TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor Bensin
2.9 Parameter Unjuk Kerja Motor Pembakaran Dalam .1Proses Pembakaran .1Proses Pembakaran
Pembakaran didalam ruang bakar ( combustion chamber ) suatu motor bakar merupakan gabungan suatu proses fisika dan proses kimia yang kompleks, meliputi persiapan pembakaran, perkembangan pembakaran, dan proses setelah pembakaran. Proses tersebut tergantung dari jenis dan kecepatan reaksi kimia, keadaan panas dan pertukaran masa selama proses, serta perambatan panas ke
32
sekelilingnya ( Faisal Dasuki; 1977 ). Untuk menghasilkan suatu proses pembakaran, minimal harus ada tiga komponen utama, yaitu bahan bakar, oksigen (udara), dan panas. Panas didapat dari letikan bunga api listrik pada motor bensin ( Spark Ignition Engine) atau tekanan kompresi yang tinggi pada motor diesel (Compression Ignition Engine). Tanpa salah satu komponen diatas mustahil proses pembakaran akan terjadi. Secara praktis prestasi mesin ditunjukkan oleh torsi dan daya. Parameter ini relatif penting untuk mesin dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat pembebanan. Daya poros maksimum menggambarkan sebagai kemampuan maksimum mesin. Torsi poros maksimum pada putaran mesin tertentu mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (campuran bahan bakar dan udara) yang masuk ke dalam mesin pada putaran mesin tersebut. Tujuan utama dari penggunaan engine adalah daya (mechanical power).
2.9.2 Daya poros efektif
Tujuan utama dari penggunaan engine adalah daya (mechanical power). Daya didefinisikan sebagai laju kerja dan sama dengan perkalian antara gaya dengan kecepatan linear atau torsi dengan kecepatan angular. Sehingga dalam pengukuran daya melibatkan pengukuran gaya atau torsi dan kecepatan. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan dinamometer dan tachometer atau alat lain dengan fungsi yang sama.
Daya (Bhp) = [HP]……….(2.13)
2.9.3 Torsi
Torsi merupakan harga yang ditunjukkan oleh momen motor pada out put poros engkol (crank shaft). Torsi merupakan perkalian antara gaya yang
33
dihasilkan dari tekanan hasil pembakaran pada torak dikalikan dengan jari-jari lingkar poros engkol. Semakin sempurna pembakaran suatu motor, maka torsi yang terbangkit akan semakin maksimal. Bila radius tenaga yang bekerja adalah “r” (m) dan tenaga yang diberikan adalah “F” (kgf) maka momennya adalah:
T = F.r (kgf.m)………...(2.14)
2.9.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel consumption) didefenisikan sebagai jumlah bahan bakar yang dipakai untuk menghasilkan satu satuan daya dalam waktu satu jam dan dirumuskan sebagai:
SFC = [ L/HP.h] ……….. ……….(2.15) Dimana untuk FC dapat dirumuskan sebagai :
FC = [L/h]……….(2.16)
2.9.5 Pengukuran Gas Buang
Proses pembakaran yang terjadi didalam ruang bakar merupakan serangkaian kimia yang melibatkan campuran bahan bakar berupa HC dengan oksigen. Proses pembakaran menghasilkan empat macam gas buang berupa CO2, CO, NOX dan HC. Keempat macam gas buang ini terbentuk pada proses pembakaran sempurna dan tidak sempurna. Pada proses pembakaran sempurna, hasil pembakaran yang terbentuk adalah CO2 dan H2O. Proses pembakaran sempurna dapat dinyatakan dalam reaksi berikut:
34
Sedangkan proses pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas buang berupa CO, NOX, HC dan partikulat pengotor lainnya. Proses pembakaran tidak sempurna dapat dituliskan dalam reaksi sebagai berikut:
P CXHY + q (O2 + 3.76 N2) → a CO2 + b H2O + c CO + d HC + e NOX + 3,76 n N2 + partikulat pengotor lainnya
HC merupakan sisa bahan bakar yang tidak ikut terbakar. CO terbentuk akibat kurangnya kadar O2 dalam proses pembakaran, sehingga yang terbentuk bukanlah CO2 melainkan CO karena HC yang ada berikatan dengan O2. NOX terbentuk pada temperatur tinggi disaat campuran udara dengan bahan bakar berlebihan. Gas analyzer merupakan rangkaian peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas buang dalam bentuk CO2, CO, NOX, HC dan juga kadar O2 yang ikut terbuang. Metode yang umum digunakan dalam proses pendekteksian keberadaan gas buang adalah melalui metode ionisasi. Hasil keluaran gas analyzer berupa konsentrasi gas- gas CO2,CO,NOX,O2 dan HC. Dari hasil yang didapatkan, ternyata terdapat korelasi antara rasio A/F dengan konsentrasi keluaran gas-gas tersebut. Pertimbangan pengujian suatu engine ditentukan oleh unjuk kerja engine dan kadar emisi gas buang hasil pembakaran. Unjuk kerja menjadi pentingkarena berkaitan dengan tujuan penggunaan engine dan faktor ekonomisnya sedangkan tinggi rendahnya emisi gas buang berhubungan dengan faktor lingkungan.
Unjuk rasa suatu engine sangat tergantung pada energi yang dihasilkan dari campuran bahan bakar yang diterima oleh engine dan efisiensi thermis dari engine tersebut (kemampuan engine untuk mengubah energi kimia bahan bakar
35
menjadi kerja efektif dari engine). Bahan bakar bensin mengandung campuran dari beberapa hidrokarbon dan jika terbakar secara sempurna, pada gas buang hanya akan mengandung karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) serta udara yang tidak ikut dalam proses pembakaran. Namun untuk beberapa alasan, pembakaran yang terjadi adalah tidak sempurna dan akan menghasilkan karbon monoksida(CO), gas beracun yang mematikan dan hidrokarbon yang tidak terbakar (Unburned Hidrocarbon, UBHC) pada gas buang. Disamping CO dan HC, emisi utama yang ketiga adalah oksida dari nitrogen (NOX) yang terbentuk oleh reaksi antara nitrogen dengan oksigen karena temperatur pembakaran yang tinggi, yaitu lebih dari 1100o C [1].
2.9.6 Emisi Gas Buang Motor Bensin
Emisi gas yang dihasilkan oleh pembakaran kendaraan bermotor pada umumnya berdampak negatif terhadap lingkungan. Sehingga perlu diambil beberapa langkah untuk dapat mengendalikan gas buang yang dihasilkan tersebut. Salah satu caranya adalah dengan pemeriksaan atau uji emisi berkala untuk mengetahui kandungan gas buang kendaraan yang berpotensi mencemari lingkungan. 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.
36
Bahan bakar bensin mengandung campuran dari beberapa hidrokarbon dan jika terbakar secara sempurna, pada gas buang hanya akan mengandung karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) serta udara yang tidak ikut dalam proses pembakaran. Namun untuk beberapa alasan, pembakaran yang terjadi adalah tidak sempurna dan akan menghasilkan karbon monoksida (CO), gas beracun yang mematikan dan hidrokarbon yang tidak terbakar (Unburned Hidrocarbon, UBHC) pada gas buang. Disamping CO dan HC, emisi utama yang ketiga adalah oksida dari nitrogen (NOX) yang terbentuk oleh reaksi antara nitrogen dengan oksigen karena pembakaran yang tinggi, yaitu lebih dari 1100oC.
