4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Peneliti Terdahulu Wardika (2007) telah melakukan penelitian dengan objek penelitian mesin dengan volume silinder 1500 cc dengan sistem injeksi. Latar belakang penelitian yang dilakukannya adalah untuk mengetahui dan menganalisa pengaruh variasi tekanan bahan bakar terhadap emisi yang dihasilkan. Obyek penelitiannya yaitu tekanan bahan bakar. Tekanan bahan bakar yang divariasikan yaitu pada tekanan 1.6, 2.0, 2.4, 2.8, 3.2 kg/ cm2 pada putaran mesin 2000 rpm. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, didapat tekanan bahan bakar 2.4 kg/ cm 2 merupakan tekanan bahan bakar yang paling baik digunakan pada kendaraan Suzuki APV, karena pada tekanan tersebut menghasilkan emisi yang masih dalam batas spesifikasi standar, serta menghasilkan CO2 yang paling tinggi tetapi nilai CO, HC dan O2 yang paling rendah. Juni (2006) telah melakukan penelitian dengan objek penelitian mesin dengan volume silinder 1500 cc dengan sistem injeksi. Latar belakang penelitian yang dilakukannya adalah untuk mengetahui dan menganalisa pengaruh lamda terhadap emisi yang dihasilkan. Pada penelitian ini yang dijadikan obyek yaitu memvariasikan lamda pada 0.80, 0.90, 0.95, 1.00, 1.05, 0.10 pada putaran mesin idle/ stationer (750 rpm). Dari hasil penelitian, lamda sebesar 0.90 sampai 1.00 menghasilkan kadar emisi gas buang yang masih dalam standar yang digunakan pada kendaraan Suzuki APV yaitu CO sebesar 2.43% vol (pada lamda 0.95) sampai dengan 1.12% vol (pada lamda 1.00) yang nilai standarnya 1.5 ± 1% vol ( 0.5 - 2.5% vol) dan masih dalam batas spesifikasi. CO2 sebesar 13.70% vol (pada lamda 0.90) sampai dengan 14.37 % vol (pada lamda 1.00) yang nilai standarnya minimal 12% vol. HC sebesar 334.00 ppm (pada lamda 0.95) sampai dengan 286.00 ppm (pada lamda 1.00). Agus (2007), melakukan penelitian dengan objek penelitian mesin dengan volume silinder 1500 cc dengan sistem karburator dan sistem injeksi. Latar belakang dari penelitian yang dilakukannya adalah untuk mengetahui perbandingan emisi antara
5
engine dengan system karburator dengan system injeksi dengan beban system transmisi. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, semakin tinggi putaran mesin dan beban system transmisi akan menghasilkan CO dan HC yang menurun, CO 2 dan O2 yang semakin besar. Dan system injeksimenghasilkan emisi CO dan HC yang lebih kecil, CO2 dan O2 yang lebih besar bila dibandingkan dengan system karburator.
2.2 Pengertian Motor Bakar Motor bakar adalah salah satu motor penggerak mula yang sering disebut sebagai Mesin Kalor, yaitu mesin yang mengubah energi thermal menjadi energi mekanik. Energi itu sendiri diperoleh dari proses pembakaran. Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal ini, maka mesin kalor dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam. Mesin pembakaran luar proses pembakarannya terjadi di luar mesin, energi thermal dari hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja melalui beberapa dinding pemisah, contohnya disini adalah mesin uap. Mesin pembakaran dalam adalah mesin yang mana proses pembakarannya terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai benda kerja, umumnya dikenal dengan nama motor bakar. Dalam kelompok ini terdapat motor bakar torak, sistem turbin gas dan propulsi pancar gas. Motor bakar torak menggunakan satu atau lebih silinder, yang didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik). Di dalam silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Energi yang dihasilkan dari proses tersebut mampu menggerakkan torak yang oleh batang penghubung dihubungkan dengan poros engkol. Gerak translasi torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan demikian sebaliknya. Pada motor bakar tidak terdapat proses perpindahan kalor dari gas pembakaran ke fluida kerja. Oleh sebab itu jenis mesin ini jumlah komponennya lebih sedikit dari pada komponen mesin pembakaran luar, seperti mesin uap. Motor bakar torak juga
6
dapat dibagi lagi menjadi dua jenis yaitu: motor bensin dan motor diesel. Perbedaan yang pertama terletak pada sistem penyalaannya, kedua dari jenis bahan bakarnya, ketiga dari siklusnya. Bahan bakar pada motor bensin dinyalakan oleh loncatan api listrik diantara dua elektrode busi. Karena itu motor bensin juga dinamai Spark Ignition Engines. Dalam motor diesel terjadi proses penyalaan sendiri, yaitu karena bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder yang berisi udara yang bertemperatur dan bertekanan tinggi, sebab itu mesin diesel dinamakan mesin Comprossion Ignition Engines. (Aris Munandar , 1994).
2.3 Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langkah Motor 4 (empat) langkah adalah mesin pembakaran dalam yang dalam satu kali siklus pembakaran akan mengalami empat langkah piston. Pada motor 4 langkah, untuk satu siklus kerja secara lengkap torak harus melakukan 4 langkah kerja, dimana empat langkah tersebut adalah langkah isap, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah buang. Langkah torak tersebut ditunjukkan pada gambar 2.1. 2.3.1
Langkah isap Pada langkah isap, campuran udara dan bahan bahar dihisap masuk ke dalam
silinder. Hal ini terjadi karena gerak piston dari TMA ke TMB yang mengakibatkan kevakuman di atas torak. Selama langkah ini katup isap terbuka dan katup buang tertutup. 2.3.2 Langkah kompresi Pada tahap ini, campuran udara dan bahan bakar tersebut dikompresikan oleh torak dengan gerakannya dari TMB ke TMA. Selama langkah ini berlangsung, semua katup baik itu isap maupun katup buang tertutup. Akibat dari kompresi ini, tekanan dan temperatur campuran bahan bakar tadi menjadi meningkat. Sesaat sebelum mencapai TMA busi memercikkan bunga api listrik untuk membakar campuran bahan bakar dan udara. Pembakaran ini disertai dengan lonjakan tekanan di ruang bakar. Tekanan ini mampu mendorong torak bergerak turun dari TMA ke TMB.
7
2.3.3 Langkah usaha Sementara itu, kedua katup masih tertutup. Torak mulai bergerak dari TMA ke TMB sebagai akibat dari dorongan yang dihasilkan dari ledakan pembakaran. Gerakan translasi batang torak ini mengakibatkan terjadinya gerakan rotasi yang terjadi di poros engkol. Pada saat inilah terjadi proses langkah tenaga atau langkah ekspansi. Dimana volume gas pembakaran di dalam silinder bertambah besar dan tekanan menurun. Sementara itu kedua katup masih tertutup. 2.3.4 Langkah buang Sesaat sebelum torak telah mencapai TMB, katup buang sudah terbuka sedangkan katup isap tertutup. Torak bergerak kembali ke TMA mendesak gas pembakaran keluar dari dalam silinder melalui saluran buang. Proses pengeluaran gas pembakaran ini disebut langkah buang. Setelah langkah buang selesai dimulai lagi dari langkah isap dan seterusnya. Satu siklus dikatakan lengkap apabila keempat langkah itu terlaksana yaitu langkah isap, langkah tekan (kompresi), langkah tenaga dan langkah buang.
Gambar 2.1 Bagan Kerja Proses Motor Bensin 4 Langkah (Sumber : http//www.google.com)
8
2.4 Diagram P.V Siklus Ideal Motor Bensin 4 Langkah
Gambar 2.2 Diagram P V Motor Bensin 4 Langkah (Sumber : Aris Munandar, 1994) Adapun proses terdiri dari : Proses 0
-
1 Proses langlah isap.
Proses 1
-
2 Langkah kompresi adiabatikreversible (isentropik).
Proses 2
-
3 Proses pembakaran pada volume konstan.
Proses 3
-
4 Langkah kerja (langkah expansi, adiabatik, reversible).
Proses 4
-
1 Proses pembuangan kalor pada volume konstan.
Proses 1
-
0 Proses buang pada tekanan konstan.
9
2.5 Prinsip EPI (Electric Petrol Injection) System electronic petrol injection atau bisa disebut electric fuel injection merupakan perkembangan dari system sebelumnya yaitu karburator. Pada system EPI banyaknya bahan bakar yang disemprotkan harus sebanding dengan jumlah udara masuk ke dalam silinder. Semakin banyak udara yang mengalir masuk ke dalam silinder, maka bahan bakar harus semakin banyak disemprotkan dan begitu juga sebaliknya. Pada dasarnya sistem ini dibagi kedalam 3 sub sistem yaitu : 2.5.1
Air Induction System Air induction system berfungsi untuk mengontrol udara yang masuk ke dalam
mesin, seperti ditunjukkan pada gambar 2.3. Komponen utamanya adalah: air cleaner, air cleaner hose, throttle body, idle air control, intake manifold, dan juga beberapa sensor sebagai input ke ECM diantaranya: intake air temperature sensor (IATS), manifold absolute pressure sensor (MAPS), dan throttle position sensor (TPS).
z
Gambar 2.3 Air Induction System (Sumber : Tex Book EPI, 2004)
Gambar 2.3 Air Induction System (Sumber: Tex Book Epi, 2004)
10
Keterangan Gambar : 1.
Air cleaner
7. Intake manifold
2.
IAT sensor
8. Cylinder head
3.
Air cleaner outlet hose
9. Exhaust manifold
4.
Throttle body
10. Air flow
5.
Throttle valve
11. MAP sensor
6.
IAC valve
12. Engine coolant
2.5.2
Fuel Delivery System Sistem aliran bahan bakar terdiri dari: fuel tank, fuel pump, fuel filter, fuel
pressure regulator delivery pipe, dan fuel injector. Bahan bakar dari fuel tank dipompa oleh fuel pump, disaring oleh fuel filter dan dialirkan kesetiap injector melalui delivery pipe, seperti pada gambar 2.4. Bahan bakar yang diinjeksilan ke intake manifold dikontrol oleh ECM (Engine Control Module) untuk menentukan lamanya injector menginjeksikan bahan bakar. Kualitas penginjeksian bahan bakar juga dipengaruhi oleh tekanan bahan bakar dan kevakuman di intake manifold. Untuk itu aliran bahan bakar dari fuel tank sampai dengan injector dikontrol oleh fuel pressure regulator sehingga diperoleh penginjeksian bahan bakar yang sesuai dengan kebutuhan engine diberbagai kondisi kerja. Bahan bakar yang dialirkan fuel pressure regulator kembali ke fuel tank melalui fuel return pipe.
11
Gambar 2.4 Fuel Delivery System (Sumber : Tex Book EPI, 2004) Perbedaan paling mendasar antara sistem karburator denga sistem injeksi pada suplai sistem bahan bakar adalah bahwa pada sistem injeksi suplai bahan bakar dari tangki bensin ke ruang bakar dikontrol secara elektronik oleh ECM, sedangkan pada sistem karburator suplai bensin dari tangki ke ruang bakar masih dikontrol oleh kunci kontak. Adapun komponen utama Fuel delivery system : a) Fuel Pump Gambar 2.5 menunjukkan fuel pump semua tipe mesin dengan injeksi, penempataan pompa bensin selalu ada di dalam tangki bensin. Tipe yang digunakan adalah elektrik dengan motor listrik. Pompa terdiri dari motor, pompa itu sendiri, check valve, relief valve, dan filter yang diletakkan disaluran masuk pompa.
12
Gambar 2.5 Fuel Pump (Sumber : Tex Book EPI, 2004) b) Fuel Filter Fuel filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran dan partikel asing lainnya dari bensin supaya tidak masuk ke injector (gambar 2.6). Fuel filter dipasang pada saluran tekanan tinggi dari fuel pump. Fuel filter ada yang diletakkan di luar tangki bensin, ada juga yang diletakkan di dalam tangki bensin.
Gambar 2.6 Fuel filter (Sumber : Tex Book EPI, 2004)
13
c) Fuel Pressure Regulator Gambar 2.7. menunjukkan fuel pressure regulator yang berfungsi mengatur tekanan bensin yang ke injectors. Jumlah bahan bakar yang disemprotkan oleh injectors ditentukan oleh waktu pembukaan injector (injector time) yang diatur oleh ECM, oleh karena itu tekanan yang tetap pada injector harus dipertahankan 2,2 sampai dengan 2,6 kg/cm2.
Gambaar 2.7 Fuel Pressure Regulator (Sumber : Tex Book EPI, 2004)
Cara kerja Fuel Pressure Regulator : Tekanan bahan bakar dari delivery pipe menekan diaphragm, membuka valve, sehingga bahan bakar kembali ke tangki melalui pipa pengembali. Jumlah bahan bakar yang kembali ditentukan oleh tingkat ketegangan pegas diaphragm, variasi tekanan bahan bakar sesuai dengan jumlah bahan bakar yang kembali. Isapan dari intake manifold yang dihubungkan pada bagian sisi diaphragm spring melemahkan tegangan pegas, menambah jumlah kembalinya bahan bakar dan menurunkan tekanan bahan bakar. Dengan demikian bila isapan dari intake manifold besar maka tekanan bahan bakar akan menurun, demikian sebaliknya.
14
d) Injector Injector adalah nozzle elektromegnet yang bekerjanya dikontrol oleh ECM untuk menginjeksikan bensin ke intake manifold. Injector seperti pada gambar 2.8 dipasang di ujung intake manifold dekat dengan intake port (lubang pemasukan) dan dijamin oleh delivery pipe.
Gambar 2.8 Injector (Sumber : Tex Book EPI, 2004) Cara kerjanya : Bila signal dari ECM diterima oleh coil solenoid, maka plunger akan tertarik melawan kekuatan pegas. Karena needle valve dan plunger merupakan satu unit, valve juga akan tertarik dari dudukan dan bensin akan disemprotkan selama katup terbuka. Pengaturan banyak sedikitnya bensin yang disemprotkan sesuai dengan lamanya signal dari ECM (lamanya katup terbuka), karena langkah needle valve tertutup.
2.5.3
Electronic Control System
Electronic control system terdiri dari : a)
ECM (Electronic Control Module) ECM mengontrol sistem berdasarkan signal dari setiap sensor. Dimana ECM terdiri dari micro computer, A/D (analog/ digitall) converter, I/O (input/
15
output) unit. Secara keseluruhan kelengkapan ECM ini di bawah kontrol sistem elektronik yang berfungsi tidak hanya mengontrol fuel injector, IAC valve, fuel pump relay, tetapi juga untuk mendiagnosa masalah-masalah pada sistem electronic petrol injection dan fungsi-fungsi yang lain. b)
Sensor-sensor yang mengontrol kondisi mesin dan kecepatan kendaraan/ pengandaraan. Sensor-sensor tersebut diantaranya :
Intake Air Temperature (IAT) Sensor temperature udara masuk ini biasa terpasang pada air cleaner atau hose antara air cleaner dengan throttle body. Sensor temperatur udara masuk ini berupa thermistor dengan bahan semi konduktor yang mempunyai sifat semakin panas temperatur maka nilai tahanan semakin kecil. Ada 2 kabel pada IAT yang keduanya dari ECM. ECM akan menyuplai tegangan sebesar 5 volt dan member ground untuk sensor. Karena nilai tahanan pada sensor bervariasi akibat perubahan temperatur maka tegangan yang mengalir dari ECM juga akan bervariasi. Variasi tegangan inilah yang dijadikan dasar bagi ECM untuk menentukan temperatur udara masuk yang tepat sebagai input bagi ECM untuk menentukan koreksi jumlah bensin yang disemprotkan oleh injector.
Throttle Position Sensor (TPS) Berfungsi mendeteksi sudut pembukaan throttle valve, TPS dihubungkan langsung dengan sumbu throttle valve, sehingga jika throttle valve bergerak, maka TPS akan mendeteksi perubahan pembukaan throttle valve, selanjutnya dengan menggunakan tahanan geser perubahan tahanan ini dikirim ke ECM sebagai input untuk koreksi rasio udara dan bensin.
Manifold Absolute Pressue (MAP) MAP sensor berfungsi untuk mensensor tekanan-tekanan intake manifold sebagai dasar perhitungan jumlah udara yang masuk, IC (integrated circuit)
16
yang terdapat di dalam sensor ini. MAP menghasilkan sinyal tegangan yang segera dikirim ke ECM. Oleh ECM sinyal tegangan ini digunakan untuk menentukan basic injection time. MAP terdiri dari semi konduktor type pressure converting element yang berfungsi merubah flaktuasi tekanan manifold menjadi perubahan tegangan dan IC yang memperkuat perubahan tegangan.
Engine Cooling Temperature Sensor (ECTS) ECTS berfungsi mendeteksi temperatur air pendingin mesin sebagai input ECM untuk mengoreksi besarnya penginjeksian bensin pada injector. ECTS juga berfungsi sebagai control temperatur air pendingin mesin kepada pengemudi melalui temperature gauge pada instrument panel.
Vehicle Speed Sensor (VSS) Sensor ini dipasang pada transmisi dan digerakkan oleh driver gear poros output. Jenis VSS yang digunakan adalah tipe MRE (Magnetic Resistance Element). Signal yang dihasilkan oleh VSS berupa gelombang bolak-balik, oleh komporator (yang terdapat di speed sensor pada panel instrumen) gelombang bolak-balik tersebut dirubah menjadi signal digital yang kemudian dikirim ke ECM.
Camshaft Position Sensor (CMPS) CMPS terdiri dari komponen elektronik yang terdapat di dalam sensor case dan tidak dapat distel maupun diperbaiki, sensor ini mendeteksi posisi piston pada langkah kompresi, melalui putaran signal motor yang diputar langsung oleh camshaft, untuk mengetahui posisi pembukaan dan penutupan intake dan exhaust valve. Signal digital dari CMPS ini, oleh ECM digunakan untuk memproses kerja dari sistem EPI bersama-sama dengan signal dari CKPS.
Crankshaft Position Sensor (CKPS) CKPS digunakan sebagai sensor utama untuk mendeteksi putaran mesin, output signal dari CKPS dikirim ke ECM untuk menentukan besarnya basic
17
injaction volume. Selain digunakan untuk mendeteksi putaran mesin, CKPS juga digunakan sebagai sensor utama sistem pengapian. Output signal dari CKPS digunakan ECM untuk menentukan ignition timing. c)
Sistem pengontrol (controller), diantaranya :
Fuel injection control Pengontrolan suplai bahan bakar dari tangki bensin ke ruang bakar dikontrol secara elektronik oleh ECM berdasarkan input dari sensor-sensor pendukung injeksi.
Idle air control (IAC) IAC berfungsi untuk menambah atau mengurangi jumlah udara yang masuk ke intake air chamber saat throttle valve tertutup pada kondisi temperatur mesin masih dingin (fast idle) dan saat beban elektrik difungsikan (idle up).
Fuel pump control system Bekerjanya fuel pump dikontrol oleh ECM. Ada 3 kondisi fuel pump akan bekerja yaitu :
o 3 detik setelah kunci kontak ON o Saat mesin distarter o Saat mesin berputar (hidup)
Ignition control system Ignitiom control system mengontrol waktu pengapian secara elektronik, kapan arus listrik harus dialirkan ke primary coil untuk ignition timing.
2.6 Emission Control System Sistem control emisi yang dilengkapi pada kendaraan jenis Suzuki APV adalah jenis PCP (Positive Crankcase Ventilation) dimana 70% sampai 80% blow by gas yang terdapat di dalam crankcase adalah gas yang tidak terbakar (HC), sedangkan 2 % sampai 30% terdiri atas hasil tambahan dari pembakaran (uap air yang berbagai jenis asam). Semuanya dapat merusak oli mesin, menghasilkan lumpur atau
18
menyebabkan karat di dalam crankcase. Untuk mencegahnya maka blow by gas dikeluarkan ke intake manifold untuk kemudian disalurkan kembali keruang bakar untuk dibakar kembali. Gambar 2.9 menunjukkan keempat konstruksi dasar EPI yang telah dijelaskan di atas
Electronic Control Sistem
Sensor Engine Cooling Temp. Sensor, Throttle Position Sensor, Starter Signal
Fuel system
Air Induction System
Fuel
Air Filter
Fuel Pump
Air Flow Meter
Fuel Filter
Throttle Body
Engine Revolution Fuel Pressure Regulator
Air Intake Chamber
ECM Fuel Injection Volume Control
Injetion
Air flow meter Detection of intake
Intake Manifold
Cylinders
air volume
Gambar 2.9 Konstruksi dasar EPI (Sumber : Tex book EPI, 2004)
Idle Air Control
19
Basic injection berdasarkan input dari 2 sensor utama yaitu: sensor udara masuk dan sensor putaran mesin. Untuk menyempurnakan besarnya waktu penginjeksian maka ada sistem koreksi dari sensor-sensor yang lain sebagai input ECM untuk mengirimkan Signal penginjeksian (injection pulse width signal). Banyaknya bensin yang disemprotkan harus sebanding dengan jumlah udara yang masuk ke dalam silinder. Semakin banyak udara yang mengalir masuk ke dalam silinder, maka bensin harus semakin banyak disemprotkan. Semakin sedikit udara yang masuk, maka volume bensin yang disemprotkan juga sedikit.
Air Cleaner
Air Flow Meter Mendeteksi Jumlah Udara Masuk Udara ECM Kontrol Penginjeksian Dasar
Putaran Mesin
Sinyal Penginjeksia n InjektorInjektor
Penginjeksia n
Pompa Bensin
Bensin Gambar 2.10 Basic Injection (Sumber : Tex Book EPI, 2004)
Intake Manifod
Silindersilinder
20
2.7
Emisi Gas Buang Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin
pembakaran dalam, mesin pembakaran luar, mesin jet yang dikeliarkan melalui sistem pembuangan mesin. Sisa hasil pembakaran beerupa air (H2O), gas CO atau disebut juga karbon monoksida yang beracun, CO2 atau disebut juga karbon monoksida yang merupakan gas rumah kaca, NOx senyawa nitrogen oksida, HC berupa senyawa hidrat arang sebagai akibat ketidak sempurnaan proses pembakaran serta partikel lepas. Proses pembakaran merupakan suatu proses, dimana reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen sehingga menghasilkan CO2, H2O dan energi. Proses pembakaran yang sempurna memerlukan gas yang ideal untuk dibakar pada waktu yang tepat. Maka dari itu, jika proses pembakaran bahan bakar tidak berlangsung dengan baik, maka proses pembakaran tidak akan mencapai efisiensi yang maksimum. Setelah langkah usaha, gas buang terbentuk, sehingga dapat dilihat bagaimana unjuk kerja mesin. Proses pembakaran menghasilkan perubahan energi bahan bakar menjadi tenaga gerak, perubahan energi bersumber dari hasil pembakaran bahan bakar. Dalam pembakaran yang sempurna (teorotis), reaksi pembakaran adalah sebagai berikut : C8H18 + 12,5O2
8CO2 + 9H2O + Energi
Tetapi di dalam prakteknya, udara mengandung ± 21% O 2 dan ± 79 % N2, lagi pula pembakaran yang 100% sempurna hanya didapat dalam keadaan laboratorium. Sehingga dalam prakteknya, pembakaran akan berlangsung: C8H18 + 12,5 (O2 + 79/21N2)
8 CO2 + 9H2O + 12,5 x 79/21N2 + E
Jadi, untuk pembakaran 1 mol bahan bakar membutuhkan 12,5 mol udara, menghasilkan 8 mol CO2, 9 mol H2O, 12,5 (79/21 N2) dan energi. Adapun gas-gas baru yang berpengaruh di dalam pendiagnosa kerja mesin yang sesungguhnya adalah:
21
2.7.1 Karbon Monoksida (CO) Gas CO dihasilkan oleh pembakaran yang tidak sempurna akibat dari kekurangan oksigen pada pembakaran (campuran kaya). Walaupun secara teori tidak terdapat CO pada campuran yang kurus akan tetapi pada kenyataannya CO juga dapat dihasilkan pada campuran yang kurus karena pembakaran tidak merata, karena distribusi bensin yang tidak merata di dalam ruang bakar, juga karena temperatur disekeliling silinder rendah sehingga api tidak dapat mencapai daerah ini pada ruang bakar. Konsentrasi (perbandingan volumetric) dari CO dalam gas buang pada umumnya ditentukan oleh perbandingan udara dan bensin. Di bawah ini ditunjukkan perubahan konsentrasi terhadap perubahan perbandingan udara dan bensin. Campuran yang semakin kurus akan menghasilkan CO yang semakin rendah.
Gambar 2.11 Grafik Kadar CO (Sumber : Tex Book EPI, 2004)
2.7.2 Hidro Carbon (HC) Gas ini adalah gas yang beracun, berwarna kehitam-hitaman dan beraroma cukup tajam. Pada dasarnya HC dibentuk selama proses pembakaran di ruang bakar berlangsung tidak sempurna. Kenaikan HC umumnya disebabkan oleh adanya
22
masalah kelebihan bahan bakar atau karena kompresi yang rendah sehingga pembakaran tidak sempurna dan menyebabkan banyak bahan bakar yang tidak terbakar, akibatnya keluar sebagai HC. HC bersumber dari :
Bensin yang tidak terbakar akibat overlap katup.
Gas sisa di dinding silinder dan terbuang saat langkah buang.
Gas yang tidak terbakar akan tertinggal di belakang ruang bakar setelah misfiring ketika jalan menurun atau saat engine brake.
Gas yang tidak terbakar akibat pembakaran yang terlalu singkat atau campuran terlalu gemuk.
Gambar 2.12 Grafik Kadar HC (Sumber : Tex Book EPI, 2004) 2.7.3 Karbon Dioksida (CO2) Pada prinsipnya setiap proses pembakaran akan menghasilkan CO 2 yang merupakan indikasi dari tingkat efisiensi pembakaran dari mesin dengan bahan bakar cair. Semakin tinggi CO2 maka proses pembakaran semakin baik, begitu juga sebaliknya. 2.7.4 Nitrogen NOx Nitrogen oksid ini terjasi karena reaksi molekul nitrogen dengan oksigen pada temperatur yang tinggi (1800o C). Dengan demikian NOx terbentuk selama
23
berlangsungnya pembakaran yang sempurna, karena pada pembakaran yang sempurna akan menghasilkan panas yang maksimal. Bila temperatur tidak naik sampai di atas 1800oC, kemudian nitrogen dan oksigen dibuang ketika langkah buang tanpa bergabung membentuk NO. Dengan demikian faktor yang mempunyai efek terbesar terhadap timbulnya NOx selama proses pembakaran adalah temperatur maksimum di ruang bakar dan perbandingan udara dan bensin. Jalan terbaik untuk mengurangi NOx adalah dengan mencegah temperatur di ruang bakar mencapai 1800oC atau memperpendek waktu dalam mencapai temperatur tinggi, kemungkinanya adalah menurunkan konsentrsi oksigen. Konsentrasi NOx paling besar dihasilkan pada perbandingan udara dan bensin 16:1, perbandingan di atas atau di bawah nilai tersebut akan menghasilkan NOx yang lebih rendah. Konsentrsi NOx pada campuran kaya (<16:1) akan rendah karena konsentrasi oksigen rendah, sedangkan untuk campuran yang lebih kurus, pembakarannya lebih lambat sehingga menghambat kenaikan temperature di ruang bakar sampai tingkat maksimum.
Gambar 2.13 Grafik Kadar NOx (Sumber : Tex Book EPI, 2004) Di samping perbandingan campuran udara dan bensin berpengaruh pada produksi NOx, saat pengapian juga sangat berpengaruh pada produksi NOx. Hal ini karena maju atau lambatnya saat pengapian yang mempengaruhi temperatur maksimum yang
24
dapat dicapai di dalam ruang bakar. Pada perbandingan udara dan bensin teoritis, konsentrasi NOx menjadi lebih besar karena temperatur pembakaran naik saat pengapian dipercepat
2.8
Nilai Gas Buang Berdasarkan nilai gas buang standar pada kendaraan dengan mesin 1500 cc adalah
sebagai berikut: Tabel 2.1 Nilai Gas Buang Pada Mesin 1500 cc No
Gas Buang
Besar Nilai
1
CO
1,5 ± 1% vol
2
HC
Max 350 ppm
3
CO2
Min 12% vol
4
O2
Max 2% vol
Sumber : Pedoman Perawatan Suzuki GC415 APV
25
Tabel 2.2 Standar Emisi Gas Buang Tahun
Kategori
Parameter HC
Pembuatan
CO (%)
Berpenggerak motor bakar
< 2007
4.5
1200
cetus api (bensin)
≥ 2007
1.5
200
(ppm)
Berpenggerak motor bakar penyalaan
kompresi GVW ≤ 3.5 ton
bebas
< 2010 ≥ 2010
GVW > 3.5 ton
Idle
Percepatan
(diesel)
Metode Uji
< 2010 ≥ 2010
Sumber : keputusan menteri lingkungan hidup nomor : KEP-05/MENLH/08/2006
