2. Konsumsi Bahan Bakar
2.7. Teknologi Kawasaki Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang
Kawasaki mencatat gas buang Ninja sebagai berikut: 0,49 gram/km karbon monoksida (CO), 0,55 gram/km hidrokarbon(HC), dan 0,016 gram/km nitrogen oksida (NOx). Teknologi yang digunakan kawasaki yaitu Super KIPS (Kawasaki Integrated Powervalve System), , HSAS (high performance secondary air system), converter katalis, super electrofussion cylinder, serta memakai karburator.
a. Super KIPS
Super KIPS (Kawasaki Integrated Powervalve System) adalah suatu mekanisme klep yang mengontrol gas buang pada exhaust port. Super KIPS
berfungsi membuka pada putaran/rpm tinggi yang berfungsi terutama untuk menghasilkan tenaga ( power ) yang maksimal. Dengan adanya klep tersebut, pada waktu putaran mesin rendah, campuran sisa pembakaran termasuk didalamnya unsur HC, yang pada mesin 2-tak biasa akan terbuang, dapat dicegah untuk keluar sehingga kadar HC yang dihasilkan menjadi rendah dalam sisa gas buangnya.
Bagian terpenting dari Super KIPS adalah adanya klep (valve) yang difungsikan pada lubang pembuangan. Katup/klep ini berfungsi karena mekanisme tertentu di dalam mesin. Katup ini berfungsi membuka pada kecepatan/RPM di atas 7000-8500. Katup ini akan berfungsi membuka pada RPM tinggi, agar pembuangan gas sisa pembakaran dapat berlangsung lebih sempurna. Sebaliknya katup ini akan berfungsi menutup pada RPM rendah untuk menghindarkan terbuangnya campuran bensin-udara yang baru masuk ke ruang bakar dan karter.
Gambar 2.14. Super KIPS b. HSAS
HSAS (High Performance Secondary Air Sustem) yaitu suatu saluran udara bersih yang langsung disuntikkan ke ruangan (chamber) dimana gas buang dari ruang bakar bermuara. Pada akhir saluran udara ini ditempatkan mekanisme reed-valve, yang hanya membuka pada saat tekanan dalam chamber rendah (pada waktu putaran mesin rendah). Pada saat tekanan dalam chamber tinggi (pada waktu
putaran mesin tinggi) reed valve tertutup. Pada waktu klep Super KIPS membuka (pada RPM tinggi) HSAS berfungsi menutup, sebaliknya pada waktu putaran mesin rendah klep Super KIPS menutup, HSAS berfungsi membuka, pada saat terbuka itulah udara segar masuk ke exhaust chamber. Kegunaan utama HSAS adalah mempercepat reaksi oksidasi dalam catalylic converter dengan cara menginduksi udara segar ke dalam campuran gas sisa pembakaran serta membentuk campuran gas yang padat oksigen.
Gambar 2.15. Perangkat dalam HSAS c. Catalytic Converter
Catalytic Converter yang dikembangkan oleh Kawasaki juga disebut sebagai "two stage catalyst" yaitu ditambahkannya precatalytic converter yang tujuannya adalah meningkatkan temperatur gas buang pada saat memasuki Catalytic Converter utama agar didapat pemurnian yang lebih sempurna. Logam yang digunakan pada Catalytic Converter termasuk logam mulia yaitu Platinum dan Rhodium, yang mempunyai kemampuan yang sangat baik dalam memurnikan gas CO (Carbon Monoxide = Karbon Monoksida) serta HC (Hydro Carbon = Hidro Karbon). Setelah melewati Catalytic Converter, kedua gas beracun ini akan berubah bentuk menjadi gas Karbondioksida (CO2) dan air yang tidak beracun.
.
Gambar 2.16. Catalytic Converter d. Super Electrofusion Cylinder
Super Electrofussion Cylinder tidak langsung berhubungan dengan gas NOx (Nitrogen Oxida) dan CO (Carbon Monoksida) ataupun HC (Hidro Carbon) tapi lebih ke arah kabut asap yang selalu menyelimuti bila motor 2 tak. Dalam Super Electrofussion Cylinder dimana silinder seakan memiliki pori-pori yang dapat menahan oli pelumas didalamnya sehingga penggunaan oli tidak berlebihan. Bagian dalam dari silinder tersebut terbuat melalui proses elektro-fusi dari logam tertentu, yaitu molybdenum dan High Carbon Steel. Kawat molybdenum dan kawat high carbon steel dengan diameter 1,4mm dimasukkan bergantian sepanjang silinder kemudian dialiri listrik sebesar 15.000 volt ("diledakkan"- untuk molybdenum 15.000 volt dan High Carbon Steel 13.000 volt) sehingga logam tersebut berubah bentuk menjadi partikel-partikel yang melebur ke permukaan silinder dan membentuk lapisan logam khusus yang sangat tipis di bagian dalam silinder tersebut (martensite = susunan besi dan karbon yang kuat). Proses tersebut diulang beberapa kali (Molybdenum 7 kali, High Carbon Steel 14 kali) sehingga terbentuk lapisan yang sangat kuat (ketebalannya kurang lebih 0,070 mm). Permukaan lapisan hasil peledakan ini bersifat dapat menyerap dan menahan oli pelumas (porous) dimana dalam celah-celah halus inilah oli akan tinggal di
dalamnya sehingga terhindar adanya gesekan langsung antara dinding silinder dengan piston. Jadi disamping lapisan hasil elektro-fusi tersebut sangat kuat, lapisan itu menjamin pelumasan yang terus menerus bagi gesekan piston dengan dindingnya. Boleh dikatakan dengan sistem elektrofusi ini silinder tidak perlu di korter ( oversize ) disamping bahwa sistem ini menjamin pemakaian oli yang cukup, yang tentu juga mengurangi kemungkinan terbakarnya oli secara berlebihan yang menyebabkan knalpot mengeluarkan polusi berupa asap putih.
Gambar 2.17. Super Electrofussion Cylinder 2.8. Emisi Gas Buang
Emisi gas buang didefinisikan sebagai zat/unsur dari pembakaran di dalam ruang bakar yang dilepas ke udara yang ditimbulkan oleh kendaraan bermotor. Pembakaran di ruang bakar yang tidak sempurna menyebabkan emisi yang bersifat polutan, seperti HC, CO, NOx, Pb Sox, dan lainnya.
a. Carbon Monoksida (CO)
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas
yang tidak berwarna. Tidak seperti senyawa CO mempunyai potensi bersifat racun yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu hemoglobin.
Pada konsentrasi normal, karbon monoksida di udara bebas tidak berpengaruh besar terhadap property maupun mahluk hidup. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, karbon monoksida dapat secara serius mempengaruhi metabolisme pernapasan manusia. Karbon monoksida mempunyai afinitas terhadap hemoglobin dalam darah (COHb) yang lebih tinggi daripada oksigen; dengan demikian mengurangi kemampuan darah untuk membawa oksigen. Kekurangan oksigen dalam aliran darah dan jaringan tubuh akan menurunkan kinerja tubuh dan pada akhirnya dapat menimbulkan kerusakan pada organ-organ tubuh. Gejala yang umumnya timbul akibat pemaparan terhadap karbon monoksida dalam konsentrasi tinggi untuk waktu yang lama adalah gangguan sistem saraf, lambatnya refleks dan penurunan kemampuan penglihatan.
b. Nitrogen Oksida (NOx)
Senyawa nitrogen oksida yang sering menjadi pokok pembahasan dalam masalah polusi udara adalah NO dan NO2. Kedua senyawa ini terbuang langsung ke udara bebas dari hasil pembakaran bahan bakar. NO2 yang mudah larut dalam air dapat membentuk asam nitrit atau asam nitrat menurut reaksi:
2 NO2 + H2O ---- HNO3 + HNO2 (asam nitrat dan asam nitrit) 3 NO3 + HO ---- 2 HNO3 + NO (asam nitrat dan nitrogen oksida)
Asam nitrat dan asam nitrit akan jatuh bersama dengan hujan dan bergabung dengan ammonia (NH3) di atmosfer dan membentuk ammonium nitrat (NH4NO3)
yang merupakan sari makanan bagi tumbuhan. Dengan kemampuan yang tinggi untuk menyerap sinar ultraviolet, NO2 memainkan peranan penting dalam pembentukan kontaminan ozon (O3). Tidak seperti gas polutan lainnya yang mempunyai daya destruktif tinggi terhadap kesehatan manusia, NO merupakan gas inert dan ‘hanya’ bersifat racun. Sama halnya dengan CO, NO mempunyai afinitas yang tinggi terhadap oksigen dibandingkan dengan hemoglobin dalam darah. Dengan demikian pemaparan terhadap NO dapat mengurangi kemampuan darah membawa oksigen sehingga tubuh kekurangan oksigen dan mengganggu fungsi metabolisme. Namun NO2 dapat menimbulkan iritasi terhadap paru-paru. Pada tumbuhan, NO tidak bersifat merusak namun NO2 menimbulkan sedikit kerusakan pada tumbuhan. Polutan sekunder dari NOx seperti PAN dan O3 justru mempunyai daya perusak yang lebih tinggi pada tumbuhan. Konsentrasi NO2 yang tinggi pada udara bebas dapat memudarkan warna tekstil, memberi warna kuning pada tekstil berwarna putih, dan mengoksidasi logam.
c. Hidrokarbon (HC)
Pembakaran tak sempurna pada kendaraan juga menghasilkan gas buang yang mengandung hidrokarbon, termasuk di dalamnya senyawa alifatik dan aromatik yang terdapat dalam bahan bakar. Senyawa alifatik terdapat dalam beberapa macam gugus yaitu alkana, alkena, alkuna.
Alkena atau olefin merupakan senyawa tak jenuh dan sangat aktif di atmosfer terhadap reaksi fotokimia. Oleh karena itu penelitian terhadap polutan alkena menjadi sangat penting, terlebih lagi dengan munculnya polutan sekunder yang berasal dari reaksi fotokimia alkena, seperti peroksiasetil nitrat (PAN) dan
ozon (O3). Salah satu senyawa alkena yang cukup banyak terdapat pada gas buang kendaraan adalah etilen. Penelitian menunjukkan bahwa etilen dapat mengganggu pertumbuhan tomat dan lada, juga merusak struktur dari anggrek. Alkuna, meskipun lebih reaktif dari alkena namun jarang ditemukan di udara bebas dan tidak menjadi masalah utama dalam pencemaran udara akibat gas buang kendaraan. d. Pengendalian Emisi Gas Buang
Sistem-sistem untuk pengendalian emisi gas buang adalah sebagai berikut. 1. Sistem injeksi udara
Tujuannya adalah untuk mendorong oksidasi setiap residu hidrokarbon atau karbon monoksida. Instalasi tipikalnya terdiri dari sebuah kompresor yang digerakkan mesin yang mengirimkan udara yang telah tersaring pada tekanan rendah ke setiap port katup pembuangan. Cara kerjanya berlangsung dengan menggunakan rangkaian pipa dan tabung yang terhubung ke sebuah peralatan (manifold), dan selanjutnya terhubung dengan kompresor udara melalui pipa suplai. Oksigen dalam udara itu terkirim sehingga bergabung dengan gas-gas pembakaran yang tidak terbakar untuk memicu pembakaran yang lebih sempurna dan polusi udara yang lebih rendah. Sebuah katup pemeriksa dipasang pada jalan masuk ke peralatan distribusi, sehingga bila tekanan gas pembuangan melebihi udara yang dikirimkan, ia akan menutup dan menghalangi gas-gas buangan mengalir kembali ke kompresor. Katup anti ledakan juga dipasang pada sistem tersebut. Metode kontrol ini berhasil tetapi mahal untuk mengadakannya, selain itu konsumsi bahan bakarnya boros karena harus menggunakan campuran udara dan bahan bakar
yang lebih banyak dari biasanya serta memerlukan daya yang lebih besar untuk menggerakkan kompresor.