BAB II DASAR TEORI 2.1 Dasar Kerja Motor Empat Langkah Motor empat langkah ialah motor yang setiap siklus kerjanya diselesaikan dalam empat kali gerak bolak-balik langkah piston atau dua kali putaran poros engkol (crankshaft). Langkah piston adalah gerak piston tertinggi, disebut titik mati atas (TMA) sampai yang terendah di sebut titik mati bawah (TMB). Sedangkan siklus kerja ialah rangkaian proses yang dilakukan oleh gerak bolak balik piston yang membentuk rangkaian siklus tertutup. [1] Proses siklus motor empat langkah dilakukan oleh gerak piston dalam silinder tertutup, yang bersesuaian dengan pengaturan gerak kerja katup isap dan katup buang di setiap langkah kerjanya. Proses yang terjadi meliputi langkah isap, langkah kompresi, langkah kerja, dan langkah buang. Lebih jelasnya dapat di uraikan sebagai berikut: a) Langkah Hisap Langkah ini bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) dengan katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.gerakan ini meningkatkan volume di dalam ruang bakar, dimana secara berurutan akan menciptakan tekanan vakum. Karena tekanan vakum ini lah,udara dari luar dapat masuk kedalam ruang bakar 5
6 secara alamiah karena tekanan mengalir dari tinggi ke rendah. Ketika udara mengalir melalui sisitem pemasukan, bahan bakar ditambahkan dengan besaran tertentu dengan menggunakan sistem injeksi. Ketika piston bergerak ke atas dan mendekati 28º sebelum TMA, sebagai ukuran dari putaran crankshaft, camshaft lobe mulai mengangkat cam follower. Hal ini menyebabkan pushrod untuk bergerak ke atas dan menggunakan rocker arm. Ketika hal ini terjadi, rocker arm menekan katup masuk kebawah sehingga katup tersebut mulai terbuka. Langkah hisap mulai terjadi ketika katup buang masih terbuka. Aliran daripada gas buang akan menciptakan tekanan rendah di dalam ruang bakar dan akan membantu menarik udara dari luar. Piston kemudian melanjutkan gerakannya hingga mencapai TMA ketika udara masuk dan gas buang keluar. Pada 12º setelah TMA, camshaft exhaust lobe mulai berputar sehingga katup buang akan tertutup. Katup ini akan tertutup penuh pada 23º setelah TMA. Hal ini dilakukan melalui per katup, dimana akan tertekan ketika katup akan terbuka,memaksa rocker arm dan cam follower melawan gerakan cam lobe ketika berputar. Jarak waktu ketika kedua katup terbuka secara bersamaan disebut valve overlap dan hal ini dibutuhkan agar udara dari luar membantu membersihkan gas buang yang masih tertinggal diruang bakar hingga habis dan membantu mendinginkan silinder piston. Pada kebanyakan mesin, 30-50 kali dari volume silinder yang dibuang dari ruang bakar ketika overlap terjadi. Udara dingin yang berlebihan ini juga menciptakan efek pendinginan terhadap beberapa bagian mesin. Ketika piston sudah melewati TMA dan mulai untuk bergerak ke bawah dari lubang silinder, pergerakan ini menciptakan daya sedot dan kemudian menarik udara ke dalam silinder.
7 b) Langkah Kompresi Ketika piston mencapai TMB, katup masuk tertutup dan piston kembali bergerak menuju TMA dengan seluruh katup tertutup. Hal ini menghasilkan kompresi terhadap campuran bahan-bahan bakar, sehingga meningkatkan tekanan dan temperatur di dalam ruang bakar. Ketika hampir mencapai akhir daripada langkah kompresi, busi akan menyala dan menginisiasi terjadinya pembakaran. Tekanan meningkat berdasarkan rasio kompresi daripada motor bakar itu sendiri, yaitu rasio antara volume silinder penuh ketika piston berada di luar daripada langkahnya dengan volume sisa ketika piston berada di TMA. Rasio kompresi motor bakar bensin biasanya berkisar antara 6-9 dan tekanan pada ujung kompresi sekitar 620-827.4 kgf/m 2. c) Langkah Kerja/Tenaga Dengan seluruh katup tertutup, tekanan tinggi tercipta dengan proses pembakaran yang mendorong piston menjauh dari TMA. Ini adalah langkah yang menghasilkan kerja dari siklus mesin. Ketika piston bergerak dari TMA ke TMB, volume silinder bertambah,menyebabkan tekanan dan temperatur menurun drastis. Kemudian piston kembali bergerak ke TMA akibat momentum dari pada flywheel, dan mendorong seluruh gas sisa pembakaran keluar melalui katup buang dan silencer/muffler. Dari hal ini terlihat bahwa hanya terdapat satu langkah kerja untuk 4 langkah piston, atau setiap 2 revolusi dari crankshaft, 3 langkah lainnya sering disebut sebagai langkah idle, dimana langkah ini membentuk suatu bagian yang tidak terpisahkan dari suatu siklus. Pembakaran dari campuran udara-bahan bakar muncul hanya dalam periode waktu yang sangat cepat tetapi dengan batasan waktu tertentu ketika piston mendekat ke
8 TMA. Hal ini dimulai ketika langkah kompresi mendekati akhir sedikit sebelum TMA dan terus berlangsung hingga tercipta langkah kerja sedikit setelah TMA.Pembakaran merubah komposisi dari campuran gas buang sisa pembakaran dan meningkatkan temperatur pada silinder secara drastis ke angka tertingginya. Sehingga secara tidak langsung tekanan di dalam silinder juga akan mencapai titik tertingginya secara bergantian. Tepat sebelum langkah kompresi selesai, percikan api dari loncatan listrik akan memicu terjadinya pembakaran yang menyebabkan meningkatnya tekanan dan temperatur di dalam silinder. Pembakaran selesai ketika piston berhenti dan diikuti dengan ekspansi daripada gas panas. Tekanan daripada gas tersebut menggerakkan piston dan memutar crankshaft sehingga kendaraan dapat bergerak melawan hambatan luar dan mengembalikan momentum flywheel yang hilang ketika langkah idle. Tekanan akan menurun ketika volume bertambah. d) Langkah Buang Ketika piston bergerak mendekati 48 0 TMB, cam lobe dari katup buang mulai mendorong cam follower ke atas dan menyebabkan katup buang terbuka. Kemudian gas buang mulai mengalir ke luar yang disebabkan karena tekanan silinder dan menuju ke exhaust manifold. Setelah melalui TMB,piston kemudian bergerak keatas dan memiliki akselerasi maksimal sekitar 63 0 sebelum TMA. Dari titik ini piston akan mengalami perlambatan,dan ketika kecepatan piston menurun, kecepatan dari gas buang keluar dari silinder akan menciptakan tekanan sedikit di atas tekanan atmosfir. Pada 28 0 sebelum TMA, katup masuk terbuka dan siklus akan berjalan kembali.
9 Langkah pembuangan menyelesaikan proses pembakaran. Pembukaan setiap silinder dalam suatu mesin. Siklus pembakaran akan terus berulang pada kecepatan yang sangat tinggi selama mesin terus berjalan (Wahyu Hidayat,2012). [1] Gambar 2.1 Prinsip Kerja Motor Empat Langkah ( Sumber: Toyota training center, 2008 ) 2.2 Batas Nyala (Flamebility Limits) Nyala dapat menjalar melalui campuran gas hanya pada satu batasan komposisi tertentu. Meskipun pada pemakaian praktis sering disebutkan bahwa gas atau uap dari metane, propane dan acetone adalah senyawa yang dapat terbakar (flameable), namun campurannya dengan udara hanya akan terbaca jika komposisi campuran bahan bakar berada pada suatu batasan tertentu, yaitu Batas Nyala Bawah (Lower Flamebility Limits) dan Batas Nyala Atas (Upper Flamebility Limits). Batas nyala dapat ditentukan secara penelitian dari hasil uji emisi kendaraan pada nilai kadar CO dan nilai kadar CO2. Atau bisa dengan eksperimental dengan memasukkan campuran kedalam sebuah reaktor (tube) dan menyalakannya dengan busi
10 (spark). Api hanya akan menjalar sepanjang reaktor pada batasan bawah dan atas dari suatu perbandingan campuran. Kebutuhan untuk mengukur secara lebih akurat nilai batas nyala suatu campuran telah mendorong disusunnya suatu metode baru dalam mengukur batas nyala. Metode ini tidak berdasarkan penjalaran nyala (flame propagation) sebagai kriteria flamebility, tetapi berdasarkan peningkatan tekanan didalam suatu bejana berbentuk bola. Bejana ini dilengkapi indikator tekanan yang sangat sensitif.(frank Kreith,1997) 2.2.1 Diagram Nyala Api Berdasarkan data hasil pengujian, selanjutnya dapat disusun diagram flammability dari suatu campuran hydrocarbon, oksigen dan nitrogen, seperti pada gambar dibawah. Gambar 2.2 Diagram Nyala Api untuk CH 4, O 2 dan N 2 pada 1 atm 26 o C ( Sumber: Josep E. Shepherd, USA, 2000 ) Dari Gambar diatas terlihat bahwa garis CA yang menunjukkan garis udara (21% O2 dan 79% N2) akan memotong kurva batas nyala CH4 pada dua titik, yaitu 5%
11 (sebagai batas bawah) dan 15% (sebagai batas atas) untuk campuran metane dengan udara. Campuran metane dengan oksigen murni (N2 = 0), ditunjukkan dengan garis CO. Memotong kurva pada dua titik, masing-masing 5% (batas bawah) dan 60% (batas atas). 2.2.2 Pengaruh Tekanan dan Geometri Terhadap Batas Nyala Pada umumnya batas bawah akan meningkat sementara batas atas menurun jika tekanan dikurangi hingga dibawah tekanan atmosfer. Karena laju perubahannya kecil pada tekanan disekitar tekanan atmosfer, maka batas nyala dari suatu campuran bahan bakar udara ditentukan pada tekanan 1 atmosfer. Geometri dari alat ukur juga akan mempengaruhi batas nyala pada alat ukur yang berukuran kecil. Pada sistem yang mengalir, kalor dari sumber penyalaan akan dikonversikan, sehingga dapat mengurangi batas nyala. Gambar 2.3 Diagram Batas Nyala dari Volume dari H2, CO dan CH4 di Udara dengan Berbagai Variasi CO2 dan N2. ( Sumber: Josep E. Shepherd, USA, 2000 )
12 Gambar 2.4 Batas Nyala dari Volume dari C2H6, C2H4, dan C6H6, di Udara dengan Berbagai Variasi CO2 dan N2. ( Sumber: Josep E. Shepherd, USA, 2000 ) Gambar 2.5 Diagram Batas nyala dari Volume dari CH4, CO, dan H2, di Udara dikombinasikan dengan H2O, C3H8 dan C4H10 dengan berbagai variasi CO2 dan N2. ( Sumber: Josep E. Shepherd, USA, 2000 )
13 2.2.3 Perhitungan Batas Nyala Suatu Campuran [9] Batas nyala atau flamebility Limits dari suatu komposisi yang bervariasi dapat dihitung dengan mempergunakan persamaan Le Chatelier dengan data dari gambar sebelumnya. Flamebility Limits = 100% a b c... A B C Dengan: a, b, c...: proporsi dari masing-masing senyawa penyusun campuran gas dalam prosen volume [% volume] A, B, C,...: Batas nyala masing-masing senyawa, diperoleh dari Gambar 2.3, 2.4 dan 2.5 Persamaan diatas dapat dipergunakan untuk: Menentukan apakah suatu gas dapat terbakar (Flameable). Mengestimasikan Batas Nyala Atas dan Batas Nyala Bawah suatu gas. 2.3 Tekanan Terhadap Volume Silinder Dari tiap-tiap langkah piston dan setiap proses yang terjadi didalam silinder dapat menyebabkan perubahan tekanan dan volume. Dalam uraian akan dibahas hubungan posisi piston dengan tekanan yang terjadi,dinyatakan dalam diagram tekanan terhadap volume atau diagram P-V. Dapat ditunjukkan pada awal langkah isap tekanan didalam silinder sama dengan tekanan udara luar ( atmosfir ). Selama langkah isap tekanan didalam silinder lebih rendah dari tekanan atmosfir. Pada akhir langkah isap tekanan naik kembali, karena sifat kelembaban udara yang masuk kedalam silinder.
14 Selama langkah kompresi tekanan dan temperatur, campuran udara dan bahan bakar makin naik. Beberapa saat sebelum piston mencapai titik mati atas (TMA), campuran bahan bakar dan udara dinyalakan, mendadak tekanan dan temperaturnaik, dan selanjutnya terjadi pengembangan gas (ekspansi); dimana gas bertekanan tinggi mendorong piston dan tekanannya semakin turun. Beberapa saat sebelum titik mati bawah, katup buang dibuka sehingga tekanan semakin turun atau lebih rendah. Pada saat piston berada di TMB, tekanan gas masih lebih tinggi dari tekanan atmosfir,tetapi gas ini akhirnya didorong keluar oleh piston pada tekanan sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Pada saat piston mencapai TMA kembali terjadi peristiwa katup isap dan katup buangterbuka bersamaan, atau disebut overlap katup. Satu siklus telah selesai dalam empat langakah piston. Proses berikutnya dimulai dengan langkah pengisapan kembali, dan begitu seterusnya, proses kerja mesin berlangsung selama operasi kerja. Gambar 2.6 Diagram Tekanan Terhadap Volume Langkah Piston ( Sumber: Arends, Motor Bensin, 1994 )
15 2.3.1 Volume Silinder(Arends & Barenschot,1994) Volume silinder ialah besarnya volume langkah ( piston displacement ) ditambah volume ruang bakar. Volume langkah dihitung dari volume diatas piston saat posisi piston di TMB sampai garis TMA. Sedangkan volume ruang bakar dihitung volume diatas piston saat posisi piston berada di TMA, juga disebut volume sisa. Besarnya volume langkah atau isi langkah piston adalah luas lingkaran dikalikan panjang piston, dengan persamaan: VL = π/4. D. L Volume atau isi silinder adalah sebesar, dinyatakan : Vt = VL + Vs Dimana, VL = Volume Langkah ( cc ) D = Diameter Silinder ( cm ) L = Panjang Langkah Piston ( cm ) Vt = Volume total atau isi silinder ( cc ) Vs = Volume sisa atau Volume ruang bakar (cc ) Besarnya diameter silinder dan langkah piston akan mempengaruhi kemampuan kerja motor dan dapat digunakan untuk menentukan kategori dan jenis motor atau mesin tersebut yaitu, bila perbandingan antara besarnya diameter piston terhadap panjang langkah piston sebagai berikut : D < L dikategorikan mesin langkah panjang ( long stroke engine ) adalah jenis motor kecepatan rendah. D = L dikategorikan mesin langkah sedang ( square engine ) adalah jenis motor kecepatan sedang.
16 D > L dikategorikan mesin langkah pendek ( over square engine ) adalah jenis motor kecepatan tinggi. 2.3.2 Perbandingan Kompresi Perbandingan kompresi ialah perbandingan antara volume silinder dan volume ruang bakar atau ruang kompresi; dinyatakan : r = VL + Vt/Vs = Vt/Vs atau r = VL/Vs + 1 dimana r = perbandingan kompresi. Jika perbandingan kompresi dari suatu motor bahan bakar piston tinggi, hal ini akan berpengaruh terhadap tekanan hasil dari proses pembakaran didalam silinder. Oleh karena itu untuk mempertinggi efisiensi kerja motor dapat dilakukan dengan cara menaikkan perbandingan kompresinya. Batasan perbandingan kompresi untuk motor bensin lebih rendah daripada motor diesel. Hal ini disebabkan pada motor bensin saat langkah kompresi yang dikompresikan adalah campuran bensin dan udara. Maka besarnya perbandingan kompresi motor bensin harus dibatasi tidak boleh terlalu tinggi, karena dapat mengakibatkan terjadinya detonasi yaitu penyalaan sendiri sebelum waktunya atau busi belum dinyalakan. Perbandingan kompresi motor bensin hanya berkisar antara 6 : 1 sampai 12 : 1. Sedangkan untuk motor diesel perbandingan lebih tinggi, antara 13 : 1 sampai 24 : 1. Perbandingan kompresi efektif ialah perbandingan antara volume silinder saat awal kompresi dengan volume silinder saat awal pembakaran. [2] 2.3.3 Efisiensi Volumetrik Silinder Efisiensi volumetrik dipakai untuk menjabarkan jumlah bahan bakar atau udara didalam silinder dalam rangkaian udara atmosfer. Jika silinder dipenuhi udara dan bahan bakar sesuai tekanan atmosferik, maka mesin dapat dikatakan memiliki 100%
17 efisiensi. Semakin tinggi prosentasi efisiensi mesin, otomatis semakin besar kemampuan mesin menghasilkan tenaga. Secara teoritis jumlah campuran bensin dan udara yang masuk kedalam silinder sama dengan volume langkahnya. Akan tetapi kenyataannya tidak sama karena dipengaruhi beberapa faktor antara lain tekanan udara, temperatur, panjang saluran,dan sisa gas pembakaran di dalam silinder pada proses yang mendahului. Efisiensi Volumetrik dapat dinyatakan ; η vol = Vi/VL x 100% dimana, Vi = Volume campuran bensin dan udara (cc) VL = Volume langkah piston (cc ) Semakin banyak campuran baru yang masuk didalam silinder, semakin besar tenaga yang dihasilkan mesin atau tekanan tinggi dari pembakaran. [2] 2.4 Pengaturan Kerja Katup Isap Dan Katup Buang Katup isap dan katup buang ialah terjadinya pembukaan dan penutupan katupkatup secara teoritis pada piston berada dititik matinya. Namun pada kenyataannya dibuat suatu penyimpangan; hal ini diperlukan untuk mengimbangi kecepatan putar motor agar dapat bekerja tetap efektif. Demikian pula dengan penyalaan, dibuat lebih awal atau menjelang akhir kompresi; jadi bukan saat piston tepat TMA. Untuk menjelaskan kerja mekanik katup-katup digunakan diagram pengaturan pembukaan dan penutupan katup yang dipadukan terhadap derajat sudut poros engkol. Dua putaran poros engkol diilustrasikan sebagai busur A-B-C-D-Y-X. Titik X menyatakan sikap poros engkol saat piston berada di TMA. Busur A-X-B-D-Y menunjukkan lintasan poros engkol tiap siklus.
18 Gambar 2.7 Diagram Kerja Mekanik Katup ( Sumber: Arends, Motor Bensin, 1996 ) Katup isap dibuka saat piston hampir mencapai TMA atau poros engkol pada titik A. Katup isap tertutup beberapa saat setelah piston mencapai TMB, yakni saat poros engkol berada dititik B. Proses kompresi dimulai pada titik B,penyalaan pada titik C. Putaran pertama setelah melakukan langkah pengisian, kompresi dan penyalaan. Demikian pula dengan katup buang bekerja dibuat beberapa saat sebelum piston mencapai TMB dan ditutup beberapa saat sesudah piston mencapai TMA. Dari diagram tersebut ternyata bahwa kedua katup pernah terbuka bersamaan, yaitu saat katup buang akan menutup dan katup isap akan membuka maksimal, sebesar sudut AOD. Sudut tersebut dinamakan sudut impitan katup, dan yang lebih dikenal dengan valve overlap. Sudut impitan katup ( Overlap ) diperlukan untuk membantu pembilasan atau pembersihan gas sisa pembakaran yang masih tersisa didalam ruang bakar dan membantu pengisian lebih awal agar maksimal. [3]
19 2.5 Dasar Sistem Injeksi Bahan Bakar Pada mobil dengan penginjeksian bahan bakar secara elektrik atau yang biasa kita kenal dengan EFI (Elektronic Fuel Injection), penyemprotan bahan bakar diatur oleh komputer. Komputer ini mengontrol jumlah bahan bakar yang di semprotkan secara lebih akurat daripada sistem karburator.sehingga dengan sistem penyemprotan bahan bakar secara injeksi mempunyai keuntungan diantaranya; menghasilkan emisi gas buang yang lebih bersih, konsumsi bahan bakar lebih hemat, mobil akan menghasilkan tenaga dan torsi lebih besar pada RPM rendah serta penyaluran bahan bakar menjadi optimal. Pada mesin EFI, bensin diinjeksikan kedalam ruang pembakaran dikontrol secara elektronik oleh ECU (Elektronic Control Unit) untuk mengatur campuran ideal antara bahan bakar dan udara sesuai dengan kondisi dan beban putaran mesin. Prinsip kerja EFI dimana jumlah aliran atau massa udara yang masuk kedalam silinder melalui intake manifold diukur oleh sensor aliran udara (air flow sensor)kemudian di informasikan ke ECU (Elektronic Control Unit) selanjutnya ECU menentukan jumlah bahan bakar yang harus masuk ke dalam silinder mesin. Idealnya untuk setiap 14,7 gram udara masuk diinjeksikan 1 gram bensin, dan di sesuaikan dengan kondisi panas mesin dan udara sekitar serta beban kendaraan. [2] Bensin dengan tekanan tertentu (2-4 kali tekanan dalam sistem karburator) telah dibangun oleh pompa bensin dalam sistem dan siap di injeksikan melalui injektor elektronik. ECU akan mengatur lama pembukaan injektor, sehingga bensin yang masuk kedalam intake manifold melalui injektor telah terukur jumlahnya. Bensin dan udara akan bercampur di dalam intake manifold dan masuk kedalam silinder pada saat langkah pemasukan. Campuran ideal siap dibakar. Kemudian, mengapa campuran
20 bensin dan udara harus di kendalikan? Kalau tidak di kendalikan, akan menimbulkan beberapa kerugian diantaranya konsumsi bahan bakar boros,pembakaran tidak sempurna, akibatnya emisi gas buang berlebihan dan tenaga tidak optimal karena energi kinetis yang dihasilkan pun tidak maksimal. Dengan sistem EFI ini maka jumlah bahan bakar diatur dan dikontrol lebih akurat oleh komputer dengan mengirimkan bahan bakarnya ke silinder melalui injektor. Gambar 2.8 Skema Sistem EFI ( Sumber: Astra Toyota, Training Center, 2008 ) Sistem EFI menentukan jumlah bahan bakar yang optimal atau tepat disesuaikan dengan jumlah dan temperatur udara yang masuk, kecepatan mesin, temperatur air pendingin, posisi katup throtle, pengembunan oksigen didalam exhaust pipe. Selanjutnya percampuran atau hubungan lebih akrab terjadi di dalam mesin. Injektor yang digunakan untuk menyemprot bensin dipasang di saluran hisap dan hasil
21 semprotannya diarahkan ke deket katup hisap. Agar bensin bisa di injeksi dengan tekanan kuat sehingga terbentuk pengabutan,digunakanlah pompa tekanan tinggi. 2.5.1 Sistem Dasar EFI ( Electronic Fuel Injection ) Sistem EFI ini menggunakan berbagai sensor untuk mendeteksi kondisi mesin dan kondisi pengendaraan mobil. Selanjutnya ECU mesin akan mengalkulasi volume penyemprotan bahan bakar optimal, yang kemudian memerintahkan injektor untuk menyemprotkan bahan bakar. Gambar 2.9 Skema Dasar mesin EFI ( Sumber: vvti.toyota ) [3] 2.5.2 Komponen Dasar EFI Setiap jenis dan model mobil Avanza saat ini berbeda dari desainnya,tetapi sama pada komponen-komponen di sistem EFI nya [4],antara lain : a) ECU ( Electronik Control Unit )
22 Pusat pengolahan data kondisi penggunaan mesin, mendapat masukan atau input dari sensor-sensor pengolahnya, kemudian memberi keluaran atau output setiap saat dan jumlah injeksi, atau saat pengapian. b) Fuel Pump Mengalirkan dan mensuplai bahan bakar dengan menghasilkan tekanan yang siap disemprotkan atau diinjeksikan. c) Pressure Regulator Mengatur kondisi tekanan bahan bakar agar selalu tetap atau stabil. d) Temperatur Sensor Memberi masukan ke ECU ( Electronik Control Unit ) kondisi temperatur mesin, jika kondisi mesin masih dingin membutuhkan bahan bakar lebih banyak. e) Inlet Air Temperatur Sensor Memberi masukan ke ECU mengenai kondisi temperatur udara yang akan masuk ke mesin, udara dingin O 2 lebih padat membutuhkan bahan bakar lebih banyak. f) Inlet Air Pressure Sensor Memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara yang akan masuk ke mesin, udara bertekanan O 2 lebih padat, membutuhkan bahan bakar lebih banyak. Atmospheric pressure sensor memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara lingkungan sekitar kendaraan, pada dataran rendah, O 2 lebih padat. g) Crankshaft Sensor Memberi masukan ke ECU posisi dan kecepatan putaran mesin,putaran tinggi membutuhkan buka injektor yang lebih cepat. h) Camshaft Sensor
23 Memberi masukan ke ECU posisi langkah mesin,hanya langkah hisap yang membutuhkan buka injektor. i) Throttle Sensor Memberi masukan ke ECU posisi dan besarnya bukaan aliran udara,bukaan besar membutuhkan buka injektor yang lebih lama. j) Injector Gerbang akhir dari BBM yang bertekanan,fungsi utama menyemprotkan bahan bakar kedalam mesin,membuka dan menutup berdasarkan perintah dari ECU. 2.5.3 Keunggulan Sistem EFI Sistem EFI memang lebih unggul dibandingkan dengan sisrem karburator,karena dengan sistem EFI dapat menyesuaikan takaran BBM sesuai kebutuhan mesin standar. ECU di program untuk kondisi mesin standar sesuai model kendaraan. Di dalam ECU terdapat tabel bahan bakar yang akan dikirim melalui injektor sesuai kondisi mesin standar.untuk mesin modifikasi memerlukan modifikasi tabel dalam ECU, hal ini dapat dilakukan dengan : 1. Software yang dapat masuk kedalam memori ECU hanya dimiliki oleh ATPM atau dealer. 2. Piggyback alat tambahan di luar ECU, bekerja dengan cara memanipulasi sinyal yang dikirim ke injektor untuk membuka lebih lama. ECU ( Electronic Control Unit ) yang merupakan otak bekerjanya engine,membaca besaran-besaran non listrik yang ada (aliaran udara masuk, temperatur udara masuk, temperatur engine, throttle position, gas buang ) yang sebelumnya diolah sensor menjadi sinyal lisrik (tegangan listrik, arus listrik dan hambatan listrik). Baik
24 karburator ( kontrol sistem mekanis ) atau EFI ( kontrol sistem elektrik ) sama-sama menginginkan agar tercapai angka perbandingan udara dan bahan bakar ( Air Fuel Ratio ) yang ideal. Tentunya yang dibandingkan adalah massa udara dan massa bahan bakar. Perbedaan yang ada dengan sistem EFI ialah pada sistem EFI besar-besaran fisika atau kimia yang mempengaruhi besarnya udara yaitu MAP ( Manifold Absolut Pressure ), MAF ( Mass Air Flow ), Karman Vortex merupakan sensor utama pada mesin EFI, diolah oleh sensor untuk di jadikan besaran listrik menjadi besaran tegangan dengan satuan Volt. Agar semprotan bahan bakar bisa lebih banyak / gemuk atau sedikit / kurus, maka dapat di manipulasi keluaran sensor-sensor tadi sebelum di teruskan ke ECU. [2] 2.5.4 Aliran Bahan Bakar Sistem EFI Bahan bakar atau bensin dihisap oleh pompa yang selanjutnyabensin di injeksikan atau disemprotkan kedalam ruang silinder mesin. Pengapian dinyalakan secara terpisah dan selanjutnya terjadi proses pembakaran dan pengembangan gas didalam ruang bakar atau silinder. Akhirnya menghasilkan tenaga mekanik mesin. Didalam sistem EFI ini terdapat sistem induksi udara yang diperlukan untuk proses pembakaran. Sisitem ini terdiri atas : air cleaner, air flow meter, throttle body dan air valve. [2] a) Throttle Body Throttle body terdiri atas : throttle valve, yang mengatur volume udara masuk selama mesin bekerja normal dan saluran bypass yang mengalirkan udara selama mesin berputar. Throttle position sensor juga dipasang pada poros throttle valve untuk mendeteksi sudut pembukaan katup throttle.
25 b) Katup Udara Katup udara berfungsi untuk mengatur putaran idle pada saat mesin masih dingin. Pada umumnya katup udara yang digunakan pada sistem EFI terdapat dua type yaitu type bi-metal dan type wax. - Tipe Bi-Metal Katup udara yang digunakan untuk putaran fast idle berfungsi untuk menambah putaran mesin sewaktu mesin masih dingin. Apabila mesin dihidupkan dalam keadaan dingin, gate valve terbuka, akibatnya udara dari intake air connector pipe mengalir ke intake air chamber. - Tipe Wax Katup udara tipe wax terpasang pada throttle body, terdiri atas throttle valve, gate valve, pegas A dan pegas B. Thermo valve di isi dengan thermo wax yang akan mengembang dan mengkerut sesuai dengan perubahan temperatur air pendingin. c) Air Intake Chamber dan Intake Manifold Udara yang mengalir kedalam intake manifold terputus-putus sehingga terjadi getaran pada udara yang masuk. Getaran tersebut akan mengakibatkan measuring plate yang ada di dalam air flow meter menjadi vibrasi, memungkinkan pengukuran volume udara kurang akurat. Oleh karena itu diperlukan air intake chamber yang mempunyai kapasitas yang besar untuk meredam getaran udara.
26 2.5.5 Sistem Kontrol Elektronik Sistem kontrol elektronik terdiri dari beberapa sensor seperti air flow meter, water temperatur sensor, throttle position sensor, air temperatur sensor, dan oxsigen sensor. Pada sistem ini terdapat ECU yang mengatur lamanya kerja injektor. Padasistem ini juga terdapat komponen lain seperti : main relay, yang mensuplai tegangan ke ECU, start injector time switch yang mengatur kerja cold start injctor selama mesin dingin, circuit opening relay yang mengatur kerja pompa bahan bakar dan resistor yang menstabilkan kerja injektor. [3] a) Air Flow Meter Air flow meter terdiri atas : measuring plate, return spring,dan potensio meter. Udara yang masuk melalui air flow meter membuka measuring plate yang di tahan oleh return spring. b) Manifold Pressure Sensor Manifod pressure sensor ( vacum sensor ) bekerja berdasarkan tekanan dalam intake manifold. Tekanan yang sebenarnya tersebut sebanding dengan udara yang di alirkan ke dalam intake manifold dalam satu siklus. Volume udara yang masuk dapat ditentukan dengan mengukur tekanan intake manifold. Selanjutnya tekanan intake manifold disensor oleh silicon chip yang berfungsi mengubah tekanan kedalam bentuk nilai tahanan, kemudian dideteksi secara elektrikal oleh IC yang ada dalam sensor [11]. c) Sensor Posisi Throttle Sensor posisi throttle dipasang jadi satu dengan throttle body. Sensor ini mengubah sudut membukanya throttle menjadi tegangan dan mengirimkan ke ECU. Signal yang dikeluarkan oleh throttle position sensor adadua yaitu
27 signal IDL dan signal PSW. Signal IDL digunakan untuk menghentikan aliran bahan bakar dan signal PSW untuk menambah injeksi bahan bakar. d) Sensor Temperatur Air Pada sensor temperatur air terdapat thermister yang berfungsi untuk mendeteksi temperatur air pendingin. Apabila temperatur mesin masih rendah pengupan bensin juga rendah sehingga di perlukan campuran yang gemuk. Tahanan yang rendah sehingga signal tegangan yang di hasilkan THW akan tinggi, thermister besar pada saat suhu air pendingin masih. e) Sensor Temperatur Udara Masuk Sensor temperatur udara masuk mendeteksi suhu udara yang masuk. Sensor tersebut dilengkapi dengan thermister dan di letakkan didalam air flow meter. f) Signal Pengapian Dalam menentukan saat pengapian dan putaran mesin, ECU memerlukan masukan dari signal pengapian mesin. Signal tersebut untuk mengalkulasi penentuan awal volume bahan bakar yang di injeksikan dan penghentian bahan bakar. Apabila tegangan pada terminal negatif ignition coil mencapai atau melebihi 150 volt, ECU akan mendeteksi signal tersebut. g) Signal Starter Signal starter di gunakan apabila poros engkol mesin diputar oleh motor starter. Selama poros engkol berputar, aliran udara lambat dan suhu udara rendah sehingga penguapan bahan bakar tidak baik ( campuran kurus ). Untuk meningkatkan kemampuan start mesin diperlukan campuran yang kaya. Signal starter berfungsi untuk menambah volume injeksi selama mesin
28 distarter. Tegangan signal startersama dengan tegangan yang digunakan pada motor starter. h) Relay Utama EFI Relay utama digunakan sebagai sumber tegangan untuk ECU dan circuit opening relay. Relay tersebut berfungsi untuk mencegah penurunan tegangan dalam sirkuit ECU. Apabila kunci kontak ON, arus akan mengalir ke relay, titik kontak akan berhubungan dan arus akan mengalir dari baterai melalui kedua fusible link ke ECU dan circuit opening relay selanjutnya ke pompa bahan bakar [10]. i) Sensor Oksigen Sensor oxygen menyensor apakah campuran udara dan bahan bakar gemuk atau kurus terhadap campuran udara dan bahan bakar teoritis. Sensor tersebut di tempatkan didalam exhaust manifold yang terdiri atas elemen yang terbuat dari zirconium dioxide ( ZrO2). Elemen tersebut dilapisi dengan lapisan tipis platina pada bagian dalam dan luarnya. Udara sekitar yang dimasukkan ke bagian dalam sensor dan luar sensor terkena gas buang. 2.6 Dasar Pengapian Pengapian induksi konvensional menciptakan percikan dengan menggunakan potensial listrik ( 12 volt ) ke sisi primer dari koil kumparan. Langkah-langkah utama potensi hingga sebesar 10.000 volt memberikan tegangan tinggi ke busi. Namun, peningkatan proses ini relatif lambat dan sebagai engkol kecepatan putarannya ( RPM ) meningkat, dan tegangan sekunder menurun secara drastis. [4]
29 Gambar 2.10 Rangkaian Pengapian ( Sumber: Astra Toyota, Training Center, 2008 ) Motor empat langkah ( siklus Otto ) mesin, saat berputar cepat, perlu percikan terjadi banyak derajat sebelum piston mencapai puncak silinder. Hal ini memungkinkan waktu untuk bagian depan api melewati campuran bahan bakar dan udara dalam silinder harus berada dipotensi penuh sebagai piston dan mulai turun pada langkah ( stroke ) berikutnya. Tapi pada kecepatan rendah, bagian depan api masih terjadi dengan kecepatan yang sama, jadi pada revs rendah, karena hal itu perlu untuk memicu terjadinya beberapa saat kemudian, sehingga kekuatan maksimal dalam campuran bahan bakar dan udara masih terjadi ketika piston mulai turun. Pada kendaraan sekarang sudah mengalami perubahan sejalan dengan perkembangan teknologi tanpa dilengkai platina lagi. Sistem pengapian pada mobil saat ini dikembangkan lagi demi mencapai efisiensi dan optimasi sistem pengapian. Ada dua
30 sistem yang sekarang sering di aplikasikan pada kendaraan modern, yaitu : sistem pengapian Wasted spark dan sistem pengapian langsung ( Direct Ignition ). 2.6.1 Sistem Pengapian Elektronik Sistem pengapian elektronik dapat mengatasi kekuranganyang terjadi pada sistem pengapian mekanik atau pengapian konvensional. Dengan penyempurnaan ini, tegangan yang dihasilkan oleh kumparan air dapat mencapai 30.000 volt. Saat induksi tegangan tinggi dapat terjadi dalam waktu singkat (2-5 mikro detik), bila dibandingkan dengan pengapian mekanik (100-200 mikro detik). Oleh sebab itu kelambatan pengapian dapat diatasi dengan cepat. Sistem pengapian elektronik yang menggunakan komponen; transistor, dioda, resistor, kondensator atau kapasitor dengan tujuan untuk mempercepat dan memperbesar sertaketepatan efisiensi pengapian pada semua pytaran RPM mesin. Fitur lain dari sistem pengapian transistor koil, yang memiliki berat gulungan primer dan yang lebih sedikit serta lebih tinggi rasio gulungan primer ke gulungan sekunder dari koil arus konvensional [4]. Dalam kategori sisitem pengapian transistor dapat dibedakan dari kontak pemutusnya, yaitu menggunakan transistor untuk memutus dan menyambungkan arus ke kumparan primer pada koil pengapian. Bila komponen untuk mematikan dan menghidupkan transistor tersebut menggunakan breaker point ( pengapian semi elektronik). Sedangkan untuk menghidupkan dan mematikan transistor menggunakan signal rotor dan generator yang kerjanya dengan induksi listrik. Ada juga dengan menggunakan sensor infra merah (pengapian elektronik penuh). Sistem pengapian elektronik ada beberapa macam, antara lain sistem pengapian transistor dengan magnetic pulse, sistem pengapian dengan photo elektric cell dan lain-lain. [4]
31 2.7 Emisi Gas Buang Dalam mendukung usaha pelestarian lingkungan hidup, negara-negara di dunia mulai menyadari bahwa gas buang kendaraan merupakan salah satu polutan atau sumber pencemaran udara terbesar oleh karena itu, gas buang kendaraan harus dibuat sebersih mungkin agar tidak mencemari 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, 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. [5][7] 2.7.1 Emisi Senyawa Hidrokarbon 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 (CO2) dan air (HÂ 2O). Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bensin (AFR=Air 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
32 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 [6]. 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 [7]. Apabila hanya HC yang tinggi, maka harus ditelusuri penyebab yang membuat ECU memerintahkan injector 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
33 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. 2.7.2 Emisi Karbon Monoksida (CO) Gas karbonmonoksida adalah gas yang relative tidak stabil dan cenderung bereaksi dengan unsur lain. Karbon monoksida, dapat diubah dengan mudah menjadi CO2 dengan bantuan sedikit oksigen dan panas. Saat mesin bekerja dengan AFR yang tepat, emisi CO pada ujung knalpot berkisar 0.5% sampai 1% untuk mesin yang dilengkapi dengan sistem injeksi atau sekitar 2.5% untuk mesin yang masih menggunakan karburator. Dengan bantuan air injection system atau CC, maka CO dapat dibuat serendah mungkin mendekati 0%. [5]-[8] Apabila AFR sedikit saja lebih kaya dari angka idealnya (AFR ideal = lambda = 1.00) maka emisi CO akan naik secara drastis. Jadi tingginya angka CO menunjukkan bahwa AFR terlalu kaya dan ini bisa disebabkan antara lain karena masalah di fuel injection system seperti fuel pressure yang terlalu tinggi, sensor suhu mesin yang tidak normal, air filter yang kotor, PCV system yang tidak normal, karburator yang kotor atau setelannya yang tidak tepat.
34 2.7.3 Emisi Karbon Dioksida (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. 2.7.4 Emisi 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. 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 =
35 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. 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 [8]. 2.7.5 Emisi senyawa NOx Selain keempat 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
36 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 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 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. yang sering detonasi juga akan menyebabkan tingginya konsentrasi NOx. Untuk memudahkan kita menganalisa kondisi mesin, kita dapat memakai penjelasan dibawah sebagai alat bantu : 1) Emisi CO tinggi, menunjukkan kondisi dimana AFR terlalu kaya ( lambda < 1.00 ). Secara umum CO menunjukkan angka efisiensi dari pembakaran di ruang bakar. Tingginya emisi CO disebabkan karena kurangnya oksigen untuk menghasilkan pembakaran yang tuntas dan sempurna. Hal-hal yang menyebabkan AFR terlalu kaya antara lain : - Idle speed terlalu rendah. - Setelan pelampung karburator yang tidak tepat menyebabkan bensin terlalu banyak.
37 - Air filter yang kotor. - Pelumas mesin yang terlalu kotor atau terkontaminasi berat. - Charcoal Canister yang jenuh. - PCV valve yang tidak bekerja. - Kinerja fuel delivery system yang tidak normal. - Air intake temperature sensor yang tidak normal. - Coolant temperature sensor yang tidak normal. - Catalytic Converter yang tidak bekerja. 2) Normal CO. Apabila AFR berada dekat atau tepat pada titik ideal (AFR 14,7 atau lambda = 1.00) maka emisi CO tidak akan lebih dari 1% pada mesin dengan sistem injeksi atau 2.5% pada mesin dengan karburator. 3) CO terlalu rendah. Sebenarnya tidak ada batasan dimana CO dikatakan terlalu rendah. Konsentrasi CO terkadang masih terlihat normal walaupun mesin sudah bekerja dengan campuran yang amat kurus. 4) Emisi HC tinggi. Umumnya kondisi ini menunjukkan adanya kelebihan bensin yang tidak terbakar yang disebabkan karena kegagalan sistem pengapian atau pembakaran yang tidak sempurna. Konsentrasi HC diukur dalam satuan ppm (part per million). Penyebab umumnya adalah sistem pengapian yang tidak mumpuni, kebocoran di intake manifold, dan masalah di AFR. Penyebab lainnya adalah : Pembakaran yang tidak sempurna karena busi yang sudah rusak. Timing pengapian yang terlalu mundur. Kabel busi yang rusak. Kompresi mesin yang rendah.
38 Kebocoran pada intake. Kesalahan pembacaan data oleh ECU sehingga menyebabkan AFR terlalu kaya. 5) Kosentrasi Oksigen. Menunjukkan jumlah udara yang masuk ke ruang bakar berbanding dengan jumlah bensin. Angka ideal untuk oksigen pada emisi gas buang adalah berkisar antara 1% hingga 2%. 6) Konsentrasi oksigen tinggi. Ini menunjukkan bahwa AFR terlalu kurus. Kondisi yang menyebabkan antara lain : AFR yang tidak tepat. Kebocoran pada saluran intake Kegagalan pada sistem pengapian yang menyebabkan misfire 7) Konsentrasi oksigen rendah. Kondisi ini menunjukkan bahwa AFR terlalu kaya. 8) Konsentrasi CO2 tinggi. Kondisi ini menunjukkan bahwa AFR berada dekat atau tepat pada kondisi ideal. 9) Konsentrasi CO2 rendah. Kondisi ini menunjukkan bahwa AFR terlalu kurus atau terlalu kaya dan kebocoran pada exhaust system. 10) Konsentrasi senyawa NOx. Senyawa NOx termasuk nitrit oksida (NO) atau nitrat oksida (NO2) akan terbentuk bila suhu ruang bakar mencapai lebih dari 2500 o F (1350 o C). Senyawa ini juga dapat terbentuk apabila mesin mendapat beban berat. 11) Konsentrasi NOx tinggi. Kondisi ini menunjukkan : EGR Valve tidak bekerja. AFR terlalu kurus.
39 Spark Advancer yang tidak bekerja. Thermostatic Air Heater yang macet. Kerusakan pada cold air duct. Tingginya deposit kerak di ruang bakar. Catalytic Converter yang tidak normal. 12) Konsentrasi NOx rendah. Sebenarnya tidak ada batasan yang menyatakan emisi senyawa NOx terlalu rendah. Umumnya NOx adalah 0 ppm saat mesin idle. Berikutnya adalah tabel untuk membantu kita membaca kemungkinan yang terjadi pada mesin berdasarkan kombinasi emisi gas buang yang ada : Tabel 2.1 Tabel Analisis Hasil Kombinasi Kadar Emisi Gas Buang ( Sumber: pencemaran_udara) [8]
40