POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2
September 2013
PENGARUH PUTARAN MESIN TERHADAP EMISI GAS BUANG Sunaryo Teknik Mesin Otomotif di Politeknik Pratama Mulia Surakarta ABSTRACT Influence Machine Rotation to Gas Emission Throw Away. Technique automotive. Polytechnic Pratama Mulia Surakarta, 2008. Gas emission throw away recently mount swiftly one of its cause its ever greater is motor vehicle usage. Along with its excelsior usage motor vehicle hence its excelsior usage motor vehicle of hence excelsior also gas emission throw away yielded. Gas emission throw away yielded by vehicle influenced several things, one of them is fuel mixture. If a vehicle less precise in arranging mixture fuel and air hence emission which yielded will progressively mount on that account we need test-drive to determine amount of mixture correct air and fuel to lessen gas mission throw away the motor vehicle. After done several times attempt hence can be pulled one conclusion that is for the mixture correct fuel is 1 : 14,8 that is to 1 fuel gram and 14,8 for the air. Influence of machine Rotation to gas emission throw away for rate HC happened the degradation of high rotation, while for the rate CO and CO2 tend to go up high rotation. PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Dengan semakin banyaknya jumlah penduduk di dunia khususnya di Negara Indonesia maka kebutuhan akan alat transportasi tidak dapat di hindari, khususnya alat transportasi sepeda motor di karenakan harganya yang terjangkau dan perawatan yang mudah. Namun dengan semakin banyaknya jumlah sepeda motor yang berada di jalanan, selain menandakan perekonomian masyarakatnya yang sedang tumbuh, tapi juga membawa efek
Pengaruh putaran mesin…
yang tidak baik bagi masarakat maupun bagi lingkungan sekitar. Yaitu dengan semakin banyaknya sepeda motor yang di operasikan, maka dengan sendirinya jumlah polusi udara yang dihasilkan pun akan semakin besar. Karena pada segala macam alat transportasi jenis apapun, selama menggunakan bahan bakar sebagai sumber utama penggeraknya maka polusi udara tidak akan dapat di hindari. Karena polusi udara tercipta dari sisa pembakaran yang tidak sempurna. Selain berbahaya bagi kesehatan manusia polusi udara adalah salah satu penyumbang 1
POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2
September 2013
terbesar terjadinya global warming (pemanasan dunia) yang berbahaya bagi kehidupan seluruh mahluk hidup, (konfrensi tentang pemanasan global di Bali). Telah kita ketahui bahwa jumlah kendaraan bermotor yang beredar di Indonesia sangat besar jumlahnya. Namun dari sekian banyak kendaraan bermotor yang telah di produksi sebelumnya ternyata tidak di lengkapi dengan alat yang mampu mengurangi polusi udara atau emisi gas buang kecuali pada kendaraan bermotor CBU (Complete Built Up). Baru pada awal tahun 2007 para produsen kendaraan bermotor melengkapi produknya dengan alat yang mampu mereduksi emisi gas buang. Namun hal tersebut bisa juga di katakan terlambat karena jumlah kendaraan bermotor yang di produksi dengan alat pereduksi emisi gas buang pada 10 tahun yang akan datang tidak akan mampu menyamai jumlah produksi kendaraan bermotor yang tidak di lengkapi dengan alat pereduksi emisi gas buang. Permasalahan polusi udara yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor dan cerobong asap industri masih menjadi perbincangan hangat saat ini. Polusi udara yang membahayakan kesehatan dan keselamatan manusia khususnya yang ditimbulkan tersebarnya gas – gas beracun dan tidak berbau, seperti karbon monoksida ( CO ),
hidrokarbon ( HN ), dan nitroksida ( NO ). Gas – gas tersebut terbentuk akibat pembakaran yang tidak sempurna bahan bakar kendaraan bermotor. Usaha pengendalian pencemaran gas beracun tersebut telah dilakukan dengan memperbaiki kinerja mesin dan kontrol 1 pembakaran. Pengecekan proses pembakaran tersebut akan berjalan dengan baik bila menggunakan sensor sebagai komponen penting untuk mengetahui keberadaan dan konsentrasi gas. Dengan adanya alat pengecek emisi gas buang tersebut sehingga kita dapat mengetahui kondisi mesin kita apakah dalam keaadan baik atau tidak. Dengan kita mengetahui kondisi mesin sehingga kita dapat memperbaiki mesin kita apabila terjadi kerusakan. Sehingga kita dengan mudah dalam melakukan perawatan mesin kendaraan kita. Penggunaan alat pengecek tersebut diletakan pada moncong knalpot kendaraan bermotor dan kita dapat mengetahui hasil pembacaan sensor dilayar LCD.
Pengaruh putaran mesin…
PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan pembatasan masalah diatas, maka dapat dirumuskan masalahnya sebagai berikut : “ Bagaimana pengaruh putaran mesin terhadap emisi gas buang ?”
2
POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2
September 2013
TUJUAN DAN MANFAAT Tujuan a. Ingin mengetahui pengaruh putaran mesin dari 1000 rpm sampai 3000 rpm terhadap emisi gas buang. b. Ingin mengetahui pengaruh putaran mesin terhadap emisi gas buang. Manfaat (1) Menambah khasanah tentang pengujian emisi gas buang. (2) Dapat mengetahui prinsip dan cara kerja penggunaan alat pengukur emisi gas buang.
Ketiga fungsi di atas dilakukan oleh karburator melalui pergerakan throttle valve/ handel gas dan juga oleh hisapan mesin.
LANDASAN TEORI Karburator Karburator berfungsi untuk mencampur udara dan bahan bakar sehingga menjadi kabut dan diteruskan keruang bakar melalui intake manifold untuk pembakaran di ruang bakar. Fungsi dan karburator adalah : a. Menyemprotkan bahan bakar Bensin disemprotkan sehingga terjadi campuran yang sempurna antara udara dan bensin. b. Mengontrol perbandingan campuran Campuran harus sempurna untuk dapat menghasilkan kerja mesin dalam berbagai kondisi. c. Mengontrol tenaga mesin Campuran gas dialirkan ke ruang pembakaran diatur dengan tepat untuk mengontrol tenaga mesin . Pengaruh putaran mesin…
Prinsip kerja karburator Karburator menggunakan prinsip semprotan, jika udara dihembuskan ke dalam suatu pipa hembusan dan kecepatan udara dipertinggi pada pipa pengeluaran, maka tekanan disekeliling pipa pengeluaran menjadi lebih rendah karena tekanan permukaan air lebih tinggi dari pipa pengeluaran, maka air akan tersedot ke atas dan terjadilah penyemprotan.
Gambar 01. prinsip kerja karburator berdasarkan prisip semprotan
Gambar 02 prinsip kerja karburator berdasarkan kecepatan udara melalui venturi
3
5
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2013
dipadatkan, sehingga pada waktu dinyalakan kecepatan pembakaran (perambatan nyala api) dan tekanan menjadi tinggi.
Gambar 03 prinsip kerja karburator Begitu juga untuk system kerja karburator, udara dialirkan mesin ke dalam karburator dan ketika udara yang mengalir melewati ruang yang lebih sempit (venture), maka kecepatan udara mengalir akan lebih tinggi, dengan bertambahnya kecepatan udara yang mengalir, maka tekanan akan lebih rendah, sehingga bensin akan tertarik ke atas, terjadilah pengabutan gas dan masuk ke dalam mesin. Pembakaran dan Ledakan Untuk membakar benda diperiukan oksigen/udara ra bahkan bensinpun tidak akan terbakar tanpa udara jadi harus dicampur dengna udara hingga pengabutan bensin dapat terbakar dan menimbulakan panas . Bensin yang terbakar dengan cepat di dalam silinder disebut ledakan, jika bensin dibakar pada temperature terbuka tidak akan terjadi ledakan. Untuk menghasilkan ledakan, bensin harus dicampur dengan udara pada perbandingan tertentu, sehingga akan mudah terbakar, lagipula pengabutan bensin harus Pengaruh putaran mesin…
Gambar 04. Pembakaran dan ledakan. Perbandingan Campuran Perbandingan Campuran Pencampuran udara dan bahan bakar disebut perbandingan campuran berdasarkan berat, misalnya perbandingan 15:1 dalam hal ini 15 gram udara dan 1 gram bensin. Perband. Campuran = Aliran udara masuk (g) Konsumsi bensin (g) Untuk mendapatkan pembakaran dengan cepat bahan baker harus dicampur dengan udara dengan perbandingan yang tepat, jika bensin atau udara terlalu banyak, bensin tidak akan terbakar dengan cepat, adapun tingkatan perbandingan campuran campuran pada bensin disebut combustible range dan loncatan pembakaran disebut combustible limit. Untuk tingkatan yang mudah terbakar, perbandingan 4
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2013
udara dan bahan baker harus diperkecil, tingkatan ini disebut tingkatan partikel yang mudah terbakar atau practical combustible range. Perbandingan Campuran Secara Teori.Jika Jika bensin dibakar, bensin akan berubah manjadi karbon dioksida C02 dan air (I^O). untuk membakar bensin keseluruhan. Perbandingan udara dan bensin harus 15:1, dimana 15 gram udara dan 1 gram bensin. Tetapi dalam kerja rja mesin sebenamya perbandingan campuran berbeda tergantung dari kondisi dan cara kerja mesin.
kira-kira 16:1, ini adalah perbandingan yang paling ekonomis disebut perbandingan ekonomis (economical mixture ratio). Karburator diseting menurut dasar-dasar seperti dijelaskan dia atas. Perbandingan dalam kerja karburator sebenamya. 1) Starting (mesin dingin) 2-3:1 (choke dioperasikan) 2) Starting (mesin panas) 7-8:1 3) Idling operation/langsam 810:1 4) Kecepatan rendah 10-12:1 5) Kecepatan menengah 15-17:1 6) Kecepatan tinggi, beban berat 12-13:1 7) 12-13:1 adalah perbandingan campuran untuk menghasilkan tenaga maksimum. 8) 15:1 adalah perbandingan campuran bensin terbakar habis. 9) 16-17:1 adalah perbandingan campuran yang mana pemakaian bensin paling irit.
Gambar 05.. Perbandingan campuran udara dan bahan bakar. Perbandingan campuran tenaga maksimum/power mixture ratio. Dalam berbagai tes perbandingan campuran menyatakan nyatakan bahwa tenaga maksimum mesin yang bisa didapat pada perbandingna 12:1 hingga 13:1, dengan mengabaikan kecepatan sepeda motor. Perbandingan tersebut disebut perbandingan campuran tenaga (power mixture ratio). Perbandingan campuran ekonomis / economical cal mixture ratio. Dan untuk perbandingan yang paling ekonomis / paling irit Pengaruh putaran mesin…
Seperti dijelaskan di atas, perbandingan campuran dan keceptan aliran secara otomatis dikontrol oleh throttle valve karburator/handel gas, dengan tekanan negative dalam system pemasukan, sehingga perbandingan campuran dapat diberikan secara optimal. GAS BUANG Akhir ini gas buang dari kendaraan bermotor sangat 5
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
menarik perhatian karena dapat mengotori udara. Lebih-lebih lebih gas buang dari motor bensin ini sangat mengganggu kesehatan. Dengan sendirinya dirinya kita tidak akan memper dalam alam dampak medisnya, tetapi hanya mengenai engenai campuran gas buang dan mempelajari pengontrolanya. Bagian-bagian bagian gas buang, yang sangat mengganggu kesehatan adalah; Karbonmonoksida ( CO ) Banyaknya CO darigas buang itu tergantung perbandingan bahan bakar dan udara. Hanya pada pembakaran yang sempurna purna bahan bakarnya maka nilai CO nya dapat nihil. Hal ini didapat pada perbandingan secara teoritis 15 : 1. Perbandingan sebesar ini selama motor berjalan jarang dapat dipertahankan, karena kualitas campuran selalu berubah – ubah dengan frekuensi putar ddan pembebanan motor. Pada tabel di bawah ini dapat dilihat dengan jelas. Dari tabel tadi ternyata bahwa presentase karbonmonoksidapada motor diesel bila dibanding dengan yang dari motor otto, praktis dapat diabaikan. Ini disebabkan karena motor diesel selalu bekerja engan udara lebih yang dapat mengakibatkan pembakar pembakaran sempurna dari bahan bakarnyaa
September 2013
Gambar 11. Pada perbandimgam campur 15:1 maka presentase koolmonoksida didalam gas buang adalah kecil. TIMAH Untuk mempertinggi ketetapan pukulan dari bensin, perlu ditambah dengan campuran timah. Ini dapat menyebabkan timbulnya bagian-bagian abu daritimah dengan ukuran kira-kira 1 mikron. Lebih-lebih pada lalu lintas kota yang padat. Oleh sebab dan penambahanya terikat pada persyaratan hukum. Penggunaan bensin sebagai bahan pembersih dapat juga mersak kesehatan. ZAT KARBON HIDROGEN Didalam gas buang terdapat pula zat karbon hidrogen yang belum terbakar. Banyaknya tergantung dari keadaan waktu berjalan seperti tampak pada tabel di bawah ini. mpat 17 Berputar ditempat kecepatan normal 13 % Akselarasi mengerem motor 63%
% 7%
Disini dapat dilihat bahwa dalam keadaan hampa dalam Pengaruh putaran mesin…
6
POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2
dalam silinder dan katub gas terbuka disebabkan oleh harga nilai campuran – jumlah karbon hidrogen yang tidak terbakar banyak sekali. Pada waktu motor direm, akan mencapai presentase tinggi sekali karena kehampaan dibawah katub gas lebih tinggi dari berputar stasioner. Pada karburator “milien” dengan berpytar sistem stasioner yang sudah distel perusahaanya pada waktu mengerem motor jumlah karbon hidrogenya didalam gas buang dapat direduksi. METODE PENELITIAN ALAT DAN BAHAN 1. Emisi Tester 2. Sepeda motor Suzuki Satria FU 150 3. Tool box RANCANGAN Gambar rancangan Emisi Tester
September 2013
Gambar 12. rancangan pengujian PELAKSANAAN Cara pengujian pengaruh potaran mesin terhadap emisi gas buang adalah sebagai berikut : Siapkan alat dan bahan ang akan digunakan untuk pengujian.Nyalakan sepeda motor krang lebih 5 menit Lakukan pengujian emisi gas buang dengan engine analiser. ( Pada putaran 1000 rpm, 1250 rpm, 1500 rpm,1750 rpm, 2000 rpm, 2250 rpm, 2500 rpm, 2750 rpm, 3000 rpm, PENGUJIAN Sebagai pembanding Tes uji di DLLAJR Surakarta dengan hasil sebagai berikut kondisi stasioner pada putaran 1000 Rpm adalah sebagai berikut; HC:431 ppm, CO2 : 3,17 %,CO :1,63 % PEMBAHASAN Campuran bahan bakar dan udara
Pengaruh putaran mesin…
7
POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2
Pencampuran udara dan bahan bakar disebut perbandingan campuran berdasarkan berat, misalnya perbandingan 15:1 dalam hal ini 15 gram udara dan 1 gram bensin. Untuk mendapatkan pembakaran dengan cepat bahan baker harus dicampur dengan udara dengan perbandingan yang tepat, jika bensin atau udara terlalu banyak, bensin tidak akan terbakar dengan cepat, adapun tingkatan perbandingan campuran pada bensin disebut combustible range dan loncatan pembakaran disebut combustible limit. Untuk tingkatan yang mudah terbakar, perbandingan udara dan bahan baker harus diperkecil, tingkatan ini disebut tingkatan partikel yang mudah terbakar atau practical combustible range.Perbandingan campuran dan kecepatan aliran secara otomatis dikontrol oleh throtle valve karburator / handle gas, dengan tekanan negative dalam sistem pemasukan, sehingga perbandingan campuran dapat diberikan secara optimum.Di bawah ini adalah beberapa perbandingan campuran bahan bakar dalam kerja mesin. 1. Starting (mesin dingin) 2-3:1 (choke dioperasikan) 2. Starting (mesin panas) 7-8:1 3. Idling operation/langsam 810:1 4. Kecepatan rendah 10-12:1 5. Kecepatan menengah 15-17:1 6. Kecepatan tinggi, beban berat 12-13:1 Pengaruh putaran mesin…
September 2013
7.
12-13:1 adalah perbandingan campuran untuk menghasilkan tenaga maksimum. 8. 15:1 adalah perbandingan campuran bensin terbakar habis. 9. 16-17:1 adalah perbandingan campuran yang mana pemakaian bensin paling irit. Hasil pengujian emisi gas buang Dari hasil pengujian yang dilakukan maka diperoleh data – data sebagai berikut
Pada putaran 1000 RPM Pengujian Kadar Kadar HC CO2
Kadar CO
1
176 ppm
0,07 %
0,20 %
2
126 ppm
0,10 %
0,23 %
3
180 ppm
0,07 %
0,23 %
0,08 %
0,22 %
Pada putaran 1250 rpm Pengujian Kadar Kadar HC CO2
Kadar CO
Rata-rata
192 ppm
1
164 ppm
0,09 %
0,20 %
2
188 ppm
0,07 %
0,20 %
3
176 ppm
0,11 %
0,19 %
Rata-rata
176 ppm 0,09 %
0,196 %
8
POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2 Pada Putaran 1500 rpm Pengujian Kadar HC
September 2013 2
Kadar CO2
Kadar CO
3
164 ppm
0,11 %
0,23 %
Rata-rata
2
176 ppm
0,13 %
0,20 %
3
176 ppm
0,09 %
0,19 %
Rata-rata
176 ppm
0,11 %
0,206 %
1
Pada Putaran 1750 rpm Pengujian Kadar HC 1 220 ppm 2 120 ppm 3 120 ppm Rata-rata
153,3 ppm
Pada Putaran 2000 rpm Pengujian Kadar HC
Kadar CO 0,25 % 0,23 % 0,22 %
0,11 %
0,233 %
Kadar CO2
Kadar CO
1
120 ppm
0,16 %
0,26 %
2
88 ppm
0,16 %
0,19 %
3
120 ppm
0,13 %
0,24 %
Rata-rata
109, 3 ppm
0,15 %
0,23 %
Pada Putaran 2250 rpm Pengujian Kadar HC 1
164 ppm
Kadar CO2
Kadar CO
0,14 %
0,23 %
Pengaruh putaran mesin…
0,13 % 0,11 % 0,127 %
0,21 % 0,21 % 0,217 %
Kadar CO2
Kadar CO
76 ppm 88 ppm 120 ppm
0,10 % 0,16 % 0,14 %
0,22 % 0,23 % 0,26 %
128 ppm
0,134 %
0,237 %
Kadar CO2
Kadar CO
Pada Putaran 2500 rpm Pengujian Kadar HC 1 2
Kadar CO2 0,13 % 0,07 % 0,11 %
120 ppm 64 ppm 116 ppm
3 Rata-rata
Pada Putaran 2750 rpm Pengujian Kadar HC 1
76 ppm
0,16 %
0,21 %
2
120 ppm
0,14 %
0,23 %
3
64 ppm
0,11 %
0,21 %
Rata-rata
86,6 ppm
0,136 %
0,216 %
Kadar CO2
Kadar CO
Pada Putaran 3000 rpm Pengujian Kadar HC 1
20 ppm
0,11 %
0,23 %
2
64 ppm
0,14 %
0,26 %
3
88 ppm
0,16 %
0,23 %
Rata-rata
57,33 ppm
0,136 %
0,724 %
9
POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2
September 2013
Grafik pengaruh putaran mesin terhadap emisi gas buang Dari hasil data – data diatas maka kita dapat menggambarkan hasil pengujian kadar hidrokarbon ( HC ), karbonmonoksida(CO),karbondio ksida ( CO2 ) dengan sebuah grafik pengaruh putaran mesin terhadap emisi gas buang. Grafik pengaruh putaran mesin terhadap kadar hidrokarbon (HC)
Dari grafik diatas kita dapat mengambil kesimpulan bahawa semakin besar putaran mesin dari 1000 rpm sampai 3000 rpm maka kadar HC nya cenderung menurun. Karena pada putaran tinggi (3000 rpm) campuran bahan bakar dan udara tepat yaitu 15 : 1 sehingga bahan bakar terbakar lebih sempurna. Grafik pengaruh putaran mesin terhadap kadar karbondioksida (CO)
Pengaruh putaran mesin…
Dari data grafik diatas kita dapat mengambil kesimpulan bahwa semakin tinggi putaran mesin dari 1000 rpm sampai 3000 rpm maka kadar CO nya cenderung naik. Dikarenakan pada putaran 3000 rpm gas yang dihasilkan dari sisa – sisa pembakaran semakin banyak. Gas karbonmonoksida adalah gas yang relative tidak stabil dan cenderung bereaksi dengan unsur lain. Karbon monoksida, dapat diubah dengan mudah menjadi CO2 dengan bantuan sedikit oksigen dan panas. Grafik pengaruh putaran mesin terhadap kadar karbonmonoksida (CO2)
10
POLITEKNOSAINS VOL. XII NO. 2
September 2013
Dari data grafik diatas kita dapat mengambil kesimpulan bahwa semakin tinggi putaran mesin dari 1000 rpm sampai 3000 rpm maka kadar CO2 nya cenderung naik. Dikarenakan pada putaran 3000 rpm Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR berada di angka ideal, emisi CO2 berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu kaya, maka emisi CO2 akan turun secara drastis. Apabila CO2 berada dibawah 12%, maka kita harus melihat emisi lainnya yang menunjukkan apakah AFR terlalu kaya atau terlalu kurus. Adapun standart batas limit penguijian emisi gas buang yang di tetapkan oleh pemerintah adalah sebagai berikut;HC 1200 ppm CO2 17,00 % CO 4,50 % Pengurangan emisi gas buang Kenderaan bermotor mumpunyai andil yang sangat besar terhadap pencemaran udara. Oleh sebab itu kendaraan harus dilakukan pengujian emisi gas buang untuk mengetahui seberapa besar tingginya emisi yang dikeluarkan
oleh kendaraan tersebut. Setelah dilakukan pengujaian emisi gas buang maka kita dapat melakukan langkah-langkah untuk mengurangi emisi gas buang tersebut.
Pengaruh putaran mesin…
Kesimpulan Pada kadar HC (hidrokarbon) cenderung turun apabila putaran mesin semakain tinggi, dan sebaliknya untuk kadar karbonmonoksida (CO) dan kadar karbondioksida (CO2) cenderung naik apabila putaran mesin semakin tinggi dari 1000 rpm sampai 3000rpm. DAFTAR PUSTAKA Arends BPM, H. Berenschot, Motor Bensin Drs. DARYANTO, Servis Sepeda Motor. PT. Astra, Bandung. .......Buku Panduan Servis Yamaha : PT. Yamaha Internasional, Jakarta .......Perawatan Yamaha : PT. Yamaha Intenasional, Jakarta. .......Pemeriksaan Komponen : Honda PT Astra Internasional Jakarta.
11
