EMISI GAS BUANG MOBIL YANG BERBAHAN BAKAR BENSIN ABSTRAKSI

Transkripsi

1 EMISI GAS BUANG MOBIL YANG BERBAHAN BAKAR BENSIN ABSTRAKSI Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar didalam mesin pembakaran dalam dan mesin pembakaran luar, yang dikeluarkan melalui sistem pembuangan Mesin. Dari ketiga alat uji emisi ada 4 unsur dalam emisi gas buang mobil yang akan dikaji yaitu CO, HC, CO 2, O2. Perbandingan uji emisi ini diambil dari tiga jenis kendaraan dan model mobil yang berbeda dengan cc dan tahun yang sama. Data tahun 2000 antara mobil Toyota Innova. Daihatsu Taruna dan Suzuki Baleno yang paling sempurna sistem pembakarannya adalah Daihatsu Taruna. Data tahun 2004 antara mobil Toyota Vios, Daihatsu Zebra dan Suzuki Aerio yang paling sempurna sistem pembakarannya adalah Daihatsu Zebra. Data tahun 2007 antara mobil Toyota Avanza, Daihatsu Terios dan Suzuki APV Arena yang paling sempurna sistem pembakarannya adalah Suzuki APV Arena. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kesadaran masyarakat akan pencemaran udara akibat gas buang kendaraan bermotor di kota-kota besar saat ini makin tinggi. Dari berbagai sumber bergerak seperti mobil penumpang, truk, bus, lokomotif kereta api, kapal terbang dan kapal laut, kendaraan bermotor saat ini maupun dikemudian hari akan terus menjadi sumber yang dominan dari pencemaran udara di perkotaan. Di DKI Jakarta, kontribusi bahan pencemar dari kendaraan bermotor ke udara adalah sekitar 70%. Resiko kesehatan yang dikaitkan dengan pencemaran udara di perkotaan secara umum, banyak menarik perhatian dalam beberapa dekade belakangan ini. Di banyak kota besar, gas buang kendaraan bermotor menyebabkan ketidaknyamanan pada orang yang berada di tepi jalan dan menyebabkan masalah pencemaran udara pula. Beberapa studi epidemiologi dapat menyimpulkan adanya hubungan yang erat antara tingkat pencemaran udara perkotaan dengan angka kejadian (prevalensi) penyakit pernapasan. Pengaruh dari pencemaran khususnya akibat kendaraan bermotor tidak sepenuhnya dapat dibuktikan karena sulit dipahami dan bersifat kumulatif. Kendaraan bermotor akan mengeluarkan berbagai gas jenis maupun partikulat yang terdiri dari berbagai senyawa anorganik dan organik dengan berat molekul yang besar yang dapat langsung terhirup melalui hidung dan mempengaruhi masyarakat di jalan raya dan sekitarnya. Kajian ini kami ditujukan untuk mengetahui tinggi-rendahnya kadar emisi gas buang, kemudian membandingkan kadar emisi CO, HC, CO 2 dan O 2 dari ketiga jenis kendaraan dan tipe mobil yang berbeda tetapi cc dan tahunnya sama. Dari hasil penelitian tersebut di sesuaikan dengan standart emisi yang ada Permasalahan Dari latar belakang tersebut maka permasalahan yang di ambil adalah untuk mencari perbandingan kadar CO, HC, CO 2 dan O 2, apakah kondisi mobil masih dalam keadaan normal atau juga sebaliknya disesuaikan dengan standart emisi yang ada Batasan Masalah 1. Penelitian hanya untuk mencari perbandingan emisi gas buang. 2. Menganalisa perubahan nilai emisi gas buang di lakukan hanya pada kandungan CO, HC, CO 2, O Pengambilan data yang di lakukan pada mobil yang berkapasitas 1500 CC. 4. Hanya kendaraan berbahan bakar bensin saja yang akan di analisa. 5. Pengaruh tahun pembuatan mobil terhadap emisi gas buang mobil. 6. Pengaruh merk dan tipe mobil terhadap emisi gas buang mobil. 7. Analisa alat yang di gunakan dalam memperoleh data emisi gas buang mobil. 8. Faktor teknis dan pemeliharaan mesin kendaraan tidak di bahas pada penulisan ini Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan yang kami lakukan adalah membandingkan performance kadar emisi CO, HC, CO 2 dan O 2 dari ketiga jenis kendaraan dan model mobil yang berbeda dengan cc dan tahun yang sama Metode Penelitian Metode penelitian yang dilakukan penulis yaitu sebagai berikut: a) Metode studi pustaka, yaitu dengan mengumpulkan bahanbahan penulisan dari buku-buku sebagai bahan dasar teori dari hasil penelitian di lapangan. b) Metode internet, yaitu dengan mencari bahan dasar teori mengenai emisi gas buang melalui website. c) Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari alat test emisi yang digunakan oleh Toyota, Daihatsu dan Suzuki Sistematika Penulisan Sistematika penulisan skripsi ini berdasarkan isi setiap bab yang ada didalam skripsi yaitu: 1. PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang permasalahan yang menjadi penyebab penulis melakukan penelitian, tujuan penelitian, pembatasan masalah dan ringkasan tentang sistematika penulisan skripsi. 2. DASAR TEORI Berisi tentang hipotesis teori serta beberapa penjelasan mengenai emisi gas buang yang berkaitan dalam penelitian ini antara lain : siklus 4- langkah, sistem bahan bakar, komponen-komponen motor bensin, sistem injeksi bahan bakar, sistem pembuangan, sistem pemasukan, sistem kelistrikan, sistem pendinginan, sistem induksi udara, sistem kontrol elektronik dan efek pencemaran udara akibat gas buang.

2 3. DATA DAN PEMBAHASAN Berisi tentang analisa data-data dan interprestasi hasil pengolahan data. 4. KESIMPULAN Berisi tentang kesimpulan data, penelitian hasil data yang mungkin dapat digunakan untuk penelitian selanjutnya. TEORI DASAR 2.1. Siklus 4-Langkah Pada Mesin Otto [1] Kebanyakan motor bakar torak bekerja dengan siklus 4-langkah. Siklus 4-langkah sudah dipergunakan sejak tahun 1876 yaitu pada saat Dr. N.A.Otto berhasil membuat motor bakar torak dengan siklus 4-langkah yang sempurna. Pada motor otto proses pembakaran didalam motor bakar torak terjadi secara periodik. Sebelum terjadi proses pembakaran berikutnya, terlebih dahulu gas pembakaran yang sudah tidak dapat dipergunakan harus dikeluarkan dari dalam silinder, hal ini dapat dilihat pada gambar 2.1. Gambar 2.1 Siklus 4-Langkah Pada Mesin Otto [1] Keterangan gambar : 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 kg/cm 2 dan suhu mencapai antara ºC 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 kg/cm 2 dan suhu mencapai antara ºC 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. Pada umumnya di sediakan tegangan yang besar untuk menjamin agar selalu terjadi lompatan api listrik di dalam segala misalnya : 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 (25 30 m/detik). menyalakan yang di laluinya sehingga tekanan gas di dalam silinder naik, sesuai dengan jumlah bahan bakar yang terbakar. Pada keadaan ini tekanan di dalam silinder dapat mencapai kg/cm 2. Sementara itu campuran yang terjauh dari busi masih menunggu giliran untuk terbakar. Akan tetapi ada kemungkinan bagian campuran tersebut akan terbakar dengan cepatnya (meledak) oleh karena penekanan torak, temperatur yang melampaui temperatur penyalaan sendiri. Proses nyala sendiri dari bagian yang terakhir (terjauh dari busi) dinamakan detonasi. Ini dapat merusak di ruang bakar, mengurangi daya dan efisiensi mesin dan tekanan maksimum gas pembakaran akan bertambah besar. Penggunaan bahan bakar dengan bilangan oktan yang tinggi hambatan yang sebagian besar di sebabkan oleh detonasi berangsur-angsur dapat di atasi, karena bahan bakar ini memiliki periode penundaan yang panjang, oleh karena itu sesuai untuk motor bensin dengan perbandingan kompresi tinggi. Dengan jalan ini efisiensi akan naik. Salah satu cara untuk menaikan bilangan oktana dari suatu bahan bakar adalah dengan menambahkan Pb (C 2 H 2 )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 Sistem Bahan Bakar Pada Mesin Otto Pada 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 tangki 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 : o Penakar jumlah udara dan bahan bakar agar diperoleh campuran udara bahan bakar yang dapat dibakar dengan cepat dan sempurna o didalam silinder. Atomisasi dan penyebar bahan bakar didalam aliran udara atau dikenal dengan Air Fuel Ratio (AFR). Parameter yang disebut dengan Air Fuel Ratio (AFR) yaitu perbandingan jumlah udara terhadap bahan bakar dalam berat. Nilai perbandingan teoritis untuk proses pembakaran sempurna atau disebut juga dengan AFR stoikiometri untuk motor otto sekitar 14,7. Sistem bahan bakar harus mampu menghasilkan perbandingan

3 udara bahan bakar yang dibutuhkan disilinder yang sesuai dengan kondisi operasi mesin. Sebagai contoh pada waktu start dingin, dibutuhkan campuran yang kaya bahan bakar. Dalam kondisi mesin masih dingin otomatis bahan bakar yang menguap hanya sebagian sehingga diperlukan tambahan bahan bakar untuk memperoleh campuran yang siap dibakar didalam silinder. Kontruksi karburator adalah sederhana dan telah digunakan hampir pada keseluruhan mesin otto pada masa yang lalu. 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 dan sebagainya, karburator saat ini harus dilengkapi dengan peralatan tambahan sehingga membuat sistem karburator menjadi rumit. Untuk mengganti sistem karburator, kemudian digunakan 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. Dewasa ini sudah banyak kendaraan yang menggunakan sistem injeksi bahan bakar sebagai pengganti karburator dengan pertimbangan sebagai berikut : Karburator tidak mampu mengalirkan campuran udara-bahan bakar dengan harga perbandingan yang sama untuk setiap silinder. Uap bahan bakar yang lebih berat dari pada udara, akan mengalami kesulitan ketika mengalir melalui belokan dan sudut-sudut tajam dari saluran isap (intake manifold). Dengan sistem injeksi, bahan bakar dapat dikabutkan langsung kedalam saluran isap (intake manifold) karena posisi injektor yang dekat dengan katup isap. Lebih presisi dalam mengatur jumlah bahan bakar yang dikabutkan sebagai fungsi dari kondisi operasi mesin yang dideteksi oleh berbagai sensor. Tujuan penggunaan dan pengembangan sistem injeksi bahan bakar EFI (Electronic Fuel Injection) sampai saat ini adalah untuk memperbaiki prestasi motor bakar dan mengurangi emisi gas buang Sistem Injeksi Bahan Bakar (EFI) Sistem injeksi bahan bakar dikontrol secara elektronik atau dikenal dengan Electronic Fuel Injection (EFI). Sistem ini dikontrol oleh Electronic Control Module (ECM) atau disebut juga Electronic Control Unit (ECU), yaitu berupa chips yang terdiri dari microprosessor dan memory yang dipasang on board pada mobil. ECU ini menerima input berupa sinyal-sinyal elektronik dari semua sensor dan memprosesnya untuk menentukan jumlah bahan bakar yang diperlukan mengatur bukaan katup pada injektor Komponen - komponen Mesin Bensin [2] Mesin bensin terdiri dari blok silinder, kepala silinder, piston, torak, celah torak, batang torak, poros engkol, gasket, roda penerus dan mekanisme katup. Alat bantu lainnya pada mesin di rancang menolong kerja mesin. Di antaranya sistem pembuangan (intake and exhaust), pemasukan, pelumasan, pendinginan dan sistem kelistrikan Blok Silinder Blok silinder merupakan inti dari pada mesin bensin yang terbuat dari besi tuang. Belakangan ada beberapa blok silinder yang terbuat dari paduan alumunium, seperti kita ketahui, bahwa alumunium ringan dan meradiasikan panas yang lebih efisiensi di bandingkan dengan besi tuang. Blok silinder di lengkapi rangka pada bagian dinding luar untuk memberikan kekuatan pada mesin dan membantu meradiasikan panas. Blok silinder terdiri dari beberapa lubang tabung silinder, yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak turun naik. Silinder-silinder di tutup bagian atasnya oleh kepala silinder yang di jamin oleh gasket kepala silinder yang letaknya antara blok silinder dan kepala silinder. Crankcase terpasang di bagian bawah blok silinder dan poros engkol dan bak oli termasuk dalam crankcase. Poros nok juga di letakkan dalam blok silinder, hanya pada tipe OHV (Over Head Valve) pada mesin yang modern poros nok berada di dalam silinder. Silinder Tenaga poros (thermal energy) yang di hasilkan oleh pembakaran bensin dirubah kedalam tenaga mekanik dengan adanya gerak naik turun torak dalam tiap-tiap silinder. Mesin harus memenuhi kedua kebutuhan, dengan tujuan untuk merubah tenaga panas menjadi energi mekanik seefisien mungkin. - Tidak boleh terdapat kebocoran campuran bahan bakar dan udara pada saat berlangsungnya kompresi atau kebocoran gas pembakaran antara silinder dan torak. - Tahanan gesek antara torak dan silinder sekecil mungkin. Gambar 2.2 Blok silinder [2] Torak Torak bergerak turun naik didalam silinder untuk melakukan langkah hisap, kompesi, pembakaran dan pembuangan. Fungsi utama torak untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan untuk memutar poros engkol melalui batang torak (connecting rod). Torak terus-menerus menerima temperatur dan tekanan yang tinggi sehingga harus dapat tahan saat mesin beroperasi pada kecepatan tinggi untuk periode waktu yang lama. Pada umumnya torak dibuat dari paduan alumunium, selain selain lebih ringan, radiasi panasnya juga lebih efisien di bandingkan dengan material lainnya. Nama bagian-bagian pada torak, seperti pada gambar di bawah ini :

4 Gambar 2.3 Torak [2] Pada saat torak hampai mencapai TMA, campuran bahan bakar udara segar dinyalakan, maka terjadilah proses pembakaran sehingga tekanan dan temperatur di dalam ruamg silinder naik, sementara itu torak masih bergerak menuju TMA, berarti volume ruang bakar menjadi semakin tinggi Celah torak (celah antara torak dengan silinder) Pada saat torak menjadi panas akan terjadi sedikit pemuaian dan mengakibatkan diameternya akan bertambah. Untuk mencegah hal ini pada mesin harus ada semacam celah yaitu jarak yang disediakan untuk temperatur ruang kurang lebih 25 C, antara blok dan silinder. Jarak ini disebut celah piston (piston clereance). Celah torak bervariasi dan ini tergantung dari model mesinnya, dan umumnya antara 0,02 0,12 mm. bentuk torak agak sedikit tirus, diameter bagian atasnya lebih kecil dibandingkan dengan diameter bawahnya. TORAK DINGIN PENAMPANG TORAK TORAK PANAS Gambar 2.4 Celah Torak [2] Gambar 2.5 Kepala Silinder [2] Gasket kepala silinder Gasket kepala silinder (cylinder Head Gasket) letaknya antara blok silinder dan kepala silinder, fungsi untuk mencegah kebocoran dan gas pembakaran, air pendingin dan oli. Gasket kepala silinder harus tahan panas dan tekanan dalam setiap pembakaran temperatur. Umumnya gasket dibuat dari carbon clad sheet steel (gabungan karbon dan lempengan baja) karbon itu sendiri melekat dengan graphite, dan keduaduanya berfungsi untuk mencegah kebocoran yang di timbulkan antara blok silinder dan kepala silinder, serta untuk menambah kemampuan melekat pada gasket Piston Kepala piston membentuk satu bagian ruang ruang bakar dan merupakan bagian yang selalu terkena kondisi temperatur tinggi karena terletak didalam silinder, tetapi tidak dapat didinginkan secara langsung oleh air pendingin atau udara luar. Akibatnya, temperatur kepala piston menjadi jauh lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur piston skirt. Bila celah dari salah satu atau keseluruhan piston telah melampaui limit disebabkan lubang silinder atau pistonpistonnya telah aus, blok silinder atau piston harus diganti atau lubang silinder harus dibor kembali dan menggunakan piston ukuran oversize. Kode ukuran piston (piston size code) terdapat pula pada kepala piston. Posisi tandanya (stampnya) bergantung pada mesinnya. Celah torak penting selalu untuk memperbaiki fungsi mesin dan mendapatkan kemampuan mesin yang lebih baik. Bila celah terlalu kecil, maka akan tidak ada celah antara torak dan silinder ketika torak panas Kepala silinder Kepala silinder (cylinder Head) ditempatkan dibagian atas blok silinder. Pada bagian bawah kepala silinder terdapat ruang bakar dan katup-katup. Kepala silinder harus tahan terhadap temperatur dan tekanan yang tinggi selama mesin bekerja. Oleh sebab itu umumnya kepala silinder di buat dari besi tuamg. Akhir-akhir ini banyak mesin yang kepala silindernya di buat dari paduan alumunium. Kepala silinder yang terbuat dari paduan alumunium memiliki kemampuan pendinginan lebih besar di banding dengan yang terbuat dari besi tuang. Pada kepala silinder juga dilengkapi dengan mantel pendinginan yang di akhiri dengan air pendingin yang datang dari blok silinder untuk mendinginkan katup-katup dan busi. Gambar 2.6 Piston [2] Bak oli Bagian bawah dari pada blok silinder disebut bak engkol (crank-case). Bak oli (oil pan) dibaut pada bak engkol dengan diberi paking seal atau gasket. Bak oli dibuat dari baja yang dicetak dan dilengkapi dengan penyekat (separator) untuk menjaga agar permukaan oli akan tetap rata ketika kendaraan pada posisi miring. Selain itu juga di rancang sedemikian rupa agar oli mesin tidak akan berpindah (berubah keposisi permukaannya) pada saat kendaraan berhenti secara

5 tiba-tiba dan menjamin bekerjanya pompa oli tidak akan kekurangan oli pada setiap saat. Menyumbat oli drain (plug) letaknya di bagian bawah bak oli dan fungsinya untuk mengeluarkan oli mesin bekas. Gambar 2.7 Bak Oli [2] Batang Torak Batang torak (connecting rod) menerima gaya tekan yang terus-menerus, gaya momen dan beban lainnya yang dihasilkan dari tekanan pembakaran dan gaya inersia dari torak, dengan demikian harus kuat untuk menahan beban tersebut. Pada bagian big end (ujung yang besar) batang torak terdapat oil jet untuk melumasi silinder, mendinginkan piston, dan melumasi piston pin. Gambar 2.8 Batang Torak [2] Poros Engkol Tenaga (Torque) yang digunakan untuk menggerakan roda kendaraan dihasilkan oleh gerakan batang torak dan dirubah menjadi gerak putaran pada poros engkol. Poros engkol menerima beban yang besar dari torak dan batang torak serta berputar pada kecepatan tinggi. Dengan alasan tersebut poros engkol umumnya dibuat dari baja karbon dengan tinggi tingkatan serta mempunyai daya tahan yang tinggi. Konstruksi poros engkol yang diperlihatkan dibawah ini. engkol berputar pada journal. Masing-masing crank journal mempunyai crank arm, atau arm dan crankpin letaknya dibagian ujung armnya. Crankpin terpasang pada crankshaft tidak satu dengan porosnya. Counter balance weight dipasangkan seperti pada gambar untuk menjamin keseimbangan putaran yang ditimbulkan selama mesin beroperasi. Poros engkol dilengkapi lubang oli untuk menyalurkan lubang oli pelumasan pada crank journal, bantalan batang torak, pena torak dan lain-lain. Bantalan Poros Engkol Pada umumnya bantalan poros engkol (crankshaft bearing) dibuat dari alminium atau kelmet metal. Bantalan bagian atas (upper half bearing) terdapat lubang oli untuk pelumasan main journal, dan alur oli untuk pelumasan bantalan batang torak. poros engkol harus mampu menahan tekanan ledakan yang kuat dari piston, maka bantalan yang setengahnya bagian bawah (lower half bearing) tidak terdapat lubang oli. Pada upper dan lower half bearing terdapat looking agar tidak ikut berputar. Pada permukaan thrust washer yang menyentuh poros engkol terdapat alur oli, thrust washer bagian bawah dilengkapi dengan semacam tonjolan agar tidak ikut berputar Roda Penerus Roda penerus (flyweel) dibuat dari baja tuang dengan mutu yang tinggi yang diikat oleh baut pada bagian belakang poros engkol pada kendaraan yang menggunakan transmisi manual. Poros engkol menerima tenaga putar (rotational force) dari torak selama langkah usaha. Tapi tenaga itu hilang pada langkah-langkah lainnya seperti inertia loss, dan kehilangan gesekan. Roda penerus menyimpan tenaga putar (inertia) selama proses langkah lainnya kecuali langkah usaha oleh sebab itu poros engkol berputar secara terusmenerus. Hal ini menyebabkan mesin berputar dengan lembut yang diakibatkan getaran tenaga yang dihasilkan. Roda penerus dilengkapi ring gear yang dipasangkan di bagian luar gunanya untuk perkaitan dengan gigi pinion dari motor stater. Pada kendaraan yang menggunakan transmisi otomatis, sebagai pengganti flywheel digunakan torque converter. Gambar 2.10 Roda Penerus [2] Gambar 2.9 Poros Engkol [2] Crank journal ditopang oleh bantalan poros engkol (crankshaft bearing) pada crankcase dan poros Mekanisme katup Untuk memperoleh output mesin yang maksimum, diperlukan sebanyak mungkin campuran bahan bakar udara yang dihisap ke dalam silinder, demikian pula gas bekas yang dikeluarkan. Campuran bahan bakar dan udara serta inersia gas pembakaran dipertimbangkan dalam menentukan lamanya katup terbuka secara maksimum. Katup mulai membuka sebelum langkah hisap (sebelum TMA) dan mennutup setelah TMB (mulai langkah kompresi).

6 Katup buang membuka sebelum mencapai langkah buang menutup setelah (TMA) (setelah langkah hisap). Pada mesin DOHC yang mempunyai kode model F, salah satu camshaftnya digerakkan oleh timing belt, dan camshaft lainnya digerakkan oleh scissor gear melalui camshaft yang oleh sabuk penggerak (belt driven camshaft). Mekanisme gear digunakan untuk menggerakkan camshaft dan suara berisik roda gigi akibat adanya backlash. Gambar 2.11 Mekanisme katup [2] 2.5. Perbandingan antara EFI dan Karburator Mobil menggunakan salah satu diantara peralatan atau sistem untuk mengalirkan campuran bahan bakar dan udara dalam perbandingan yang tepat dan masuk ke dalam silinder-silinder sesuai dengan tingkat rpm, alat alat tersebut adalah karburator atau EFI(elektronik fuel injection). Kedua alat ini mengatur volume udara yang masuk sesuai dari membukanya sudut throttle valve dan putaran mesin, kedua alat ini menyalurkan campuran bahan bakar dan udara yang tepat kedalam silinder-silinder sesuai dengan volume udara yang masuk. Kontruksi karburator adalah sederhana, dan telah di gunakan hampir pada keseluruhan mesin bensin pada masa yang lalu, tetapi pada akhir - akhir ini untuk memenuhi permintaan untuk membersihkan gas buang (exhaust emission) penggunaan bahan bakar yang lebih ekonomis, kemampuan pengendaraan yang telah disempurnakan dan sebagainya, karburator saat ini harus dilengkapi dengan peralatan tambahan sehingga membuat sistemnya menjadi rumit. Untuk mengganti sistem karburator, kemudian digunakan sistem EFI, untuk menjamin perbandingan bahan bakar dan udara ( air fuel ratio) ke mesin dengan penginjeksian bahan yang bekerja secara kelistrikan sesuai dengan kondisi pengendaraan. Walaupun tujuan dari karburator dan EFI adalah sama, tetapi metode yang digunakan untuk menditeksi volume udara masuk dan pengaliran bahan bakarnya yang berbeda. Adapun perbandingan antara EFI dan karburator adalah sebagai berikut : 1. Pembentukan campuran bahan bakar dan udara Karburator pada putaran idling, volume udara yang masuk diukur sesuai dengan perubahan tekanan (vacuum) sekitar idle port dan slow port dekat dengan throttle valve, dan bahan bakar yang sedikit mengalir melalui lubanglubang tersebut. Pada tingkat operasional yang normal, volume udara yang masuk diukur sesuai kevacuman pada venture.dan sebanding dengan jumlah bahan bakat yang mengalir ke dalam nosel utama pada venture. Kalau pada EFI mempunyai dua peralatan yanga berbeda untuk mengukur volume udara yang masuk dan bahan bakar yang diinjeksikan volume udara yang masuk diukur oleh sebuah sensor (air flow meter) dan signal yang diperoleh dikirim ke ECU (electronic control unit) selanjutnya ECU mengirim signal ke injektorinjektor agar dapat menginjeksikan bahan bakar dengan tepat yang sudah bertekanan oleh pompa bahan bakar ke dalam intake port pada setiap silinder. 2. Perbandingan udara-bahan bakar dan kondisi pengendaraan Selama starting, bila mesin akan mulai hidup (strating), maka diperlukan campuran bahan bakar udara yang kaya untuk menyempurnakan kemampuan strating, khususnya bila temperatur rendah. Hal ini didsebabkan karena udara padat sehingga kecepatan masuknya udara rendah dan temperatur masih rendah, serta bahan bakar sulit untuk menguap. Pada karburator bila campuran masih rendah, katup choke dalam keadaan tertutup rapat untuk membantu memperkaya campuran akan tetapi setelah mesin hidup, choke breaker bekerja secara perlahan membuka katup choke dalam hal ini untuk mencegah campuran bertambah kaya. Sedangkan pada EFI, putaran poros engkol dideteksi oleh signal dari starter dan campuran yang kaya akan dialirkan pada waktu starter motor memutarkan poros engkol. Juga cold strat injector yang bekerja hanya pada temperatur rendah dalam memperbesar volume penginjeksian. Katup ini direncanakan untuk menyempurnakan pembuatan bahan bakar dan untuk mempermudah pembakaran. 3. Pengendaraan pada cuaca dingin Disebabkan penguapan bahan bakar rendah pada keadaan temperatur rendah, maka diperlukan campuran bahan bakar dan udara yang lebih banyak (kaya) pada waktu akan menghidupkan mesin. Pada karburator, sistem choke pada karburator melakukan fungsi ini. Bila temperatur rendah, untuk mendapatkan campuran bahan bakar-udara yang kaya choke valve dapat bekerja secara manual menutup choke valve secara otomatis. Pada sistem manual, setelah mesin hidup dan mesin telah menjadi panas, pengemudi membuka choke valve. Pada sistem choke otomatis, membuka dan menutupnya dideteksi oleh thermostatic coil, akibatnya campuran bahan bakar-udara secara bertahap kembali normal. Sedangkan pada EFI, Temperatur air pendingin diukur oleh sensor untuk menditeksi kondisi pada temperatur rendah. Sensor ini merupakan thermister (semacam semikonduktor) yang mempunyai tahanan yang dapat bervariasi tergantung dari temperatur air pendingin. Temperatur air pendingin yang diditeksi dirubah menjadi signal listrik dan dikirim ke ECU, yang akan menambah campuran bahan bakar-udara sesuai dengan signal yang di terima. 4. Selama akselerasi Bila kendaraan diakselerasi dari kecepatan rendah maka dengan serentak, volume udara akan bertambah, tetapi karena bahan bakar lebih berat dari udara, maka untuk sementara akan terjadi keterlambatan pengaliran bahan bakar. Pada karburator, untuk mencegah campuran yang kurus selama akselerasi, maka dilengkapi dengan sistem akselerasi. Bila throttle valve bahan

7 bakar yang disemprotkan melalui saluran khusus untuk menkompensasi keterlambatan pengiriman dari nosel utama. Kalau EFI berbeda dengan karburator pada sistem EFI, tidak membuat suatu koreksi khusus selama akselerasi, ini disebabkan dalam hubungannya dengan karburator dimana bahan bakar dialirkan berdasarkan kavakuman. Pada sistem EFI bahan bakar yang bertekanan tinggi dengan serentak diinjeksikan sesuai dengan perubahan volume udara yang masuk dan dengan demikian tidak terjadi keterlambatan pengiriman. 5. Selama tenaga yang dikeluarkan tinggi Bila mengendarai kendaraan pada permukaan jalan yang rata dengan kecepatan yang konstan, campuran pada keadaan kurus (air-fuel ratio ekonomis). Karena itu bila kecepatan ditambah, seperti menyusul kendaraan yang lain, menyebabkan beban extra yang diderita oleh mesin. Pada saat ini campuran yang gemuk (power air fuel ratio) diperlukan untuk menjamin bertambahnya tenaga. Pada karburator, sistem power pada karburator mendeteksi bertambahnya beban mesin berdasarkan vacuum pada intake manifold. Bila vacuum berkurang, power valve terbuka dan campuran yang gemuk akan disalurkan. Kalau EFI, tingkat beban mesin ditentukan oleh terbukanya sudut throttle valve, dan pembukaan ini dirubah menjadi signal listrik oleh throttle position sensor. Pada saat sudut bukanya bertambah, volume injeksi bertambah untuk mendapatkan power air-fuel ratio. Dibandingkan dengan karburator, EFI mempunyai keuntungan sebagai berikut: 1. Memungkinkan pembentukan campuran yang homogen pada setiap silinder 2. Perbandingan bahan bakar dan udara dapat diperoleh pada semua tingkat rpm mesin 3. Respon yang baik sesuai dengan perubahan throttle 4. Koreksi campuran bahan bakar udara 5. Efisiensi pemasukan campuran bahan bakar dan udara lebih banyak 2.6. Konstruksi Dasar Injeksi Bahan Bakar Elektronik EFI dapat dibagi kedalam tiga sistem, sistem kontrol elektronik (electronic control system), sistem bahan bakar (Fuel system), dan sistem induksi udara (air induction system) dan EFI dapat juga dibagi kedalam pengontrolan injeksi dasar dan pengaturan koreksi. 1. Pengontrolan Injeksi Dasar (Basic injection Control) Pengontrolan injeksi dasar ini mempertahankan perbandingan optimum (disebut perbandingan teoritis) dari bahan bakar dan udara yang mengalir kedalam masing-masing silinder. Dengan demikian jika udara masuk bertambah volume bahan bakar yang diinjeksikan bertambah sebanding dengan masuknya udara tersebut atau jika volume udara masuk berkurang volume bahan bakar yang diinjeksikan juga berkurang. Aliran Udara Bila throttle valve dibuka udara dari air cleaner akan mengalir kesilinder melalui air flow meter, throttle valve dan intake manifold. Pada saat udara mengalir ke air flow meter, udara akan menekan atau membuka measuring plate. Aliran Bahan Bakar Bahan bakar ditekan oleh pompa bahan bakar listrik dan dialirkan ke injektor melalui filter. Pada setiap silinder terdapat satu injector, bahan bakar diinjeksikan pada saat solenoid valve terbuka secara terputus-putus. Di karenakan tekanan bahan bakar dibuat konstan oleh pressure regulator, volume injeksi dikontrol dengan merubah lamanya injeksi, jadi bila udara masuk sedikit, lamanya injeksi sedikit dan bila volume udara besar lamanya injeksi akan lama. Deteksi Volume Udara Masuk Throttle valve mengontrol volume udara yang dibutuhkan oleh mesin. Pada saat kecepatan rendah, udara yang mengalir sedikit. Pada kecepatan tinggi dan dibawah beban berat, akan diperlukan aliran udara yang lebih banyak dan besarnya pembukaan measuring plate akan disesuaikan. Pengaturan Volume Dasar Injeksi (Basic Injection volume control) Air flow meter menditeksi volume aliran udara dan merubahnya ke dalam bentuk tegangan. Juga signal ignition primary untuk rpm mesin dikirim ke ECU dari ignition coil. Injection Timing dan Duration Signal dari ignition coil menentukan rpm mesin hal ini mengakibatkan seluruh injektor menginjeksikan bahan bakar secara serentak pada setiap putaran poros engkol. Pada mesin 4 gerakan, setiap dua putaran poros engkol (satu siklus) terdiri dari langkah isap, kompresi, pembakaran dan langkah buang, lamanya setiap injeksi (injection Duration) untuk pembakaran dalam satu siklus hanya diperlukan setengah, dengan demikian diperlukan dua kali injeksi untuk menghasilkan jumlah bahan bakar yang tepat. 2. Pengaturan Koreksi Selama ini kerja dasar dari peralatan adalah untuk memperoleh pembentukan campuran bahan bakar udara teoritis. Akan tetapi mesin tidak akan bekerja dengan sempurna hanya dengan basic injection volume ini dikarenakan mesin harus dapat bekerja pada berbagai kondisi, dan karena itu beberapa bentuk peralatan (sensor-sensor) pengoreksi diperlukan untuk mengatur perbandingan bahan bakar udara yang sesuai dengan kondisi kerja mesin. Ada dua metode untuk mengkoreksi perbandingan bahan bakar-udara, pertama disebut enrichment correction adalah untuk menambah volume injeksi dengan bantuan ECU, yang lainnya. Perlengkapan tambahan yang melakukan fungsi yang sama tanpa memerlukan bantuan ECU. ECU mempunyai kemampuan untuk menambah bahan bakar berdasarkan informasi ini dengan kata lain sekalipun jumlah udara yang masuk tetap sama jumlah bahan bakar yang diinjeksi akan berkurang sesuai dengan kondisi kerja mesin Komponen-komponen Injeksi Bahan Bakar Elektronik Komponen-komponen sistem EFI perlemgkapan-perlengkapan tambahan, dapat dibagi sebagai berikut : Sistem Bahan bakar (Fuel System) Komponen komponen ini di gunakan untuk menyalurkan bahan bakar ke mesin, yang terdiri dari tangki bahan bakar, pompa bahan bakar, saringan bahan bakar, pipa penyalur (delivery pipa), pressure regulator, pulsation damper, injector, cold star injector, dan lain-lain.

8 Bahan bakar mengalir dari tangki dengan adanya pompa bahan bakar disalurkan dengan tekanan rendah, ke injektor-injektor dan cold start melalui saringan bahan bakar. Pressure regulator mengatur atau mengontrol tekanan aliran bahan bakar (bagian tekanan tinggi). Kelebihan bahan bakar kembali ke tangki melalui pipa pembalik. Pulsation damper berfungsi menyerap atau meredam tekanan bahan bakar yang sedikit berfluktuasi karena pengaruh injeksi. Injektor-injektor menginjeksikan bahan bakar kedalam intake manifold sesuai dengan kalkulasi signal injeksi komputer. Cord start injektor dilengkapi untuk memperbaiki starting dengan jalan menginjeksikan bahan bakar kedalam air intake chamber hanya bila temperatur air pendingin masih rendah Sistem Induksi Udara (Air Induction System) Komponen-komponen ini menyalurkan sejumah udara yang diperlukan untuk pembakaran, yang terdiri dari air cleaner, air flow meter, throttle body, air valve, dan lain-lain. Udara dari air cleaner lewat melalui air flow meter dan membuka measuring plate sebelum mengalir ke air intake chamber. Volume udara yang mengalir ke air intake chamber di tentukan oleh tingkat membukanya throttle valve. Dari intake chamber, udara di distribusikan ke setiap manifold dan mengalir ke dalam ruangan bakar. Bila keadaan mesin masih dingin, air valve akan terbuka dan udara mengalir melalui air intake chamber. Sekalipun throttle valve keadaan tertutup, udara akan mengalir ke air intake chamber untuk menambah putaran idle (disebut Fast Idle ) Sistem Kontrol Elektronik (Electronic Control System) Sistem ini terdiri dari beberapa sensor-sensor seperti air flow meter, water temperature sensor, throttle position sensor dan intake air temperature sensor, pada sistem ini terdapat ECU (electronic control unit), ECU ini sangat menentukan lamanya kerja injector-injektor. Pada saat sistem ini juga terdapat komponen-komponen tambahan, main relay yang mengsuplai tegangan ke ECU, strat injector time switch yang mengatur kerja cold start injector selama menstarter mesin, circuit opening relay yang mengatur kerja pompa bahan bakar dan resistor yang menstabilkan kerja injektor. Sistem kontrol elektronik terdiri dari beberapa sensor, yang menditeksi beberapa kondisi mesin : ECU, mengkalkulasi volume injeksi (lamanya injeksi) sesuai dengan signal-signal (data) dari sensor-sensor, dan aktuator-aktuator, yang mengontrol injeksi bahan bakar berdasarkan signal-signal dari ECU. Sensor-sensor ini mendeteksi volume udara masuk, beban mesin, temperatur udara dan pendingin, penurunan kecepatan, dan mengirimkan signal-signal ke ECU. Kemudian ECU menentukan lamanya injeksi yang tepat dan mengirimkan signal ke injektor-injektor. Injektor-injektor menginjeksikan bahan bakar ke intake manifold sesuai dengan signal ini.volume injeksi tergantung dari lamanya signal dari ECU Komposisi dan Prilaku Gas Buang Kendaraan Bermotor Pada keadaan ideal, mesin kendaraan bermotor dengan 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 (CO 2 ), uap air (H 2 O) dan nitrogen (N 2 ). Dalam kondisi aktual, mesin kendaraan bermotor desain untuk komposisi campur bahan bakar miskin/kurus (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 karbon monoksida (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. 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 karbon monoksida (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. Setelah berada di udara, beberapa senyawa yang terkandung dalam gas buang kendaraan bermotor dapat berubah karena terjadinya suatu reaksi, misalnya dengan sinar matahari dan uap air, atau juga antara senyawa-senyawa tersebut satu sama lain. Proses reaksi tersebut ada yang berlangsung cepat dan terjadi saat itu juga di lingkungan jalan raya, dan adapula yang berlangsung dengan lambat. Reaksi kimia di atmosfer kadangkala berlangsung dalam suatu rangtai reaksi yang panjang dan rumit, dan menghasilkan produk akhir yang dapat lebih aktif atau lebih lemah dibandingkan senyawa aslinya. Sebagai contoh, adanya reaksi di udara yang mengubah nitrogen monoksida (NO) yang terkandung di dalam gas buang kendaraan bermotor menjadi nitrogen dioksida (NO 2 ) yang lebih reaktif, dan reaksi kimia antara berbagai oksida nitrogen dengan senyawa hidrokarbon yang menghasilkan ozon dan oksida lain, yang dapat menyebabkan asap awan fotokimi (photochemical smog). Pembentukan smog ini kadang tidak terjadi di tempat asal sumber (kota), tetapi dapat terbentuk di

9 pinggiran kota. Jarak pembentukan smog ini tergantung pada kondisi reaksi dan kecepatan angin. Untuk bahan pencemar yang sifatnya lebih stabil seperti limbah (Pb), beberapa hidrokarbonhalogen dan hidrokarbon poliaromatik, dapat jatuh ke tanah bersama air hujan atau mengendap bersama debu, dan mengkontaminasi tanah dan air. Senyawa tersebut selanjutnya juga dapat masuk ke dalam rantai makanan yang pada akhirnya masuk ke dalam tubuh manusia melalui sayuran, susu ternak, dan produk lainnya dari ternak hewan. Karena banyak industri makanan saat ini akan dapat memberikan dampak yang tidak di inginkan pada masyarakat kota maupun desa. Emisi gas buang kendaraan bermotor juga cenderung membuat kondisi tanah dan air menjadi asam. Pengalaman di negara maju membuktikan bahwa kondisi seperti ini dapat menyebabkan terlepasnya ikatan tanah atau sedimen dengan beberapa mineral/logam, sehingga logam tersebut dapat mencemari lingkungan Efek Pencemaran Udara Akibat Gas Buang Zat-zat pencemar udara 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, CO 2, O 2 dan senyawa NOx. Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO 2 dan O 2. 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 (bereaksi dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran tersebut adalah karbondioksida (CO 2 ) dan air (H 2 O). Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bensin (AFR=Airto-Fuel-Ratio) sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin saat ini yang sudah mendekati ideal, tetapi tetap saja sebagian dari bensin seolah-olah 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 yang tidak tepat (terlalu kaya) atau bensin tidak terbakar dengan sempurna di ruang bakar. Apabila mobil dilengkapi dengan CC, maka harus dilakukan pengujian terlebih dahulu terhadap CC denganc ara 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 bias disebabkan antara lain kebocoran fuel pressure regulator, setelan karburator tidak tepat, filter udara yang tersumbat, sensor temperature mesin yang tidak normal dan sebagainya yang dapat membuat AFR terlalu kaya. Injector yang kotor atau fuel pressure yang terlalu rendah dapat membuat butiran bensin menjadi terlalu besar untuk terbakar dengna sempurna dan ini juga akan membuat emisi HC menjadi tinggi. Apapun alasannya, AFR yang terlalu kaya juga akan membuat emisi CO menjadi tinggi dan bahkan 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 hanya 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 (CO 2 ) Konsentrasi CO 2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR berada di angka ideal, emisi CO 2 berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu kaya, maka emisi CO 2 akan turun secara drastis. Apabila CO 2 berada dibawah 12%, maka kita harus melihat emisi lainnya yang menunjukkan apakah AFR terlalu kaya atau terlalu kurus. Perlu diingat bahwa sumber dari CO 2 ini hanya ruang bakar dan CC. Apabila CO 2 terlalu rendah tapi CO dan HC normal, menunjukkan adanya kebocoran exhaust pipe. d). Oksigen (O 2 ) Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik dengan konsentrasi CO 2.

10 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. Tapi sayangnya, ruang bakar tidak dapat sempurna melengkung dan halus sehingga 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 CO 2. 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 kita harus berhati-hati apabila 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 untuk membantu kita membaca kemungkinan yang terjadi pada mesin berdasarkan kombinasi emisi gas buang yang ada : Tabel 2.1. Kondisi Mesin Berdasarkan Kombinasi Emisi Gas Buang [4] e). Nitrogen Oksida (NO x ) Selain ke empat gas diatas, emisi NOx tidak dipentingkan dalam melakukan diagnose terhadap mesin. Senyawa NOx adalah ikatan kimia antara unsur nitrogen dan oksigen. Dalam kondisi normal atmosphere, nitrogen adalah gas inert yang amat stabil yang tidak akan berikatan dengan unsur lain. Tetapi dalam kondisi suhu tinggi dan tekanan tinggi dalam ruang bakar, nitrogen akan memecah ikatannya dan berikatan dengan oksigen. Senyawa NOx ini sangat tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas, akan berikatan dengan oksigen untuk membentuk NO2. Inilah yang amat berbahaya karena senyawa ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam nitrat. Tingginya konsentrasi senyawa NOx disebabkan karena tingginya konsentrasi oksigen ditambah dengan tingginya suhu ruang bakar. Untuk menjaga agar konsentrasi NOx tidak tinggi maka diperlukan kontrol secara tepat terhadap AFR dan suhu ruang bakar harus dijaga agar tidak terlalu tinggi baik dengan EGR maupun long valve overlap. Normalnya

11 NOx pada saat idle tidak melebihi 100 ppm. Apabila AFR terlalu kurus, timing pengapian yang terlalu tinggi atau sebab lainnya yang menyebabkan suhu ruang bakar meningkat, akan meningkatkan konsentrasi NOx dan ini tidak akan dapat diatasi oleh CC atau sistem EGR yang Kategori canggih sekalipun. Tumpukan kerak karbon yang berada di ruang bakar juga akan meningkatkan kompresi mesin dan dapat menyebabkan timbulnya titik panas yang dapat meningkatkan kadar NOx. Mesin yang sering detonasi juga akan menyebabkan tingginya konsentrasi NOx. f). SOx (sulfur Oxida : SO2, SO 3 ) Kandungan SO 3 dalam SOx sangat kecil sekali yaitu sekitar 1-5%. Gas yang berbau tajam tapi tidak berwarna ini dapat menimbulkan serangan asma, Baik gas ini pun jika bereaksi di atmosfir akan membentuk zat asam. Badan WHO PBB menyatakan bahwa pada tahun 1987 jumlah sulfur dioksida di udara telah mencapai ambang batas yang pada mesin, emisi Hidrokarbon (HC) 0-50 Tidak ada efek Sedikit berbau terbentuk dari bermacam-macam sumber. Tidak terbakarnya bahan bakar secara sempurna, tidak terbakarnya minyak pelumas silinder adalah salah satu penyebab munculnya emisi HC. Emisi HC pada bahan Perubahan bakar HFO yang biasa digunakan pada mesin-mes Sedang in diesel besar akan lebih sedikit jika dibandingkan dengan mesin diesel yang berbahan bakar Diesel Oil (DO). Emisi HC ini berbentuk gas methan (CH4). Jenis emisi ini dapat menyebabkan leukemia dan kanker. Partikel debu dalam emisi gas buang terdiri dari bermacam-macam komponen. Bukan hanya berbentuk padatan tapi juga berbentuk cairan yang mengendap dalam partikel debu. Pada proses pembakaran debu terbentuk dari pemecahan unsur hidrokarbon dan Tidak proses oksidasi setelahnya. Dalam debu tersebut terkandung debu sendiri dan beberapa kandungan metal Sehat oksida. Dalam proses ekspansi selanjutnya di atmosfir, kandungan metal dan debu tersebut membentuk partikulat. Beberapa unsur kandungan partikulat adalah karbon, SOF (Soluble Organic Fraction), debu, SO4, dan H2O. Sebagian benda partikulat keluar dari cerobong pabrik sebagai asap hitam tebal, tetapi yang paling berbahaya adalah butiran-butiran halus sehingga dapat menembus bagian terdalam paru-paru. Diketahui juga bahwa di beberapa kota besar di dunia perubahan menjadi partikel sulfat di atmosfir banyak disebabkan karena proses oksida oleh molekul sulfur. Tabel 1 menjelaskan tentang pengaruh pencemaran udara terhadap makhluk hidup. Rentang nilai menunjukk Sangat an batasan kategori daerah sesuai tingkat kesehatan Tidak untuk dihuni oleh manusia. Karbon monoksida, nitrogen, ozon, sulfur dioksida dan partikulat matter Sehat adalah beberapa parameter polusi udara yang dominan dihasilkan oleh sumber pencemar. Dari pantauan lain diketahui bahwa dari beberapa kota yang diketahui masuk dalam kategori tidak sehat berdasarkan ISPU (Indeks Standar Pencemar Udara) adalah Jakarta (26 titik), Semarang (1 titik), Surabaya (3 titik), Bandung (1 titik), Medan (6 titik), Pontianak (16 titik), Palangkaraya (4 Berbahaya titik), dan Pekan Baru (14 titik). Satu lokasi di Jakarta yang diketahui merupakan daerah kategori sangat tidak sehat berdasarkan pantauan lapangan. Tabel 2.2. Pengaruh Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU) [4] Rentang Karbon monoksida (CO) kimia darah tapi tidak terdeteksi Nitrogen (NO2) Berbau Bau dan kehilangan Peningkatan warna. pada Peningkatan kardiovaskular reaktivitas pada perokok pembuluh yang sakit tenggorokan jantung pada penderita asma Ozon (O3) Luka pada Beberapa spesies tumbuhan akibat kombinasi dengan SO2 (Selama 4 Jam) Luka pada Beberapa spesies tumbuhan Sulfur dioksida (SO2) Luka pada Beberapa spesies tumbuhan akibat kombinasi dengan O3 (Selama 4 Jam) Luka pada Beberapa spesies tumbuhan Penurunan Bau, kemampuan Meningkatnya pada atlit yang kerusakan berlatih keras tanaman Meningkatnya kardiovaskular pada orang bukan Olah raga ringan Meningkatnya mengakibatkan Meningkatnya perokok yang sensitivitas pengaruh sensitivitas berpenyakit pasien yang parnafasan pada pasien Jantung, dan berpenyakit pada pasien berpenyakit akan tampak beberapa kelemahan yang terlihat secara nyata asma dan bronchitis yang berpenyaklt paru-paru kronis asma dan bronchitis lebih Tingkat yang berbahaya bagi semua populasi yang terpapar Sumber : Bapedal [1] Partikulat Tidak ada efek Terjadi penurunan pada jarak pandang Jarak pandang turun dan terjadi pengotoran debu di manamana Meningkatnya sensitivitas pada pasien berpenyakit asma dan bronchitis