7
Pengaruh penambahan kadar air dalam bahan bakar solar dan tekanan pengabutan terhadap emisi kepekatan asap hitam motor diesel donfenk
Oleh :
Ma’ruf Ridwan K 2502009
BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 1. Proses Pembakaran Motor Diesel. Proses pembakaran bahan bakar pada motor diesel tidak menggunakan percikan api dari busi seperti pada motor bensin. Penyalaan bahan bakar itu tidak terjadi pada satu titik saja, tetapi terjadi pada beberapa titik, yaitu di mana terdapat campuran udara dan bahan bakar yang ideal untuk pembakaran. Wiranto Arismunandar (1973: 110) mengemukakan bahwa “Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia cepat antara bahan bakar (hidro karbon) dengan oksigen di udara”. Proses pembakaran ini tidak terjadi sekaligus tetapi memerlukan waktu dan terjadi dalam beberapa tahap. Di samping itu penyemprotan bahan bakar juga tidak dilaksanakan sekaligus tetapi berlangsung antara 300 - 400 sudut engkol. Pada Gambar 1 dapat dilihat tekanan udara akan naik selama langkah kompresi berlangsung.
8
Gambar 1. Grafik Tekanan Versus Sudut Engkol (Wiranto Arismunandar, 1973 : 111) Tahap pertama proses pembakaran pada motor diesel adalah Periode Persiapan Pembakaran. Tahap ini dimulai antara 25–30 derajat sebelum torak 7 mencapai TMA. Bahan bakar mulai disemprotkan ke dalam silinder. Bahan bakar mengalami proses atomisasi karena tekanan dan temperatur yang terus naik. Oleh karena temperaturnya sudah melebihi temperatur penyalaan bahan bakar kira-kira 3500 C, bahan bakar akan terbakar sendiri dengan cepat. Periode persiapan pembakaran dalam Grafik Tekanan Versus Sudut Engkol ditunjukkan oleh garis A-B. Tahap kedua adalah Periode Pembakaran Cepat. Campuran bahan bakar dan udara mulai terbakar dan api akan menyebar ke seluruh ruang pembakaran dengan cepat sehingga tekanan dan suhu naik dengan cepat pula. Sampai beberapa derajat sudut engkol sesudah TMA tekanan di dalam ruang bakar masih bertambah besar, akan tetapi laju kenaikan tekanannya berkurang. Hal ini disebabkan karena kenaikan tekanan yang seharusnya terjadi dikompensasikan dengan bertambahnya volume ruang bakar yang merupakan akibat bergeraknya torak dari TMA ke TMB. Periode pembakaran cepat dalam Grafik Tekanan Versus Sudut Engkol ditunjukan oleh garis B - C.
9 Tahap ketiga adalah Periode Pembakaran Terkendali. Pada tahap ini bahan bakar yang masuk ke dalam silinder sudah mulai berkurang, namun di dalam silinder masih terjadi kenaikan tekanan gas pembakaran seperti terlihat pada titik D pada gambar Grafik Tekanan Versus Sudut Engkol. Laju kenaikan tekanan yang terlalu tinggi tidak dikehendaki karena dapat menyebabkan kerusakan. Oleh karena itu pada mesin periode ini dikontrol dengan mengatur kecepatan dan jumlah penyemprotan bahan bakar yang masuk ke dalam ruang pembakaran. Agar diperoleh efisiensi yang setinggi-tingginya, pada umumnya agar tekanan gas maksimum terjadi pada saat torak berada antara 15 – 20 derajat sudut engkol sesudah TMA. Tahap keempat adalah Periode Pembakaran Sisa. Pada tahap ini masih terjadi proses pembakaran bahan bakar yang belum terbakar sempurna pada tahap ketiga (Periode Pembakaran Terkendali). Dengan demikian proses pembakaran yang sempurna pada tahap ketiga akan mempersingkat waktu yang diperlukan pada periode pembakaran sisa ini. Periode Pembakaran Sisa dalam Grafik Tekanan Versus Sudut Engkol ditunjukan oleh garis D - E.
2. Gas Buang a. Emisi Gas Buang Emisi gas buang adalah zat atau unsur hasil dari pembakaran bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar yang dilepas ke udara bebas dan menimbulkan polusi udara. Gas buang pada mesin diesel mengandung gas-gas yang membahayakan yaitu asap hitam, karbon monoksida (CO), hidro karbon yang tidak terbakar (UHC), oksida nitrogen (NOx ), namun bila dibandingkan dengan mesin bensin, gas buang mesin diesel tidak banyak mengandung CO, dan UHC. Disamping itu kadar NO2 sangat rendah bila dibandingkan dengan NO. Jadi dapat dikatakan bahwa komponen utama gas buang mesin diesel adalah NO dan asap hitam Selain komponen tersebut diatas, beberapa hal berikut juga merupakan bahaya dan gangguan meskipun hanya bersifat sementara, yaitu: Asap putih yang terdiri dari kabut bahan bakar atau minyak pelumas yang terbentuk pada waktu
10 start dingin, asap biru yang terjadi karena adanya bahan bakar yang tidak terbakar atau tidak terbakar secara sempurna terutama pada periode pemanasan mesin atau pada beban rendah, serta bau yang kurang sedap merupakan bahaya yang mengganggu lingkunganya. Selanjutnya, bahan bakar dengan kadar belerang yang sangat tinggi sebaiknya tidak digunakan karena akan menyebabkan terbentuknya SO2 didalam gas buang. b. Asap Hitam Asap hitam membahayakan lingkungan karena mengeruhkan udara sehingga
mengganggu
pandangan,
membuat
mata
teriritasi
dan
dapat
menyebabkan sesak nafas.Untuk jangka yang panjang asap hitam dapat menyebabkan kanker paru paru. Asap hitam yang dihasilkan oleh mesin diesel adalah karbon yang terbentuk semasa pembakaran bahan bakar didalam mesin diesel. Asap hitam umumnya disebabkan oleh kekurangan udara, beberapa kerusakan mekanik seperti kerusakan injektor, penggunaan bahan bakar yang titik didihnya tinggi, engine overload, atau kelebihan bahan bakar pada mesin akibat pengaturan yang buruk dan kualitas bahan bakar yang tidak sesuai dengan spesifikasi. Proses terjadinya asap hitam berlangsung pada pembakaran di ruang bakar itu disebapkan butiran-butiran bahan bakar terkumpul menjadi satu karena penyemprotan terlalu besar sehingga terjadi dekomposisi. Menurut Arismunandar (2002: 12) “Dekomposisi akan menyebabkan karbon padat (jelaga)”. Hal ini disebapkan karena pemanasan udara yang bertemperatur tinggi ,tetapi pengupan dan pencampuran dengan udara tidak berlangsung dengan sempurna. Terutama saat dimana terlalu banyak bahan bakar yang disemprotkan yaitu pada waktu daya mesin diperbesar. Misalnya untuk akselerasi maka terjadinya jelaga tidak dapat dihindarkan. Jika jelega yang terjadi terlalu banyak gas buang yang keluar dari mesin akan berwarna hitam dan mengotori udara. 3. Bahan Bakar Solar a. Definisi Bahan Bakar Solar
11 Sebagai bahan bakar motor diesel kita dapat mempergunakan solar, minyak kacang, minyak tanah dan lain – lain minyak dengan mengingat titik nyalanya, temperatur bakarnya, kalori yang ditimbulkan, daya lumas dan harganya. Dari pertimbangan tersebut maka solar banyak digunakan sebagai bahan bakar motor diesel. Bahan bakar mesin diesel sebagian besar terdiri dari senyawa hidro karbon dan senyawa non hidro karbon. Senyawa hidro karbon yang dapat ditemukan dalam bahan bakar diesel antara lain parafenik, naftenik, olefin dan aromatik. Sedangkan senyawa non hidro karbon terdiri dari unsur logam, yaitu S, N, O dan unsur logam seperti vanadium, nikel dan besi. Pertamina sebagai produsen bahan bakar minyak menjelaskan perihal solar sebagai berikut : Minyak Solar adalah bahan bakar minyak jenis distilat yang digunakan untuk mesin Compression ignition ( pada mesin diesel yang dikompresi pada langkah induksi adalah udara, udara yang dikompresi menimbulkan tekanan dan panas yang tinggi sehingga dapat membakar solar yang disemprotkan oleh injektor yang kualitas bakarnya ditunjukan dengan angka cetan (Cetane Number) (pertamina.com : 2005). Toyota Step 2 (1995: 2-5) menjelaskan solar yaitu : Seperti juga bensin, solar pun adalah dari pada penyulingan minyak bumi crude oil dan ini bila dipanaskan sekitar 3500C akan menjadi campuran uap dari cairan. Kemudian dialirkan akan terjadi pemisahan antara gas, bensin, minyak tanah, solar, residu dan heavy oil pada sekat – sekatnya. Solar dikeluarkan pada temperatur 2000 – 3400C” Sedangkan Brady (1996: 72) mengemukakan bahwa “Bahan Bakar diesel adalah campuran yang komplek dari hidro karbon yang di dalamnya termasuk parafin, olefin, naphtenes dan aromatic. Untuk beberapa tahun parafin dan naphtenes membentuk sebesar 85% dari komposisi bahan bakar”. b. Sifat Utama Pada Solar. Solar sebagai bahan bakar memiliki sifat atau karakteristik yang membedakannya dengan bahan bakar lain. Sifat utama pada solar sebagai berikut: 1)
Tidak berwarna atau berwarna kuning muda dan berbau.
2)
Tidak terlalu mudah menguap dalam temperatur normal.
3)
Titik nyalanya / temperatur minimum mulai terbakar bila dekat api adalah 400 – 1000 C dibandingkan dengan bensin antara 100 – 150C. Angka ini cukup tinggi (lebih aman dalam pemakaian).
12 4)
Temperatur nyalanya (flash point) adalah 3500 C
5)
Berat jenisnya sekitar 0,82 – 0,86.
6)
Tenaga panas yang dihasilkan adalah 10.170 kcal / kg.
7)
Dibandingkan dengan bensin kadar sulfurnya lebih banyak.
8)
Angka Cetana yang tinggi
c. Syarat – Syarat Solar. Syarat – syarat yang harus dipenuhi oleh solar antara lain flash point, viskositas, volatilitas, kadar sulfur, angka setana, berat jenis, titik tuang, nilai kalor pembakaran, kadar residu karbon, kadar air dan sedimen, indeks diesel dan titik embun. 1) Sifat Nyala Yang Baik (Flash Point). Yang dimaksud sifat nyala yang baik adalah sifat yang mudah menyala pada saat kompresi tinggi dari mesin diesel. Dengan temperatur yang tinggi ini bahan bakar yang disemprotkan akan mudah terbakar. Karena dengan bahan bakar yang baik titik nyalanya maka mesin akan lebih mudah dihidupkan dan jalan mesin lebih halus karena “diesel knock” nya lebih kecil. 2) Viskositas. Viskositas adalah tahanan yang dimiliki fluida yang dialirkan dalam pipa kapiler terhadap gaya gravitasi, biasanya dinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalir pada jarak tertentu. Viskositas dari solar bukan hanya mempengaruhi kemampuan mesinnya saja, tetapi juga akan mempengaruhi injection pump. Bila viskositas terlalu tinggi, mengalirnya solar terlalu lambat, beban dari
injection pump menjadi lebih besar sehingga lebih sukar untuk
terbakar. Kemudian bila angka terlalu kecil, sifat lumasnya menjadi buruk yang mengakibatkan pelumasan pada injection pump akan terbakar. Sedang apabila viskositas terlalu kecil apabila disemprotkan ke dalam silinder butiran uapnya akan menjadi terlalu kecil sehingga jarak terbang dari udara yang ditekan akan menjadi lebih pendek. 3) Volatilitas (Penguapan). Volatilitas adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah fasa menjadi uap. Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan
13 tingginya Volatilitas. Titik penguapan yang tinggi dengan sisa karbon yang sekecil mungkin. Bila bagian yang menguap sedikit meskipun tidak berpengaruh terhadap mesin akan menyebabkan gas buang menjadi bau dan hitam 4)
Kandungan Sulfur.
Sulfur dari bahan (solar) akan menambah deposit pada silinder dan pegas torak. Persentase sulfur ini pada prakteknya bila di bawah 1% tidak menyebabkan kerusakan pada mesin, biasanya solar yang dijual di pasaran mengandung 0,8 – 0,9 % sulfur. Kadar belerang dalam bahan bakar haruslah di bawah 1% berat, untuk menghindari kemungkinan terjadinya korosi. 5) Angka Setana (Cetane Number). Bahan bakar diesel yang baik adalah bahan bakar yang memiliki angka setana yang tinggi untuk menghasilkan kualitas pembakaran yang baik. Hal ini sesuai dengan pendapat yang menyatakan bahwa :
”Angka setana adalah ukuran dari kualitas pembaklaran pada bahan bakar. Hal ini memperngaruhi baik kemudahan menstater maupun pembakaran yang kasar dari sebuah mesin, karena periode persiapan pembakaran diperpanjang dengan menurunkan angka setana. Bahan bakar dengan nilai setana yang rendah akan menyebabkan bahan bakar menguap sebelum penyalaan awal terjadi, ketika penyalaan awal terjadi, sebelumnya terjadi injeksi bahan bakar yang terbakar dengan sangat cepat, menyebabkan tekanan silinder naik sangat tinggi yang menyebabkan knocking pada mesin diesel”. (Brady: 1996: 74) Arismunandar (2002 : 16) juga berpendapat :” bilangan setana adalah suatu indeks yang biasa digunakan bagi bahan bakar diesel, untuk menunjukan tingkat kepekaannya terhadap detonasi”. Kemudian pendapat
lain
menyebutkan bahwa “ angka cetana
menentukan titik bakar dari bahan bakar” (Toyota Step 2 : 1995: 2-6) kemudian untuk menentukan angka cetane digunakan bahan bakar standar yaitu campuran dari normal cetane (C 16 H36) yang mempunyai waktu pembakaran tertunda sangat pendek, dengan alpha methyl naphthalene (C16H7CH3) dalam satuan volume.
H
H
H
H
H
C
C ………C
C
H H
H
H H
14 H
H
H
H
H
H
H CH3 Cetane Normal Alpha Methyl naftalina Gambar 2. Bahan Bakar Standar Pengukuran Bilangan Setana (E. Karyanto, 2002 : 163). Bahan bakar yang akan ditentukan bilangan setananya itu diuji dengan sebuah mesin yang khusus dipakai untuk mengukur bilangan setana yaitu mesin CFR(Coordinating Fuel Research Engine) yaitu sebuah mesin penguji yang perbandingan kompresinya dapat diubah. Dengan mesin CFR yang bekerja pada kondisi standar, bahan bakar yang akan diukur bilangan setananya digunakan sebagai bahan bakarnya. Kemudian perbandingan kompresinya diatur sehingga diperoleh periode persiapan pembakaran sebesar 13 derajat sudut engkol. Sesudah itu dengan kondisi operasi dan perbandingan kompresi yang sama bahan bakar mesin CFR tersebut diganti dengan bahan bakar yang terdiri Dari campuran cetane (C16 H36) dengan alpha methyl naphthalene (C16H7CH3). Kemudian dicari perbandingan campuran yang dapat menghasilkan periode persiapan pembakaran sebesar 13 derajat sudut engkol. Dengan demikian bilangan setana bahan bakar yang diuji itu sama dengan bilangan setana dari campuran yang terjadi dari kedua bahan bakar tersebut. Persentase volume C16H36 yang ada dalam campuran tersebut di atas menyatakan besarnya bilangan setana dari bahan bakar yang diuji. Bilangan setana bahan bakar ringan untuk motor diesel putaran tinggi berkisar antara 40 sampai 60. Bahan bakar diesel dengan angka setana yang lebih rendah dari kebutuhan minimum mesin akan menyebabkan oprasi mesin menjadi kasar. Mesin akan menjadi lebih sulit untuk distart, terutama pada kondisi dingin. Angka setana bahan bakar yang rendah meningkatkan deposit pada mesin akibat banyaknya asap, meningkatkan emisi gas buang dan memperbesar engine wear. Tingkat angka setana yang tinggi, memudahkan bahan bakar akan terbakar dalam sekali injeksi ke dalam ruang bakar diesel. Di dalam mesin sangat sensitif terhadap angka setana. Pada Gambar 2 diperlihatkan kondisi di dalam ruang bakar mesin yang menggunakan refleksi langsung nilai setana atau tingkat
15 bahan bakar diesel. Ketika penundaan pembakaran
(Ignition Delay) pendek
karena bilangan angka setana bahan bakar yang tinggi, proses pembakaran terjadi dengan lebih baik atau rata sehingga mesin berjalan dengan halus. Sebaliknya jika angka setana bahan bakar rendah maka akan semakin memperpanjang waktu penundaan pembakaran (Ignition Delay) yang mengakibatkan pembakaran tidak berlangsung sempurna sehingga mesin bekerja dengan kasar dan tidak mencapai kinerja yang maksimal. 6) Berat Jenis. Daryanto (2004: 44) menyatakan berat jenis minyak adalah “ perbandingan antara berat sejumlah minyak dengan berat air pada jumlah yang sama”. Pengukuran dilakukan pada kondisi yang sama, biasanya pada temperatur 15,5 0 C dan tekanan 760 mm Hg atau pada 600F dan 29 in Hg. Karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Berat jenis bahan bakar diesel diukur dengan menggunakan metode ASTM D287 atau ASTM D1298 dan mempunyai satuan kilogram per meter kubik (kg/m3). 7) Titik Tuang. Titik Tuang adalah titik temperatur terendah di mana mulai terbentuk kristal – kristal parafin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Maleev V.L, (1986: 154) mengatakan “ titik tuang adalah suhu minyak mulai membeku atau berhenti mengalir”. Titik tuang ini dipengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium), semakin tinggi ketidakjenuhan maka titik tuang semakin rendah. Titik tuang juga dipengaruhi oleh panjang rantai karbon, semakin panjang rantai karbon semakin tinggi titik tuang. Karakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metode ASTM D97. 8) Nilai Kalor Pembakaran. Nilai Kalor Pembakaran menunjukan energi kalor yang dikandung dalam tiap satuan massa bahan bakar. Nilai ini dapat diukur dengan bomb calorimeter kemudian dimasukan dalam rumus :
16
NilaiKalor =
8100C + 3400( H − 100
O ) 8 kcal / kg
Nilai kalor H, C dan O dinyatakan dalam persentase berat setiap unsur yang terkandung dalam satu kilogram bahan bakar. 9) Kadar Residu Karbon. Menunjukan kadar fraksi hidro karbon yang mempunyai titik didih lebih tinggi dari range bahan bakar. Adanya fraksi hidro karbon ini menyebabkan menumpuknya residu karbon dalam ruang pembakaran yang dapat mengurangi kinerja mesin. Pada temperatur tinggi deposit karbon ini dapat membara, sehingga menaikkan terperatur silinder pembakaran. 10) Kadar Air Dan Sedimen. Pada negara yang mempunyai musim dingin kandungan air yang terkandung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar. Selain itu, keberadaan air dapat menyebabkan korosi dan pertumbuhan mikro organisme yang juga dapat menyumbat aliran bahan bakar. Sedangkan sedimen akan menyebabkan penyumbatan saluran bahan bakar dan kerusakan mesin. 11) Indeks Diesel. Indeks diesel adalah suatu parameter mutu penyalaan pada bahan bakar mesin diesel selain angka setana. Mutu penyalaan bahan bakar dapat diartikan sebagai waktu yang diperlukan untuk bahan bakar agar dapat menyala di ruang pembakaran dan diukur setelah penyalaan terjadi. Cara menentukan indeks diesel dari suatu bahan bakar mesin dapat diukur dengan menggunakan rumus: IndeksDiesel =
TitikAnilin( ° F )xAPIGravity 100
Dari rumus di atas dapat diketahui bahwa nilai indeks diesel dipengaruhi oleh titik anilin dan berat jenisnya. “Aniline number : suhu paling rendah pada saat bagian yang sama dari anilin dan contoh minyak terurai seluruhnya atau suhu pada saat campuran minyak menjadi keruh (Maleev, V.L., 1986: 495)
API
Gravity ini ditentukan dengan garvitasi spesifik. Gravitasi spesifik adalah perbandingan antara berat dari volume tertentu suatu benda yang sama dari air.
17 Nilai dari gravitasi spesifik ini tidak langsung mendukung mutu pembakaran bahan bakar, tetapi persyaratan lain membatasi garvitasi spesifik sampai sekitar 0,82 sampai 0,89 atau 41 sampai 27 derajat API untuk mesin kecepatan tinggi, sampai 0,91 atau 24 derajat API untuk mesin injeksi mekanis yang lain. Mesin injeksi udara dapat menggunakan bahan bakar seberat 0,94 atau 19 derajat API atau lebih berat. Maleev. V.L (1986: 152) menyatakan hubungan antara derajat API dan gravitasi pesifik adalah sebagai berikut : Gravitasi Spesifik =
141,5 Derajat API + 131,5
12) Titik Embun. Adalah suhu di mana mulai terlihat cahaya yang berwarna suram relatif terhadap cahaya sekitarnya pada permukaan minyak diesel dalam proses pendinginan. Karakteristik ini ditentukan dengan metode ASTM D97. Dari ke-12 syarat solar tersebut, Karakteristik suatu bahan bakar yang sangat mempengaruhi proses pembakaran pada motor diesel yaitu kualitas penyalaan/angka setan, volatilitaas, berat jenis dan viskositas (Nur Ahadiyat, 1987: 26).
4. Bahan Tambah (zat additive) a. Pengertian bahan tambah (zat additive) Pada dasarya bahan tambah tidak diperlukan jika bahan bakar yang digunakan cocok dan berkualitas baik.bahan bakar yang berkualitas rendah dapat ditingkatkan
dengan
penambahan
bahan
tambah
yang
diijinkan
yang
diklasifikasikan oleh Bredy (1996: 76) dalam enam jenis umum sebagai berikut :”cetane improvers (peningkat jumlah cetane), emission control additives (aditif pengontrol emisi) detergent, combustion improvers (peningkat pembakaran),
cool weather flow improvers (pemercepat aliran pada musim
dingin) dan smoke suppressant (penekan asap)”. Bahan tambah pada bahan bakar digunakan untuk membuat bahan bakar mempunyai sifat yang sesuai dangan sifat yang dibutuhkanoleh motor diesel. Bahan tambah yang sering digunakan adalah sebagai berikut :
18 1) Cold weather diesel additive (bahan tambah diesel untuk musim dingin). Mengandung depressant titik aliran seperti conditioner bahan bakar dan memungkinkan bahan bakar turun hingga 40 C dibawah nol hal ini akan mencegah pembengkakan bahan bakar pada lingkungan dingin sehingga filter bahan bakar tidak tersumbat. 2) Diesel fuel treatment (perawatan /perlakuan bahan bakar diesel). Bahan tambah ini mempermudah men start dan mencegah korosi dengan demikian dianjurkan untuk menjaga kebersihan pada saluran, pompa dan injector bahan bakar dengan kemajuan pada penampilan mesin. 3) Biocide and conditioner (Biodisa dan kondisioner). Bahan tambah ini mencegah jamut dan bakteri untuk tumbuh pada bahan bakar baik pada penyimpanan dengan skala yang besar atau bahan bakar dalam tangki kendaraan. b. Bahan Bakar Emulsi Bahan bakar emulsi merupakan bahan bakar campuran antara dua zat cair yitu campuran air-minyak dengan menggunakan zat katalis pada komposisi tertentu untuk mendapatkan butiran-butiran bahan bakar yang lebih halus karena pada bahan bakar solar cenderung membentuk vernish, lendir dan kerak karbon. Hal semacam, ini dapat menimbulkan problem tenaga berkurang, boros bahan bakar, penyumbatan pada injektor dan filter. Penyumbatan injektor akibat adanya unsur-unsur asing menyebkan pembakaran tidak sempurna. ”Beberapa penelitian yang telah dilakukan menunjukan bahwa bahan bakar emulsi air dengan minyak diesel dapat menurunkan emisi NOx dan ketebalan asap hitam tanpa menurunkan efisiensi mesin” (I Made Suardjaja dan Purnomo: 2005) Dari penelitian sebelumnya penambahan kadar air pada bahan bakar solar 10%, 20%, 30% (I Made Suardjaja dan Purnomo, 2005) dilaporkan bahwa rasio % penambahan air pada bahan bakar solar yang semakin
besar
menghasilkan pembakaran yang lebih impulsive dengan waktu tunda penyalaan dan periode pembakaran awal yang lebih panjang .”Pada saat injeksi bahan bakar emulsi, air dalam minyak terjadi microexplosion atau secondary break up sehaingga dapat mempengaruhi proses penguapan, atomisasi bahan bakar maupun pencampuran bahan bakar”.(I Made Suardjaja dan Purnomo: 2005). Karena
19 tempertur dan tekanan didalam silinder yang tinggi dropet air dalam semprotan bahan bakar mengalami eksploison sehingga dapat memecah dropet bahan bakar menjadi partikel-partikel yang lebih halus. Pengkabutan yang biasa umumnya menghasilkan butiran yang halus dengan diameter sekitar 25 µ m. Pengkabutan bahan bakar dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya beda tekanan injeksi dengan tekanan silinder, viskositas dan tegangan muka bahan bakar serta densitas udara didalam silinder. Beda tekanan yang semakin tinggi akan memperhalus butiran partikel bahan bakar sedang tegangan muka dan viskositas yang semakin besar cenderung menghasilkan butiran yang kasar. Pada bahan bakar emulsi pengecilan partikel disebabkan oleh peristiwa micro explosion yaitu peristiwa pecahnya butiran minyak menjadi lebih kecil yang dapat dijelaskan sebagai berikut: Air yang terkandung dalam miyak akan mengalami kenaikan suhu yang besar dalam waktu yang singkat disaat disemprotkan kedalam silinder saat akhir kompresi. Kenaikan suhu yang besar menyebabkan air tersebut meledak sehingga lapisan minyak yang menyelubungi air akan terpecah menjadi butiran-butiran yang lebih halus. diperkirakan bahwa micro explosion dari butiran air pada bahan bakar emulsi cukup kuat untuk memecah butiran minyak agar dapat berekspansi dan menyebar sehingga dapat mempercepat proses pencampuran dengan udara di sekelilingnya. Dengan demikian akan terbentuk butiran minyak yang lebih halus bila dibandingkan dengan tanpa ledakan tersebut. Dengan butiran yang lebih halus tersebut penguapanya lebih cepat sehingga waktu yang digunakan untuk menyelesaikan pembakaran akan lebih singkat disamping itu dangan kabut bahan bakar yang lebih halus maka kemungkinan terbentuknya jelaga akan jauh berkurang. Butiran air dalam ruang bakar akan menguap dan meyerap panas gas sehingga dapat menirunkan suhu gas pembakaran dan dengan menurunya suhu pembakaran maka kecenderunga terbentuknya NOX dapat dikurangi. Dari percobaan yang penulis lakukan untuk penambahan kadar air 30%, 35%, 40% dalam bahan bakar solar dihasilkan kesimpulan bahwa untuk penambahan kadar air 40% terjadi pemisahan campuran air dengan solar kira-kira
20 satu sentimeter diatas bahan bakar emulsi selang kira-kira satu jam setelah pencampuran namun untuk 30% dan 35% tetap baik campuranya. Sedangkan setelah satu hari bahan bakar emulsi berubah warna menjadi lebih keruh untuk semua % kadar air dalam bahan bakar solar. c. Zat Penstabil (Emulsifier) Untuk mengubah atau memecah tegangan air dan minyak sehingga keduanya larut membentuk emulsi dan agar emulsi yang terbentuk tahan lama maka perlu ditambahkan bahan pengemulsi (emulsifier). Pemilihan emulsifier didasarkan harga yang murah, mudah didapat dan dapat mempertahankan umur emulsi dalam jangka waktu yang lama. Dalam penelitian ini pengemulsi yang digunakan adalah alkylbenzene sulfonate (ABS). ABS merupakan salah satu jenis surfactant atau pemecah tegangan fluida yang didapat dari proses sulfonasi simultan dan alkylasi dari campuran aromatik. Bahan ini berbentuk fluida kental berwarna coklat kehitaman dan dapat digunakan sebagai ditergent, emulsifier dispersant atau pemecah tegangan permukaan, dan pencegah karat atau corrosion inhibitor. ABS juga dikenal sebagai salah satu jenis ditergent yang biasa digunakan sebagai zat additive pada minyak pelumas yang dapat mengurangi dan menetralkan produk oksidasi dan pembakaran asam dengan demikian zat additive ini dapat mengontrol karat dan penggunaan zat tersebut dalam bahan bakar sebagai penstabil tidak akan menggangu komponen-komponen motor diesel.
5. Pengabutan Sempurna Pengabutan sempurna adalah bentuk pemancaran bahan bakar didalam ruang bakar yang dipompakan melalui injektor ( nosel ). Untuk menjaga agar bahan bakar yang dipompakan kedalam injektor ( nosel ) berjalan lancar maka menurut aris munandar (1975:89 ) “adalah saringan bahan bakar karena untuk mencegah masuknya kotoran kedalam pompa penyalur, pompa tekanan tinggi, dan penyemprot bahan bakar. Kotoran didalam aliran bahan bakar dapat menyebabkan kerusakan terutama keausan pompa dan
21 penyemprot bahan bakar. Juga saluran bahan bakar tersumbat, sehingga mengganggu kerja motor diesel”. Hal-hal yang mempengaruhi pengabutan sempurna antara lain adalah sebagai berikut : a. Pompa penyemprot bahan bakar. “Pompa bahan bakar adalah pompa untuk memasukan bahan bakar kedalam ruang bakar pada saat yang telah di tetapkan dengan jumlah sesuai dengan daya yang harus dihasilkan”. (Wiranto A M. 1973:94 ). Pada mulanya digunakan sistem penyemprotan bahan bakar dengan udara tekan ( injeksi udara ). Dalam sistem bahan bakar ini bahan bakar dipompa dengan tekanan tertentu kedalam unsur penyembur yang tedapat pada katup silinder. Penyembur dihubungkan dengan udara tekan yang terdapat pada tangki udara. Udara tekan tersebut dilayani oleh kompresor, karena hanya berbentuk katup yang dilayani secara mekanis. Bila katup dibuka, udara tekan tersebut menyeret bahan bakar masuk kedalam ruang bakar dalam bentuk butiran- butiran halus.kini sistem ini sudah jarang digunakan untuk mesin besar yang beroperasi pada bahan bakar yang sangat tinggi viskositasnya. Menurut Surbakti B.M ( 1985 : 73 ) “ Dewasa ini kebanyakan motor motor diesel memakai salah satu sistem berikut: Sistem pompa sendiri, Sistem distributor, dan sistem akumulataor. Ketiga sistem ini biasa disebut sistem penyuntik mekanis (injeksi mekanis )”. Bagian dari kelengkapan sistem penyuntik mekanis ini adalah tangki bahan bakar, pompa penyalur, saringan bahan bakar, pompa pengisi, pompa penyuntik dan nosel. Prisip kerja pompa tekanan tinngi Pada (Gb.a) plunyer ada dititik TMBnya. Dalam keadaan tersebut bahan bakar bertekanan rendah mengalir kedalam silinder melalui lubang masuk i mengisi ruang h dan alur-alur yang tedapat pada plunyer h. oleh karena katup pengeluaran berfungsi menutup bagian atas diruang h dengan gaya pegas, maka bahan bakar mulai ditekan jika lubang i ditutup oleh plunyer itu sendiri. Karena
22 katup pengeluaran katup searah maka apabila bahan bakar didalam silinder sudah mencapai tekanan tertentu, katup katup pengeluaran terbuka.selanjutnya bahan bakar didalam pipa bahan bakar danpenyemprot akan mengalami penekanan, sehingga suatu saat dimana tekanan di didalam penyemprot bahan bakar sudah melampaui tekanan tertentu, penyemprot bahan bakar kedalam silinder baru dimulai (Gb.b). Pada gerakan torak selanjutnya ke TMA alur plunyer yang miring akan melubangi I (Gb.c). dengan demikian tekanan akan cepat turun dan gelombang penurunan tekanan akan terjadi dalam pipa bahan bakar. Apabila tekanan dalam penyemprot bahan bakar turun dibawah harga tertentu maka katup akan menutup sehingga bahan bakar akan berhenti katup pengeluaran pada pompa bahan bakar juga akan kembali ketempat duduknya. Selama gerakan tersebut terakhir antara katup pengeluaran dan penyemprotan bahan bakar akan bertambah besar, sehingga menarik aliran bahan bakar dari penyemprot kepipa bahan bakar. Keadaan ini membantu menyedot dengan cepat penyemprot bahan bakardari nosel
Gambar 4. Prinsip kerja pompa penyemprot bahan bakar in-line Pada suatu saat menjelang langkaha akhir plunyer ke TMA lubang I juga akan terbuka sehingga bahan bakar akan mengalir dari ruang h dan h keruang pemasukan bahan bakar, disamping silinder. Tetepi pada gerakan plunyer menuju TMB nya, I akan tertutup terlebih dahulu pada waktu n melalui tepi bawah dari i, tekanan ruang hdan h akan berkurang. Selanjutnya yang juga ditarik kebawah oleh
23 pegas akan menyebabkan terjadinya vakum diruang h dan h. pada saat tepi puncak plunyer mulai membuka lubang i dan i, maka bahan bakar akan mulai masuk kedalam silinder, (Gb. a) dan seterusnya proses tersebut akan terulang terus menerus sesuai dengan putaran mesin. Jenis pompa yang digunakan pada motor diesel adalah jenis pompa pribadi dimana sstem pompa pribadi menggunakan satu pompa tekanan tinggi untuk setiap silindernya. Jadi setiap setiap penyemprot dilayani oleh satu pompo tekanan tinggi. Daya yang diperlukan untuk menggerakan pompa diambilkan dari daya mesin itu sendiri. b. Pipa penyemprot bahan bakar Pipa penyemprot bahan bakar adalah pipa yang fungsinya untuk menghubungkan pompa tekanan tinggi dengan penyemprot bahan bakar ( nosel ). Oleh karena itu pipa tersebut harus mampu menahan tekanan yang tinggi dari bahan bakar. Pipa tersebut terbuat dari baja, berdinding tebal, berdiameter luar 6mm dan berdiameter dalam 1,6 mm. c. Penyemprot (nozel) bahan bakar Dengan pengabut (nosel) sejumlah bahan bakar yang ditentukan secara teliti dikabutkan. Kabut bahan bakar itu harus benar benar masuk dalam bagian yang tetap pada ruang pembakaran untuk penanguhan penyalaan yang sekecil mungkin. Pengabutan itu harus menutup dengan cepat dan baik, sehingga sebelum dan sesudah penyemprotan bahan bakar tidak dibentuk tetesan-tetesan bahan bakar. Suatu pengabutan yang jelak atau pembentukan tetesan menghasilkan pembakaran jelek, pembentukan asap, kerugian usaha, tempertur motor yang tinggi dan bayak pemuaian sebagai akibatnya. Seperti pompa penyemprot bahan bakar, pengabut juga harus dikerjakan dengan khusus sempurna. Jarum itu bergerak dalam pemeganganya dengan toleransi 1,5 mikron.
24
Gambar 5. Pengabut Bahan Bakar (VL Malev:1986:118). 1) Cara kerja penyemprot bahan bakar / nosel Bahan bakar masuk oleh saluran pencatu dari pemegang pengabut, alur bentuk cincin dan saluran pencatu dari pemegang jarum pengabut kedalam ruang tekan dalam keadaan diam jarum pengabut itu ditekan pada dudukanya oleh pegas. Jika tekanan yang ditimbulkan oleh penyemprot bahan bakar bekerja pada sisi miring lebih besar dari tekanan pegas, maka jarum akan bergerak keatas. Bahan bakar melalui satu atau lebih lubang disemprotkan dalam udara panas yang dimampatkan Pada akhir langkah tekan itu bila tekanan penyemprotan menjadi lebih rendah dari pada tekanan pegas, maka pegas menekan kembali jarum itu pada dudukanya. Bahan bakar yang melalui jarum itu bocor keatas dan melalui saluran bocoran mengalir ketangki digunakan pula untuk pelumas jarum. Pemegang jarum pengabut dan jarum tidak boleh saling ditukar. dapat dari jenis terbuka dan tertutup. Jenis terbuka biasanya merupakn jenis nosel semprot yang sederhana dengan katup searah yang mencegah gas tekanan tinggi dalam silinder agar melintas ke pompa. Nosel ini tidak memberikan pengabutan yang baik dan tidak umum digunakan. 2) Syarat injeksi bahan bakar pada motor bakar diesel Bila diulas dari sisi reaksi pembakaranya terdapat lima syarat utama injeksi bahan bakar pada motor diesel
25 a) Bayaknya bahan bakar yang diberikan tiap siklus harus dalam kesesuaian dengan beban mesin. b) Pengaturan waktu yang tepat dari injeksi bahan bakar sehingga akandiperoleh daya maksimum dan penghematan bahan bakar karena proses pembakaran yang berjalan sempurna. c) Kecepatan injeksi yang sesuai dengan bahan bakar. Artinya banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan kedalam ruang bakar dalam satu satuan waktu . d) Pengabutan yang baik dari bahan bakar. Dimana pengabutan yang baik akan mempermudah pengawalan pembakaran dan menjamin setiap butiran kecil bahan bakar dikelilingi oleh oksigen. e) Distribusi yang baik dari bahan bakar dalam ruang bakar. Distribusi ini harus sedemikian rupa sehingga bahan bakar akan menyusup keseluruh bagian ruang bakar. Khusus untuk point d, proses pengabutan diperoleh dengan adanya pengabutan bahan bakar, berarti hal ini ada suatu tekanan pengabutan. Adapun nilai dari tekanan ini sangat dipengaruhi oleh tekanan pembukaan katup nosel dan gaya pegas nosel. Oleh karenanya gaya pegas yang tepat dengan tekanan pembukaan katup nosel akan memberikan tekanan pengabutan yang tepat pula. Padahal semakin tinggi frekuensi kerja mesin berarti kemampuan defleksi pegas akan semakin turun dan hal ini jelas berpengaruh terhadap penurunan gaya pegas nosel sehingga tekanan pengabutan juga tidak standar lagi. Hal ini dapat diperbaiaki dengan mengganti pelat penyetel (shim) dengan yang lebih tebal atau menyetel sekrup penyetel sehingga tekanan pegas menjadi standar lagi. Besarnya tekanan pengabutan nosel pada motor diesel tergantung pada tipe dari motor diesel tersebut diantaranya: a) Tipe direct injection 180-400 kg/cm2 b) Tipe pre combusion chamber 90-120 kg/cm2 c) Tipe swirl chamber 100-140 kg/cm2
26 Ada dua cara yang dapat digunakan untuk merubah tekanan pengabutan nosel pada motor bakar diesel yaitu: a) Merubah tekanan pengabutan dengan cara menyetel skrup penyetel pengabutan. b) Merubah tekanan pengabutan dengan cara mengganti shim (pelat penyetel) nosel. 3) Menguji Pengabut a) Pengabut dihubungkan pada penguji pengabut termasuk saluran tekan tinggi. b) Sebelum mulai menguji, pada alat penguji dilakukan pelepasan udara.hal yang dilakuakan dengan menutup kran, jadi meteran tekanan dibebaskan, kemudian tuas beberapa kali digerakan cepat turun naik. Pengabut yang baru dipasang dilicinkan. c) Keran kemudian dibuka untuk mengukur tekanan penyemprotan. Tuas ditekan pelan-pelan kebawah pada pencapaian tekanan pembuka sehingga kita dapat membaca tekanan pembukaan pada meteran tekanan itu. Penyetelan tekanan pembukaan dengan jalan sekrup penyetel atau pelat-pelat penyetel (shim) ukuran tergantung susunanya. Pelat yang tebal memberikan tekanan pembukaan yang tinggi, karena pegas yang bekerja pada jarum pengabut ditekan lebih kuat. Dengan tegangan pendahuluan pegas 0,005 mm yang dinaikan, tekanan pengabutan naik kira-kira 5 bar. Penyetelan tekanan pembuka yang keliru menghasilkan pangabutan yang jelek dengan pembakaran yang tidak sempurna dan pembentukan asap sebagai akibatnya. d) Untuk mengontrol gambaran pengabutan, meteran tekanan dibebaskan lagi dan tuas ditekan dengan cepat kebawah, pendek dan kuat. Samakan gambaran pengabutan itu dengan penunjuk pabrik. Jagalah agar tangan tidak berada dalam pancaran bahan bakar itu. e) Untuk mengontrol suara yang ditimbulkan oleh pengabut kita harus melepaskan hubungan meteran pengukur tekanan. f) Untuk mencegah pengembunan arang pada pengabut, pembakaran tidak sempurna, dan pembentukan jelaga dalam gas buang mulut pengabut tidak boleh terlalu basah untuk membuka pengabut itu. Mulut pengabut dibuat
27 benar-benar kering. Hubungkan meteran tekanan,memompa tekanan sampai 10 bar dibawah tekanan pembukaan yang dicantumkan dan tekanan itu 10 detik. Pengabut tidak boleh tampak jelas basah. g) Setelah kita memastikan bahwa jarum pengabut itu benar-benar menutup pada dudukanya, masih harus dikontrol sisa bocoran pada bagian dalam. Untuk itu tekanan dinaikan sampai 10 bar dibawah tekanan pembukaan yang dicantumkan, kemudian tuas itu dilepaskan. Lihat selanjutnya waktunya tekanan itu turun sampai harga tertentu dan samakan dengan petunjuk pabrik. Semakin pelan tekanan itu naik semakin baik. h) Pada beberapa pengabut tap pada bagian bawah jarum terdapat lubang memanjang dan melintang karena lubang-lubang itu ada kalanya tersumbat dan dengan melihat bentuk pengabut saja sebagai pengabut yang lengkaptidak dapat digunakan kesimpulan dengan baik. Maka ada pemegang jarum kusus yang dihubungkan pada penguji penabut. Dengan pemegang itu dipasang jarum pengabut tunggal kita akan dapat melihat apakah lubang-lubang itu tersumbat atau tidak.
Gambar 6. Tester pengabut Bosch dengan pelayanan tangan. (VL Malev:1986:129).
6. Spesifikasi Motor Diesel Donfenk 1. Merk
: Donfenk.
28 2. Model
: DF195 S.
3. Type
: Diesel 4 langkah, Vertikal, Berpendingin air
4. Jumlah Silinder
: Single Silinder
5. System Pembakaran
: Direct Injection
6. Diameter X langkah
: 75 mm X 80
7. Volume Langkah
: 353cc
8. Compression Ration
: 21 : 1
9. Power
: 12 Hp
10. Rated Speed
: 1500 / 2000 RPM
11. Lube Brand
: SAE 10 W / 30 atau diatas cc grade
12. Lube Capacity
: 1.1 Liter.
7. Pengujian Gas Buang Untuk menilai gas buang secara objektif, maka dipandang perlu mengukur tingkat keadaan asap secara kuantitatif banyaknya cara yang dapat dipakai untuk mengukur asap hitam. Metode pengukuran dengan kertas saring menurut bosch, dilakukan dengan mengambil sempel gas buang yang dialirkan melalui kertas saring tertentu. Warna yang terdapat pada kertas saring tersebut kemudian dibandingkan dengan beberapa standar warna yang tersedia. Pada pengukuran menurut UTAC dan Hatridge, sinar dipancarkan melalui gas buang,kemudian sinar yang ditransmisikan diukur secara foto listrik. Cara ini ditunjukan pada gambar. Metode UTAC memeriksa seluruh gas buang sedangkan metode Hatridge pemeriksaan hanya dilakukan terhadap sebagian gas buang.
29
Gambar. 7 Perbandingan Antara Beberapa Hasil Pengukuran Asap Gas Buang. (Aris Munandar: 2002:52)
Gambar. 8 Prinsip UTAC atau Metode Hatridge. (Aris Munandar:2002:52) Metode Bosch distandarisasikan di Jerman dan Inggris, metode UTAC di Prancis sedangkan Hatridge di negara Inggris. Di Amerika Serikat menggunakan metode transmisi PHS. Angka batas asap untuk mesin mobil tidak sama untuk masing-masing negara, misalnya 2,5 (Bosch) untuk negara yang memiliki peraturan yang keras, tetapi dibeberapa negara lainya diperbolehkan sampai 5,5. Pemeriksaan terhadap gas buang mobil dilakukan pada putaran tertentu dan pada beban maksimum. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui keadaan asap secara lebih cermat. Untuk kondisi negara Indonesia pengujian emisi gas buang untuk asap hitam dilakukan dengan menggunakan Diesel Smoke Analyzer. Batas ketebalan asap maksimal 42,7 % dari keseluruhan gas buang yang keluar (DLLAJ Surakarta). 8. Penelitian Yang Relevan
30 Penelitian yang akan dilakukan ini merujuk pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, yaitu: 1) Pengaruh Variasi Gaya Pegas Terhadap Tekanan Pengbutan Nosel Pengisi Bahan Bakar pada Motor Diesel (Rudi Haryanto, Jurnal 2002)
Gambar 9.
Hubungan antara tekanan pembukaan terhadap tekanan pengabutan.
Dari gambar grafik diatas terlihat bahwa dengan variasi pengujian tekanan pembukaan nosel pengabut bahan bakar yang semakin tinggi berpengaruh terhadap semakin tinggi pula tekanan pengabutan bahan bakar akan terjadi. Dari hasil perhitungan diketahui antara ketebalan shim penyetel dengan tekanan pembukaan dan tekanan pengabutan pada nosel mengalami kenaikan karena shim yang tebal akan mengakibatkan pegas menjadi lebih tertekan sehingga semakin pegas tertekan semakin besar pula gaya tekan pegas pada jarum nosel untuk tetap pada dudukanya. 2) Pengaruh Kadar Air pada Bahan Bakar Emulsi Terhadap Karakteristik dan Emisi gas buang Mesin Diesel Donfenk.(I Made Suardjaja dan Purnomo, Jurnal 2005)
Emisi Kepakatan Asap Hitam
31
Bahan Bakar Emulsi Gambar 10. Histogram kepekatan asap hitam pada berbagai % air dalam emulsi. Pada histogram hasil penelitian diatas dapat dilihat bahwasanya penggunaan bahan bakar emulsi dapat menurunkan emisi kepekatan asap hitam. Penurunan kepekatan asap hitam samakin besar dengan semakin besar komposisi air pada bahan bakar dan penurunan terbesara pada komposisi air 30 % sebesar 45% pada putaran tinggi. 9. Kerangka Berfikir Hasil samping dari proses pembakaran bahan bakar dengan udara pada proses pembakaran motor bakar diesel selain tenaga adalah gas buang. Gas buang motor bakar diesel diantaranya adalah asap hitam (jelaga) yang dapat membahayakan kesehatan dan kenyamanan lingkungan. Asap hitam umumnya disebabkan oleh kekurangan udara, beberapa kerusakan mekanik seperti kerusakan injector, penggunaan bahan bakar dengan titik didih tinggi, engine overload atau kelebihan bahan bakar karena pengaturanyang buruk. Proses terjadinya asap hitam akibat terjadinya dekomposisi yaitu apabila bahan bakar yang dikabutkan karena penyemprotan terlalu besar atau apabila partikel-partikel bahan bakar berkumpul menjadi satu membentuk karbon-karbon padat yang keluar dalam bentuk asap hitam yang membahayakan kesehatan dan kenyamanan lingkungan. Batasan untuk kadar kepekatan asap hitam yang dikeluarkan kendaraan di Indonesia adalah 42,7%. Sementara itu kinerja mesin diesel yang maksimal dapat mengurangi kepekatan asap hitam yang dihasilkan saat terjadinya proses pembakaran. Kinerja
32 mesin diesel akan dicapai jika tekanan puncak gas hasil pembakaran terjadi sekitar 5-10 derajad setelah piston mencapai TMA. Hal ini akan dapat dicapai jika waktu yang diperlukan untuk pembakaran dapat dipersingkat. Salah satu cara untuk mempersingkat waktu pembakaran apabila butiran bahan bakar saat pengkabutan dapat diperhalus. Salah satu cara untuk memperkecil butiran bahan bakar adalah dengan menambahkan air dengan perbandingan tertentu. Karena perbedaan titik didih, air yang bercampur dengan solar akan pecah terlebih dahulu dan memperkecil butiran-butiran minyak solar. Dari penelitian sebelumnya dilaporkan bahwa rasio % penambahan air pada bahan bakar solar yang semakin besar menghasilkan pembakaran yang lebih impulsive dengan waktu tunda penyalaan dan periode pembakaran awal yang lebih panjang. Diperkirakan bahwa micro explosion dari butiran air pada bahan bakar emulsi cukup kuat untuk memecah butiran minyak agar dapat berekspansi dan menyebar sehingga dapat mempercepat proses pencampuran dengan udara di sekelilingnya. Dengan butiran yang lebih halus tersebut penguapanya lebih cepat sehingga waktu yang digunakan untuk menyelesaikan pembakaran akan lebih singkat disamping itu dangan kabut bahan bakar yang lebih halus maka kemungkinan terbentuknya jelaga akan jauh berkurang Disisi lain cara yang dapat dilakukan adalah mengatur kembali tekanan pengabutan agar sesuai standar mengingat semakin tinggi kerja mesin semakin turun defleksi pegas nosel dan akan menurunkan pula tekanan pengabutan.sebagai akibatnya pengabutan tidak bisa bekerja secara optimal sehingga pembakaran pun tidak berjalan sempurna dan emisi kepekatan asap hitam bertambah. Cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan tekanan pembakaran adalah dengan mengganti shim penyetel yang lebih tebal atau dengan menyetel sekrup penyetel. Dengan penambahan shim yang lebih tebal atau merubah sekrup penyetel akan mempertinggi tekanan pengabutan yang akan menyempurnakan pembakaran sehingga diharapkan ketebalan asap hitam dapat berkurang. Jadi dengan butiran–butiran bahan bakar yang lebih halus karena penambahan air pada bahan bakar solar dan tekanan pengabutan bahan bakar yang lebih tinggi akibat penggantian shim atau merubah posisi sekrup penyetel
33 yang menjadikan proses pembakaran menjadi lebih sempurna dan dengan sempurnanya pembakaran kepekatan asap hitam dapat dirkurangi. Berdasarkan uraian tersebut di atas maka dapat dibuat suatu paradigma penelitian sebagai berikut :
X1 1 Y
3 2 X2
Gambar 9. Paradigma Penelitian. Keterangan : X1
: Variasi Kadar Air dalam Bahan Bakar Solar.
X2
: Variasi Tekanan pengabutan
Y
: Emisi Kepekatan Asap Hitam.
10. Hipotesis Berdasarkan dari kajian teori dan kerangka berfikir di atas, maka dapat dirumuskan jawaban sementara sebagai berikut : 1. Ada pengaruh variasi penambahan kadar air pada bahan bakar solar (bahan bakar emulsi) terhadap penurunan emisi asap hitam pada mesin diesel Donfenk. 2. Ada pengaruh variasi tekanan pengabutan nosel terhadap penurunan emisi asap hitam pada mesin diesel Donfenk.
34 3. Ada pengaruh bersama (interaksi) antara variasi penambahan kadar air pada bahan bakar solar (bahan bakar emulsi) dan variasi tekanan pengabutan nosel terhadap penurunan emisi asap hitam pada mesin diesel Donfenk.
