BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Program langit biru merupakan program yang bertujuan untuk

mengendalikan dan mencegah pencemaran udara dan mewujudkan perilaku sadar

lingkungan baik dari sumber tidak bergerak seperti industri maupun sumber

bergerak yaitu kendaraan bermotor. Program Langit Biru tersebut telah

diluncurkan pertama kali pada tahun 1996 oleh Kementerian Negara Lingkungan

Hidup melalui Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 15 Tahun

1996. Upaya-upaya yang telah dilakukan oleh Ditjen Perhubungan Darat untuk

meningkatkan kualitas emisi gas buang kendaraan bermotor antara lain dengan:

pendekatan teknologi ramah lingkungan, inspection and maintenance kendaraan

bermotor, penetapan standar emisi gas buang untuk kendaraan yang sudah

berjalan, serta pendekatan manajemen lalu-lintas yang baik. Teknologi otomotif

saat ini diupayakan untuk diubah atau ditingkatkan menjadi teknologi

berwawasan lingkungan. Salah satu pengembangan teknologi otomotif ramah

lingkungan yang telah dilakukan oleh industri kendaraan bermotor adalah

penyempurnaan dari segi desain maupun perlengkapan treatment emisi gas buang.

Selain itu, penyempurnaan motor bensin maupun motor diesel juga akan

diimbangi pemanfaatan bahan bakar yang lebih ramah lingkungan.

Dalam hal inspection and maintenance, Ditjen Perhubungan Darat telah

menyiapkan rancangan program atau ketentuan agar semua kendaraan bermotor

harus diuji. Emisi gas buang sebagai bagian dari kelayakan kendaraan harus diuji

terlebih dahulu. Pendekatan penetapan standar emisi gas buang untuk kendaraan

yang sudah berjalan atau kendaraan yang diproduksi dibawah tahun 2007 juga

tengah diupayakan pemerintah. Hal itu dilakukan karena tuntutan internasional

terhadap pencegahan dan pengurangan pencemaran udara. Menteri lingkungan

hidup menetapkan standar baru emisi gas buang untuk kendaraan bermotor baru

yaitu Kepmen Lingkungan Hidup No. 141 tahun 2003 tentang ambang batas emisi

gas buang kendaraan bermotor yang sedang diproduksi. Dalam ketentuan tersebut

disebutkan bahwa kendaraan bermotor tipe baru yang akan diproduksi diatas

1

tahun 2007 harus memenuhi persyaratan uji emisi sesuai standar EURO 2.

Diperkuat juga dengan penandatanganan kesepakatan kerjasama antara Direktorat

Jenderal Perhubungan Darat dengan BTMP, BPPT untuk melakukan uji emisi

melalui surat perjanjian kerjasama Nomor AJ.402/4/19/DRJD/2005 dan Nomor

080/KB/BTMP/BPPT/IV/2005 pada tanggal 6 April 2005. Pendekatan lain yang

diupayakan oleh pemerintah adalah menata manajemen lalu lintas yang baik.

Sistem tersebut mengusahakan bergeraknya lalu lintas yang lebih lancar untuk

menghindari kemacetan. Kemacetan disadari memberi andil terhadap

meningkatnya emisi gas buang kendaraan bermotor. Hal ini disebabkan kendaraan

yang bergerak pada kecepatan rendah akan mengeluarkan lebih besar gas buang.

Diharapkan, dengan perbaikan manajemen lalu lintas, polusi udara dapat

dikurangi.

Menindak lanjuti hal tersebut maka Departemen Perhubungan akan

melakukan pengujian emisi gas buang kendaraan bermotor baik roda dua maupun

roda empat. Keputusan tersebut diambil sesuai nota kesepahaman (MoU) antara

Departemen Perhubungan dan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

(BPPT). Dirjen Perhubungan Darat Departemen Perhubungan dan BPPT akan

melengkapi fasilitas pengujian emisi gas buang yang sesuai dengan standar Euro

Two (2) pada kendaraan bermotor. Pengujiannya dengan memanfaatan fasilitas

Balai Termodinamika Motor dan Propulsi (BTMP-BPPT) untuk pengujian emisi

gas buang kendaraan bermotor sesuai standar Euro Two (2). Sejak tanggal 1

Januari Ditjen Perhubungan Darat sudah melaksanakan ambang batas emisi gas

buang sesuai standar Euro 2 bagi kendaraan tipe baru khususnya kendaraan yang

diproduksi diatas tahun 2007 . Departemen perhubungan akan menunjuk lembaga

yang memiliki fasilitas uji yang telah terakreditasi yakni BMTPM-BPPT, yang

diharapkan dapat melaksanakan pengujian emisi tersebut.

Adapun cara-cara yang sudah dikembangkan oleh industri otomotif

dalam pengontrolan emisi kendaraan bermotor menurutt (Cliford M Tempest.

1928:178) adalah sebagai berikut:

a. Sistem PCV ( Positive Crancase Ventilation)

PCV adalah alat control emisi yang menggunakan kevakuman motor

untuk menghisap blowby gas yang beracun dengan cara gas yang beracun masuk

2

kembali ke intake manifold untuk dibakar kembali sehingga disamping dapat

mengurangi emisi HC,CO,COx dan partikel-partikel lain, juga dapat menghemat

pemakaian bahan bakar. Komponen system PCV berupa selang penghubung

saluran dari kaburator kekutup kepala silinder motor dan sebuah katup.

b. Air Injektion System

System injeksi udara (Air Injektion System) adalah sistem pengurangan

kadar polutan pada emisi gas buang dengan jalan menambahkan udara segar pada

gas buang melalui cara menginjeksikan udara segar tersebut kedalam bagian hulu

saluran pembuangan ( exhoust manifold ) melewati air injektion tube, udara segar

yang mengandung oksigen ini digunakan untuk mereaksikan kembali sisa

pembakaran yang tidak sempat terbakar didalam ruang pembakaran.

c. Trotle posisioner

Yaitu alat yang bekerja pada saat motor mengalami perlambatan menuju

putaran idel, pada keadaan ini campuran bahan bakar- udara menjadi sangat kaya

sehingga dapat menimbulkan pembakaran yang kurang sempurna. Trothel valve

yang dipasang pada karburator mulai menutup sehingga campuran bahan bakar

udara yang terlalu kaya dapat dikurangi. Secara tidak langsung juga mereduksi

emisi HC dan CO.

d. Thermostatik Air Cleaner. (TAC)

Salah satu cara agar terjadi proses pembakaran yang baik adalah apabila

udara yang dimasukkan dalam proses pembakaran adalah udara panas (

53,30C). Untuk beberapa motor tertentu TAC dapat dipasang pada saringan udara

yang berfungsi untuk mamanaskan udara yang masuk ke karburator.

e. Decel Control Valve Sistem (DCV)

Untuk menghasilkan proses pembakaran yang baik juga diperlukan

kondisi kevakuman yang tinggi pada intake manifold motor. DCV berfungsi

untuk meningkatkan kevakuman di intake manifold.

f. Elektrik Assist Choke (EAC)

3

EAC juga mengontrol emidi gas buang HC dan CO dengan jalan

memanaskan campuran bahan bakar-udara pada saat putaran idle.

g. Fuel Evaporative System (FES)

FES berfungsi untuk menjegah penguapan bahan bakar khususnya emisi

HC pada saluran antara tangki bahan bakar sampai karburator.

h. Exhaush Gas Recirculation (EGR)

EGR merupakan system yang memungkinkan sirkulasi gas hasil

pembakaran motor masuk kembali kedalam saluran pengisian (intake manifold)

untuk membantu mengurangi emisi gas HC,CO, dan NOx. Kerja system ini

dikontrol secara elektronik.

i. Katalytik converter

Katalytik converter berupa sebuah tabung yang berisi bahan katalis

platinum, radium, dan palladium yang dapat mengoksidasi emisi gaz CO dan NOx.

Alat ini dipasang pada saluran buang (muffler) kendaraan bermotor.

j. Duel Diaphragma Distributor (DDD)

Konstruksi system DDD ini hamper sama dengan vacuum advance pada

system pengapian yang dilengkapi dengan ruang diaphragma tambahan yang

befungsi untuk memperlambat proses pengapian selama motor mengalami

penurunan putaran mesin dimana campuran bahan bakar-udara menjadi kaya.

Dari uraian diatas maka untuk menanggulangi uji emisi sepeda motor yang

diproduksi dibawah tahun 2007, dimana belum dilengkapi dengan alat

penyempurna emisi gas buang yang sesuai dengan standar UERO 2. Maka penulis

berkmaksud untuk merencanakan alat dengan prinsip air injection sistem dengan

judul perencanaan “Perencanaan Air Injektion System Untuk Mengurangi Kadar

Polutan Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor”.

1.2 Rumusan Masalah

a. Bagaimana prinsip kerja system emisi gas buang ?

b. Bagaimana reaksi kimia yang terjadi ?

c. Berapa dimensi dari alat emisi gas buang tersebut ?

4

1.3 Tujuan

a) Untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja system emisi gas buang.

b) Untuk mengetahui bagaimana reaksi kimia yang terjadi.

c) Untuk mengetahui berapa dimensi dari alat emisi gas buang.

1.4 Manfaat Perencanaan

Perencanaan system gas buang yang sesuai dengan standar UERO 2

pada sepeda motor empat langkah diharapkan bermanfaat untuk:

1. Bahan referensi dan pengetahuan tentang perencanaan system emisi gas

buang yang sesuai dengan standart bagi mahasiswa jurusan pendidikan

teknik mesin.

2. Sebagai bahan pertimbangan terhadap pemilik sepeda motor yang masih

memiliki sepeda dibawah tahun 2007.

3. Bahan masukan dan bahan pustaka dalam pengembangan ilmu

pengetahuan mengenahi sistem gas buang sepeda motor berstandar

UERO 2 bagi Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Malang.

1.5 Batasan Masalah

Perencanaan sistem emisi gas buang dibatasi untuk sepeda motor jenis

empat langkah (Empat tak).

1.6 Bagan Perencanaan

5

Udara Segar (Filter )

Karburator

Ruang Bakar

Knalpot

Saluran Buang ( exhaust )

Saluran Masuk ( Intake )

Bahan Bakar

Vak

um

System Air Injection

Manifold

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Sistem Pneumatik

Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang

bergerak, keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan.

Kata pneumatik itu berasal dari kata Yunani, “pneuma” yang berarti nafas atau

udara. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara mampat.

Pneumatik itu merupakan cabang teoritis aliran atau mekanika fluida dan

tidak hanya meliputi penilitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran,

yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, gawai (device) dan sebagainya, tetapi

juga aksi dan penggunaan udara mampat.

Keuntungan-keuntungan dari sistem pneumatik dalah sebagai berikut:

2.1.1 Fluida kerja yang mudah diperoleh dan mudah diangkut

Udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tidak terhingga.

Saluran-saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas atau udara yang

telah menyerahkan energinya dapat dibuang bebas. Sedangkan sistem

hidraulik memerlukan saluran balik.

Udara mampat bahkan dapat diangkut dengan mudah melalui saluran-

saluran pada jarak yang sangat besar sekali, jadi pembuangan udara

mampat dapat dipusatkan dan dengan menggunakan saluran cabang dan

pipa-pipa selang udara mampat dapat disalurkan kemana-mana.

2.1.2 Bersih dan kering

Udara mampat adalah bersih, kalau ada kebocoran pada saluran pipa

benda-benda kerja maupun bahan-bahan tidak menjadi kotor.

Udara mampat adalah kering, bila terjadi kerusakan pipa-pipa tidak akan

ada pengotoran-pengotoran, bintik (stain) minyak dan sebagainya.

2.1.3 Tidak peka terhadap suhu

Udara bersih tanpa uap air dapat digunakan sepenuhnya pada suhu-suhu

yang tinggi atau pada nilai-nilai rendah, jauh dibawah titik beku.

6

Udara mampat juga dapat digunakan pada tempat-tempat yang sangat

panas, misalnya untuk pelayanan tempa tekan pintu-pintu daur pijar, dapur

pengelasan atau dapur lumer.

Peralatan-peralatan atau saluran pipa dapat digunakan dengan aman dalam

lingkungan yang panas sekali, misalnya pada industri baja ataupun

bengkel tuang.

2.1.4 Aman terhadap kebakaran dan ledakan

Keamanan kerja serta produksi besar dari udara mampat tidak

mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan.

Alat-alat pneumatik dapat digunakan tanpa dibutuhkan pengamanan yang

mahal dan luas.

2.1.5 Tidak diperlukan pendinginan

Pembawa energi udara mampat tidak perlu diganti sehingga untuk ini tidak

dibutuhkan biaya. Apabila menggunakan minyak setidaknya harus diganti

setelah 100 sampai 200 jam kerja.

2.1.6 Rasional ( menguntungkan)

Pneumatik adalah empat puluh sampai lima puluh kali lebih murah

daripada tenaga otot, hal ini sangat penting pada mekanisasi dan

otomatisasi produksi.

Komponen pneumatik tanpa pengecualian adalah lebih murah jika

dibandingkan dengan komponen-komponen peralatan hidroulik.

2.1.7 Mudah dipelihara

Karena konstruksinya sangat sederhana, peralatan-peralatan udara mampat

hampir tidak peka gangguan.

Gerakan-gerakan lurus dilaksanakan tanpa komponen mekanik, seperti

tuas-tuas, eksentrik, pegas, poros dan roda gigi

Konstruksi yang sederhana menyebabkan waktu pemasangan menjadi

singkat, serta pemeliharaannya mudah.

2.1.8 Sifat dapat bergerak

Selang-selang elastik memberi kebebasan pada komponen-komponen

untuk dipindahkan.

7

2.1.9 Aman

Bahaya tentang hubungan singkat jika digunakan pada tempat lembab atau

diudara luar seperti elektro dapat dikurangi.

2.1.10 Dapat dibebani lebih.

Pada pembebanan lebih alat-alat udara mampat memang akan berhenti,

tetapi tidak akan mengalami kerusakan seperti halnya alat-alat listrik.

Suatu jaringan udara mampat dapat diberi beban lebih tanpa merusak.

Dengan penggunaan katup-katup kusus maka kecepatan suatu sistem dapat

diatur sesuai kebutuhan.

2.1.11 Fluida kerja cepat

Kecepatan-kecepatan udara sangat besar menjamin bekerjanya elemen-

elemen pneumatik dengan cepat, sehingga perubahan energi menjadi kerja

dapat berjalan cepat.

Udara mampat dapat mencapai kecepatan alir sampai 1000 m/min

( dibandingkan dengan energi hidroulik sampai 180 m/min)

Dalam silinder pneumatik kecepatan silinder dari 1 sampai 2 m/det.

Kecepatan sinyal-sinyal kendali pada umumnya terletak antara 40 dan 70

m/det (2400 sampai 4200 m/det)

2.1.12 Dapat diatur tanpa bertingkat

Dengan katup pengatur arus, kecepatan dan gaya dapat diatur tanpa

bertingkat mulai dari suatu nilai minimum sampai nilai maksimum.

Tekanan udara dengan sederhana dan kalau dibutuhkan dalam keadaan

sedang bekerja dapat disesuaikan dengan keadaan.

Tumpuan-tumpuan dapat disetel guna mengatur panjang langkah silinder

kerja yang dapat disetel terus menerus.

Perkakas-perkakas pneumatik yang berputar dapat diatur jumlah putaran

dan momen putarnya tanpa bertingkat

2.1.13 Ringan

Berat alat-alat pneumatik jauh lebih kecil daripada mesin-mesin yang

digerakkan elektrik dan perkakas konstruksi elektrik. Perbandingan berat

motor pneumatik: motor listrik = 1 : 8. Dan untuk motor pneumatik

dengan motor frekuensi tinggi = 1 : 3

8

2.1.14 Konstruksi kokoh

Pada umumnya komponen pneumatik ini dikonstruksikan secara kompak

dan kokoh, oleh karena itu hampir tidak peka tehadap gangguan dan tahan

terhadap perlakuan kasar.

2.1.15 Fluida kerja murah

Pengangkut energi (udara) adalah gratis dan dapat diperoleh dimana saja.

2.2 Karakteristik Bahan Bakar

Karakteristik yang dimaksud disini adalah sifat-sifat yang berhubungan

dengan penggunaan pada motor bensin. Agar motor dapat menghasilkan tenaga

yang maksimum dan memenuhi keinginan kenyamanan dalam berkendara maka

pemakaian bahan baker yang digunakan harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

2.2.1 Penguapan

Penguapan yang dimaksud disini adalah kemampuan bahan bakar untuk

berubah dari fase cair ke fase gas. Kemampuan menguap suatu cairan sangat erat

hubungannya dengan titik didihnya, semakin rendah titik didih suatu cairan maka

semakin tinggi pula kemampuan untuk menguap ( W. Suyanto: 1989:127).

Karena bahan bakar yang masuk kedalam silinder harus dalam bentuk

gas yang bercampur dengan udara maka sifat mudah menguap dari premium atau

premix ini sangat diperlukan. Tingkat kemudahan penguapan bahan bakar untuk

motor bansin harus tepat sesuai dengan kebutuhan motor itu sendiri, yaitu :

a. Mudah distarter ( high volatility ) meskipun dalam keadaan udara luar yang

dingin.

b. Jangan sampai terjadi vapor lock yaitu adanya uap bahan bakar pada saluran

bahan bakar yang akan mengganggu aliran bahan bakar itu sendiri.

c. Pemanasan cepat maksudnya adalah pemanasan motor sebelum digunakan.

d. Akselerasi yang halus, maksudnya adalah percepatan yang sesuai dengan

kebutuhan tanpa menimbulkan getaran pada mesin.

e. Pemakaian bahan bakar yang efisien yaitu penggunaan bahan bakar tiap liter

dapat mencapai jarak tempuh yang semaksimal mungkin atau Km/liternya

cukup tinggi.

9

f. Bebas dari pengotoran ruang engkol yang terjadi apabila bahan bakar yang

masuk kedalam silinder tidak bisa menguap.

2.2.2 Angka oktan

Angka oktan atau juga disebut dengan bilangan oktan adalah suatu

bilangan yang menunjukkan kemampuan bertahan suatu bahan bakar terhadap

efek detonasi (W.Suyanto:1989:133). Apabila bahan bakar memiliki ketahanan

terhadap detonasi yang rendah, maka kemungkinan terjadinya detonasi cukup

tinggi. Detonasi adalah suara seperti pukulan atau ketukan yang terjadi didalam

ruang bakar pada saat pembakaran. Terjadi karena pada saat bahan bakar sudah

atau belum waktunya dapat terbakar sudah terbakar terlebih dahulu. Detonasi ini

pada akhirnya dapat menyebabkan kerusakan bagian-bagian motor seperti

silinder, piston, ring piston, katup, serta menyebabkan emisi gas polutan HC

karena tidak banyak yang belum terbakar.

2.2.3 Kebersihan

Bahan bakar bisa kotor karena pencemaran yang terjadi baik pada waktu

proses pengolahan maupun pada waktu pengiriman atau pendistribusianya.

Apabila diamati bahan bakar akan berwarna cerah dan bersih pada temperatur

210C. Akan tetapi karena adanya kotoran maka bisa terjadi pengendapan.

Kotoran-kotoran yang terkandung pada bahan bakar akan mempengaruhi

kelancaran aliran bahan bakar pada sistem bahan bakar mobil.

Kandungan belerang pada bahan bakar harus dibatasi karena dapat

menyebabkan korosi pada bagian-bagian seperti silinder katup dan piston jika

bereaksi dengan oksigen. Oleh karena itu kandungan belerang (Sulfur) harus

dibatasi. ASTM membatasi kandungan belerang pada bahan bakar antara 0,1 –

0,15% dari beratnya. Di Amerika bahan bakar yang dipasarkan saat ini umumnya

mengandung belerang sekitar 0,03 %.

Bahan bakar juga harus dikontrol dari pembentukan deposit pada saat

penyimpanan yang biasa disebut dengan gum. Gum adalah endapan yang

berbentuk seperti permen karet. Endapan seperti ini larut didalam bahan bakar dan

akan nampak seperti karet/gum apabila bahan bakar telah menguap. Kotoran ini

akan mengendap pada karburator,injektor, intake manifold, dan katup. Maka

10

apabila itu terjadi, kerja motor akan terganggu untuk menghasilkan tenaga yang

maksimum.

Selain sifat-sifat yang dikemukakan diatas, ada lagi sifat lain yang perlu

mendapat perhatian pula, seperti komposisi hidrokarbon, nilai panas, kerapatan,

kekentalan dan sifat yang berhubungan dengan pembakaran yaitu titik nyala,

autoignition temperatur, serta tekanan uap pada temperatur 210C. Sifat-sifat ini

sangat erat dengan mutu pencampuran bahan bakar dengan udara. Artinya

seberapa mudah bahan bakar dapat bercampur dengan udara secara homogen.

2.2.4 Bahan aditif pada bahan bakar

Bahan aditif atau juga disebut bahan tambahan pada bahan bakar

digunakan untuk membuat bahan bakar agar memiliki sifat yang sesuai dengan

karakteristik yang dibutuhkan oleh motor bensin( W.Arismunadar: 1980:63).

Bahan aditif ini dicampurkan pada bahan bakar pada saat proses pengolahan.

Adapun bahan aditif yang ditambahkan pada waktu pengolahan bakan bakar

tersebut adalah sebagai berikut:

a. Antiknock compound

Adalah bahan aditif yang digunakan untuk mempertinggi ketahanan

bahan bakar terhadap kemungkinan terjadinya detonasi, yang sekaligus juga

berarti untuk mempertinggi bilangan oktan dari bahan bakar. Bahan yang

ditambahkan adalah tetra ethyl lead (TEL),tertamethyl lead, dan methyl

cyclopentadienyl manganese tricarbonil (MMT) dan sekarang yang terbaru adalah

MTBE (Methyl Tertiary Buthyle Ether).

b. Oxydation inhibitor

Adalah bahan aditif yang ditambahkan pada bahan bakar yang berfungsi

untuk mencegah atau paling tidak mengurangi terjadinya endapan akibat reaksi

dengan udara. Dengan adanya bahan aditif ini kemungkinan penyimpanan bahan

bakar yang lebih lama karena bahan bakar menjadi lebih stabil dalam arti tidak

mudah terbentuk endapan pada saat disimpan.

c. Metal deactivator

11

Adalah bahan aditif yang ditambahkan untuk mencegah terjadinya

substansi yang kasar seperti kompon. Substansi ini dapat merusak karburator atau

bagian-bagian sistem injeksi elektronik dan menyebabkan sumbatan pada saringan

bahan bakar.

d. Detergen

Ditambahkan pada bahan bakar untuk menghilangkan kotoran yang

dapat menempel pada saluran sistem bahan bakar.

e. Despersent

Ditambahkan pada bahan bakar untuk mengurangi endapan pada

karburator, intake manifold dan katup isap.

f. Combustion deposit modifier

Adalah bahan aditif yang berfungsi untuk mengurangi terbentuknya

deposit atau endapan pada ruang bakar seperti pad busi, kepala silinder, dan

dinding silinder. Sehingga dapat mencegah terjadinya bara pada lapisan

deposit,dan bahan bakar akan terbakar karenanya bukan karena loncatan bunga

api pada busi.

2.3 Macam Bakar Kendaraan Bermotor

2.3.1 Bahan Bakar Standar Untuk Motor Bakar Bensin

Ada sejumlah senyawa hidrokarbon dasar yang digunakan sebagai bahan

bakar standar bagi motor bakar. Bahan bakar standar oktana 100 adalah 2,2,4-

trimetilpentana, sementara bahan bakar standar oktana 0 adalah n – heptana.

( Culp, 1989:38). Bilangan oktana dari suatu bahan bakar yang tidak diketahui

dapat dihitung dengan bantuan mesin CFR ( Cooperatif Fuel Research Engine).

Mesin ini adalah sebuah mesin silinder tuggal dengan perbandingan kompresi

yang dapat diukur dari sekitar 4:1 sampai dengan 14:1. Menurut

wartawan (1997:22), bahwa bahan bakar bensin merupakan campuran dari

hidrokarbon dengan jumlah atom C rata-rata dari C4 sampai dengan C12 dengan

titik didih berkisar antara 300C sampai dengan 2100C.

12

n-heptana C7H16

H H H H H H H

H C C C C C C C H

H H H H H H H

Iso Oktana C8H18(2,2,4-trimetilpentana)CH3 H CH3

CH3 C C C CH3

CH3 H H

Rantai hidrokarbon yang digunakan sebagai bahan bakar standar bagi motor

bakar bensin ( Culp,1989:37)

Bahan bakar yang tidak diketahui angka oktanya tersebut dibakar

didalam mesin dan perbandingan kompresinya dinaikkan perlahan-lahan sampai

diperoleh ketukan (knocking) tertentu atau pembacaan detonasi dari sebuah

detector vibrasi. Campuran bahan bakar standar kemudian dibakar pula dengan

angka kompresi yang sama hingga diperoleh pembacaan katukan yang sama.

Presentase volume bahan bakar oktana 100 dalam campuran tersebut adalah

bilangan oktana dari bahan bakar yang dites. Besarnya bilangan oktana bahan

bakar bensin yang paling banyak dipakai besarnya berkisar antara 85 – 95.

Beberapa bahan bakar bensin seperti premium dan premix memiliki

angka oktan yang lebih besar dari 100, ini dapat diperoleh dengan menggunakan

Hidrokarbon yang lebih ringan atau dengan menambahkan bahan aditif seperti

tetra ethyl lead ( TEL ), tetapi mulai sekarang penambahan aditif TEL dilarang

karena merupakan polutan udara dan sekarang diganti dengan Methyl-Tertiary

Butyle Ether ( MTBE ).

Tabel 1 Data Spesifikasi Bensin

Jenis Bensin Premium Premix

Massa janis Kg/liter

Prosentase massa C/H

Nilai kalori rendah MJ/kg

Temperatur didih 0C

Waktu bakar (mm/detik)

Titik nyala 0C

Nilai Oktan ROZ

Penambahan TEL

0,71 – 0,77

86 C 14 H

42

40 – 220

2

300

85 - 88

0 .......0,4

0,73 – 0,78

86 C 14 H

43

40 - 220

2 – 2,5

400

max. 94

0........0,8

( Sumber : VEDC Malang )

13

Table 2

Emission Standards for Special Motor Vehicles (MOT), g/kWh

Power CO HC NOx PM Smoke Date

kW g/kWh %  

Stage 1

19-37 5.0 1.5 8.0 0.8 40% 2003.10

37-75 5.0 1.3 7.0 0.4

75-130 5.0 1.0 6.0 0.3

130-560 3.5 1.0 6.0 0.2

Stage 2 (proposed)

19-37 5.0 1.0 6.0 0.4 40% 2007.10

37-56 5.0 0.7 4.0 0.3 35% 2008.10

56-75 5.0 0.7 4.0 0.25 30% 2008.10

75-130 5.0 0.4 3.6 0.2 25% 2007.10

130-560 3.5 0.4 3.6 0.17 25% 2006.10

Table :Emission Standards UERO 2 for Special Motor Vehicles (MOT), g/kWh

2.3.2 Bahan Bakar Premix

Premix adalah bahan bakar yang sebenarnya masing megandung timbal

dalam jumlah yang relatif kecil yaitu 0,45 gram/liter. Premix memiliki angka

oktan lebih tinggi karena mengandung MTBE yang ditambahkan pada premium

dengan jumlah maksimum 15% dari volumenya dan menghasilkan premix dengan

angka oktan maksimum 94 ( Pertamina UPPDN V ). MTBE ( Methyl-Tertiary

Buthyle Ether) sendiri adalah bahan bakar oksigenat yang berfungsi untuk

menaikkan angka oktan premium. Sedangkan oksigenat merupakan jenis rantai

alkohol dan ether yang diketahui sebagai salah satu jalan untuk manaikkan angka

oktan. Secara teknis oksigenat dapat dipandang dalam arti untuk memenuhi tiga

dasar kebutuhan, pertama yaitu memperluas sumber bahan bakar bensin, kedua

14

menaikkan angka oktan bahan bakar dan yang katiga adalah manaikkan

fleksibelitas percampuran didalam kilang minyak untuk kualitas permintaan

konsumen.

Tabel 3 Spesifikasi Bensin Premix

Tabel

Adapun komponen bahan bakar premix adalah sama dengan premium

karena bahan dasar premix adalah premium yaitu komponen reformat, isomat,

alkilat dan rengkahan yang saling dicampurkan dan kemudian ditambahkan

MTBE dengan jumlah 15%. Rumus kimia dari premix adalah C5H12O

Dengan rantai kimia sebagai berikut.

2.3.3 Sistem Campuran Bahan Bakar Dengan Udara

Proses pembakaran bahan bakar selalu membutuhkan udara kurang lebih

15 kali dari berat bahan bakarnya. Perbandingan volume campuran diturunkan

dari massa jenis bensin udara.

Contoh campuran secara Stoichiometris adalah:

Massa jenis bensin premix δ = 0,7405 kg/liter

Massa jenis udara δ = 0,0013 kg/l

Maka :

15

CH3

CH3 O C CH3

CH3

Rantai Kimia Untuk Bahan Bakar Premix

Volume 1 kg bensin premix

Volume 1 kg udara

Perbandingan volume campuran ideal premix

Dengan demikian 1 liter premix : 8000 liter udara. Menurut modul kerja

VEDC Malang, perbandingan volume campuran ideal adalah 1 liter bahan bakar:

8100 liter udara, maka bahan bakar premix sudah mendekati idealnya.

Perbandingan campuran antara udara dan bahan bakar dinilai dengan angka λ

(lamda). Yang berarti jumlah udara yang diberikan (aktual) dibagi dengan jumlah

udara teoritis. Campuran dinyatakan ideal apabila perbandingan campuran yang

sesuai untuk pembakaran sempurna (λ = 1).

Gambar

Pada proses pembakaran motor bensin tidak pernah mencapai

pembakaran yang mendekati sempurna ( Wartawan; 1997 ). Oleh karena itu untuk

mendapatkan daya maksimum dibutuhkan campuran sedikit kaya. Untuk reaksi

pembakaran premix adalah sebagai berikut :

2.4 Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor

16

C5H12O + 8 O2 5 CO2 + 6 H2O + Energi

1 mol premix + 8 mol udara 5 mol karbon dioksida + 6 mol air

+ pelepas energi

Emisi atau zat sisa kendaraan bermotor yang dapat mengganggu

kesehatan manusia dan sebagai polutan bagi lingkungan adalah :

2.4.1 Karbon Monoksida ( CO )

Kadar gas CO semakin tinggi apabila campuran antara udara-udara

bahan bakar terlalu kaya.

Sebenarnya bila campuran udara – bahan bakar bisa tepat kurang 15 : 1

pada pembakaran yang sempurna maka nilai CO dapat nihil. Akan tetapi sulit

untuk mempertahankan sebesar ini pada saat motor bekerja karena kualitas

campuran selalu berubah dengan frekuensi putar dan pembebanan motor.( Arends

& Berenschot, 1997: 73 ).

Tabel 4 : Presentase emisi gas hasil pembakaran antara mensin otto dan diesel

( Arends & Berenschot; 1997:73 )

17

HC – CO bertambah NO+ bertambah

Kaya kurus

NOx berkurang HC – CO berkurang

Hubungan antara rasio perbandingan antara udara dengan bahan bakar terhadap kadar HC,CO dan NOx ( Suyanto, 1989: 347)

Rasio perbandingan udara dengan bahan

bakar (15 : 1 )

Karbon Monoksida dapat terjadi dari pembakaran yang tidak sempurna,

dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

CXHY + O2 CO + H2O + Energi

2.4.2 Hidrokarbon ( HC )

Ada kurang lebih 200 macam Hidrokarbon yang diemisikan dari proses

pembakaaran motor melalui saluran buangnya dan yang terbesar adalah gas CH4

kurang lebih 30% ( Andrews, 1988: 124 ). Penyebab emisi Hidrokarbon antara

lain bahan bakar yang tidak terbakar sempurna sehingga keluar menjadi gas

mentah dan bahan bakar yang terpecah karena reaksi panas yang tinggi kemudian

berubah menjadi gugus HC lain yang keluar bersama gas buang. Banyaknya emisi

Hidrokarbon dapat tergantung dari keadaan kerja motor seperti tampak pada table

berikut:

Tabel 5 Presentasi Emisi HC pada Berbagai Tingkat Putaran Motor

Kerja Motor Presentasi Emisi Hidokarbon

Putaran idle

Akselerasi

Kecepatan normal

Perlambatan / mengerem

17 %

7 %

13 %

63 %

( Sumber : Arends & Berenschot, 1997:74 )

18

Pada waktu motor mengalami perlambatan pada waktu mengerem

kendaraan terlihat presentase emisi HC yang paling besar. Hal ini disebabkan

kevakuman di bawah katup gas lebih tinggi dari pada saat putaran idle, sehingga

disini banyak sekali jumlah Hidrokarbon yang tidak terbakar.

Efek emisi gas Hidrokarbon ini pada lingkungan hidup dapat

menyebabkan photochemical smog, yang dapat merusak keseimbangan ekosistem

udara bumi khususnya di atmosfer kota-kota dengan kepadatan lalu lintas

kendaraan bermotor yang cukup tinggi. Sedangkan efek terhadap manusia diduga

menyebabkan kanker saluran pernafasan ( carcinogenic) khususnya dari

Hidrokabon Benopyrene.

Hidrokarbon polutan dapat terjadi dari campuran udara-bahan bakar

yang tidak terbakar mutlak ( unburnt fuel ), dengan persamaan reaksi :

CXHY + O2 CXHY + CO2 + H2O + Energi

2.4.3 Oksida nitrogen (NOx)

Bila terjadi unsur-unsur N2 dan O2 pada temperatur 1800 – 2000 0C akan

terjadi reaksi pembentukan gas NO.

N2 + O2 2NO

Gas NO didalam udara mudah sekali berubah menjadi NOx. Oksida Nitrogen

(NOx) dalam gas buang tediri dari 95% NO, 3 – 4 % NO2 dan sisanya N2O, N2O3,

dll. ( Toyota Engine Group; -: 64)

Kadar gas NOx pada gas buang akan semakin tinggi apabila campuran

antara udara-bahan bakar terlalu kurus. Hal ini bisa terjadi apabila campuran

bahan-bahan bakar dalam proses pembakaran lebih banyak udaranya atau dengan

kata lain perbandingan lebih dari 15 : 1 ( suyanto, 1989:335). Efek dari emisi gas

NOx hampir sama dengan emisi CO karena bisa juga larut dalam sel derah merah

manusia. Sedangkan efek terhadap lingkungan NOx juga dapat menyebabkan

photochemical smog dan jika bereaksi dengan uap air (HNO3) di atmosfer bumi

dapat menyebabkan hujan asam ( acid rain ) yang dapat merusak alat-alat yang

terbuat dari logam. Reaksi pembakaran yang tidak sempurna ( campuran udara-

bahan bakar terlalu kurus) dapat menghasilkan emisi NOx dengan persamaan

reaksi sebagai berikut.

CxHy + NH3 + O2 NOx + CO2 + H2O + Energi

19

2.5 Pengaruh Polutan Gas Buang Terhadap Kesehatan

Kurang lebih 70% keselamatan lingkungan dan mahluk hidup terancam

oleh pencemaran udara. Ternyata kedaraan bermotor sebagai penyumbang

terbesar polutan udara dengan emisi gas CO2, CO dan HC dari proses

pembakarannya. Berikut merupakan keterangan pengaruh polutan gas buang

kendaraan bermotor terhadap kesehatan manusia pada umumnya dan lingkungan

pada khususnya.

2.5.1 Karbon dioksida (CO2)

Setiap proses pembakaran kendaraaan bermotor baik proses yang

sempuran maupun yang tidak sempurna akan selalu menghasilkan gas karbon

dioksida (CO2), akan tetapi jumlah atau kadarnya sedapat mungkin dieliminer atau

dikurangi. CO2 merupakan zat asam apabila dihirup oleh mahluk hidup terutama

manusia dalam konsentrasi waktu yang lama dan dalam ruangan tertutup akan

dapat menyebabkan mati lemas (suffocation). Dampak pencemaran udara oleh gas

karbon dioksida (CO2) yang terbesar adalah dapat menyebabkan pemanasan

global atau efek rumah kaca (greenhaouse effect ). (Staudt, 1988; dalam Mardji).

Indonesia merupakan produsen CO2 terbesar ke 5 didunia yang mencapai 227,04

juta ton. Dampak dari pemanasan global dalam dunia kedokteran akan

mengakibatkan timbulnya penyakit infeksi baru (emerging diseses) dan penyakit

yang sudah ada sebelumnya muncul merebak kembali (reemerging diseases)

diantaranya penyakit tersebut adalah virus HIV, hanta virus, virus hepatitis C,

virus ebola, rota virus, malaria, kolera ( Masjhur, 1998; dalam Mardji).

2.5.2 Karbon monoksida (CO)

Daya racun CO adalah menurunkan kemampuan sel darah dalam

mengangkut oksigen. Setelah masuk kedalam tubuh melaului paru-paru, CO akan

terikat dengan hemoglobin (COHb) sehingga tidak dapat mengikat oksigen. Daya

ikat hemoglobin dengan gas CO lebih besar dari pada daya ikat dengan oksigen.

Pada saat keseimbangan maka ratio karboksi hemoglobin dalam darah mencapai

210 kali lebih kuat dari pada dengan oksigen ( Depkes, 1996). Paparan tentang

20

pengaruh CO terhadap gangguan kesehatan dapat dilihat pada tabel yang

dikemukakan Guest sebagai berikut:

Tabel 6 :Hubungan Paparan CO Terhadap Kesehatan

CO (ppm) Lama Paparan Gejala Klinis

35

200

400

800

1600

3200

6400

12800

8 jam

2 – 3 jam

1 – 2 jam

45 menit

20 menit

5 – 20 menit

1 – 2 menit

1 – 3 menit

Maksimum paparan yang diperbolehkan,

menurut OSHA ditempat keja

Sakit kepala ringan, lelah, dan pusing.

Sakit kepala serius, ancaman hidup setelah 3

jam

Pusing, mabuk dan konvulsi

Pingsan dalam 2 jam, kematian dalam 2-3 jam

Sakit kepala, pusing dan mabuk, kematian

dalam 1 jam

Sakit kepala, pusing, mabuk, kematian dalam

25 – 40 menit

Kematian segera.

( Sumber: Guest dalam Mardji, 2000:5)

Menurut Siswanto (1991) dari suatu studi tentang perubahan potologis

pada 351 kasus kematian karena keracunan CO menemukan tiga kelainan:

Kongesti dan Oedema paru 66%, otak 25%, jantung 2% organ-organ tubuh

lainnya (viscera) 7%.

Pendarahan (pentechiae) pada otak 10% dan jantung 33%

Pendarahan (herrage) pada paru 7%, pleura 1% dan otak 2%.

Kejadian yang menimpa seorang wanita istri pejabat polisi, kabag

pengkajian masalah lalu lintas Polda Metro Jaya diketemukan tewas didalam

bagasi mobil akibat keracunan CO di Tangerang ( Media Indonesia:1998).

Pengaruh CO terhadap tanaman antara lain menghambat proses fiksasi nitrogen

pada akar tanaman yaitu pada konsentrasi 2000 ppm dalam waktu 35 jam.

2.5.3 Hidrokarbon (HC)

Selain itu motor bensin juga mengeluarkan gas beracun lain seperti

hidrokarbon (HC). Efek yang paling terasa adalah dengan timbulnya

photochemical smog yaitu suatu proses kimia yang membutuhkan sinar dan

21

senyawa yang terbentuk merupakan polutan sekunder di atmosfer bumi. Polutan

sekunder yang paling berbahaya dihasilkan oleh reaksi hidrokarbon dengan

atmosfer adalah Ozon (O3) serta peroksiasetilnitrat (PAN). Ozon dapat

menyebabkan pemanasan global dibumi sedangkan PAN dapat merusak atau

menghambat pertumbuhan tanaman pertanian. Jenis HC sekunder ini tidak secara

langsung mengganggu kesehatan manusia, akan tetapi jenis hidrokarbon primer

( hidrokarbon aromatik) dapat berbahaya bagi kesehatan manusia seperti yang

terlihat pada tabel beriktu ini.

Tabel 7: Toksisitas Hidrokarbon Aromatik

Hidrokarbon (HC) Konsentrasi (ppm) Pengaruh terhadap manusia

Benzena (C6H6)

Toluena (C7H8)

100

3000

7500

20000

200

600

Iritasi membran mukosa

Lemas setelah ½ - 1 jam

Pengaruh yang lebih berbahaya

lagi setelah ½ - 1 jam

Kematian setelah 5 – 10 menit

Sedikit pusing, lemah dan mata

teasa berkunang-kunang setelah 8

jam

Kehilangan koordinasi sistem

syaraf

Sumber:Faridz, 1992:120

Selanjutnya HC polutan pada konsentrasi yang lebih tinggi

menyebabkan gangguan pada selaput lendir, mata, hidung dan tenggorokan dan

merupakan zat potensial penyebab kanker ( Spuller, 1987). Yang tidak kalah

pentingnya adalah aldehida yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor

merupakan salah satu pencemar udara. Menurut Molhave dapat menyebabkan

iritasi mata, saluran pernafasan, iritasi membran atas, dan kulit ( Pudjiastutik

dkk,1998)

2.6 Cara Kerja Sistem Emisi Gas Buang

22

Dapat dicontohkan dari penerapan sistem emisi gas buang yang sudah

diaplikasikan pada kendaraan suzuki smash tahun 2007.

Prinsip sistem air injection (Suzuki Smash: 2007)

Saat terjadi kompresi udara

Udara menuju muara exhaust

10

11 9

8 13

3 1

7 2 6

5 Dari intake manifold

4

Gambar 2.1 katup pneumatik saat terkompresi

Saat terjadi penghisapan udara

10 12

11 9

8 13

3 1

7udara bersih 6

5 2

23

4

12

Gambar 2.2 katup pneumatik saat penghisapan

Keterangan Gambar

1. Katup Vakum

2. Pegas

3. Saluran By-pass

4. Rangka

5. Ruang Vakum

6. Saluran Isap

7. Saluran Masuk

8. Membran Pembuka

9. Ruang muka

10. Saluran keluar

11. Pelat pelindung

12. Lubang Baut

13. Karet Vakum

2.6.1 Pada Saat Terjadi Kevakuman (Gambar 2.2)

Pada saat piston berada di titik mati bawah maka didalam silinder motor

terjadi tekanan vakum. Kemudian katup Intake membuka sehingga di manifold

juga terjadi kevakuman karena udara terhisap kedalam silinder. Kevakuman

didalam manifold dihubungkan dengan selang yang terletak pada lubang

percabangan manifold. Selang pada lubang percabangan tadi dihubungkan pada

saluran isap (6) sistem air injektion. Sehingga kevakuman pada selang mampu

memberikan daya isap pada katup vakum (1), katup vakum mendorong gaya

pegas. Karena ujung katup diberikan karet vakum (13) sehingga didalam ruang air

injektion (5) terjadi kevakuman, sampai poros katup melewati katup by-pass (3)

sehingga udara bersih dari filter dapat memenuhi ruangan.

2.6.2 Pada saat terjadi tekanan kompresi (Gambar 2.1)

Pada saat langkah kompresi yaitu saat piston bergerak dari titik mati

bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), katup masuk dan katup buang pada

silinder head tertutup. Kevakuman didalam saluran manifold menjadi terhenti,

24

menyebabkan gaya isap pada selang yang terhubung dengan saluran isap (6)

menghilang. Karena tidak ada gaya dorong klep (1) pada pegas (2) maka pegas

akan kembali kekeadaan semula. Ada dua kerja yang terjadi yaitu saat poros klep

menutup saluran by-pass (3), hal ini pada saat gaya balik pegas bekerja ± ¼

bagian. Kemudian saat gaya balik pegas kembali keposisi semula, klep terdorong

dan menyebabkan kompresi pada ruang vakum (5). Tekanan kompresi mendorong

membran buka (8) sehingga udara dapat keluar. Udara ada yang menunggu di

ruang muka (9) dan selebihnya akan keluar di muara saluran buang (mufler)

2.6.3 Pada saat langkah buang

Pada saat langkah buang yaitu katup buang (exhaust) membuka maka

gas sisa pembakaran dengan tekanan tinggi akan keluar melalui saluran buang.

Pada saat gas sisa melalui muara saluran buang ada dua kerja yang terjadi, yaitu :

udara masuk pada saluran keluar sistem air injektion (10) dan bercampur dengan

udara murni di ruang muka (9), sebagian lagi akan mendorong keluar gas sisa

yang sudah becampur dengan udara murni menuju udara bebas melalui saluran

mufler (knalpot). Pada saat gas sisa bertemu dengan udara murni, disitulah terjadi

reaksi kimia penguraian zat sisa yang belum sempat terbakar diruang bakar. Jadi

penguraian tidak sebatas pada ruang muka (9) tetapi saat muara saluran mufler

masih terdapat O2 atau udara murni.

25