BAB II TINJUAN PUSTAKA2.1. Kajian PustakaYull Brown berkebangsaan Australia menggunakan campuran gas hidrogen- hidrogen-oksigen dari sistem elektrolisa atau pengurai cairan. Dalam tabung elektrolisa dipasang kumparan magnetik untuk memecahkan campuran air destilasi dan soda kue menjadi campuran gas hidrogen-hidrogen-oksigen (HHO). Hidrogen bersifat eksplosif dan oksigen yang mendukung pembakaran. Ini diaplikasikan pada motor diesel. Gas HHO disatukan pada pipa penyalur udara dan akan terhisap masuk ke dalam ruang bakar. Gas HHO bercampur dengan gas bahan bakar khusus. Sehingga mampu meningkatkan daya bakar hingga 3,8 kali (Sudirman, 2009).

Alat untuk memproduksi hidrogen menggunakan campuran gas dari hidrokarbon atau alkohol alifatik dengan uap air yang dimasukkan ke dalam tabung katalis. Terjadi reaksi campuran gas untuk menghasilkan hidrogen. Dimana sejumlah kecil oksidasi katalis tercampur dengan perubahan katalis massa. Sebagian hidrokarbon atau alkohol alifatik mengalami dioksidasi eksothermal untuk menghasilkan jumlah yang diperlukan untuk membentuk campuran gas hidrokarbon atau alkohol alifatik dengan uap air (Hirai, 2005)

Djoko (2005) melakukan proses elektrolisa menggunakan prinsip ledakan hidrogen yang terpantik api dari busi untuk menambah energi hasil pembakaran bahan bakar pada kendaraan. Tabung plastik dengan volume setengah liter diisi air suling dicampur garam atau KOH. Tabung elektroda dilengkapi penghubung kabel yang dilengkapi lampu indikator dan dioda penyearah untuk mendapatkan arus listrik dari aki sebagai proses elektrolisa. Proses ini memisahkan hidrogen dan oksigen dari air. Hidrogen yang membentuk gelembung udara lalu disalurkan ke manipol dan bercampur dengan bensin yang sudah dikabutkan oleh karburator menuju ruang pembakaran untuk pembakaran yang sempurna.

2.2. Landasan Teori2.1.1. Proses Pembakaran MesinPembakaran sebagai reaksi kimia atau reaksi persenyawaan bahan bakar dengan oksigen dengan diikuti sinar atau panas. Mekanisme pembakaran sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran dimana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen dan membentuk produk yang berupa gas. Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik, maka akan terjadi proses cracking. Dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran seperti ini dinamakan pembakaran tidak sempurna (Toyota Step 2, 1996)

Jenis pembakaran pada motor bensin meliputi pembakaran normal (sempurna) dan pembakaran tidak normal. Pembakaran normal adalah bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Pembakaran tidak sempurna adalah pembakaran dimana nyala api dari pembakaran ini tidak menyebar secara teratur dan merata, sehingga menimbulkan masalah atau bahkan kerusakan pada bagian-bagian motor (Daryanto, 2002).

Kebanyakan motor bakar torak bekerja dengan siklus 4-langkah pembakaran sempurna. Pada motor otto proses pembakaran didalam motor bakar torak terjadi secara periodik. Sebelum terjadi proses pembakaran berikutnya, terlebih dahulu gas pembakaran yang sudah dipergunakan harus dikeluarkan dari dalam silinder, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Siklus 4-Langkah pada mesin Otto (Arifuddin, 1999)

Sistem kerja siklus 4-Langkah pada mesin otto sebagai barikut;

1. Langkah Hisap (Intake stroke)

Intake valve terbuka, exhaust valve tertutup, torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) dan udara terhisap masuk kedalam silinder. Sebelum terjadi proses pembakaran berikutnya terlebih dahulu gas sisa pembakaran harus dikeluarkan dari dalam silinder, kemudian silinder di isi dengan campuran bahan bakar dan udara segar (pada motor bensin) yang berlangsung ketika torak bergerak dari TMA menuju TMB. Pada saat katup hisap terbuka sedangkan katup buang tertutup, campuran bahan bakar dan udara masuk ke ruang silinder melalui katup hisap. Peristiwa ini di sebut langkah hisap.

2. Langkah Kompresi (compression stroke)

Intake valve dan exhaust valve tertutup, torak bergerak dari TMB ke TMA, udara dikompresikan sehingga mencapai tekanan antara 30-40 kg/cm2 dan suhu mencapai antara 300-600C pada akhir langkah sebelum TMA api dipercikan oleh busi. Setelah mencapai TMB torak bergerak menuju TMA, sementara katup hisap dan katup buang masih dalam keadaan tertutup, campuran yang terdapat didalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak menuju TMA, volume campuran berkurang sedangkan tekanan dan temperatur naik hingga campuran itu mudah terbakar proses pemampatan ini disebut langkah kompresi.

3. Langkah Kerja (power stroke)

Intake valve dan exhaust valve tertutup, torak bergerak dari TMA ke TMB, terjadi pembakaran sehingga mencapai tekanan antara 60-80 kg/cm2 dan suhu mencapai antara 600-800C sehingga timbul usaha mendorong torak ke TMB.

4. Langkah Buang (exhaust stroke)

Intake valve tertutup dan exhaust valve terbuka, torak bergerak dari TMB ke TMA dan gas pembakaran mendorong keluar melalui exhaust valve (Arifuddin, 1999).

Pada umumnya disediakan tegangan yang besar untuk menjamin agar selalu terjadi lompatan api listrik di dalam, misalnya : 10.000 20.000 Volt.

Campuran bahan bakar - udara harus sesuai, jangan terbakar sendiri. Ketika busi mengeluarkan api listrik, yaitu pada saat beberapa derajat engkol sebelum torak TMA, campuran bahan bakar-udara di sekitar itulah yang mulai terbakar. Kemudian nyala api mulai merambat ke segala arah dengan kecepatan sangat tinggi (2530 m/dtk) dan menyalakan yang dilaluinya sehingga tekanan gas di dalam silinder naik, sesuai dengan jumlah bahan bakar yang terbakar. Pada keadaan ini tekanan di dalam silinder dapat

mencapai 130 200 kg/cm2 (Wartawan, 1997).

Sementara itu campuran yang terjauh dari busi masih menunggu giliran untuk terbakar. Akan tetapi ada kemungkinan bagian campuran tersebut akan terbakar dengan cepatnya, oleh karena penekanan torak. Proses nyala sendiri dari bagian yang terakhir dan terjauh dari busi dinamakan detonasi. Ini dapat merusak ruang bakar, mengurangi daya dan efisiensi mesin, juga tekanan maksimum gas pembakaran akan bertambah besar (Daryanto, 2002).

Penggunaan bahan bakar dengan bilangan oktan yang tinggi, hambatan besar di sebabkan oleh detonasi berangsur-angsur, karena bahan bakar ini memiliki periode penundaan yang panjang. contoh motor bensin dengan perbandingan kompresi tinggi. Salah satu cara untuk menaikan bilangan oktana dari suatu bahan bakar adalah dengan menambahkan Pb (C2H2)4, Tentra Ezhyl lend (TEL), ke dalam bahan bakar tersebut. Namun usaha menaikan bilangan oktana dengan menambahkan TEL akan mengakibatkan gas buang mengandung timah hitam yang beracun dan merusak lingkungan (Satudju, 1991).

2.1.2. Sistem Bahan Bakar Pada Mesin OttoPada mesin otto terdapat sistem bahan bakar yang terdiri dari sistem suplai bahan bakar dan sistem penakar bahan bakar. Sistem suplai bahan bakar berfungsi mengalirkan bahan bakar dari tabung bahan bakar ke sistem penakar bahan bakar. Sedangkan sistem penakar bahan bakar pada mesin otto baik yang menggunakan karburator atau sistem injeksi bahan bakar berfungsi sebagai berikut :

a. Penakar campuran udara bahan bakar yang dapat dibakar dengan cepat dan sempurna didalam silinder.

b. Atomisasi dan penyebar bahan bakar didalam aliran udara atau dikenal dengan Air Fuel Ratio (AFR).

Air Fuel Ratio (AFR) yaitu perbandingan jumlah udara terhadap bahan bakar dalam berat. Nilai perbandingan teoritis untuk proses pembakaran sempurna atau AFR stoikiometri untuk motor otto sekitar 14,7. Sistem bahan bakar harus mampu menghasilkan perbandingan udara bahan bakar yang dibutuhkan disilinder yang sesuai dengan kondisi operasi mesin. contoh pada waktu start dingin, dibutuhkan campuran yang kaya bahan bakar. Dalam kondisi mesin masih dingin otomatis bahan bakar menguap hanya sebagian sehingga diperlukan tambahan bahan bakar untuk memperoleh campuran yang siap dibakar didalam silinder (Arifuddin, 1999).

Tapi pada akhir-akhir ini, guna memenuhi permintaan untuk membersihkan gas buang (exhaust emission), penggunaan bahan bakar yang lebih ekonomi, kemampuan pengendaraan yang telah disempurnakan. Karburator saat ini dilengkapi dengan peralatan tambahan sehingga membuat sistem karburator menjadi rumit. Untuk mengganti sistem karburator, diganti sistem bahan bakar EFI (Electronic Fuel Injection), untuk menjamin perbandingan bahan bakar dan udara (Air Fuel Ratio) yang masuk ke mesin dengan penginjeksian bahan bakar yang bekerja secara kelistrikan (electronic) sesuai dengan kondisi pengendaraan (Farid I, 2005).

2.3. Hydrocarbon Crack System (HCS)Metode pengemat bahan bakar sekarang ini yang banyak dipakai adalah Hydrocarbon Crack System (HCS). HCS sendiri adalah sistem memecah atom hidrokarbon menjadi atom hidrogen (H2) dan karbon (C) dengan media pipa katalis yang dipanaskan untuk menyuplai proses pembakaran mesin (Sukarmin,

2004), yang ditunjukan pada Gambar 2.2. Panas yang digunakan yaitu panas luar atau exothermic dari mesin internal combustion (mesin kendaraan). Mulai dari blok mesin sampai exhaust knalpot dengan temperatur mencapai hingga 400oC (Tirtoatmodjo, 2009).

Gambar 2.2. Perlengkapan komponen HCS dan skema pemasangannya

(www.kr.co.id/web/detail, 2008)Hydrogen yang digunakan adalah dari bahan bakar minyak (BBM) Oktan

88 (Premium) atau Oktan 92 (Pertamax). Premium rumus kimianya C8H18 dan Pertamax rumus kimianya C10H24. C8H18 jika dicrack atau diurai menjadi 8 atom carbon dan 18 atom hidrogen (H2), sedangkan C10H24 jika di-crack atau diurai menjadi 10 atom karbon dan 24 atom hidrogen (H2). Gas hidrogen merupakan gas yang paling ringan, tidak berwarna dan tidak berbau, dan bersifat mudah terbakar dengan adanya oksigen. Gas hidrogen membantu menyempurnakan sistem pembakaran pada kendaraan bermotor dan diperoleh daya mesin yang lebih besar. Semakin tinggi nilai oktan yang digunakan semakin besar tenaga kendaraan yang akan dihasilkan (Supraptono, 2004).

HCS dapat diaplikasikan pada semua jenis kendaraan bermotor baik jenis motor 2 tak atau 4 tak, sistem karburator atau injeksi, dan bahkan motor diesel. HCS bertujuan untuk menambah tenaga atau torsi. Bertambahnya tenaga secara tidak langsung membuat pengendara menekan pedal gas sedikit tetapi kendaraan sudah dapat melaju lebih cepat. Hal ini menyebabkan konsumsi BBM pada lubang spuyer karburator menjadi lebih sedikit sehingga konsumsi BBMnya menjadi lebih hemat (Kabarindo, 2012).

Pipa katalisator terbuat dari pipa tembaga dengan diameter dalam 6,5 mm dan panjang 10 sampai 13 cm yang berisi antara lain serbuk alumina oxide dibungkus dengan saringan nikelin (nickel) dan lempeng platinum (platina) di

lingkaran luar dan rutherium. Masing-masing disekat strimin stainless steel sebagai anti flashback. Pipa katalisator berkerja dengan bantuan panas dari knalpot. Berfungsi untuk memecah gas H2 dalam premium (C8H18) menjadi 8 atom karbon dan 18 atom hidrogen (H2). Dengan demikian pipa katalisator menghasilkan gas hidrogen dan menghisap unsur paktikel karbon (Ikhsan, 2010).BBM dalam tabung HCS bila digunakan secara terus menerus dapat menurunkan kemampuan menguapnya. Tingkat penurunan kemampuan menguapnya BBM di tabung adalah tergantung tingkat oktan BBM yang digunakan, lebih tinggi oktannya lebih tahan lama menguapnya. BBM premium lebih sulit menguap dibanding jenis lainnya. Secara umum setelah menempuh jarak 150 km, BBM di tabung HCS sudah terjadi penurunan kemampuan untuk menguap (Ikhsan, 2010).Cara kerja HCS adalah mengisikan 300 cc premium ke dalam tabung, kemudian uap premium ini disalurkan ke intake chamber melalui pipa katalisator yang dipanaskan oleh panas knalpot. Sehingga dapat memecah uap premium menjadi hidrogen rich dan menghisap unsur paktikel karbon. Nantinya pada gas buang unsur karbonmonoksida bisa berkurang dan hidrogen sebagai penambah oktan BBM. Secara teoritis, HCS menghasilkan gas hidrogen (H2) sampai 3-5

LPM H2 (liter per menit) (Seleznev et al, 2009).

HCS sangat efektif dipakai untuk power supelmen pada kendaraan bermotor sebagai penghemat bahan bakar, Bahan bakar untuk sistem HCS yang digunakan adalah premium atau pertamax yang biasa disikan pada kendaraan bermotor. Bahan bakar sistem HCS hanya membutuhkan 5 sampai 10% dari tangki kendaraan dan mampu menghemat bahan bakar 50% sampai 60% atau lebih tergantung membuka kran pengatur aliran gas bahan bakar pada sistem HCS (Roy Union, 2004).

2.3.1 Pipa KatalisKatalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dan menurunkan energi aktiviasi sehingga reaksi berlangsung pada suhu kamar sedangkan tanpa katalis reaksi dapat berlangsung pada suhu 250oC, katalis yang biasa digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah katalis basa seperti pipa katalis untuk

hidrokarbon (Mc Ketta, 1978). Pipa katalis disini memegang peran penting dapat juga sebagai Fire Flashback yaitu gas balik, sehingga tidak pernah mengalami fire flashback dari percikan api busi dalam ruang bakar ke tabung bahan bakar HCS. Pipa katalis terbuat dari pipa silinder tembaga dengan panjang 10 sampai 20 cm yang berisi batang aluminium (Niels, 2004). Batang aluminium diguankan sebagai katub pengatur aliran uap hidrogen dan karbon dari tabung bahan bakar HCS. Bentuk pipa katalis HCS ditampilkan pada Gambar 2.3. Dimana batang aluminium berada didalam pipa tembaga yang diameternya lebih kecil dari pipa tembaga luar. Material pipa katalis terdiri dari pipa tembaga dan batang aluminium yang memiliki karakteristik sebagai

berikut.Diffuser HCSBatang AluminiumCover HCSGambar 2.3. Bentuk dan bagian-bagian pipa katalis HCS (subchan, 2013)

a. Tembaga (Cu)Tembaga memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik (Calister, 2007). Selain itu tahan korosi. Sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan (Djoko, 2011). Struktur kristal tembaga murni adalah face centered cubic (FCC) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4 (Calister, 2007). Pada Tabel 2.1 diperlihatkan sifat-sifat fisis dan mekanik tembaga murni.

Gambar 2.4. Struktur kristal tembaga murni face centered cubic (FCC) (Calister, 2007)Tabel 2.1. Sifat-sifat fisis dan mekanik tembaga murni (Calister, 2007)Sifat FisisSatuan

Densitas8920 kg / m3

Sifat Mekanik

Kuat Tarik200 N / mm2

Modulus Elastisitas130 GPa

Brinnel Hardness874 MN m-2

Sifat Panas

Koefisien Ekspansi Thermal16,5 x 10-6 K-1

Konduktivitas Panas400 W / Mk

Tembaga merupakan logam yang berwarna kunig-kuningan seperti emas kuning pada Gambar 2.5 dan keras bila tidak murni. Mudah ditempa dan bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis dan kawat. Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak. Titik leleh 1.084oC, titik didih 2.301oC dan Berat jenis tembaga sekitar 8,92

gr/cm3 (Emel Seran, 2010).

Tembaga merupakan unsur yang relatif tidak reaktif sehingga tahan terhadap korosi. Pada udara yang lembab permukaan tembaga ditutupi oleh suatu lapisan yang berwarna hijau yang menarik dari tembaga karbonat basa, Cu(OH)2CO3. Pada kondisi yang istimewa yakni pada suhu sekitar

300C tembaga dapat bereaksi dengan oksigen membentuk CuO yang

berwarna hitam. Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, sekitar 1000oC, akan terbentuk tembaga (I) oksida (Cu2O) yang berwarna merah (Emel Seran, 2010).

Gambar 2.5. Warna tembaga murni yang agak kekuning-kuningan(www.pipa.logamindonesia.net)b. Aluminium (Al)Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik (Calister, 2007). Material ini digunakan dalam bidang yang luas bukan hanya untuk peralatan rumah tangga saja, tetapi juga dipakai untuk kepentingan industri, misalnya industri pesawat terbang, komponen- komponen mobil, komponen regulator dan konstruksi-konstruksi yang lain (Budinski, 2001). Aluminium murni mempunyai sifat lunak dan kurang kuat

terhadap gesekan. Berat Jenis Alumunium murni 2643 kg/m3 sedangkan

titik cair aluminium 660oC. Kekerasan permukaan aluminium murni 17

BHN sedangkan kekuatan tarik maksimum adalah 4,9 kg/m2 (John, 1994). Dalam Tabel 2.2 dan Tabel 2.3 menunjukan sifat fisik dan sifat mekanik aluminium murni.

Aluminium memiliki konduktor panas yang baik. terlebih bila digunakan dalam mesin, karena penghantar panas yang baik akan lebih menghemat energi. Setiap satu kilogram alumunium dapat menghantarkan listrik dua kali lebi banyak dibandingkan tembaga. Aluminium tahan terhadap korosi hal ini terjadi akibat dari proses pevisasi. Pevisasi meruapakan proses pembentukan lapiran pelindung aluminium oksida akibat dari reaksi logam terhadap komponen udara sehingga pevisasi dapat melindungi logam dari terjadinya korosi. Saat berhubungan dengan udara

maka akan terbentuk lapisan aliminium oksida, lapisan inilah yang mencegah terjadinya korosi yang lebih parah. Aluminium paduan dengan tembaga kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi galvani dengan paduan tembaga. Mudah dibentuk dan dirakit karena alumunium mudah berinteraksi dengan logam lain (Christopher, 2006).

Tabel 2.2 Sifat fisik aluminium murni (John, 1994)

Sifat-sifatKemurnian Al (%)

99,996>99,0

Massa jenis (g/cm3) (20oC)26,9892,71

Titik Cair (oC)660,2653 657

Panas Jenis (cal/goC) (100oC)0,22260,2297

Hantaran Jenis (%)64,9459 (dianil)

Tahanan Listrik Koefisien temp (/oC)0,004290,0115

Koef Pemuaian (20-100oC) (mm3)23,86 X 10-623,5 x 10-6

Jenis Kristal, Konstanta kisifcc, a = 4,013fcc, a = 4,04

Tabel 2.3 Sifat mekanik aluminium murni (John, 1994)

Sifat-sifatKemurnian Al (%)

99,996>99,0

Dianil75% dirol

dinginDianil75% dirol

dingin

Kekuatan tarik (kg/mm2)4,911,69,316,9

Kekuatan Mulur (0,2%) (kg/mm2)1,311,03,514,8

Perpanjangan (%)48,85,5355

Kekerasan Brinell (BHN)17272344

2.3.2 Bahan Bakar MinyakBahan bakar adalah bahanbahan yang di gunakan dalam proses pembakaran. Tanpa adanya bahan bakar tersebut pembakaran tidak akan mungkin dapat berlangsung. Banyak sekali jenis bahan bakar yang kita kenal dalam kehidupan kita seharihari. Penggolongan ini dapat dibagi berdasar dari asalnya bahan bakar dan di bagi menjadi tiga golongan, yaitu: bahan bakar nabati, mineral, dan fosil. Dilihat dari bentuknya, bahan bakar di bagi menjadi tiga bentuk, yaitu bahan bakar padat, cair, dan gas. Namun demikian hingga

saat ini bahan bakar yang paling sering di pakai adalah bahan bakar mineral cair. Karena banyaknya keuntungankeuntungan yang diperoleh dengan menggunakan bahan bakar dengan jenis mineral tersebut (Supraptono, 2004).

Setiap bahan bakar memiliki karakteristik dan nilai pembakaran yang berbedabeda. Karakteristik inilah yang menentukan sifatsifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat di sempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia ke dalam bahan bakar tersebut. Dengan harapan akan mempengaruhi daya anti knocking atau daya letup dari bahan bakar, dan dalam hal ini menunjuk apa yang dinamakan dengan bilangan oktan (octane number). Proses pembakaran bahan bakar dalam motor bensin atau mesin pembakaran dalam sangat di pengaruhi oleh bilangan oktan, sedangkan di motor Diesel sangat di pengaruhi oleh bilangan setana (cetane number) (arismunandar, 1988).

Kebanyakan senyawa yang ditemukan dalam minyak bumi adalah gabungan dari hidrogen dan karbon atau disebut hidrokarbon. Sedangkan senyawa lain seperti belerang, oksigen, dan nitrogen. Berbagai jenis rangkaian dari hidrokarbon ditemukan pada minyak mentah dan jenis rangkaian lain, yang dihasilkan dengan pemecahan dan hidroginasi. Banyak jenis rangkaian tersebut diantaranya adalah jenis yang telah teridentifikasi di dalam minyak dengan rumus kimia sebagai berikut: CnH2n+2, CnH2n, CnH2n-2, CnH2n-4, CnH2n-6, CnH2n-8, CnH2n-10, CnH2n-14, CnH2n-20. Beberapa dari senyawa tersebut mempunyai tingkatan yang tidak pernah dihasilkan secara sintetis atau untuk kepentingan penelitian, dalam hal komposisi n = 5 s/d 16. Berikut ini macammacam bahan bakar minyak (Supraptono, 2004).

1. Bensin (Pertamax)Bensin berasal dari kata benzana, lazim sebenarnya zat ini berasal dari gas tambang yang mempunyai sifat beracun dan merupakan persenyawaan dari hidrokarbon tak jenuh, artinya dapat bereaksi dengan mudah terhadap unsur unsur lain. Bentuk ikatan adalah rangkap, dan senyawa molekulnya di sebut alkina. Bahan bakar jenis ini biasa disebut dengan kata lain gasoline. Bensin pada dasarnya adalah persenyawaan jenuh dari hidrokarbon, dan merupakan komposisi isooctane dengan normal-heptana. Serta senyawa molekulnya

tergolong dalam kelompok senyawa hidrokarbon alkana. Kualitas bensin dinyatakan dengan angka oktan atau octane numbe (Supraptono, 2004).Angka oktan adalah prosentase volume isooctane di dalam campuran antara isooctane dengan normal heptana yang menghasilkan intensitas knocking atau daya ketokan dalam proses pembakaran ledakan dari bahan bakar yang sama dengan bensin yang bersangkutan. Isooctane sangat tahan terhadap ketokan atau dentuman yang kita beri angka oktan 100, heptane yang sangat sedikit tahan terhadap dentuman di beri bilangan 0. Pada motor percobaan, bermacammacam bensin di bandingkan dengan campuran isooctane dan normal heptana tersebut. Bilangan oktan untuk bensin adalah sama dengan banyaknya prosen isooctane dalam campuran itu. Semakin tinggi nilai oktan bahan bakar menunjukkan daya bakarnya semakin tinggi. Bensin yang ada di pasaran di kenal ada tiga kelompok : (1) Regulargrade, (2) Premiumgrade, dan (3) Third-grade Gassoline. Adapun di Indonesia pertamina mengelompokkanya menjadi : bensin, premium, aviation gas dan super 98.

Bensin mengandung hidrokarbon hasil sulingan dari produksi minyak mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini di pergunakan untuk mesin dengan pengapian busi. Sifat yang di miliki bensin antara lain :

(1) Mudah menguap pada temperatur normal.

(2) Tidak berwarna, tembus pandang dan berbau. (3) Titik nyala rendah (-10 sampai -15C).

(4) Berat jenis rendah (0,60 s/d 0,78). (5) Dapat melarutkan oli dan karet.

(6) Menghasilkan jumlah panas yang besar (9,500 s/d 10,500 kcal/kg), dan

(7) Setelah di bakar sedikit meninggalkan karbon.

Adapun syaratsyarat bensin yang baik dan memberikan kerja mesin yang lembut, yaitu (Supraptono, 2004) :

(1) Mudah terbakar, artinya mampu tercipta pembakaran serentak di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking atau dentuman,

(2) Mudah menguap, artinya bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan campuran udara dengan bahan bakar yang tepat saat menghidupkan mesin yang masih dingin.

(3) Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih, artinya sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama di simpan. Selain itu juga bensin harus mencegah pengendapan pada sistem intake,

(4) Angka octane, adalah suatu angka untuk mengukur bahan bakar bensin terhadap daya anti knock characteristic. Bensin dengan nilai oktan yang tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking.2. Minyak TanahMinyak tanah merupakan campuran kompleks antara beratus- ratus macam hidrokarbon dalam minyak tanah terdapat karbon tak jenuh, tetapi hasil kracking yaitu penyulingan pada suhu dan tekanan yang tinggi terjadi pula senyawa hidro karbon yang tidak jenuh. Adapun terjadinya minyak tanah ini berdasarkan pertimbangan geologis maupun dasar pertimbangan kimia yang telah di ketahui, menyatakan bahwa minyak tanah terjadi dari sisa sisa hewan dan tumbuhan. Hal ini nampak dalam beberapa fraksi minyak tanah mempunyai kegiatan optik dan terdapatmya porpirin yang ada hubunganya dengan khlorofil maupun hemin. Sehingga dapat di simpulkan bahwa sisasisa tumbuhan mengandung khlorofil, sedang sisasisa hewan mengandung haemoglobin (Supraptono, 2004).Pengambilan minyak tanah dilakukan dengan jalan pengeboran minyak bumi sampai dengan lapisan tertentu, kemudian di lakukan penyulingan. Hasil dari penyulingan meperoleh sejumlah fraksi yang berhasil di pisahkan, antara lain : (1) Petroleum eter, fraksi pertama yang mendidih antara 35C sampai dengan 80C, (2) Gassoline atau bensin, fraksi kedua yang mendidih antara

50C sampai dengan 220C, (3) Kerosin, fraksi ketiga yang mendidih antara

200C sampai dengan 300C, (4) Parafin padat, cair, petroleum, fraksi yang mempunyai temperatur tertinggi, dan (5) Residu, fraksi yang terakhir.

3. Minyak SolarMinyak solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah, bahan bakar ini mempunyai warna kuning cokelat yang jernih. Minyak solar ini biasanya digunakan sebagai bahan bakar pada semua jenis motor Diesel dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran langsung di dalam dapurdapur kecil yang menghendaki hasil pembakaran yang bersih. Minyak ini sering di sebut juga sebagai gas oil, ADO, HSD, atau Dieseline. Pada temperatur biasa, artinya pada suhu kamar tidak menguap, dan titik nyalanya jauh lebih tinggi dari pada bahan bakar bensin.

Kualitas solar dinyatakan dengan angka setane atau cetane number (CN). Bilangan setane yaitu besar prosentase volume normal cetane dalam campuranya dengan methylnapthalene yang menghasilkan karakteristik pembakaran yang sama dengan solar yang bersangkutan (Supraptono, 2004). Secara umum solar dapat diklasifikasikan sebagai berikut: (1) Light Diesel Fuel (LDF) mempunyasi CN = 50, (2) Medium Diesel Fuel (MDF) mempunyasi CN = 50, dan (3) Heavy Diesel Fuel (HDF) mempunyasi CN =

35. LDF dan MDF sering dikatakan sebagai solar no.1 dan 2. Kedua jenis solar ini sebenarnya letak perbedaanya adalah pada efek pelumasanya saja. LDF dalam hal ini lebih encer, jernih, dan ringan, sedang MDF lebih gelap, berat, dan dan dalam pemakaianya dealam motor bakar di perlukan syarat- syarat khusus (Supraptono, 2004).

4. Minyak DieselMinyak Diesel adalah bahan bakar minyak jenis penyulingan kotor yang mengandung fraksifraksi berat atau campuran dari jenis destilase dengan fraksi yang berat (residual fuel oil) dan berwarna hitam dan gelap, tetapi tetap cair pada suhu rendah. Minyak Diesel ini banyak di gunakan sebagai bahan bakar mesin Diesel yang berputar sedang atau lambat dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran langsung dalam dapurdapur industri. Bagi kehidupan sehari-hari minyak ini sering disebut sebagai MDF (Medium Diesel Fuel).

5. Minyak BakarMinyak bakar adalah bahan bakar yang bukan berasal dari hasil penyulingan, tetapi jenis residu. Minyak ini mempunyai tingkat kekentalan

yang tinggi dan juga titik tuang (pour point) yang lebih tinggi dari pada minyak Diesel, serta berwarna hitam gelap. Bahan bakar jenis ini banyak di pergunakan sebagai bahan bakar pada sistem pembakaran langsung dalam dapurdapur industri yang besar. Pembakaran langsung yang di maksud adalah pada sistem eksternal combustion engine atau mesin pembakaran luar, misalnya: pada mesin uap, dapur-dapur baja, dan lain sebagainya. Minyak ini di sebut juga sebagai MFO (Medium Fuel Oil) (Supraptono, 2004).

6. BensolBensol adalah bahan bakar hasil tambahan dari pada industri gas batu bara dan pabrik kokas. Bensol dapat di peroleh dengan cara mencuci gas yang keluar dari dapur dengan ter yang ringan. Bahan bakar minyak ini sangat baik di gunakan pada kendaraan bermotor, karena sangat tahan terhadap knocking atau dentuman, sehingga memenuhi syarat pada motor dengan kompresi tekanan yang tinggi. Kadangkadang di pakai sebagai campuran bensin untuk mempertinggi sifat anti dentuman (knoking). Bensol membeku pada temperatur

5C di bawah nol. Dengan menambahkan tuluol dan xylol titik beku dari bahan bakar ini dapat di turunkan.

Bahan bakar transportasi khususnya premium (bensin) dan pertamax masih memegang peranan penting sampai saat ini. Untuk bensin mengandung lebih dari 500 jenis hidrokarbon yang memiliki rantai C5-C10 (Sukarmin,

2004). Bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang atau alisiklik dibandingkan alkana rantai lurus. Kualitas bensin dinyatakan oleh bilangan oktan (octane number) yang merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n- heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar (Sudarmadi, 2007)

Fraksi bensin didistilasi umumnya mempunyai bilangan oktan ~70 untuk menaikkan nilai bilangan oktan dengan mengubah hidrokarbon rantai lurus dalam fraksi bensin menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming yaitu proses reaksi mengubah n-oktana menjadi isooktana ditunjukan pada Gambar 2.6.

CH3CH2CH3CH2CH2CH2CH2CH3n okta

Reforming katalis

CH3CH3 C

CH2 CH CH3CH3Isooktana

CH3Gambar 2.6. Proses perubahan n-oktana menjadi isooktana (Sudarmadi, 2007)

Karakteristik dan nilai pembakaran BBM khusunya bensin tergantung pula terhadap nilai oktan. Nilai oktan tinggi cocok untuk perbandingan kompresi yang tinggi untuk memperoleh efisiensi yang tinggi tanpa detonasi. Angka oktan tinggi hendaknya digunakan pada motor kompresi rendah, ini tidak akan terlihat adanya perbaikan pada efisiensi dan daya yang dihasilkan (Arismunandar, 1988). Bahan bakar premium untuk rasio kompresi 7:1 - 9:1, pertamax untuk rasio kompresi 9:1-10:1, pertamax Plus untuk rasio kompresi di atas 10:1. Perbangingan kompresi terhadap kebutuhan niali oktan diperlihatkan pada Tabel 2.4. Indikator ketahanan bensin terhadap tekanan akibat rasio kompresi disebut dengan nilai Oktan.

Tabel 2.4. Perbandingan kompresi terhadap kebutuhan nilai oktan dan efesiensi thermal (Arismunandar, 1988)

PerbandinganKompresiKebutuhan

Nilai OktanEfisiensi Termal % (Gas ditekan habis)

5 : 172-

6 : 18125

7 : 18728

8 : 19230

9 : 19632

10 : 110033

11 : 110434

12 : 110835

2.3.3 Proses Instalasi HCSHydrocarbon crack system yang berfungsi sebagai pemecah hidrokarbon dalam instalasinya perlu memerlukan tahap-tahap (Gambar 2.7) sebagai berikut :

Komponen-komponen HCS Mobil untuk Instalasi HCS

Reservoir perta

Pipa katalisPosisi reservior Penempatan pipa katalisKran pengat r aliranKatup pengatur aliran hidrogen

Intake maPemasangan selang ke intake manipol

Gambar 2.7. Instalasi HCS pada mobil Kijang super 1500 cc (Subchan, 2013)

2.4. Pengujian-Pengujian pada HCS2.4.1 Pengukuran Waktu Performa mesinVolume bahan bakar berkaitan dengan waktu kinerja mesin, semakin banyak volume tabung bahan bakar semakin lama mesin itu aktif. Untuk mengetahui waktu kinerja mesin yang sudah dipasang HCS dibutuhkan alat stopwatch. Dalam pengukuran durasi kinerja mesin menggunakan satuan bermacam-macam yang bisa dilihat pada Tabel 2.5 dibawah ini.

Tabel 2.5. Satuan yang digunakan dalam pengukuranNoJenis waktuSatuan (detik)

1Tahun31536000

2Bulan2592000

3Hari86400

4Jam3600

5Menit60

Performa kinerja mesin untuk mengetahui komsumsi BBM selama berapa menit. Sehingga diperoleh pipa katalis dan volume tabung HCS yang paling optimal. Untuk volume BBM menggunakan satuan milliliter (ml) sedangkan waktu menggunakan satuan menit.

2.4.2 Pengukuran TemperaturMetode yang paling umum digunakan dalam mengukur temperatur adalah termokopel, sistem isian (filled system), dan elemen bimetal (Asher,

2008). Elemen resistansi telah meningkat penggunaannya selama beberapa tahun terakhir. Sedangkan pirometer radiasi, optik, dan infrared digunakan dalam bidang tertentu saja. Tetapi yang sering digunakan untuk mengukur temperatur mesin yaitu termokopel yang memiliki metode yang paling sederhana dan umum digunakan menentukan temperatur proses mesin.

Panas diberikan pada sebuah sambungan dua metal yang berlainan, maka akan dibangkitkan gaya elektromotif (emf) yang dapat diukur pada sambungan beku (cold) lainnya dari dua metal konduktor (Dede, 2008). Termometer memiliki jenis konektor standar yang sama, serta dapat

mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1C. Untuk bentuk termokopel ditunjukan pada Gambar 2.8. Pengukuran temperatur mesin dilakukan beberapa titik atau spot dan dilakukan beberapa kali. Spot pengukuran mesin pada dinding silinder, head silinder dan bodi mesin. Mesin panas disebabkan beberapa macam, salah satunya bahan bakar kendaraan yang terlalu kurus.

Gambar 2.8. Termometer pengukur temperatur mesin (www.krisbow.com)

2.4.3 Pengukuran Revolutions Per Minute (RPM)Tachometer atau Odometer adalah alat pengukur kecepatan putaran mesin pada motor atau mesin lainnya, biasanya menggunakan satuan rpm. Pada awalnya tachometer disusun analog sedemikian halnya jam dengan jarum sebagai penunjuknya, tapi kini sudah berkembang menjadi digital dan lebih mudah serta akurat pembacaannya. (UNEP, 2008).

Kegunaan tachometer adalah untuk mengukur putaran mesin penggerak dalam 1/min dengan batas ukuran terkecil 0,01 1/min. Untuk kecepatan putaran motor sama dengan jumlah putaran motor dalam periode tertentu, misalnya putaran per menit (Rpm) atau kecepatan per detik (Rps). Alat ukur yang digunakan adalah indikator kecepatan sering disebut tachometer yang ditunjukan pada Gambar 2.9. Tachometer mengukur rpm mobil pada keadaan idle atu 650-700 rpm, kecepatan sedang 1.500 rpm dan kecepatan tinggi 2.500-3.000 rpm. Kecepatan ini digunakan untuk pengujian pipa katalis terhadap temperatur, noise, performa mesin dan emisi gas buang.

Gambar 2.9. Skematik pemasangan tachometer pada kendaraan (UNEP, 2008)

Tachometer di tempelkan langsung pada poros sebuah motor dan dibaca putarnnya pada skala yang ada. Tachometer yang modern menggunakan prinsip sinar laser, bekerjanya lebih sederhana berkas sinar laser ditembakkan pada poros dan display digital akan menunjukkan putaran poros motor. Kecepatan motor diukur dengan alat tachometer dengan posisi pengukuran dilakukan pada poros rotor, bisa menggunakan tachometer analog dan tachometer digital.

2.4.4 Pengujian kebisingan mesin (engine noise test)Kebisingan adalah bunyi yang tidak dikehendaki karena tidak sesuai dengan konteks ruang dan waktu sehingga dapat menimbulkan gangguan terhadap kenyamanan dan kesehatan manusia (Sasongko, dkk, 2000). Kualitas suatu bunyi ditentukan oleh frekuensi dan intensitasnya (Sumamur,1996). Uji ini merupakan pengukuran terhadap tingkat kebisingan yang mungkin tercipta dari suatu ruangan kerja karena pengaruh suara mesin, untuk baku tingkat kebisingan adalah batas maksimal tingkat kebisingan yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan dari usaha atau kegiatan sehingga tidak menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan yaitu nilai ambang batas yang diperbolehkan untuk kebisingan ialah 85 dB (KepMenLH No.48 Tahun 1996).

Pengukuran kebisingan dilakukan untuk memperoleh data kebisingan di perusahaan atau dimana saja dan mengurangi tingkat kebisingan tersebut sehingga tidak menimbulkan gangguan. Alat yang digunakan dalam

pengukuran kebisingan adalah sound level meter dan noise dosimeter. Sound Level meter adalah alat pengukur level kebisingan yang ditampilkan pada Gambar 2.10, alat ini mampu mengukur kebisingan di antara 30-130 dB dan frekuensi-frekuensi dari 20-20.000 (Sumamur, 1996).

Gambar 2.10. Sound level meter (www.mitraenvitech.indonetwork.co.id)

Pengukuran dilakukan pada area terbuka dimana kebisingan lingkungan dan angin sekurangnya 10 dB di bawah tingkat suara yang diukur dengan menggunakan sound level meter. Area yang dapat berbentuk area terbuka dengan diameter 50 m dengan bagian tengah mempunyai radius sekurangnya 10 m, permukaan rata, terbuat dari semen, aspal atau material sejenis dan bersih dari benda-benda yang mengganggu hasil pengukuran. Ada tiga cara atau metode pengukuran akibat kebisingan di lokasi kerja (Nasri,1997).1. Pengukuran dengan titik samplingPengukuran ini dilakukan bila kebisingan diduga melebihi ambang batas hanya pada satu atau beberapa lokasi saja. Pengukuran ini juga dapat dilakukan untuk mengevalusai kebisingan yang disebabkan oleh suatu peralatan sederhana, misalnya Kompresor/generator. Jarak pengukuran dari sumber harus dicantumkan, misal 3 meter dari ketinggian 1 meter. Selain itu juga harus diperhatikan arah mikrofon alat pengukur yang digunakan.2. Pengukuran dengan peta konturPengukuran dengan membuat peta kontur sangat bermanfaat dalam mengukur kebisingan, karena peta tersebut dapat menentukan gambar tentang kondisi kebisingan dalam cakupan area. Pengukuran ini dilakukan dengan membuat gambar isoplet pada kertas berskala yang sesuai dengan pengukuran yang dibuat. Biasanya dibuat kode pewarnaan untuk menggambarkan keadaan kebisingan, warna hijau untuk kebisingan dengan intensitas dibawah 85 dBA warna orange untuk tingkat kebisingan yang tinggi diatas 90 dBA, warna kuning untuk kebisingan dengan intensitas antara 85 90 dBA.3. Pengukuran dengan GridUntuk mengukur dengan Grid adalah dengan membuat contoh data kebisingan pada lokasi yang di inginkan. Titiktitik sampling harus dibuat dengan jarak interval yang sama diseluruh lokasi. Jadi dalam pengukuran lokasi dibagi menjadi beberpa kotak yang berukuran dan jarak yang sama, misalnya : 10 x 10 m. kotak tersebut ditandai dengan baris dan kolom untuk memudahkan identitas.Zona kebisingan daerah dibagi sesuai dengan titik kebisingan yang diizinkan sebgai berikut (Sastrowinoto, 1985) ;1. Zona A : Intensitas 35 45 dB. Zona yang diperuntukkan bagi tempat penelitian, RS, tempat perawatan kesehatan atau sosial & sejenisnya.2. Zona B : Intensitas 45 55 dB. Zona yang diperuntukkan bagi perumahan, tempat Pendidikan dan rekreasi.3. Zona C : Intensitas 50 60 dB. Zona yang diperuntukkan bagi perkantoran, Perdagangan dan pasar.4. Zona D : Intensitas 60 70 dB. Zona yang diperuntukkan bagi industri, pabrik, stasiun KA, terminal bis dan sejenisnya.5. Zona Kebisingan menurut IATA (International Air TransportationAssociation)6. Zona A: intensitas > 150 dB daerah berbahaya dan harus dihindari7. Zona B: intensitas 135-150 dB individu yang terpapar perlu memakai pelindung telinga (earmuff dan earplug)8. Zona C: 115-135 dB perlu memakai earmuff9. Zona D: 100-115 dB perlu memakai earplugUntuk satuan kebisingan suara memakai satuan decibel (dB) yang berarti ukuran energi bunyi atau kuantitas yang dipergunakan sebagai unit-unit tingkat tekanan suara mesin.

2.4.5 Pengujian emisi gas buangPengujian emisi gas buang berfungsi untuk mengetahui kadar keluaran emisi gas buang yang di toleransi sesuai dengan ambang batas. Komposisi dari kandungan senyawa kimianya tergantung dari kondisi mengemudi, jenis mesin, alat pengendali emisi bahan bakar, suhu operasi dan faktor lain yang membuat pola emisi menjadi rumit. (Saputra, 2008).

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.

Uji emisi kendaraan bermotor menggunakan gas analyzer pada kondisi idle (tanpa beban) sesuai dengan Peraturan Menteri Negara lingkungan hidup No 05 tahun 2006. Pengujian dengan cara menghisap gas buang kendaraan bermotor ke dalam alat uji gas analyzer, kemudian diukur kandungan gas monoksida dan hidrokarbon dengan memasukan sensor pengukur kedalam knalpot yang bisa dilihat pada Gambar 2.11 dibawah ini.

Gambar 2.11. Pengujian emisi gas buang kendaraan

Komposisi dan perilaku gas buang kendaraan bermotor pada keadaan ideal, komposisi campuran bahan bakar pada kondisi stoikoimetrik (AFR = 14,7 ) dan pembakaran yang terjadi adalah pembakaran sempurna akan menghasilkan emisi gas buang yang mengandung karbondioksida (CO2), uap air (H2O) dan nitrogen (N2). Dalam kondisi aktual, mesin kendaraan bermotor desain untuk komposisi campur bahan bakar miskin (lean mixture), contoh pada kondisi AFR

12,5 untuk menghidupkan mesin kendaraan bermotor pada saat dingin dan menghasilkan daya maksimal selama kendaraan berakselerasi.

Proses pembakaran pada kendaraan bermotor hampir tidak pernah berlangsung dengan sempurna, sehingga emisi gas buang yang dihasilkan juga mengandung karbonmonoksida (CO), sisa bahan bakar yang tidak ikut terbakar (hidrokarbon), hidrogen dan beberapa senyawa oksigen (oksida) seperti NOx dengan konsentrasi yang berbeda-beda, tergantung dari kondisi campuran bahan bakar. Emisi kendaraan bermotor mengandung berbagai senyawa kimia. Komposisi dari kandungan senyawa kimianya tergantung dari kondisi mengemudi, jenis mesin dan alat pengendali emisi bahan bakar. Suhu operasi dan faktor lain yang semuanya ini yang membuat pola emisi menjadi rumit.

Jenis bahan bakar pencemar yang dikeluarkan oleh mesin dengan bahan bakar bensin maupun bahan bakar solar sebenarnya sama saja. Hanya berbeda proporsinya 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 (Supraptono, 2004).

Walaupun gas buang kendaraan bermotor terutama terdiri dari senyawa yang tidak berbahaya seperti nitrogen, karbon dioksida, tapi di dalamnya terkandung juga senyawa lain dengan jumlah yang cukup besar yang dapat membahayakan gas buang membahayakan kesehatan maupun lingkungan. Bahan pencemar yang terutama terdapat di dalam gas buang kendaraan bermotor adalah karbonmonoksida (CO), berbagai senyawa hidrokarbon, berbagai senyawa nitrogen (NOx) dan sulfur (SOx), dan partikulat debu termasuk timbel (Pb). Bahan bakar tertentu hidrokarbon dan timbel organik, di lepaskan ke udara karena adanya penguapan dari sistem bahan bakar. Lalu lintas kendaraan bermotor, juga

dapat meningkatkan kadar partikular debu yang berasal dari permukaan jalan, komponen ban dan rem.

Pada negara-negara yang memiliki standar emisi gas buang kendaraan yang ketat, ada 5 unsur dalam gas buang kendaraan yang akan diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2, O2 dan senyawa NOx. Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO2 dan O2 (Satudju, Dj, 1991).

a). Karbon monoksida (CO)Asap kendaraan merupakan sumber utama bagi karbonmonoksida di berbagai perkotaan. Data mengungkapkan bahwa 60% pencemaran udara di Jakarta di sebabkan karena benda bergerak atau transportasi umum yang berbahan bakar solar terutama berasal dari Metromini. Formasi CO merupakan fungsi dari rasio kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar mesin diesel. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan Turbocharger merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Karbon monoksida yang meningkat di berbagai perkotaan dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak. Karena itu strategi penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi seperti penggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar terbarukan yang rendah polusi bagi kendaraan bermotor.

b). Hidrokarbon (HC)Bensin adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang didapat di gas buang kendaraan menunjukkan adanya bensin yang tidak terbakar dan terbuang bersama sisa pembakaran. Apabila suatu senyawa hidrokarbon terbakar sempurna, maka hasil reaksi pembakaran tersebut adalah karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bensin atau AFR sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin yang mendekati ideal, tetapi tetap saja sebagian dari bensin tetap dapat bersembunyi dari api saat terjadi proses pembakaran dan menyebabkan emisi HC pada ujung knalpot cukup tinggi. Untuk mobil yang tidak dilengkapi dengan Catalytic Converter (CC), emisi HC yang

dapat ditolerir adalah 500 ppm dan untuk mobil yang dilengkapi dengan CC, emisi HC yang dapat ditolerir adalah 50 ppm. Emisi HC ini dapat ditekan dengan cara memberikan tambahan panas dan oksigen diluar ruang bakar untuk menuntaskan proses pembakaran. Proses injeksi oksigen tepat setelah exhaust port akan dapat menekan emisi HC secara drastis. Saat ini, beberapa mesin mobil sudah dilengkapi dengan electronic air injection reaction pump yang langsung bekerja saat cold-start untuk menurunkan emisi HC sesaat sebelum CC mencapai suhu kerja ideal.

Apabila emisi HC tinggi, menunjukkan ada 3 kemungkinan penyebabnya yaitu CC yang tidak berfungsi, AFR terlalu kaya dan bensin tidak terbakar dengan sempurna di ruang bakar. Apabila mobil dilengkapi dengan CC, maka harus dilakukan pengujian terlebih dahulu terhadap CC dengan cara mengukur perbedaan suhu antara inlet CC dan outletnya. Seharusnya suhu di outlet akan lebih tinggi minimal 10% daripada inletnya.

Apabila CC bekerja dengan normal tapi HC tetap tinggi, maka hal ini menunjukkan gejala bahwa AFR yang tidak tepat atau terjadi misfire. AFR yang terlalu kaya akan menyebabkan emisi HC menjadi tinggi. Ini bisa disebabkan antara lain kebocoran fuel pressure regulator, setelan karburator tidak tepat, filter udara yang tersumbat, sensor temperatur mesin yang tidak normal dan AFR terlalu kaya. Injector yang kotor atau fuel pressure yang terlalu rendah dapat membuat butiran bensin menjadi terlalu besar untuk terbakar dengan sempurna dan ini juga akan membuat emisi HC menjadi tinggi.

Apapun alasannya, AFR yang terlalu kaya juga akan membuat emisi CO menjadi tinggi dan menyebabkan outlet dari CC mengalami overheat, tetapi CO dan HC yang tinggi juga bisa disebabkan oleh rembasnya pelumas ke ruang bakar. Apabila hanya HC yang tinggi, maka harus ditelusuri penyebab yang membuat ECU memerintahkan injektor untuk menyemprotkan bensin sedikit sehingga AFR terlalu kurus yang menyebabkan terjadinya intermittent misfire. Pada mobil yang masih menggunakan karburator, penyebab misfire antara lain adalah kabel busi yang tidak baik, timing pengapian yang terlalu mundur, kebocoran udara disekitar intake manifold atau mechanical problem yang menyebabkan angka kompresi mesin rendah.

Untuk mobil yang dilengkapi dengan sistem EFI dan CC, gejala misfire ini harus segera diatasi karena apabila didiamkan, ECU akan terus menerus berusaha membuat AFR menjadi kaya karena membaca bahwa masih ada oksigen yang tidak terbakar ini. Akibatnya CC akan mengalami overheat.

c). Karbondioksida (CO2)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. Perlu diingat bahwa sumber dari CO2 ini hanya ruang bakar dan CC. Apabila CO2 terlalu rendah tapi CO dan HC normal, menunjukkan adanya kebocoran exhaust pipe.

d). Oksigen (O2)Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik dengan konsentrasi CO2. Untuk mendapatkan proses pembakaran yang sempurna, maka kadar oksigen yang masuk ke ruang bakar harus mencukupi untuk setiap molekul hidrokarbon. Dalam ruang bakar, campuran udara dan bensin dapat terbakar dengan sempurna apabila bentuk dari ruang bakar tersebut melengkung secara sempurna. Kondisi ini memungkinkan molekul bensin dan molekul udara dapat dengan mudah bertemu untuk bereaksi dengan sempurna pada proses pembakaran. Untuk ruang bakar tidak sempurna melengkung dan halus memungkinkan molekul bensin seolah-olah bersembunyi dari molekul oksigen dan menyebabkan proses pembakaran tidak terjadi dengan sempurna.

Untuk mengurangi emisi HC, maka dibutuhkan sedikit tambahan udara atau oksigen untuk memastikan bahwa semua molekul bensin dapat bertemu dengan molekul oksigen untuk bereaksi dengan sempurna. Ini berarti AFR 14,7:1 (lambda = 1.00) sebenarnya merupakan kondisi yang sedikit kurus. Inilah yang menyebabkan oksigen dalam gas buang akan berkisar antara 0.5% sampai 1%. Pada mesin yang dilengkapi dengan CC, kondisi ini akan baik karena membantu fungsi CC untuk mengubah CO dan HC menjadi CO2. Mesin tetap dapat bekerja dengan baik walaupun AFR terlalu kurus bahkan hingga AFR mencapai 16:1.

Tapi dalam kondisi seperti ini akan timbul efek lain seperti mesin cenderung knocking, suhu mesin bertambah dan emisi senyawa NOx juga akan meningkat

drastis.Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah sekitar 1.2% atau lebih kecil bahkan mungkin 0%. Tapi kalau konsentrasi oksigen mencapai 0%. Ini menunjukkan bahwa semua oksigen dapat terpakai semua dalam proses pembakaran dan ini dapat berarti bahwa AFR cenderung kaya. Dalam kondisi demikian, rendahnya konsentrasi oksigen akan berbarengan dengan tingginya emisi CO. Apabila konsentrasi oksigen tinggi dapat berarti AFR terlalu kurus tapi juga dapat menunjukkan beberapa hal lain. Apabila dibarengi dengan tingginya CO dan HC, maka pada mobil yang dilengkapi dengan CC berarti CC mengalami kerusakan. Untuk mobil yang tidak dilengkapi dengan CC, bila oksigen terlalu tinggi dan lainnya rendah berarti ada kebocoran di exhaust system. Berikutnya adalah Tabel 2.6 Kondisi mesin berdasarkan kombinasi emisi gas buang, Tabel2.7 Kondisi mesin berdasarkan performa mesin dan, Tabel 2.8. Emisi gas buang terhadap kondisi dan gangguan mesin.

Tabel 2.6. Kondisi mesin berdasarkan kombinasi emisi gas buang(www.saft7.com)

Tabel 2.7. Kondisi mesin berdasarkan performa mesin (www.saft7.com)

Tabel 2.8. Emisi gas buang terhadap kondisi dan gangguan mesin

(www.saft7.com)