas (0.562 kg/m3) lebih rendah dibandingkan dengan bahan
27
bakar bensin, hal ini berakibat kondisi idle dimana katup gas hanya terbuka sedikit, udara yang masuk bersama‐sama dengan bahan bakar gas tidak dapat melakukan pembakaran secara sempurna. Salah satu cara untuk memecahkan permasalahannya adalah dengan memberikan suplai BBG melalui sistim injeksi yang dikontrol secara elektronik baik pada kondisi idle maupun pada saat akselesari. 2.2.2.3.1 Gas di inject kedalam ruang bakar ( Sistem Injeksi ) Sistim ini digunakan untuk mengatasi permasalahan pada saat idle dan akselerasi pada motor berbahan bakar gas. Secara skematik prinsip dari sistim perangkat konversi dual fuel dengan tembahan sistim injeksi tersebut pada gambar dibawah.
Gambar 7 Skema Sistim Perangkat Konversi Dual Fuel dengan Sistim Injeksi
28
Gambar 8 Blok Diagram Sistem Injeksi Pengaturan jumlah bahan bakar yang harus diinjeksikan ke intake manifold dikendalikan oleh perangkat elektronik yang disebut Electronic Controll Module (ECM). ECM berfungsi untuk mengendalikan laju aliran BBG yang diinjeksikan dengan menganalisa percepatan dan besarnya bukaan katup gas (throttle) untuk kondisi idle dan akselerasi. Pada saat idle tersebut ECM akan memberikan suplai tegangan ke solenoid valve untuk menginjeksikan sejumlah BBG agar tercapai putaran idle 800 rpm (setting awal). Sedangkan pada kondisi akselerasi dimana dibutuhkan bukaan katup gas lebih cepat, maka sensor yang terdapat pada ECM akan menerima perubahan posisi throttle gas dan mengolahnya untuk selanjutnya memberikan sinyal keluaran ke solenoid valve dari injector.
29
Gambar 9 Skema instalasi dual sistem, BBG dan BBM pada kendaraan
2.2.2.4 Definisi Karburator/Konventer kit Sebuah universitas terkemuka di kota Yogyakarta mengembangkan prototipe karburator/konverter yang bisa mengubah tenaga gas menjadi pengganti premium atau bensin untuk menjalankan mobil.Pengembangan prototipe karburator/konverter itu telah mulai dikembangkan sejak 2009. Salah satu karburator/konverter itu dipasang di mobil penelitian gas Universitas Gadjah Mada (UGM). Menurut pakar,cara kerja dari karburator/konverter pada mobil penelitian gas UGM itu cukup sederhana. Berawal dari tabung gas bertekanan 200 bar yang diletakkan di jok belakang mobil. Selanjutnya, gas tersebut disalurkan ke bagian mesin di depan. Melalui kran karburator/konverter yang ada, tekanan bisa diturunkan menjadi 2‐3 bar, sebelum akhirnya masuk ke bagian injeksi gas dan manipol.Ia mengatakan prinsip kerja konverter itu sederhana karena tenaga gas
30
