SISTEM PENAMBAHAN UDARA PADA MOTOR HONDA TERHADAP KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA-CO
AIR SYSTEM IN ADDITION MOTORCYCLE HONDA CONCENTRATION OF CARBON MONOXIDE
Guntur Alam Surya1, Muh. Syahrul2, WahyuHaryadiPiarah3 1
Mahasiswa Program Studi Pengelolaan Lingkungan Hidup, Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar 2 Dosen Kimia, Fakultas Mipa Universitas Hasanuddin, Makassar 3 Dosen TeknikMesin, FakultasTeknik, Universitas Hasanuddin, Makassar
Alamat Korespondensi: Guntur Alam Surya Program Studi Pengelolaan Lingkungan Hidup Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin Makassar, 90245 HP: 085 255 248 149 Email:
[email protected]
0
Abstrak Sebagai alat transportasi yang banyak digunakan saat ini, kendaraan akan terus menjadi sumber utama penyebab terjadinya pencemaran udara dan pada akhirnya dapat mengakibatkan penurunan kualitas udara yang dibutuhkan oleh manusia. Penelitan ini bertujuan untuk memperbaiki kualitas emisi gas buang yang dihasilkan oleh kendaraan. Metode penelitian yang dilakukan adalah mengamati dan menganalisa pengaruh penambahan oksigen (O2) yang disupplai oleh udara ke dalam ruang bakar pada saluran intake manifold dengan mengatur bukaan kran katup terhadap pembentukan konsentrasi gas karbon monoksida (CO) hasil pembakaran yang dihasilkan dari motor bakar. Penambahan udara ke dalam ruang bakar dilakukan pada putaran mesin idle, putaran sedang dan putaran tinggi. Udara akan mengalir masuk ke dalam ruang bakar melalui kran katup, katup 1 arah, T-join dan selanjutnya melalui saluran intake manifold. Penambahan udara dilakukan dengan mengatur bukaan kran katup diposisi 1/4 putaran, 2/4 putaran, 3/4 putaran dan posisi kran dibuka maksimum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan udara mampu mengurangi pembentukan konsentrasi CO hasil pembakaran. Pada Honda Karisma-X diputaran mesin (idel, sedang, tinggi), kondisi awal konsentrasi CO masing-masing 0.84%, 0.78% dan 0.73% terbentuk diposisi kran katup masih tertutup. Konsentrasi CO mulai turun hingga batas minimum yaitu 0.28%, 0.2% dan 0.15% terbentuk diposisi kran dibuka sebanyak 2/4 putaran. Konsentrasi gas kembali naik sampai batas maksimum, yaitu 1.15%, 1.02% dan 0.57% setelah kran katup dibuka secara penuh. Pada Honda Spacy, diputaran mesin (idel, sedang dan tinggi) kondisi awal konsentrasi CO hasil pemabakaran, yaitu 0.41%, 0.57%, dan 0.31% terbentuk diposisi kran tertutup. Konsentrasi CO mulai turun hingga batas minimum yaitu 0.04%, 0.02% dan 0.01% setelah kran katup dibuka sebanyak 1/4 putaran. Konsentrasi gas kembali naik sampai batas maksimum setelah kran dibuka penuh, yaitu 0.52%, 0.65% dan 0.36%. Disimpulkan bahwa penambahan udara sesuai kapasitas yang dibutuhkan untuk pembakaran dapat mengurangi konsentrasi CO sebanyak 17.9% pada Honda Karisma-X dan 1.8% pada Honda Spacy dari harga semula pada semua kondisi putaran mesin serta perbandingan konsentrasi karbon monoksida (CO) antara Honda Karisma-X dengan Honda Spacy, pada semua kondisi putaran mesin adalah 41.1%. Kata Kunci: Metode penambahan udara, kran katup, konsentrasi CO
Abstract As a means of transportation that is widely used today, the vehicle will continue to be a major source of air pollution causes and can eventually lead to a decrease in air quality required by humans. This research aims to improve the quality of exhaust emissions produced by vehicles. The research method is to observe and analyze the effect of the addition of oxygen (O2) is be supplied by air into the combustion chamber on the intake manifold to regulate channel opening faucet valve to the formation of gas concentrations of carbon monoxide (CO) generated from the burning of motor fuel. The addition of air into the combustion chamber is performed on the engine idle round, round and round is high. The air will flow into the combustion chamber through the faucet valve, one-way valve, T-joins and then through the channel intake manifold. The addition of air is done by adjusting the faucet valve openings positioned fourth round, round 2/4, 3/4 round and opened the tap position of the maximum. The results showed that the addition of the air is able to reduce the formation of CO concentration of combustion. At Honda Karisma-X diputaran machine (idealized, medium, high), the initial condition CO concentrations respectively 0.84%, 0.78% and 0.73% is formed in position faucet valve is still closed. CO concentration started to go down to the minimum that is 0:28%, 0.2% and 0.15% The position formed faucet is opened as much as 2/4 rounds. The concentration of the gas back up to the maximum, which is 1:15%, 1:02% and 0:57% after the faucet valve is opened fully. In Honda Spacy, diputaran machine (idealized, medium and high) initial conditions result pemabakaran CO concentration, which is 0:41%, 0:57%, 0:31% and positioned to form a closed faucet. CO concentration started to go down to the minimum that is 0:04%, 0.02% and 0.01% after the faucet valve is opened as much as 1/4 round. The concentration of the gas back up to the maximum after the faucet is opened fully, the 00:52%, 0.65% and 12:36%. It was concluded that the addition of suitable capacity of air required for combustion can reduce the concentration of CO as much as 17.9% on Honda Karisma-X and 1.8% on Honda Spacy from the original price on all round condition of the engine and the concentration ratio of carbon monoxide (CO) between Honda Karisma-X with Honda Spacy, the all round condition of the engine is 41.1%. Keywords: Method of adding air, faucet valves, CO concentration
1
PENDAHULUAN Sebagai alat transportasi, kendaraan sangat dibutuhkan untuk membantu dan memudahkan pergerakan barang maupun jasa. Pemusatan segala kegiatan dan pelayanan, seperti perekonomian, pendidikan, kesehatan, administrasi kependudukan serta kegiatan lainnya menyebabkan meningkatnya penggunaan sarana transportasi kendaraan tersebut, (Susantya, 2009). Berdasarkan data dari (Dispenda Kota Makassar, 2013) tercatat jumlah kendaraan bermotor yang beroperasi di Kota Makassar hingga periode Juni 2013 sebanyak 1,2 juta unit kendaraan jenis sepeda motor dan 231 unit kendaraan jenis roda empat. Jumlah tersebut menunjukkan adanya peningkatan sebesar 12 %- 15 % dari tahun sebelumnya. Sebagai alat transportasi yang banyak digunakan saat ini, kendaraan akan terus menjadi sumber utama penyebab terjadinya pencemaran udara. Kontribusi dari sektor transportasi kendaraan terhadap polusi udara, khususnya di wilayah perkotaan adalah sekitar 70 % (Tugaswati, 2008). Jumlah polutan udara yang dihasilkan oleh kendaraan terdiri dari senyawa gas karbonmonksida (CO)dansenyawa gas hidrokarbon (HC), (Ellyanie, 2011). Proses pembakaran pada mesin kendaraan akan menghasilkan gas buang yang mengandung berbagai unsur senyawa gas, seperti : karbon monoksida (CO), nitrogen dioksida (NO2), hidrokarbon (HC), karbon dioksida (CO2 ) serta partikulat lainnya. Salah satu dari unsur gas buang tersebut yang berbahaya bagi kesehatan manusia adalah karbon monoksida (CO), dimana pembentukan gas tersebut umumnya disebabkan karena pembakaran tidak sempurna pada mesin kendaraan, (Wulandari, 2010). Ditinjau dari aspek kesehatan pada manusia dampak yang ditimbulkan, misalnya kanker paru-paru dan organ tubuh lainnya, infeksi saluran pernapasan yang bersifat akut maupun khronis, dan racun pada sistem syaraf manusia. Apabila gas tersebut terhisap oleh manusia, masuk dalam paru-paru, maka gas ini akan menghalangi kapasitas peredaran oksigen dalam jaringan darah, akhirnya dapat menurunkan fungsi kerja organ tubuh lainnya khususnya saluran syaraf dan panca indra, (Mukhlis, 2009). Bagus (2002), menyatakan bahwa dengan sistem re-heater yaitu panas dari ruang bakar yang bersuhu tinggi dimanfaatkan kembali untuk memanaskan gas buang yang keluar dibagian knalpot sebelum dilepaskan ke udara bebas dapat mengurangi kadar gas karbon monoksida (CO) hingga 50% dari konsentrasi awal. Irawan(2012), menyatakan bahwa dengan melapiskan mangan pada tembaga sebagai material subtrak pada bagian dalam dari katalik konventer, maka dapat mengurangi kadar emisi gas buang karbon monoksida (CO) sebesar 30,51% dari konsentrasi semula. 2
Diperlukan suatu perbaikan terhadap proses pembakaran pada mesin kendaraan sebagai upaya pengendalian dan pengurangan konsentrasi gas tersebut agar dampaknya bagi kesehatan manusia juga dapat diminimalkan. Berdasarkan uraian di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah mengamati dan menganalisa pengaruh penambahan oksigen (O2) yang disuplai oleh udara ke dalam ruang bakar pada saluran intake manifold dengan mengatur bukaan kran katup terhadap pembentukan konsentrasi gas karbon monoksida (CO) hasil pembakaran yang dihasilkan dari motor bakar.
METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin Polyteknik Makassar pada bulan Februari-Mei 2014. Pengambilan Sampel Gas Emisi Pengambilan data emisi gas buang menggunakan mesin uji emisi dengan 4 variabel pengukuran unsur-unsur emisi, yang hasilnya langsung dicetak dengan print yang melekat pada mesin tersebut. Penelitian ini menggunakan sepeda motor Honda yang berbahan bakar bensin. Data yang diambil berdasarkan kondisi kendaraan pada putaran idle 800 rpm, putaran sedang 1200 rpm dan putaran tinggi 1400 rpm. Penambahan udara dilakukan dengan mengatur bukaan kran
katup
diposisi 1/4 putaran, 2/4 putaran, 3/4 putaran
dan
posisi
kran dibuka
maksimum. Pengujian dilakukan dengan cara sebagai berikut : (a) Tempatkan kendaraan pada posisi yang datar. (b) Pastikan tidak ada kebocoran pada saluran buang kendaraan dan mesin uji misi. (c) Panaskan mesin kendaraan hingga mencapai temperatur kerja. Setelah temperatur mesin tercapai, naikkan putaran mesin hingga mencapai 1900 rpm selama 60 detik, kemudian kembali pada putaran idle. (d) Setelah putaran idle tercapai, masukkan probe alat uji ke dalam pipa knalpot kendaraan minimal 30 cm. Penambahan udara kedalam ruang bakar dilakukan dengan mengatur bukaan kran katup pada putaran mesin idle, putaran sedang dan putaran tinggi. Udara akan mengalir melalui kran, katup 1 arah, T-join dan selanjutnya melalui saluran masuk (Gambar 1). Analisis Data Untuk mengamati pengaruh penambahan oksigen (O2) yang disuplai oleh udara, maka dilakukan pengujian emisi gas buang kendaraan terhadap pengaturan bukaan kran katup pada masing-masing kondisi putaran mesin.
3
HASIL Berdasarkan hasil pengujian pada masing-masing kendaraan, ditunjukkan bahwa dengan penambahan udara yang dilakukan melalui pengaturan bukaan kran katup mampu mengurangi emisi gas buang CO sebanyak 17.9% pada Honda Karisma-X dan 1.8% pada Honda Spacy dari harga semula (Tabel 1 dan Tabel2). Pada Honda Karisma-X diputaran mesin (idel, sedang, tinggi), kondisi awal konsentrasi CO hasil pembakaran masing-masing 0.84%, 0.78% dan 0.73% terbentuk diposisi kran katup masih tertutup. Konsentrasi CO mulai turun hingga batas minimum yaitu 0.28%, 0.2% dan 0.15% terbentuk diposisi kran dibuka sebanyak 2/4 putaran. Konsentrasi gas kembali naik sampai batas maksimum, yaitu 1.15%, 1.02% dan 0.57% setelah kran katup dibuka secara penuh. Perubahan konsentrasi CO Honda Karisma-X (Gambar 2). Pada Honda Spacy, diputaran mesin (idel, sedang dan tinggi) kondisi awal konsentrasi CO hasil pemabakaran, yaitu 0.41%, 0.57%, dan 0.31% terbentuk diposisi kran tertutup. Konsentrasi CO mulai turun hingga batas minimum, yaitu 0.04%, 0.02% dan 0.01% setelah kran katup dibuka sebanyak 1/4 putaran. Dan konsentrasi gas kembali naik sampai batas maksimum setelah kran dibuka penuh, yaitu 0.52%, 0.65% dan 0.36%. Perubahan konsentrasi CO Honda Spacy (Gambar 3).
PEMBAHASAN Penelitian ini menunjukkan adanya perbedaan konsentrasi CO hasil pembakarana antara Honda Karisma-X dengan Honda Spacy, yang disebabkan oleh : (1) Sistem penyuplaian bahan bakar ke dalam ruang bakar yang berbeda dari masing-masing kendaraan. Pada Honda Karisma-X, karburator akan menyuplai campuran udara-bahan bakar ke ruang bakar sedangkan pada Honda Spacy, bahan bakar diijeksikan ke ruang bakar oleh injektor. (2) Perbedaan tahun produksi dari masing-masing kendaraan, yaitu dengan selang waktu 7 tahun. Hal ini berarti, kondisi mesin Honda Spacy masih lebih efektif dan cenderung menghasilkan konsentrasi emisi gas buang yang lebih rendah dari Honda Karisma-X. Sistem penambahan udara ini mampu mengurangi pembentukan emisi gas buang CO pada kendaraan. Pengurangan senyawa CO bukanlah karena berubah menjadi senyawa CO2, tetapi lebih cenderung karena terurai menjadi unsur C dan O2. Hasil pembakaran pada mesin kendaraan akan membentuk senyawa CO jika udara yang disuplai dalam jumlah yang kurang (Khumaira, 2010). Berdasarkan perubahan konsentrasi CO hasil pembakaran, seperti yang ditunjukkan oleh kedua Gambar tersebut, maka dapat dijelaskan bahwa konsentrasi CO dapat dikurangi 4
dengan penambahan udara sesuai kapasitas yang dibutuhkan untuk proses pembakaran. Udara yang disuplai akan terurai membentuk H2 dan C. Selanjutnya H2 akan bersenyawa dengan O2 membentuk gugus H2O. Berdasarkan hasil uji yang dilakukan diketahui kadar CO yang dihasilkan tidak melebihi ambang batas baku mutu yang di tetapkan berdasarkan Peraturan Gubernur Sulawesi Selatan No. 69 tahun 2010, Tentang Baku Mutu dan Kriteria Kerusakan Lingkungan Hidup.
KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil pengujian emisi gas buang terhadap penambahan udara, maka dapat disimpulkan bahwa penambahan udara sesuai kapasitas yang dibutuhkan untuk pembakaran dapat mengurangi konsentrasi CO sebanyak 17.9% pada Honda Karisma-X dan 1.8% pada Honda Spacy dari harga semula pada semua kondisi putaran mesin serta perbandingan konsentrasi karbon monoksida (CO) hasil pembakaran antara Honda Karisma-X dengan Honda Spacy, pada semua kondisi putaran mesin adalah 41.1%. Disarankan melakukan perawatan kendaraan secara berkala agar emisi gas buang yang dihasilkan lebih baik.
5
DAFTAR PUSTAKA Bagus .W. IG, (2002). Alat Penurun Emisi Gas Buang Pada Motor, Mobil, Motor Tempel dan Mesin Pembakaran Tak Bergerak, Makara, Teknologi, Vol. 6, No. 3. Dinas Pendapatan Daerah Kota Makassar, (2013). Profil Pendapatan Kota Makassar, Sulawesi Selatan. Ellyanie, (2011). Pengaruh Penggunaan Three – Way Catalytic Converter Terhadap Emisi Gas Buang Pada Kendaraan Toyota Kijang Innova, Prosiding Seminar Nasional AVoER ke-3, Palembang. Irawan. B. RM, (2012), Prosiding Seminar Nasional Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Semarang. Khumaira, N. (2010), Modul Pembakaran, ITB, Bandung. Mukhlis. A, (2009). Ekologi Energi, Edisi I, Graha Ilmu, Jakarta, 252-258. Peraturan Gubernur Sulawesi Selatan No. 69 tahun 2010 Tentang Baku Mutu dan Kriteria Kerusakan Lingkungan Hidup. Susantya. R.(2009), Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia. Tugaswati. AT, (2008), Emisi Gas Buang Kendaraan dan Dampaknya Terhadap Kesehatan, Makalah (online), (http://www.kpbb.org/makalah_ind). (diakses 24 Pebruari 2014). Wulandari, B. A, (2010), Kandungan Unsur kimia Dalam Atmosfer.
6
LAMPIRAN Tabel 1. Konsentrasi Emisi Gas Buang Honda Karisma-X No
1
2
3
PutaranMes in (rpm)
Idle (800)
Sedang (1200)
Tinggi (1400)
BukaanKranKatu p (putaran)
CO
Kadar Emisi Gas Buang CO2 O2 (%)
0
0.84
1.42
2.04
86
1/4
0.57
1.28
2.22
54
2/4
0.28
1.14
2.14
68
3/4
0.64
1.32
2.06
82
1
1.15
1.57
2.01
89
0
0.78
1.39
2.01
25
1/4
0.33
1.16
2.04
105
2/4
0.2
1.1
2.09
94
3/4
0.53
1.26
2.12
88
1
1.02
1.51
2.14
82
0
0.73
1.36
1.68
110
1/4
0.17
1.08
2.17
64
2/4
0.15
1.07
2.12
69
3/4
0.45
1.22
2.14
73
1
0.57
1.28
2.17
77
HC (ppm)
Sumber : Hasil uji emisi di Laboratorium Teknik Mesin Polyteknik Makassar tanggal 15 April 2014
7
Tabel 2. Konsentrasi Emisi Gas Buang Honda Spacy
No
1
2
3
Putaran Mesin (rpm)
Idle (800)
Sedang (1200)
Tinggi (1400)
Kadar Emisi Gas Buang
BukaanKranKat up (putaran)
CO
0
0.41
1.21
1.7
71
1/4
0.04
0.52
2.1
23
2/4
0.08
1.04
1.9
39
3/4
0.3
1.15
1.8
54
1
0.52
1.26
1.7
69
0
0.57
1.29
1.6
74
1/4
0.02
1.01
1.9
13
2/4
0.09
1.05
2.1
23
3/4
0.37
1.19
1.7
71
1
0.65
1.33
1.4
119
0
0.31
1.21
1.6
57
1/4
0.01
1.01
1.8
15
2/4
0.04
1.02
1.9
34
3/4
0.2
1.1
2.0
54
1
0.36
1.18
2.2
74
CO2
O2
(%)
HC (ppm)
Sumber : Hasil uji emisi di Laboratorium Teknik Mesin Polyteknik Makassar 17 April 2014
8
Saluran masuk
Busi
Saluran buang
Ke membran tangki bahanbakar
Ruang bakar T-Join
Katup Katup 1 arah Udara (Penambahan udara)
Piston
Poros engkol
Gambar 1 Skema Penambahan Udara
Konsentrasi CO (%)
1.2
1.15 1.02
1
0.84
0.8 0.78 0.6
0.64
0.73
0.53
0.57 0.33 0.28
0.4
0.57
CO (%) Put.Idle CO (%) Put.Sedang
0.45
CO (%) Put.Tinggi
0.2
0.2 0.17
0.15
0 0
1/4
2/4
3/4
1
Bukaan Katup (putaran)
Gambar 2. Perubahan konsentrasi karbon monoksida (CO) terhadap bukaan katup disemua putaran mesin pada Honda Karisma-X
Konsentrasi CO (%)
1.2
CO (%) Put.Idle CO (%) Put.Sedang
1
CO (%) Put.Tinggi
0.8
0.65
0.6
0.57
0.2 0.31 0
0.52
0.37
0.4 0.41 0.02
0.09
0.04 0.01 0 1/4 2/4
0.36
0.3 0.2 0.04 3/4
1
Bukaan Katup (%)
Gambar 3. Perubahan konsentrasi karbon monoksida (CO) terhadap bukaan disemua putaran mesin pada Honda Spacy
9
katup
