Emisi gas buang dapat didefinisikan sebagai gas sisa yang dibuang oleh kendaraan bermotor. Gas sisa yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor tidak hanya melalui sistem pembuangannya akan tetapi sebenarnya ada sumber lain yaitu evaporasi sistem bahan bakar dan emisi dari dalam tangki, bahan bakar sendiri terdiri dari beberapa senyawa hidrokarbon yang terjadi pembakaran sempurna dengan oksigen yang akan menghasilkan karbondioksida (CO2) dan air (H2
Tetapi pada kondisi yang sebenarnya, pembakaran sempurna pada mesin sangat sulit didapatkan, sehingga dihasilkan gas-gas sisa pembakaran yang berbahaya dan beracun seperti CO, NOx, HC, dan sebagainya. Udara yang dibutuhkan untuk pembakaran dalam ruang bakar diambil dari udara bebas, dimana pada udara bebas mengandung 78% nitrogen, sehingga pada gas buang mengandung polutan Nox. Sebenarnya pada temperatur rendah, nitrogen tidak bereaksi dengan oksigen sehingga polutan Nox tidak dihasilkan oleh reaksi pembakaran, tetapi pada temperatur lebih dari 1800
O) yang tidak berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungannya.
o
Sedangkan untuk polutan karbon monoksida (CO) dapat dihasilkan oleh reaksi pembakaran yang terjadi adanya temperatur yang rendah pada sekeliling dinding silinder (quenching) dan ketidakseimbangan campuran antara udara dengan bahan bakar dalam ruang bakar. Dengan adanya C, nitrogen akan bereaksi dengan oksigen pada saat pembakaran sehingga menghasilkan polutan Nox.
UNIVERSITAS MERCU BUANA 32 temperatur yang rendah disekitar dinding silinder maka pembakaran sulit terjadi karena api sulit mencapai ke dinding silinder.
Gambar 2.13 Sumber Emisi Gas Buang Pada Kendaraan Bermotor
2.9.1 Komposisi Gas Buang
Sisa hasil pembakaran berupa air (H2O),gas CO atau disebut jjuga karbon monooksida yang beracun, CO2 atau disebut juga karbon dioksida yang merupakan gas rumah kaca, NOX
2.9.2 Dampak Negatif Dari Gas Buang
senyawa nitrogen oksida, HC berupa senyawa hidrat arang sebagai akibat ketidaksempurnaan proses pembakaran serta partikel lepas.
Kerugian yang ditimbulkan dari emisi gas buang adalah : Pemicu hipertensi
UNIVERSITAS MERCU BUANA 33 Penurunan kecerdasan
Menggangu perkembangan mental anak Tenggorokan gatal dan batuk-batuk Mengurangi fungsi reproduksi laki-laki
UNIVERSITAS MERCU BUANA 34 Gambar 2.14 Hubungan Gas Buang – Campuran
Grafik di atas menggambarkan hubungan antara nilai λ dengan gas buang yang dihasilkan mesin. Seperti terlihat pada grafik, konsentrasi emisi CO dan HC menurun pada saat NOx meningkat seiring dengan AFR yang semakin kurus. Sebaliknya, ketika campuran kaya, NOx menurun tetapi CO dan HC meningkat. Hal ini berarti pada mesin bensin sangat sulit untuk mencari upaya penurunan emisi CO, HC dan NO, pada waktu bersamaan, apalagi dengan mengubah campurannya saja.
2.9.4 Pembentukan Karbon Monoksida
Karbon monoksida, rumus kimia CO adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Karbon monoksida terdiri dari satu atom karbon .yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan ini, terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinasi antara atom karbon dan oksigen.
Karbon monoksida dihasilkan dari pembakran tidak sempurna dari senyawa karbon, sering terjadi dari motor pembakaran dalam. Dampak dari CO tersebut dapat mengurangi jumlah oksigen dalam darah.
Secara teoritis gas CO2 tidak akan terbentuk apabila campuran udara dengan bahan bakar pada saat terjadi reaksi pembakaran lebih dari 16 :1 (campuran miskin). Prosentase gas CO yang dihasilkan oleh mesin akan meningkat jika mesin tersebut dalam kondisi langsam (iddle) dan akan berkurang seiring meningkatnya putaran mesin.
UNIVERSITAS MERCU BUANA 35 Data yang ada pada kendaraan penumpang kadar emisi gas CO lebih dari 7% dengan campuran udara – bahan bakar kaya dan hanya 1,25 % untuk campuran stoikiometri. Konsentrasi CO akan jadi lebih rendah pada saat kendaraan berakselerasi dan pada saat kendaraan tersebut berjalan dengan konstan. Sebenarnya gas CO dapat diubah menjadi CO2
2 CO + O
dengan jalan reaksi oksidasi, yaitu :
2 2 CO
Dimana reaksi diatas tersebut dalam reaksi lambat, sehingga tidak dapat mengubah selama CO menjadi CO
2
2. Konsentrasi CO dalam gas buang sangat ditentukan oleh AFR dan bervariasi seiring dengan perubahan AFR.
UNIVERSITAS MERCU BUANA 36
2.9.5 pembentukan Hidrokarbon (HC)
Hidrokarbon yang tidak terbakar merupakan hasil langsung dari pembakaran yang tidak sempurna. Disamping dari hasil pembakaran yang tidak sempurna, hidrokarbon berasala dari penguapan bahan bakar, baik dari sistem bahan bakar itu sendiri, maupun dari tangki bahan bakar. Dampak dari HC tersebut dapat menyebabkan iritasi mata, batuk dan kanker paru –paru.
Penguapan bahan bakar ini akan membentuk gas HC yang dilepaskan ke atmosfer. Pada saat campuran udara – bahan bakar dipanaskan pada temperatur yang tinggi dalam ruang bakar, maka akan teroksidasi secara cepat, sehingga terjadi pembakaran yang tidak sempurna dan terdapat bagian dari bahan bakar yang tidak terbakar.
Faktor – faktor yang mempengaruhi kadar HC dalam emisi gas buang kendaraan bermotor antara lain adalah :
1. AFR yang tidak tepat
Kandungan HC dalam emisi gas buang akan meningkat seiring dengan semakin kayanya campuran udara dan bahan bakar. Hal ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak sempurna, karena jika campuran semakin kaya maka jumlah udara dalam campuran akan semakin sedikit yang mengakibatkan kurangnya udara untuk menunjang proses pembakaran. Dengan demikian bahan bakar tidak terbakar seluruhnya dan keluar bersamaan dengan gas buang.
UNIVERSITAS MERCU BUANA 37 Adanya ketika saat piston sedang mengalami langkah kompresi, katup hisap dan buang belum menutup secara sempurna, sehingga ada sebagian campuran udara bahan bakar yang terbuang keluar.
3. Rasio Kompresi Yang Terbuang Rendah
Ketika kendaraan mengalami deslerasi atau perlambatan, secara otomatis katup gas udara yang terhisap ke dalam silinder. Pada saat yang sama terdapat sisa bahan bakar di dalam saluran katup masuk ke dalam silinder, karena katup rendah dalam silinder dan campuran udara bahan bakar dalam silinder relative kaya. Dengan rasio kompresi akan mengakibatkan proses penyalaan menjadi kurang sempurna sehingga pembakaran menjadi kurang sempurna.
4. Quenching
Faktor lain yang mempengaruhi konsentrasi HC dalam gas buang adalah daerah pendingin (quenching). Pada daerah ini temperatur api dari busi akan menurun secara drastis, sehingga proses penyalaan campuran udara bahan bakar pada daerah ini akan terlambat. Daerah pendingin adalah suatu daerah dimana temperatur nyala api akan menurun secara drastis karena proses penyebaran panas sebelum nyala api sampai ke dingding silinder dan karena perpindahan panas kedinding silinder terlalu besar.
UNIVERSITAS MERCU BUANA 38 Gambar 2.16 Hubungan Emisi HC-AFR
2.9.6 Nitrogen Oksida (NOx)
Nitrogen dihasilkan akibat adanya N2 (nitrogen) dalam campuran udara dan bahan bakar, serta suhu pembakaran mencapai 1800oC (3300o
Kesalahan pencampuran udara-bensin juga sangat mempengaruhi emisi NOx, dimana campuran yang kurus cenderung mengakibatkan NOx meningkat. Perhatikan gambar dibawah ini.
F) sehingga terjadi pembentukan NOx. Biasanya timbul ketika mesin bekerja pada beban yang berat. Substansi NOx tidak beraroma, namun terasa pedih di mata, emisi NOx diukur dengan satuan ppm.
UNIVERSITAS MERCU BUANA 39 Gambar 2.17 Hubungan Emisi NOx – Campuran
2.9.7 Karbon Dioksida (CO2
Gas CO2 sangat berguna bagi tumbuhan pada proses asimilasi, dimana substansi CO2 berubah menjadi O2 setelah proses asimilasi. Namun, CO2 juga bersifat menyerap panas sehingga apabila berlebihan akan meningkatkan suhu yang ada di permukaan bumi.
)