BAB II LA DASA TEORI

Tugas Akhir Pengaruh Penggunaan Valvetronic Pada Kepala Silinder BMW Terhadap Emisi Gas Buang

BAB II LADASA TEORI

2.1. Emisi 2.1.1. Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Emisi gas buang kendaraan bermotor adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin yang dikeluarkan melalui sistem pembuangan mesin. Emisi gas buang kendaraan bermotor mengandung berbagai senyawa kimia. Komposisi dari kandungan senyawa kimianya tergantung dari kondisi mengemudi, jenis mesin, alat pengendali emisi bahan bakar, suhu operasi dan faktor lain yang semuanya ini membuat pola emisi menjadi rumit termasuk bahan bakar yang digunakan serta kualitasnya. Jenis bahan bakar pencemar yang dikeluarkan oleh mesin dengan bahan bakar bensin maupun bahan bakar solar sebenarnya sama saja, hanya berbeda proporsinya karena perbedaan cara operasi mesin. Secara visual selalu terlihat asap dari knalpot kendaraan bermotor dengan bahan bakar solar, yang umumnya tidak terlihat pada kendaraan bermotor dengan bahan bakar bensin. Adapun kandungan yang terdapat dalam emisi gas buang kendaraan bermotor antara lain : •

Hidro karbon (HC) Hidro Karbon dapat dikatakan sebagai senyawa hidrogen karbon atau hidrat arang yang tidak terbakar. Hidro karbon merupakan bagian dari bahan bakar yang tersisa dan tidak terbakar dengan sempurna. Hal ini dapat diakibatkan oleh oksigen yang tidak mencukupi, pengapian yang tidak sempurna, turunnya suhu karena rendahnya kualitas bahan bakar, dll.

•

Karbon monoksida (CO)

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

6


Karbon monoksida adalah gas yang dihasilkan dari proses oksidasi bahan bakar yang tidak sempurna karena kurangnya oksigen dalam pembakaran. Karbon monoksida dapat mengakibatkan keracunan sistem saraf dan jantung, melalui sistem pernafasan dan diserap di dalam peredaran darah. •

Nitrogen oksida (NOx) Nitrogen oksida dihasilkan pada kondisi suhu tinggi ketika pembakaran. Semakin tinggi suhunya, semakin banyak NOx yang dihasilkan. NOx merupakan kontributor utama smog dan deposisi asam. Smog fotokimia berbahaya bagi kesehatan manusia karena menyebabkan kesulitan bernafas pada penderita asma, batuk-batuk, dan berbagai gangguan sistem pernafasan, serta menurunkan visibilitas. Deposisi asam basah (hujan asam) dan kering (bila gas NOx membentuk partikel aerosol nitrat dan terdeposisi ke permukaan bumi) dapat membahayakan tanaman-tanaman, pertanian, ekosistem perairan dan hutan.

•

Sulfur dioksida (SO2) Sulfur dioksida akan terbentuk ketika sulfur dalam bahan bakar terikat dengan oksigen dari udara melalui proses pembakaran (jika terkandung sulfur dalam bahan bakar yang digunakan). Namun karena kandungan sulfur dalam bensin sekarang ini sudah dihilangkan dengan hampir sempurna, maka SO2 tidak lagi diukur sebagai komponen emisi gas pembuangan kendaraan sekarang.

•

Karbon dioksida (CO2) Karbon dioksida terbentuk dari akhir proses oksidasi bahan bakar. Karbon dioksida bukan merupakan gas yang berbahaya, namun jika konsentrasinya terlalu tinggi di bumi, maka akan mencegah panas permukaan keluar ke angkasa luar yang menyebabkan meningkatnya suhu bumi. karbon dioksida disebut juga sebagai gas rumah kaca.

•

Air (H2O) Air dari proses oksidasi bahan bakar dihasilkan oleh uap dalam sistem pembuangan kendaraan.

•

Timbal (Pb) Seharusnya sekarang ini sudah tidak ada lagi bahan bakar yang mengandung timbal, namun kenyataan di lapangan masih dapat ditemukan bahan bakar


7


yang masih mengandung timbal sebagai aditif. Timbal ditambahkan sebagai bahan aditif pada bensin dalam bentuk timbal organik. Pada mesin bensin, timbal organik ini berubah bentuk menjadi timbal anorganik. Timbal yang dikeluarkan sebagai gas buang kendaraan bermotor merupakan partikelpartikel yang berukuran sekitar 0,01 µm. Partikel-partikel timbal ini akan bergabung satu sama lain membentuk ukuran yang lebih besar, dan keluar sebagai gas buang atau mengendap pada knalpot. Timbal dapat mengganggu kesehatan terutama pada sintesa hemoglobin dan sistem pada syaraf pusat maupun syaraf tepi.

Emisi gas buang kendaraan bermotor juga cenderung membuat kondisi tanah dan air menjadi asam. Pengalaman di negara maju membuktikan bahwa kondisi seperti ini dapat menyebabkan terlepasnya ikatan tanah atau sedimen dengan beberapa mineral atau logam, sehingga logam tersebut dapat mencemari lingkungan.

2.1.2. Regulasi Emisi Euro Regulasi tentang emisi sangat dibutuhkan untuk mengatur batas tertentu emisi gas buang kendaraan sebagai standar emisi yang diterapkan oleh pemerintahan suatu negara. Banyak standar emisi yang berfokus pada regulasi tentang polutan atau bahan-bahan pencemar lingkungan yang diakibatkan oleh gas buang kendaraan, industri atau pabrik-pabrik maupun peralatan kecil lainnya seperti generator bermesin disel dan lainnya. Seringkali peraturan tentang standar emisi merupakan standar teknologi, dimana perintah standar secara keseluruhan yang meregulasi emisi dari nitrogen oksida, sulfur dioksida, jelaga, karbon monoksida, ataupun hidrokarbon. Regulasi Emisi Euro merupakan standar emisi yang dimiliki dan diterapkan oleh negara-negara Uni Eropa. Sekarang ini, standar emisi tersebut diterapkan untuk semua kendaraan bermotor yang beroperasi di jalan raya, kereta api, kapal tongkang dan mesin-mesin yang tidak beroperasi di jalan raya contohnya traktor. Belum ada standar emisi yang diterapkan untuk kapal pesiar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

8


dan pesawat terbang. rbang. Perlu diketahui bahwa standar emisi di negara-negara negara Uni Eropa yang dicantumkan berikut ini tidak menggunakan cara pengujian emisi gas buang pada mesin keadaan idel, melainkan dengan bantuan Chasis Dynamometer sehingga hasil ujinya dalam satuan gram per kilometer. Berikut ini merupakan tabel daftar ringkasan klasifikasi dari standar emisi yang diterapkan di negara negara-negara Uni Eropa : •

Standar Emisi Eropa Untuk Mobil P Penumpang, g/km Tabel 2.1. .1. Tabel Stand Standar Emisi Mobil Penumpang

(en.wikipedia.org)

•

Standar Emisi Eropa Untuk Kendaraan Komersial R Ringan <1305 < kg, g/km Tabel 2.2. Standar Emisi Kendaraan Komersial R Ringan <1305 kg


9


(en.wikipedia.org)

•

Standar Emisi Eropa Untuk Kendaraan Komersial Ringan 1305 kg – 1760 kg kg, g/km Tabel 2.3. Standar Emisi Kendaraan Komersial Ringan 1305 kg – 1760 kg

(en.wikipedia.org)


10


•

Standar Emisi Eropa Untuk Kendaraan Komersial R Ringan ingan >1760 kg Maksimal aksimal 3500 kg kg, g/km Tabel 2.4. Standar Emisi Kendaraan Komersial Ringan 1760 kg - 3500 kg

(en.wikipedia.org)

•

Standar Emisi Eropa Untuk Truk dan B Bus Bermesin Diesel iesel, g/km Tabel 2.5. Standar Emisi Truk dan Bus Bermesin D Diesel

(en.wikipedia.org)


11


•

Standar Emisi Eropa Untuk Kendaraan B Berat, g/kWh Tabel 2.6. Standar Emisi Untuk Kendaraan B Berat

(en.wikipedia.org)

2.1.3. Regulasi Emisi di Indonesia Salah satu upaya untuk mengurangi pencemaran udara untuk mengurangi pencemaran udara adalah dengan membuat standar emisi gas buang. Standar tersebut bertujuan untuk mendorong teknologi otomotif moderen menghasilkan emisi gas buang ng minimal. Upaya tersebut telah dilakukan oleh Komisi Eropa dengan membuat standar emisi bernama Euro. Seperti telah diketahui bahwa Euro menggunakan dasar perhitungan jumlah besaran karbon monoksida (CO), nitrogen oksida (NOx), hidro karbon (HC) + NOx da dan n partikulatpada disel. Standar tersebut pada akhirnya diikuti oleh banyak negara termasuk Indonesia. Indonesia menerapkan standar Euro II sejak tahun 2005 melalui Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 141 Tahun 2003 tentang Ambang Batas Emisi Gass Buang Kendaraan Bermotor Tipe Baru dan Kendaraan Bermotor Yang Sedang Diproduksi. Tetapi dalam pelaksanaannya, uji emisi dengan standar Euro II bagi kendaraan bermotor roda empat di Indonesia baru pertama kali dilaksanakan oleh Balai Te Termodinamika, Motor dan Propulsi-Badan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BTMP (BTMP-BPPT) BPPT) pada tanggal 11 Mei 2009. Uji perdana Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

12


tersebut bertempat di Laboratorium BTMP di Pusat Pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (Puspitek) Serpong – Tangerang pada sebuah mobil berbahan bakar bensin produksi PT Honda Prospect Motor. Pemerintah Indonesia berencana mengeluarkan kebijakan untuk mengganti regulasi standar Euro II ke Euro IV pada tahun 2010. Permasalahan yang muncul kemudian adalah yang pertama, standar Euro II (dalam hal ini diperuntukkan kendaraan bermotor rroda empat) baru dilaksanakan pertama rtama kali oleh BTMP pada pertengahan tahun 2009 sementara regulasinya ditetapkan sejak 1 Januari 2005. Yang kedua, penerapan standar Euro II belum berjalan dengan maksimal tetapi pemerintah berencana mengganti regulasi menjadi standar Euro IV. Melihat kesiapan pemerintah sampai akhir ttahun ahun 2010 ini maka sangat sulit regulasi standar Euro IV bakal menggantikan regulasi sebelumnya. Terlepas dari permasalahan kesiapan pemerintah tentang dijalankannya dijalank regulasi emisi gas buang kendaraan berstandar Euro IV dan pelaksanaan kebijakan regulasi standar Euro II yang belum berjalan maksimal, secara ringkas tabel standar emisi Euro II dan standar emisi Euro IV adalah sebagai berikut: Tabel 2.7. Standar Emisi si Euro 2 dan Euro 4

(id.wikipedia.org)


13


Berdasarkan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 5 Tahun 2006, ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor tipe lama adalah sebagai berikut : A. Kendaraan Bermotor Kategori L Tabel 2.8. Standar Emisi Kendaraan Tipe Lama Kategori L

Kategori

Tahun

Parameter

Metode

Pembuatan

CO (%)

HC (ppm)

Uji

Sepeda motor 2 langkah

< 2010

4,5

12000

Idle

Sepeda motor 4 langkah

< 2010

5,5

2400

Idle

Sepeda motor (2 langkah dan 4 langkah)

> 2010

4,5

2000

Idle

(Kementrian Negara Lingkungan Hidup)

B. Kendaraan Bermotor Kategori M, N dan O Tabel 2.9. Standar Emisi Kendaraan Tipe Lama Kategori M, 5 dan O

Kategori

Berpenggerak motor bakar cetus api (bensin)

Parameter

Tahun Pembuatan

CO (%)

HC (ppm)

< 2007

4,5

1200

> 2007

1,5

200

Metode Opasitas (% HSU)*

Idle

Berpenggerak motor bakar penyalaan kompresi (diesel) GVW < 3,5 ton

GVW > 3,5 ton

Uji

Percepatan Bebas < 2010

70

> 2010

40

< 2010

70

> 2010

50

* atau ekivalen bosch (Kementrian Negara Lingkungan Hidup)


14


Adapun ambang batas emisi gas buang kendaraan tipe baru berdasarkan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 4 Tahun 2009 adalah sebagai berikut : A. Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori L dengan Mode Tes Tabel 2.10. Standar Emisi Kendaraan Tipe Baru Kategori L dengan Mode Tes

NO 1

KATEGORI a. L1 b. L2 c. L3 < 150 cm3

d. L3 > 150 cm3

e. L4 dan L5 motor bakar cetus api f. L4 dan L5 motor bakar penyalaan Kompresi

PARAMETER CO HC + Nox CO HC + Nox CO HC Nox CO HC Nox CO HC Nox CO HC Nox

NILAI AMBANG BATAS gram/km 1,0 1,2 3,5 1,2 5,5 1,2 0,3 5,5 1,0 0,3 7,0 1,5 0,4 2,0 1,0 0,65

METODE UJI ECE R 47 ECE R 47 ECE R 40

ECE R 40

ECE R 40

ECE R 40


Keterangan : L1 : Kendaraan bermotor beroda 2 dengan kapasitas silinder mesin tidak lebih dari 50 cm3 dan dengan desain kecepatan maksimum tidak lebih dari 50 km/jam apapun jenis tenaga penggeraknya. L2 : Kendaraan bermotor beroda 3 dengan susunan roda sembarang dengan kapasitas silinder mesin tidak lebih dari 50 cm3 dan dengan desain kecepatan maksimum tidak lebih dari 50 km/jam apapun jenis tenaga penggeraknya. L3 : Kendaraan bermotor beroda 2 dengan kapasitas silinder mesin lebih dari 50 cm3 atau dengan desain kecepatan maksimum lebih dari 50 km/jam apapun jenis tenaga penggeraknya.


15


L4 : Kendaraan bermotor beroda 3 dengan susunan roda asimetris dengan kapasitas silinder mesin lebih dari 50 cm3 atau dengan desain kecepatan maksimum lebih dari 50 km/jam apapun jenis tenaga penggeraknya (sepeda motor dengankereta). L5 : Kendaraan bermotor beroda 3 dengan susunan roda simetris dengan kapasitas silinder mesin lebih dari 50 cm3 atau dengan desain kecepatan maksimum lebih dari 50 km/jam apapun jenis tenaga penggeraknya.

B. Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori M dan N Berpenggerak Motor Bakar Cetus Api Berbahan Bakar Bensin dengan Mode Tes Tabel 2.11. Standar Emisi Kendaraan Tipe Baru Kategori M dan 5 Berpenggerak Motor Bakar Cetus Api Berbahan Bakar Bensin dengan Mode Tes NILAI AMBANG BATAS

KATEGORI(1)

NO

1

2

M1, GVW(2) < 2,5 ton, tempat duduk < 5, tidak termasuk tempat duduk pengemudi

PARAMETER

ECE R 83 -04

CO HC + Nox

METODE UJI ECE R 83 - 04 2,2 g/km 0,5 g/km

CO HC + Nox CO HC + Nox CO HC + Nox

2,2 g/km 0,5 g/km 4,0 g/km 0,6 g/km 5,0 g/km 0,7 g/km

M1, Tempat duduk 6-8 tidak termasuk tempat duduk pengemudi, GVW > 2,5 ton atau N1, GVW < 3,5 ton a. Kelas I, RM(3) < 1250 kg b. Kelas II, 1250 kg < RM < 1700 kg c. Kelas III, RM > 1700 kg


Keterangan : (1)

: Dalam hal jumlah penumpang dan GVW tidak sesuai dengan pengkategorian tabel di atas maka nilai ambang batas mengacu kepada pengkategorian GVW.

GVW(2) : Gross Vehicle Weight adalah jumlah berat yang diperbolehkan (JBB). RM(3)

: Reference Mass adalah berat kosong kendaraan ditambah massa 100 kg.


16


M1

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai tidak lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi.

N1

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) tidak lebih dari 0,7 ton.

Untuk kendaraan kategori O1 dan O2 Metode Uji dan Nilai Ambang Batas mengikuti kategori N1. O

: Kendaraan bermotor penarik untuk gandengan atau tempel.

O1

: Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) tidak lebih dari 0,7 ton.

O2

: Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 0,7 ton tetapi tidak lebih dari 3,5 ton.

C. Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori M dan N Berpenggerak Motor Bakar Cetus Api Berbahan Bakar Gas (LPG/CNG) dengan Mode Tes Tabel 2.12. Standar Emisi Kendaraan Tipe Baru Kategori M dan 5 Berpenggerak Motor Bakar Cetus Api Berbahan Bakar Gas dengan Mode Tes NILAI AMBANG BATAS

KATEGORI(1)

NO

1

2

M1, GVW(2) < 2,5 ton, tempat duduk < 5, tidak termasuk tempat duduk pengemudi

PARAMETER

CO HC + Nox

ECE R 83 -04 METODE UJI ECE R 83 - 04 2,2 g/km 0,5 g/km

CO HC + Nox CO HC + Nox

2,2 g/km 0,5 g/km 4,0 g/km 0,6 g/km

M1, Tempat duduk 6-8 tidak termasuk tempat duduk pengemudi, GVW > 2,5 ton atau N1, GVW < 3,5 ton a. Kelas I, RM(3) < 1250 kg b. Kelas II, 1250 kg < RM < 1700 kg c. Kelas III, RM > 1700 kg

CO

5,0 g/km

HC + Nox

0,7 g/km


Keterangan :


17


(1)




M1

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai tidak lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi.

N1

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) sampai dengan 3,5 ton.



O1


O2


D. Kendaraan bermotor Tipe Baru Kategori L, M, N dan O Berpenggerak Motor Bakar Cetus Api Berbahan Bakar Bensin dengan Idle Test (Tipe II) Tabel 2.13. Standar Emisi Kendaraan Tipe Baru Kategori L, M, 5 dan O Berpenggerak Motor Bakar Cetus Api Berbahan Bakar Bensin dengan Idle Test

NO KATEGORI

PARAMETER

NILAI AMBANG BATAS

METODE UJI

1 L

CO

4,5 %

ECE R 40

2 M,N, dan O

CO

3,5 %

ECE R 83 – 04



18


E. Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori M dan N Berpenggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi (Diesel) dengan Mode Tes Tabel 2.14. Standar Emisi Kendaraan Tipe Baru Kategori M dan 5 Berpenggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi (Diesel) dengan Mode Tes

KATEGORI(1)

NO

PARAMETER

NILAI AMBANG BATAS ECE R 83 -04 METODE UJI ECE R 83 - 04

1

2

M1, GVW(2) < 2,5 ton, tempat duduk < 5,

CO

1,0 g/km

tidak termasuk tempat duduk pengemudi

HC + Nox

0,7 (0,9)(4) g/km

PM

0,08 (0,1)(4) g/km

CO

1,0 g/km

HC + Nox

0,7 (0,9)(4) g/km

PM

0,08 (0,1)(4) g/km

CO

1,25 g/km

HC + Nox

1,0 (1,3)(4) g/km 0,12 (0,14)(4) g/km

M1, Tempat duduk 6-8 tidak termasuk tempat duduk pengemudi, GVW > 2,5 ton atau N1, GVW < 3,5 ton a. Kelas I, RM(3) < 1250 kg

b. Kelas II, 1250 kg < RM < 1700 kg

PM c. Kelas III, RM > 1700 kg

CO

1,5g/km

HC + Nox

1,2 (1,6)(4) g/km

PM

0,17 (0,2)(4) g/km


Keterangan : (1)





19


(4)

: Nilai Ambang Batas dalam kurung untuk Diesel Injeksi Langsung, dan setelah 3 (tiga) tahun Nilai Ambang Batasnya disamakan dengan Nilai Ambang Batas Diesel Injeksi Tidak Langsung.



O1


O2


F. Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori M, N, dan O Berpenggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi (Diesel) dengan Mode Tes Tabel 2.15. Standar Emisi Kendaraan Tipe Baru Kategori M, 5, dan O Berpenggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi (Diesel) dengan Mode Tes

PARAMETAR

NILAI AMBANG BATAS ECE 49 - 02 METODE UJI ECE 49 - 02

M2, M3, N2, N3, O3, dan O4,

CO

4,0 g/kWh

GVW(1) > 3,5 ton

HC

1,1 g/kWh

NOx

7,0 g/kWh

PM

0,15 g/kWh

KATEGORI(1)

NO


Keterangan : GVW(1) : Gross Vehicle Weight adalah jumlah berat yang diperbolehkan (JBB). M2

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) sampai dengan 5 ton.


20


M3

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 5 ton.

N2

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 3,5 ton tetapi tidak lebih dari 12 ton.

N3

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 12 ton

O3

: Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 3,5 ton tetapi tidak lebih dari 10 ton.

O2

: Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 10 ton.

G. Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori M, N dan O Berpenggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi Berbahan Bakar Gas (LPG/CNG) dengan Mode Tes Tabel 2.16. Standar Emisi Kendaraan Tipe Baru Kategori M, 5 dan O Berpenggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi Berbahan Bakar Gas (LPG/C5G) dengan Mode Tes

KATEGORI(1)

NO

PARAMETAR

NILAI AMBANG BATAS METODE UJI ECE 49 - 02

M2, M3, N2, N3, O3, dan O4,

CO

4,0 g/kWh

GVW(1) > 3,5 ton

HC

1,1 g/kWh

NOx

7,0 g/kWh


Keterangan : GVW(1) : Gross Vehicle Weight adalah jumlah berat yang diperbolehkan (JBB). Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

21


M2

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) sampai dengan 5 ton.

M3

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 5 ton.

N2

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 3,5 ton tetapi tidak lebih dari 12 ton.

N3

: Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 12 ton

O


O3

: Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 3,5 ton tetapi tidak lebih dari 10 ton.

O2

: Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 10 ton.

2.1.4. Uji Emisi Uji emisi merupakan salah satu cara yang dilakukan untuk mengetahui kandungan dan kadar emisi dari gas buang kendaraan bermotor, dan selanjutnya dijadikan penilaian dari kualitas emisi gas buang dari kendaraan bermotor tersebut yang menentukan kendaraan tersebut layak beroperasi atau tidak, sesuai dengan standar emisi yang telah diterapkan. Untuk mengetahui emisi gas buang kendaraan digunakan alat uji emisi atau Emission Gas Analyzer yang memiliki kemampuan untuk mengukur kadar emisi gas buang kendaraan bermotor. Pengujian emisi gas buang kendaraan dengan menggunakan alat uji emisi dilakukan dengan cara menempatkan alat ukur yang digunakan pada alat uji emisi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

22


ke dalam saluran pembuangan kendaraan yaitu knalpot. Kemudian alat uji emisi akan memberikan nilai dari emisi gas buang kedaraan yang diukur (sesuai dengan kemampuan alat uji emisi yang digunakan) sehingga didapatkan data dari pengujian emisi gas buang kendaraan tersebut. Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengujian emisi gas buang kendaraan bermotor, antara lain : •

Lakukan pengujian sesuai dengan ketentuan yang sesuai dengan petunjuk pemakaian alat.

•

Pastikan tidak ada kebocoran pada saluran sistem pembuangan kendaraan.

•

Matikan semua beban elektrikal yang ada pada kendaraan (sistem pendingin, radio atau perangkat audio, lampu-lampu, dan sebagainya).

•

Pengujian dilakukan setelah mesin mencapai suhu kerja mesin (+/- 80ºC, tergantung spesifikasi yang telah ditentukan) dan operasikan kendaraan pada putaran mesin stasioner atau idel. Pengecekan emisi kendaraan bermotor idealnya dilakukan setiap 6 bulan

sekali. Dengan pengecekan emisi kendaraan secara berkala akan memungkinkan mesin kendaraan tersebut lebih awet, karena apabila ada komponen mesin yang menyebabkan emisi kendaraan buruk akan dapat diketahui sehingga segera bisa dilakukan penggantian, sebagai contoh adalah penggantian saringan udara, saringan bahan bakar, busi, dll. Dengan kata lain uji emisi dapat berguna untuk : •

Mengetahui efektifitas proses pembakaran bahan bakar pada mesin dengan cara menganalisa kandungan zat-zat emisi gas buang kendaraan.

•

Mengetahui adanya kerusakan pada bagian-bagian mesin kendaraan.

•

Membantu saat melakukan penyetelan campuran bahan bakar sehingga didapat campuran yang ideal.

•

Menghemat bahan bakar dengan tenaga mesin tetap optimal sehingga membantu menciptakan lingkungan sehat dengan udara yang bersih. Metode yang digunakan untuk uji emisi ada beberapa macam baik yang

menggunakan bantuan Chasis Dynamometer maupun hanya menggunakan Emission Gas Analyzer. Penggunaan Chasis Dynamometer di Indonesia ditujukan untuk pengujian emisi dengan standar emisi Euro IV. Pada gambar 2.1 di bawah ini terlihat mobil yang ditempatkan pada Chasis Dynamometer yang terdapat Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

23


roller atau tabung berputar yang menopang roda mobil yang berputar di atasnya. Pada bagian depan kendaraan diletakkan sebuah blower (mesin angin) yang akan berputar semakin kencang apabila putaran roda mobil semakin kencang. Pada sistem pengujian ini kendaraan disimulasikan seakan berjalan dalam kondisi nyata, sesuai dengan kecepatan dan bobot kendaraan.

(btmp-bppt.net) Gambar 2.1. Laboratorium Uji Emisi BTMP BPPT

Pengambilan data uji emisi dari Emission Gas Analyzer (gambar 2.2a) dilakukan sesuai dengan prosedur yang ditetapkan baik menggunakan bantuan Chasis Dynamometer atau hanya menggunakan Emission Gas Analyzer.

(qrotech.com) Gambar 2.2a. Emission Gas Analyzer


Gambar 2.2b. Alat Ukur Emission Gas Analyzer

24


Penggunaan Chasis Dynamometer sebagai alat bantu uji emisi di Indonesia belum dapat diterapkan secara menyeluruh sepaerti yang telah diterapkan di negara-negara Eropa yang telah menggunakan metode tes yang sesuai dengan regulasi ECE. ECE (Economic Commission for Europe) merupakan Komisi dari Dewan Perekonomian dan Sosial dari negara-negara Eropa yang mengurusi prekonomian pemerintahan negara-negara Eropa yang dibentuk untuk mendorong kerjasama perekonomian di negara-negara Eropa. Metode tes yang dikeluarkan ECE sangat beragam. Sebagai contoh regulasi ECE R40, regulasi ini diterapkan untuk metode pengetesan kendaraan bermotor penyalaan api beroda dua atau tiga dengan berat kendaraan kurang dari 400 kg yang memiliki kecepatan maksimum lebih dari 50 km/jam dan berkapasitas silinder lebih dari 50 cc. Regulasi yang lain seperti ECE R47 yang utamanya ditujukan untuk kendaraan bermotor yang memiliki mesin berkapasitas silinder kurang dari 50 cc dan kecepatan maksimalnya kurang dari 50 km/jam; regulasi ECE R49 ditujukan untuk kendaraan bermotor kategori M1, M2, N1 dan N2 dengan berat kendaraan lebih dari 2,6 ton dan semua kendaraan kategori M3 dan N3; regulasi ECE R83 untuk kendaraan bermotor yang memilki berat lebih dari 2,8 ton; dan masih banyak regulasi ECE lainnya yang digunakan sebagai metode tes uji emisi. Regulasi uji emisi berdasarkan regulasi ECE tidak menutup kemungkinan untuk dilakukan perubahan atau modifikasi yang disesuaikan dengan kebijakan suatu negara untuk diterapkan di negara-negara yang lain seperti layaknya di Indonesia.

2.1.5. AFR (Air Fuel Ratio) AFR (Air Fuel Ratio) merupakan perbandingan massa dari udara dan bahan bakar yang terjadi saat proses pembakaran dalam suatu siklus mesin. Jika udara yang disediakan cukup tepat untuk membakar seluruh bahan bakar secara sempurna, perbandingannya dinamakan stoichiometric mixture atau sering disingkat dengan istilah stoich. AFR adalah ukuran yang penting sebagai alasan anti polusi dan pengaturan performa mesin. Lambda (λ) merupakan jalan alternatif untuk menggambarkan AFR. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

25


Lambda menunjukkan sensor oksigen pada kendaraan yang mengukur nilai stoichiometric dari perbandingan antara udara dan bahan bakar pada mesin pembakar dalam (internal combustion engine). Dengan kata lain Lambda merupakan perbandingan nilai yang aktual AFR dengan nilai stoichiometric yang diberikan oleh campuran udara dan bahan bakar. Nilai stoichiometric itu sendiri merupakan nilai ideal yang menunjukkan perbandingan campuran antara bahan bakar dengan udara, yang nilainya disesuaikan dengan jenis bahan bakar yang digunakan. Sebagai contoh adalah tabel 2.17. Nilai Stoichiometric Perbandingan Udara dan Bahan Bakar : Tabel 2.17. 5ilai Stoichiometric Perbandingan Udara dan Bahan Bakar

Fuel

By mass

By volume

Percent fuel by mass

Gasoline

14.7 : 1

—

6.80%

Natural gas

17.2 : 1

9.7 : 1

5.80%

Propane (LP)

15.5 : 1

23.9 : 1

6.45%

9:1

—

11.10%

Methanol

6.4 : 1

—

15.60%

Hydrogen

34 : 1

2.39 : 1

2.90%

14.6 : 1

0.094 : 1

6.80%

Ethanol

Diesel

(Miller Frederic P)

2.2. Valvetronic 2.2.1. Definisi Valvetronic Valvetronic merupakan sistem mekanisme katup pertama kali yang ada di pasaran yang menerapkan sistem valvegear bervariabel secara penuh. Pertama kali Valvetronic dipatenkan tanggal 19 Agustus 1993 dan pertama kali digunakan pada mobil BMW produksi tahun 2001. Valvetronic mendukung efisiensi kerja dari percikan pembakaran mesin dengan sistem bahan bakar injeksi. Valvetronic terdiri dari sistem pembukaan tinggi angkat katup bervariabel secara penuh yang digabungkan dengan mekanisme penggerak poros nok bervariabel yang memberikan kontrol secara varibel terhadap waktu penutupan katup masuk secara tak terbatas. Tinggi angkat katup yang dikontrol oleh Valvetronic hanya pada katup masuk, sedangkan mekanisme penggerak poros nok


26


mengatur kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang. Dengan kata lain Valvetronic hanya mengatur tinggi angkat katup untuk katup masuk saja, sedangkan tinggi angkat katup pada katup buang tidak diubah sesuai dengan tingi tonjolan pada poros nok buang. Valvetronic akan bekerja secara maksimal pada putaran mesin di atas 2000 rpm atau tergantung dengan beban mesin pada kondisi tertentu sesuai karakteristiknya.

2.2.2. Desain Valvetronic Pada dasarnya, Valvetronic melakukan fungsi dari katup throttle yang selama ini digunakan. Untuk memungkinkan fungsi tersebut dibutuhkan kontrol bervariabel secara penuh untuk pembukaan tinggi angkat katup. Kontrol pembukaan tinggi angkat katup bervariabel secara penuh dimungkinkan dengan adanya penambahan komponen-komponen dalam valvegear. Yang utama adalah motor pengatur posisi, poros eksentrik, tuas perantara dan pegas torsi. Gambar 2.3 merupakan gambar potongan dari sistem kontrol pembukaan tinggi angkat katup bervariabel secara penuh pada kepala silinder mesin BMW N42 yang menggunakan Valvetronic I. Sedangkan gambar mekanikal pada Valvetronic II secara jelas dapat dilihat pada gambar 2.4.


27


(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.3. Kepala Silinder Mesin BMW Tipe 542

Keterangan : 1. Positioner motor 2. Torsion spring 3. Worm shaft 4. Worm gear 5. Eccentrric shaft 6. Intermediate lever 7. Intake camshaft 8. Ramp 9. Roller tappet 10. Hydraulic valve clearance adjuster (HVA) 11. Valve spring 12. Intake valve 13. Exhaust valve Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

28


14. Valve spring 15. HVA 16. Roller tappet 17. Exhaust camshaft

(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.4. Valvetronic II


29


Keterangan : 1. Positioner motor 2. Worm shaft 3. Torsion spring 4. Holder 5. Intake camshaft 6. Ramp 7. HVA 8. Intake valve 9. Exhaust valve 10. Roller tappet 11. HVA 12. Roller tappet 13. Intermediate lever 14. Eccentric shaft 15. Worm gear 16. Exhaust camshaft

Positioner motor (1) ditempatkan di atas camshaft. Positioner motor digunakan untuk mengatur eccentric shaft (14). Worm shaft (2) dari positioner motor dihubungkan dengan worm gear (15) yang menyatu dengan eccentric shaft. Dalam pengaturannya, posisi eccentric shaft tidak dikunci seperti worm gear yang dapat

melakukan

pengunciannya

sendiri.

Putaran

dari

eccentric

shaft

menggerakkan intermediate lever (13) ke arah intake camshaft (5). Dengan putaran dari camshaft dan gerakkan dari cam ke arah intermediate lever, ramp (6) pada intermediate lever menggerakkan roller tappet (12) dan mendorong intake valve (8) sehingga intake valve terbuka. Intermediate lever (13) mengubah rasio perpindahan antara camshaft (5) dan roller tappet (12). Dalam posisi “full throttle” dimana pedal gas dibuka penuh, pengangkatan katup dan periode pembukaan berada pada keadaan maksimal. Saat keadaan idle ( putaran mesin stasioner ) tinggi angkat katup pada posisi minimal dan sangat kecil. Semua katup harus bisa dibuka dengan ukuran yang sama. Untuk alasan tersebut, roller tappet Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

30


dan intermediate lever dibagi menjadi beberapa kelas. Diberikan tanda identifikasi dengan kode pada komponen-komponen tersebut agar tidak saling tertukar satu sama lain. Komponen-komponen yang memiliki kelas yang sama selalu dipasangkan pada silinder yang sama. Penempatan roller tappet dan intermediate lever pada bagian produksi memastikan setiap silinder telah diseragamkan sampai posisi minimal tinggi angkat katup. Untuk membedakan komponen-komponen dalam beberapa kelas, pihak produsen telah melakukan pengukuran secara teliti. Setiap komponen kemudian diberikan tanda kelas sesuai dengan hasil pengukuran dan nomor klasifikasi yang diberikan pada komponen tersebut. Hal ini memungkinkan untuk menjaga toleransi dari intermediate lever pada mesin sampai 7 µm. Dengan demikian toleransi dari semua valve gear saat dipasang antara 0,02 mm. Tabel 2.18 di bawah ini merupakan tabel klasifikasi dari roller tappet dan intermediate lever. Tabel 2.18. Klasifikasi Roller Tappet dan Intermediate Lever

Mesin

Kelas roller tappet

Kelas intermediate lever

N42 N46 N52 N62 N62TU N73

4 4 5 4 4 3

4 5 6 5 5 5

Selama produksi, dilakukan pengukuran perbedaan dari tinggi angkat katup pada setiap silinder yang dilakukan dengan dua cara yang berbeda. Pada mesin konfigurasi V, tinggi angkat katup diukur secara langsung. Sedangkan pada mesin satu baris digunakan HFM ( hot film air mass-flow sensor ) untuk mencatat dan membandingkan nilai aliran udara keseluruhan silinder selama pengujian berjalan.

2.2.3. Valvetronic I Valvetronic I memiliki dua intermediate lever dilengkapi dengan bantalan sebagai kontak dengan eccentric shaft. Tinggi angkat katup pada Valvetronic I


31


berkisar antara 0,3 mm sampai 9,7 mm dengan sudut putar eccentric shaft mencapai 170º. Valvetronic I yang dipasang pada mesin N42 memiliki spesifikasi yang dapat menekan gas pengganti yang terbuang percuma pada putaran rendah dan dapat meningkatkan kinerja mesin. Hal ini juga bertujuan untuk memperbaiki karakteristik mesin saat awal dihidupkan pada kondisi dingin. Seperti telah diketahui baahwa Valvetronic mengontrol operasi dari katup masuk baik tinggi angkat katup maupun waktu pembukaannya, dalam hal ini saat katup masuk menutup, dalam ruang bakar terdapat sejumlah campuran bahan bakar yang dibutuhkan dengan harapan tidak terjadi kehilangan energi. Gambar 2.5 di bawah ini menunjukkan ilustrasi dari distribusi bahan bakar saat katup membuka maksimal pada mekanisme katup konvensional yang sepenuhnya dikontrol oleh katup throttle.

(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.5. Distribusi Bahan Bakar Saat Katup Membuka Maksimal


32


Distribusi dari bahan bakar yang kurang homogen dengan butir relatif besar yang mengindikasikan pembakaran tidak sempurna dalam kondisi mesin putaran idel. Sedangkan gambar 2.6 menunjukkan ilustrasi komposisi campuran yang sama namun dengan menggunakan sistem Valvetronic dengan tinggi angkat katup kira-kira 1mm.

(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.6. Distribusi Bahan Bakar Saat Katup Membuka 1mm

Kualitas campuran bahan bakar terlihat jauh lebih homogen. Meskipun aliran dari campuran bahan bakar tersebut mengalir melalui bukaan katup yang pendek, namun campuran bahan bakar terdistribusi secara merata dalam ruang bakar. Karena kecepatan aliran yang sangat tinggi dan perbedaan tekanan yang sangat besar melalui celah katup, ukuran butiran dapat diperkecil. Hal ini yang menyebabkan kualitas campuran bahan bakar yang sangat sempurna dan fluktuasi hasil tenaga yang lebih kecil yang sama artinya dengan menghasilkan emisi hidro karbon dan nitrogen oksida yang lebih rendah.


33


(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.7. Grafik Karakteristik Reaksi Mesin dengan Valvetronic

Keterangan : 1. Torsi (dalam %) 2. Mesin dengan Valvetronic 3. Mesin konvensional (dikontrol dengan katup throttle)

Karakteristik reaksi

mesin telah ditingkatkan dibuktikan dengan

pengontrolan yang dilakukan secara langsung pada silinder. Berbeda dengan mesin yang pengontrolannya masih menggunakan kat katup up throttle, pada mesin dengan Valvetronic tidak terjadi keterlambatan dikarenakan waktu w yang dibutuhkan untuk mengisi saluran masuk ((intake manifold)) dan lubang-lubang telah dikontrol oleh Valvetronic dimana pengisian silinder mesin secara langsung tanpa adanya waktu keterlambatan.


34


(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.8. Kepala Silinder Mesin 542

Keterangan : 1. Camshaft 2. Actuator (positioner motor) 3. Torsion spring 4. Eccentric shaft torsion spring holder 5. Worm shaft 6. Camshaft 7. Eccentric shaft 8. Torsion spring 9. Eccentric shaft sensor

Torsion spring (3) menahan eccentric shaft torsion spring holder (4) dan dengan demikian memberikan torsi pada eccentric shaft. Torsion spring digunakan sebagai kompensasi torsi karena untuk menyeimbangkan perbedaan torsi pada saat eccentric shaft diatur. Berdasarkan penelitian, torsion spring (3) tidak mengurangi turunnya daya tahan dari positioner motor (2). Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

35


2.2.4. Valvetronic II Prinsip pengontrolan Valvetronic II sama dengan Valvetronic I, namun ada perubahan pada valvegear untuk mengoptimalisasi sistem dimana perubahan pada positioner motor dan adaptasi kisaran pengaturan dari unit Vanos sebagai penggerak mekanisme katupnya.

(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.9. Valvetronic II pada Mesin 552

Beberapa perbedaannya antara lain: 1. Bantalan pada intermediate lever dengan eccentric shaft diganti menggunakan roller bearing yang dapat mengurangi gesekan pada sistem penggerak katup. 2. Penahan dari intermediate lever lebih presisi. Hanya membutuhkan satu buah pegas untuk memegang dan menahan intermediate lever. 3. Berat dari valvegear lebih ringan sekitar 13%. 4. Adanya pengembangan pada kisaran tinggi angkat katup. Tinggi angkat katup maksimal dinaikkan menjadi 9,9 mm dan yang paling penting adalah tinggi angkat katup minimal yang diturunkan menjadi 0,18 mm. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

36


Keseluruhan hasil tersebut mendukung perbaikan pada saluran masuk dan saluran buang secara dinamis, yaitu : 1. Meningkatkan dinamika mesin 2. Meningkatkan efisiensi mesin 3. Menurunkan tingkat emisi pada gas buang Selanjutnya hasil tersebut memberikan perbaikan kualitas tipe mesin BMW : 1. Putaran mesin maksimal yang diijinkan meningkat menjadi 7000 rpm 2. Tenaga spesifik yang dihasilkan naik menjadi 63,4 kW/l 3. Torsi spesifik yang didapat sekitar 100 Nm/l 4. Meningkatkan karakteristik respon dari percepatan gerak katup dan mengurangi gesekan secara optimal pada perpindahan komponenkomponen. 5. Menurunkan kadar emisi karbon dioksida lebih dari 10% dibandingkan dengan versi sebelumnya. 6. Sangat memenuhi batas standar emisi yang sekarang berlaku, terutama di negara-negara Eropa. Pada Valvetronic II terdapat penahan eccentric shaft yang akan menahan posisi eccentric shaft saat tinggi angkat katup minimum.


37


(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.10. Penahan Eccentric Shaft

Pada gambar 2.10 saat posisi tinggi angkat katup minimum, penahan eccentric shaft (1) bersentuhan dengan penahan pada kepala silinder (2). Dengan demikian tinggi angkat katup dapat dibatasi secara mekanikal. Demikian halnya pada posisi tinggi angkat katup maksimal dibatasi oleh penahan mekanikal, yang dapat dilihat pada gambar 2.10.


38


(Aftersales Training – BMW National Training Centre) Gambar 2.11. Eccentric Shaft Saat Posisi Maksimal

Rutinitas kerja eccentric shaft dapat diukur antara kedua penahan tersebut, dalam hal ini bertujuan untuk mendeteksi posisi dari penahan mekanikal. Untuk tujuan ini, eccentric shaft diatur dari mulai tinggi angkat katup nol sampai tinggi angkat katup terbuka penuh. Posisi penahanan posisi eccentric shaft hanya terjadi pada saat ECU (Electronic Control Unit) menentukan bahwa terdapat keadaan yang tidak wajar selama mesin berjalan.


39

BAB II LA DASA TEORI

Recommend Documents