DAFTAR PUSTAKA
1.Heywod, Jhon B. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw Hill Book Company, New York, 1988
2.Pulkrabek, Williard W.1997.Engineering Fundamental of the Internal Combustion Engine. New Jersey. Prentice Hall.
3.Shigley, dkk (Terjemahan Gandhi Harahap). (1991). Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 2.Jakarta:Erlangga.
4.Moran, Michael.j.and Shapiro, N.howard, TERMODINAMIKA TEKNIK II EDISI 4, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2003.
5.Pudjanarsa,Astu. Dan Nursuhud, Djati, Mesin Konversi Energi, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006.
6.Arismunandar, Wiranto. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Edisi kelima. Penerbit : ITB Bandung, 1988
7.Sindarto, Didik, Pengaruh Magnetasi Bahan Bakar Pada Motor Otto, Universitas Indonesia, Jakarta,2 005.
8.Sudrajad, Agung, Menghemat Bahan Bakar Dengan Magnet Portable, Universitas Dharma Persada, Jakarata, 2005
Website :
1.
2. Hondarodamotor.com/motor-honda/Honda supra x-125-helm in
3.
4. http:www.penghematbbm-magnet.com
5.
45 BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat dengan waktu kurang lebih 1 bulan dimulai pada tanggal 6 juni 2016 sampai dengan tanggal 6 Juli 2016.
A. Pengujian nilai kalor bahan bakar dilakukan di Laboratorium Motor Bakar STT Harapan Sumatera Utara selama 1 hari. Pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut.
Gambar 3.1 Pengujian nilai kalor bahan bakar
B. Pengujian konsumsi bahan bakar dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, selama satu minggu. Pengujian konsumsi bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3.2 berikut.
C. Pengujian Torsi dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, selama tiga minggu. Pengujian torsi ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut.
Gambar 3.3 Pengujian torsi
D. Pengujian AFR dan emisi gas buang dilakukan selama satu minggu di Bengkel Toyota Auto 2000 SM. Raja. Pengujian AFR dan emisi gas buang ditunjukkan Gambar 3.4 berikut.
47 3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bom kalorimeter, alat yang digunakan untuk mengukur nilai kalor bahan bakar.
Bom kalorimeter ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut.
Gambar 3.5 Bom kalorimeter
2. Mesin otto 4 lngkah 1 s
3. Silinder, yaitu mesin sepeda motor Honda Supra X 125 cc. Sepeda motor yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.6 berikut.
Spesifikasi :
Kapasitas tangki bahan bakar : 3,6 liter.
Tipe Mesin : 4 langkah, SOHC, pendingin udara. Diameter langkah : 52,4 x 57,9 mm
Volume langkah : 124,9 cc. Perbandingan kompresi : 9,0 : 1.
Daya maksimum : 9,3 PS @ 7500 RPM Torsi maksimum : 10,1 Nm @ 4000 RPM
Kapasitas Minyak Pelumas : 0,7 liter pada pergantian periodik. Kopling : Otomatis, basah, ganda
Transmisi : 4 kecepatan rotari / bertautan tetap. Pola pengoperan gigi : N-1-2-3-4-N (rotari).
Starter : Pedal dan elektrik.
Aki : 12 V – 3,5 Ah.
Busi : ND U20EPR9 / NGK CPR6EA-9.
Sistem pengapian : CDI-DC, Battery
4. Tachometer, alat yang digunakan untuk mengukur berapa jumlah putaran mesin per menit (Revolutions Per-Minute). Tachometer yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.7 berikut.
49 5. Tools, alat yang digunakan seperti kunci ring, kunci pas, obeng, tang, dan
lain-lain untuk membongkar atau memasang alat penelitian. Tools yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.8 berikut.
Gambar 3.8 Tools
6. Timbangan Digital, digunakan untuk mengukur massa bahan bakar dan kapur barus yang akan dilakukan pengujian. Timbangan digital ditunjukkan pada Gambar 3.9 berikut.
Gambar 3.9 Timbangan digital
Gambar 3.10 Timbangan pegas
8. Stopwatch, digunakan untuk menghitung waktu konsumsi bahan bakar yang dihabiskan saat pengujian. Stopwatch yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.11 berikut.
Gambar 3.11 Stopwatch
51 Gambar 3.12 Tali nilon
10. Tabung ukur terdiri dari Spuit sebagai wadah bahan bakar dan terhubung dengan selang bahan bakar yang digunakan dalam pengujian konsumsi bahan bakar.
Spesifikasi :
• Display Counts : 60 cc Analog
• Range : 0 – 60 cc
• Ketelitian : 1 cc
Adapun tabung ukur yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.14 berikut.
Gambar 3.13 Tabung ukur
Gambar 3.14 Selang bahan bakar
12. Katalitik konverter, Katalitik konverter adalah suatu alat yang berbentuk sarang tawon yang ditempatkan disalurkan gas buang/knalpot, berfungsi untuk mengubah za-zat hasil pembakaran (hidrokarbon,CO,CO2,NOx) menjadi zat yang lebih ramah lingkungan (H2O,CO2,N2). Katalitik konverter ini terbuat dari plat tembaga yang di bentuk seperti sarang tawon. Katalitik konverter di tunjukkan pada gambar 3.16
Gambar 3.15 Katalitik Konverter 3.2.2 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Pertamax, adalah bahan bakar produk PT.PERTAMINA(Persero) dengan RON
53 \
Gambar 3.16 Pertamax
2. Kapur barus (naftalena) merk Swallow, digunakan sebagai zat aditif untuk bahan bakar pertalite. Kapur barus (naftalena) ini mempunyai manfaat untuk menambahkan bilangan oktan bahan bakar dan dapat meningkatkan torsi dan daya motor bakar. Kapur barus yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.18 berikut.
Gambar 3.17 Kapur barus 3.3 Metode Penelitian
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi:
1. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masingmasing pengujian.
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus empiris. Kemudian hasil dari perhitungan diajukan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah:
1. Nilai kalor atas bahan bakar (HHV) dan nilai kalor bawah bahan bakar (LHV)
2. Torsi motor (T) 3. Daya motor (N)
4. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) 5. Rasio udara bahan bakar (AFR) 6. Efisiensi termal (ηth,B)
Prosedur pengujian yang dilakukan adalah: 1. Pengujian nilai kalor bahan bakar
2. Pengujian unjuk kerja motor bakar dengan menggunakan bahan bakar pertamaxmurni.
3. Pengujian unjuk kerja motor bakar gasoline dengan menggunakan bahan bakar campuran pertamax-kapur barus dan penambahan alat katalitik konverter.
4. Pengujian emisi gas buang dengan bahan bakar pertamaxdan campuran pertamax-kapur barus serta penambahan alat katalitiki konverter.
55 Gambar 3.18 Diagram alir penelitian
Mulai
Survei Lapangan dan Studi Literatur
Pengadaan Alat dan Bahan Bakar
Pemasangan Alat dan pengecekan sepeda motor
Pengujian performansi dengan bahan bakar pertamax dan campuran pertamax–kapur barus
dan penambahan alat katalitik konverter
2000, 3000, 4000, 5000, 6000
Torsi Daya SFC Efisiensi Thermal
AFR Emisi gas
buang
Kesimpulan
3.6 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar
Peralatan yang digunakan dalam pengujian meliputi: 1. Tabung ukur
2. Tachometer 3. Stopwatch 4. Tools
Tahapan pengujian yang dilakukan dalam pengujian konsumsi bahan bakar adalah sebagai berikut:
1. Mengisi bahan bakar kedalam tabung ukur sampai pada garis 60 ml. 2. Menghidupkan motor dengan electric stater.
3. Menentukan putaran mesin yang ditampilkan pada tachometer dengan cara memutar bukaan gas pada karburator memakai obeng (tools).
4. Memulai stopwatch pada saat bahan bakar telah melalui garis 50 ml. 5. Mematikan stopwatch saat bahan bakar telah melalui garis 10 ml. 6. Mematikan motor.
7. Mencatat waktu melalui pembacaan stopwatch.
8. Mengulang pengujian sebanyak 5 kali dengan variasi putaran dan variasi jenis bahan bakar (Pertamax 100%, C0,16:80, C1:80, C3:80).
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin
Peralatan yang digunakan dalam pengujian meliputi: 1. Tabung ukur
2. Tachometer 3. Video Recorder 4. Rantai
5. Tools
6. Timbangan pegas
Tahapan pengujian yang dilakukan dalam pengujian konsumsi bahan bakar adalah sebagai berikut:
1. Pemeriksaan kondisi motor secara umum dan tabung ukur bahan bakar. 2. Mengikat sepeda motor pada tiang tahanan.
57 4. Memastikan angka pada timbangan sudah tepat pada angka 0 kg dan mengikatkan salah satu ujungnya pada roda belakang dan ujung yang lain pada tiang penahan.
5. Memposisikan gigi gtransmisi pada posisi gigi ketiga.
6. Start mesin dengan electric stater sambil menekan perseneling gigi (kopling otomatis).
7. Atur variasi putaran mesin dengan melihat angka yang ditampilkan tachometer dengan memutar bukaan gas pada karburator dan memastikan putaran mesin sudah konstan.
8. Merekam hasil pengujian pada timbangan pegas dengan video kamera.
9. Melepaskan perseneling gigi sehingga timbangan tertarik oleh roda belakang hingga mesin berhenti pada beban maksimal.
10. Mematikan motor.
11. Memutar kembali rekaman video dan mencatat massa yang terlihat pada timbangan.
12. Mengulang pengujian sebanyak lima kali untuk setiap variasi putaran dan variasi jenis bahan bakar (Pertamax 100%, K 1 gr, K 1,5 gr K 2 gr).
3.8 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah Bom Kalorimeter.
Peralatan yang digunakan meliputi:
1. Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom. 2. Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji. 3. Tabung gas oksigen.
4. Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
5. Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.01°C.
6. Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin. 7. Split, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
8. Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
10. Pinset, untuk memasang busur nyala pada tangkai dan cawan pada dudukannya.
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada penutup bom.
3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada di dalam cawan dengan menggunakan pinset.
4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat. 5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang ke dalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus listrik. 9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan
pengaduk.
10. Menghubungkan dan mengatur posisi pengaduk pada electromotor. 11. Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12. Menghidupkan elektromotor selama lima menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13. Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14. Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15. Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingin setelah lima menit dari penyalaan berlangsung
16. Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.
59 3.9 Prosedur Pengujian AFR dan Emisi Gas Buang
Pengujian AFR dan emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat gas analyzer.
Prosedur pengujian AFR dan emisi gas buang dilakukan dengan langkah berikut :
1. Memasang semua peralatan pengujian pada sepeda motor seperti gelas ukur, tacometer dan mengisi bahan bakar pada gelas ukur.
2. Menghubungkan kabel utama gas analyzer ke sumber listrik.
3. Menekan tombol ON pada bagian belakang alat uji gas analyzer untuk menghidupkan alat.
4. Tunggu beberapa saat hingga tampilan “auto zero” pada layar untuk mengkalibrasi alat dan layar menunjukkan “ready” yang berarti alat sudah siap digunakan.
5. Starting motor dan menentukan putara mesin yang akan di uji yaitu 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm dan 6000 rpm dengan bukaan gas dan melihatnya pada tacometer.
6. Memasukkan Probe ke dalam knalpot dan tunggu hingga data yang ditampilkan di layar gas analyzer stabil.
7. Mencetak hasil pengujian.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Pengujian nilai kalor bahan bakar dilakukan dengan menggunakan bom kalorimeter yang terdapat di Laboratorium Motor Bakar STT Harapan Sumatera Utara.
Terdapat 4 jenis bahan bakar yang diuji antara lain : 1. Pertamax murni (100%)
2. 1 liter pertamax + 1 gr kapur barus (K 1 gr) 3. 1 liter pertamax + 1,5 gr kapur barus (K 1,5 gr) 4. 1 liter pertamax + 2 gr kapur barus (K 2 gr)
Data massa bahan bakar (M) dan temperatur air (T) pada pengujian bom kalorimeter dapat dilihat pada tabel (4.1).
Tabel 4.1 Data hasil massa bahan bakar (M) dan temperatur air (T) pada bom kalorimeter.
Bahan Bakar Pengujian 1
61 menggunakan persamaan (2.19) dan persamaan (2.20) dari pengujian pertama sampai pengujian kelima. Kemudian dapat dicari rata-rata nilai kalor atas bahan bakar (HHV) menggunakan persamaan (2.21) dan persamaan (2.22).
Hasil dari HHV dan LHV serta rata-rata dari HHV dan rata-rata LHV dapat dilihat pada tabel (4.2).
Tabel 4.2 Data hasil pengujian dan perhitungan HHV dan LHV Bahan
10525,95 7284,04
K 1 gr
11775,76 8535,76
K 1,5 gr
12083,40 8843,28
K 2 gr
12533,56 9345,76
‘
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Nilai Kalor Atas Bahan Bakar (HHV)
Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai HHV tertinggi terdapat pada bahan bakar K 2 gr, yaitu sebesar 12533,56 kj/kg. Sedangkan untuk nilai HHV terendah didapat pada bahan bakar pertamax, yaitu sebesar 10525,95 kj/kg.
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Nilai Kalor Bahan Bakar (LHV)
Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai LHV tertinggi terdapat pada bahan bakar K 2 gr, yaitu sebesar 9345,76 kj/kg. Sedangkan untuk nilai LHV terendah didapat pada bahan bakar pertamax, yaitu sebesar 7284,04 kj/kg.
4.2 Pengujian Performansi Motor Bakar
63 1. Putaran melalui Tachometre.
2. Massa tarik melalui timbangan pegas.
3. Volume campuran kapur barus melalui Spuit.
4. Volume bahan bakar uji sebanyak 10 ml melalui Spuit.
5. Waktu untuk menghabiskan 10 ml bahan bakar (s), melalui pembacaan Stopwatch.
Pada pengujian massa tarik timbangan pegas dan pengujian waktu untuk menghabiskan 10 ml bahan bakar (s) melalui pembacaan stopwatch dilakukan sebanyak 5 kali pengujian. Setiap pengujian ditabulasikan dan hasil dari tiap pengujian dirata-ratakan pada tabel (4.3), gambar (4.3) dan (4.4).
Tabel 4.3 Nilai Rata-Rata Pengujian Massa Tarik Timbangan Pegas dan Konsumsi 40 ml bahan bakar
Data Pengujian
Bahan Bakar
Putaran Mesin (RPM)
Gambar 4.3 Grafik Massa Tarik Timbang Pegas (Kg) Vs Putaran Mesin (RPM)
Berdasarkan grafik di atas dapat dilihat bahwa massa tarik terendah terdapat pada bahan bakar pertamax dengan alat katalitik konverter yaitu sebesar 5 kg pada putaran mesin 2000 rpm, sedangkan massa tarik tertinggi terdapat pada bahan bakar K 1,5 gr yaitu sebesar 15,6 kg.
Dapat dilihat perbandingan waktu konsumsi 10 ml bahan bakar tiap variasi bahan bakar pada gambar berikut :
Gambar 4.4 Grafik Waktu Konsumsi 10 ml Bahan Bakar vs Putaran Mesin (rpm)
65 pertamax dan katalitik konverter selama 186,07 detik, penggunaan bahan bakar K 1 gr selama 200,25 detik dan penggunaan bahan bakar K 1,5 gr selama 204,21 detik. Sedangkan waktu tercepat dalam konsumsi 10 ml bahan bakar terdapat pada putaran mesin 6000 rpm dengan menggunakan bahan bakar pertamax dn katalitik konverter dengan waktu selama 67,03 detik, menggunakan bahan bakar K 1 gr selama 75,02 detik, menggunakan bahan bakar K 1,5 gr selama 83,45 detik dan menggunakan bahan bakar K 2 gr selama 86,43 detik.
4.2.1 Torsi
Besarnya torsi yang dihasilkan mesin yang disalurkan melalui sistem transmisi sampai memutar roda belakang yang terhubung dengan timbangan pegas dan akan menarik timbangan pegas tersebut. Massa tarik timbangan pegas akan digunakan sebagai data-data perhitungan mendapatkan torsi. Selain data-data massa tarik timbangan tarik diperlukan juga data transmisi [30] sebagai berikut: 1. Final Gear
Besar gigi tarik roda depan : 14T Besar gigi tarik roda belakang : 36T
2. Rasio gigi 3
Besar poros utama (mainshaft) : 20T Besar gear poros kedua (countershaft) : 23T
3. Rasio antara poros engkol dengan poros transmisi : Besar gear poros engkol : 20T
Besar gear poros kopling : 67T
4. Roda belakang (Rear Wheel) :
Besar jari-jari roda belakang (r) = ½ x 17 inchi r = 8,5 inchi r = 0,2159 m
menggunakan persamaan (2.2), kemudian torsi yang diberikan roda belakang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.3), sehingga dapat dicari torsi mesin dengan menggunakan persamaan (2.5). Dapat dilihat besar gaya yang diberikan roda belakang, torsi roda belakang dan torsi mesin pada setiap variasi putaran mesin dengan bahan bakar pertamax dan campuran kapur barus, 1 gr, 1,5 gr dan 2 gr, dengan penambahan alat katalitik konverter pada tabel (4.4) dan gambar (4.5)
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan untuk pengujian torsi
Bahan Bakar
Putaran Mesin (RPM)
67 Torsi tertinggi penggunaan bahan bakar pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter sebesar 3,63 Nm. Torsi tertinggi penggunaan bahan bakar K 1 gr sebesar 3,74 Nm. Torsi tertinggi penggunaan bahan bakar K 1,5 gr sebesar 3,43 Nm. Torsi tertinggi penggunaan bahan bakar K 2 gr sebesar 3,48 Nm. Torsi tertinggi pada setiap bahan bakar masing-masing berada pada putaran mesin 6000 rpm.
Torsi terendah penggunaan bahan bakar pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter sebesar 1,06 Nm. Torsi terendah penggunaan bahan bakar K 1 gr sebesar 1,28 Nm. Torsi terendah penggunaan bahan bakar K 1,5 gr sebesar 1,43. Torsi terendah penggunaan bahan bakar K 2 gr sebesar 1, 53 Nm. Torsi terendah pada setiap bahan bakar masing-masing berada pada putaran mesin 2000 rpm.
Gambar 4.5 Grafik Pengujian Torsi (Nm) vs Putaran Mesin (rpm)
Berdasarkan gambar 4.5 di atas semua jenis bahan bakar mengalami peningkatan torsi seiring dengan menungkatnya putaran mesin. Diperoleh torsi terbesar dari setiap bahan bakar terdapat pada penggunaan bahan bakar K 1 gr yaitu sebesar 3,74 Nm pada putaran mesin 6000 rpm dan torsi terkecil dari setiap bahan bakar terdapat pada penggunaan bahan bakar pertamax dengan alat katalitik konverter yaitu sebesar 1,06 Nm pada putaran mesin 2000 rpm.
semakin singkat waktu pencampuran molekul udara dengan molekul bahan bakar, sehingga terjadi pembakaran yang tidak sempurna dan penurunan torsi.
4.2.2. Daya
Besarnya daya yang dihasilkan poros engkol dalam pengujian performansi mesin Supra X 125 dengan menggunakan bahan bakar pertamax dan katalitik konverter, K 1 gr, K 1,5 gr, K 2 gr pada setiap putaran mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.6) dan dapat dilihat pada tabel (4.5) dan gambar (4.6)
Berdasarkan tabel 4.5 diperoleh daya tertinggi pada penggunaan bahan bakar K 1 gr sebesar 2348,72 Watt pada putaran mesin 6000 rpm. Daya terendah pada penggunaan bahan bakar pertamax dengan alat katalitik konverter sebesar 221,8 Watt pada putaran mesin 2000 rpm.
Daya maksimum penggunaan bahan bakar pertamax dengan alat katalitik konverter adalah sebesar 2279,64 Watt. Daya maksimum penggunaan bahan bakar K 1 gr adalah sebesar 2348,72 Watt. Daya maksimum penggunaan bahan bakar K 1,5 gr adalah sebesar 2279,64 Watt. Daya maksimum penggunaan bahan bakar K 2 gr adalah sebesar 2185,44 Watt. Daya maksimum masing-masing bahan bakar terdapat pada putaran mesin 6000 rpm.
69 1 gr adalah sebesar 267,94 Watt. Daya minimum penggunaan bahan bakar K 1,5 gr adalah sebesar 299,34 Watt. Daya minimum penggunaan bahan bakar K 2 gr adalah sebesar 320,28 Watt. Daya minimum masing-masing bahan bakar terdapat pada putaran mesin 2000 rpm.
Gambar 4.6 Grafik Daya (Watt) vs Putaran Mesin (rpm)
` Berdasarkan grafik diatas secara garis besar semakin tinggi putaran mesin maka semakin tinggi pula daya yang dihasilkan. Penggunaan bahan bakar K 1 gr menghasilkan daya tertinggi dibandingkan dengan bahan bakar lain pada putaran putaran mesin 6000 rpm .
4.2.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific fuel consumption)
Bahan Bakar Massa Jenis (Kg/m3)
Besarnya laju aliran massa bahan bakar dan sfc dapat dicari dengan menggunakan persamaan (2.7) dan persamaan (2.10) dan dapat dilihat pada tabel (4.7) dan gambar (4.7).
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan laju aliran bahan bakar (ṁf) dan konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc)
Data Pengujian
Bahan Bakar
Putaran Mesin (RPM)
71 Pada tabel (4.7), sfc terbesar dengan menggunakan bahan bakar pertamax sebesar 647,43 gr/kWh pada putaran mesin 2000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 1 gr mempunyai nilai sfc maksimal sebesar 497,87 gr/kWh pada putaran mesin 2000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 1,5 gr mempunyai nilai sfc maksimal sebesar 436,96 gr/kWh pada putaran mesin 2000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 2 gr mempunyai nilai sfc maksimal sebesar 406,20 gr/kWh pada putaran mesin 2000 rpm.
Nilai sfc terendah dengan terdapat pada bahan bakar K 1,5 gr yaitu sebesar 140,50 gr/kWh pada putaran mesin 6000 rpm. Penggunaan bahan bakar pertamax mempunyai nilai sfc minimum sebesar 174,89 gr/kWh pada putaran mesin 6000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 2 gr mempunyai nilai sfc minimum sebesar 141,48 gr/kWh pada putaran mesin 6000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 1 gr mempunyai nilai sfc minimum sebesar 151,69 gr/kWh pada putaran mesin 6000 rpm.
Gambar 4.7 Grafik Sfc (gr/kWh) vs putaran mesin (rpm)
Berdasarkan gambar 4.7 terlihat grafik sfc terendah rata-rata dari putaran mesin 2000 rpm sampai 6000 rpm terdapat pada penggunaan bahan bakar K 1,5 gr.
hingga 6000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 2 gr mengalami penurunan nilai Sfc hingga putaran mesin 6000 rpm seiring meningkatnya putaran mesin.
4.2.4 Rasio Udara-Bahan Bakar (AFR)
Rasio udara-bahan bakar (AFR) dari penggunaan bahan bakar pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter, K 1 gr, K 1,5 gr dan K 2 gr dengan variasi putaran mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.11) dan dapat dilihat pada tabel (4.8) dan gambar (4.8).
Tabel 4.8 Data hasil rasio udara-bahan bakar (AFR) Data
Pengujian
Bahan Bakar
Putaran Mesin (RPM)
2000 3000 4000 5000 6000
AFR Pertamax 10 gr dan Katalitik Konvertar
13,79 15,35 14,88 14,58 15,05
K 1 gr 14,29 15,25 15,58 15,35 15,22
K 1,5 gr 14,10 15,23 15,42 15,26 14,9
K 2 gr 13,65 14,68 14,5 14,38 13,43
73 Dari hasil pengujian emisi gas buang dengan menggunakan alat uji emisi gas buang ( gas analyzer ), besarnya nilai air fuel ratio (AFR) pada Gambar 4.8 di ketahui :
1. AFR tertinggi terjadi pada bahan bakar K 1 gr dengan putaran mesin 4000 rpm yaitu sebesar 15,58
2. AFR terendah terjadi pada bahan bakar K 2 gr dengan putaran mesin 6000 rpm yaitu sebesar 13,43
Pada Gambar 4.8 perbandingan AFR terhadap putaran mesin menunjukkan bahwa AFR berbanding terbalik terhadap peningkatan putaran mesin pada penelitian ini. Semakin tinggi putaran mesin maka akan semakin rendah AFR yang di hasilkan dan juga sebaliknya. Hal ini disebabkan oleh semakin tinggi nya putaran mesin maka massa udara yang masuk kedalam ruang bakar akan lebih sedikit karna langkah untuk menghisap udara masuk kedalam ruang bakar akan semakin kecil. Sehingga perbandingan udara dengan bahan bakar akan menjadi lebih kecil.
4.2.5 Efisiensi Termal
Efisiensi termal dengan menggunakan bahan bakar pertamax dengan menggunkan alat kaalitik konverter, K 1 gr, K 1,5 gr, K 2 gr dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.18) dan dapat dilihat pada tabel (4.9) dan gambar (4.9).
Tabel 4.9 Data hasil perhitungan efisiensi termal
Berdasarkan tabel (4.9), nilai efisiensi termal tertinggi terdapat pada penggunaan bahan bakar K 1,5 gr yaitu sebesar 68,98 % saat putaran mesin 6000 rpm. Penggunaan bahan bakar pertamax dan katalitik konvereter mempunyai nilai efisiensi termal maksimum sebesar 67,28 % pada putaran mesin 6000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 2 gr mempunyai nilai efisiensi termal maksimum sebesar 64,82 % pada putaran mesin 6000 rpm. Penggunaan bahan bakar K 1 gr mempunyai nilai efisiensi termal maksimum sebesar 66,19 % pada putaran mesin 6000 rpm.
Nilai efisiensi termal terendah terdapat pada penggunaan bahan bakar pertamax dengan alat kataitik konverter yaitu sebesar 27,51 %. Pada penggunaan bahan bakar K 1 gr mempunyai nilai efisiensi termal minimum sebesar 20,16 %. Pada penggunaan bahan bakar K 1,5 gr mempunyai nilai efisiensi termal minimum sebesar 22,18 %. Pada penggunaan bahan bakar K 2 gr mempunyai nilai efisiensi termal minimum sebesar 22,57 %. Nilai minimum efisiensi termal masing-masing bahan bakar berada pada putaran mesin 2000 rpm
Gambar 4.9 Grafik Efisiensi Termal
75 Penggunaan bahan bakar K 1,5 gr nilai efisiensi termal meningkat pada putaran 5000 rpm dan putaran mesin 6000 rpm
4.3Pengujian Emisi Gas Buang
4.3.1 Kadar Carbon Monoksida (CO) dalam gas buang
Data hasil pengukuran kadar CO dari emisi gas buang pembakaran bahan bakar Pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter, K 1 gr, K 1,5 gr dan K 2 gr melalui pembacaan alat gas analyzer dapat dilihat pada tabel berikut :
Putaran Mesin (RPM)
Kadar Carbon Monoksida (%) Pertamax 10
Berdasarkan tabel 4.10, kadar CO terbesar pada penggunaan bahan bakar K 1,5 gr yaitu sebesar 5,21 %. Pada penggunaan bahan bakar pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter mempunyai kadar CO maksimum sebesar 6,14 %. Pada penggunaan bahan bakar K 1 gr mempunyai kadar CO maksimum sebesar 4,76 % pada putaran mesin 5000 rpm. Pada penggunaan bahan bakar K 2 gr mempunyai kadar CO maksimum sebesar 5,20 % pada putaran mesin 6000 rpm.
rpm. Pada penggunaan bahan bakar K 2 gr mempunyai kadar CO minimum sebesar 1,41 pada putaran mesin 2000 rpm.
Gambar 4.10 Grafik Kadar Carbon Monoksida (CO %)
4.3.2 Kadar Carbon Dioksida (CO2) dalam gas buang
Data hasil pengukuran kadar CO2 dari emisi gas buang pembakaran bahan bakar Pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter, K 1 gr, K 1,5 gr dan K 2 gr melalui pembacaan alat gas analyzer dapat dilihat pada tabel berikut :
Putaran Mesin (RPM)
77 Gambar 4.11 Grafik Kadar Carbon Dioksida (CO2 %)
Dari grafik diatas dapat dilihat untuk nilai tertinggi dalam penelitian kadar CO2 terdapat pada bahan bakar pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter pada putaran mesin 5000 rpm, untuk nilai tertinggi kadar CO2 pada bahan bakar K 1,5 terdapat pada 6000 rpm, dan untuk nilai terendah kadar CO2 terdapat pada bahan bakar K 1 dengan putaran mesin 4000 rpm. Dari grafik di atas dapat disimpulkan sesuai dengan hasil penelitian, bahwa semakin besar putaran mesin (RPM) maka semakin besar kadar karbon dioksida (CO2).
4.3.3 Kadar Sisa Hidro Carbon (HC) dalam gas buang
Data hasil pengukuran kadar HC dari emisi gas buang pembakaran bahan bakar Pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter , K 1 gr, K 1,5 gr dan K 2 gr melalui pembacaan alat gas analyzer dapat dilihat pada tabel berikut :
Putaran Mesin (RPM)
Kadar Hidro Carbon (ppm) Pertamax 10
gr dan alat katalitik konverter
2000 3000 4000 5000 6000
159 295 412 452 660
702 543 700 558 1115
433 744 651 510 642
436 785 671 868 966
Gambar 4.12 Grafik Kadar Hidro Carbon (HC)
Dari grafik diatas dapat dilihat nilai kadar hidro karbon (ppm) terendah terdapat pada bahan bakar pertamax dengan menggunakan alat katalitik konverter pada putaran mesin 2000 rpm. Sedangkan untuk nilai hidro karbon tertinggi pada bahan bakar K 1 pada putaran mesin 4000 rpm.
4.3.4 Kadar Sisa Oksigen (O2) dalam gas buang
79 Putaran
Mesin (RPM)
Kadar Oksigen (%) Pertamax 10
Gambar 4.13 Grafik Oksigen (O2)
Dari gambar grafik di atas dapat dilihat bahwa untuk nilai tertinggi kadar sisa oksigen (O2) dalam gas buang adalah pada bahan bakar K 2 gr pada putaran mesin 2000 rpm. Sedangkan untuk nilai kadar sisa oksigen (O2) dalam gas buang terendah terdapat pada bahan bakar K 1,5 pada putaran mesin 6000 rpm.
4.4 Hasil Pengujian
1. Nilai Kalor Bahan Bakar
Hasil pengujian rata-rata dari nilai kalor bahan bakar dari pengujian bom kalorimeter dapat dilihat pada tabel 4.14 berikut.
Tabel 4.14 Hasil Pengujian rata-rata nilai kalor bahan bakar Bahan Bakar HHV (Kkal/kg) LHV (Kkal/kg) Pertamax 10 gr
K 1 gr
2. Performansi
Hasil pengujian rata-rata unjuk kerja motor bakar dari setiap putaran mesin (2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm) dari pengujian performansi dapat dilihat pada tabel 4.15 berikut.
Tabel 4.15 Hasil pengujian rata-rata unjuk kerja motor bakar
81 3. Emisi Gas Buang
Hasil pengujian rata-rata emisi gas buang motor bakar dari setiap putaran mesin (2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm) dari pengujian dapat dilihat pada tabel 4.16 berikut.
Tabel 4.16 Hasil pengujian rata-rata emisi gas buang
Data Pengujian
Bahan Bakar Pertamax 10
gr dan katalitik konverter
K 1 gr K 1,5 gr K 2 gr
Kadar CO (%) 3,59 2,73 3,16 3,26
Kadar CO2(%) 5,04 4,04 5,02 4,80
Kadar HC(%) 395,60 723,60 595,60 744,60
Kadar O2 (%) 9,87 10,53 9,79 9,82
4.5 Perbandingan Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian rata-rata yang didapat, maka dapat dicari perbandingan pertamax dan alat katalitik konverter dengan campuran zat aditif, dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
% perbandingan = x 100 %
Dimana :
- Nilai yang dibanding : Nilai hasil dari pengujian bahan bakar campuran (K 1 gr, K 1,5 gr, K 2 gr)
Jika % perbandingan < 0 (bernilai minus), maka hasil pengujian bahan bakar campuran (K 1 gr, K 1,5 gr, K 2 gr) lebih rendah dari hasil pengujian bahan bakar pertamax. Jika % perbandingan > 0 (bernilai plus), maka hasil pengujian bahan bakar campuran lebih tinggi dari hasil pengujian bahan bakar pertamax. Berikut ini dapat dilihat perbandingan penggunaan bahan bakar pertamax dan katalitik konverter dengan bahan bakar campuran pertamax dan katalitik konverter-zat aditif (K 1 gr, K 1,5 gr, K 2 gr) pada tabel (4.14) dan (4.15)berikut.
1. Nilai kalor bahan bakar
Perbandingan nilai kalor bahan bakar pertamax dengan bahan bakar campuran pertamax dengan kapur barus dengan menggunakan alat katalitik konverter dapat di lihat pada tabel 4.17 berikut :
Tabel 4.17 Perbandingan nilai kalor bahan bakar Nilai Kalor
2. Performansi Motor Bakar
Perbandingan performansi mesin dengan bahan bakar pertamax dan katalitik konverter dan bahan bakar campuran pertamax dan katalitik konverter kapur barus dapat di lihat pada tabel 4.18 berikut :
Tabel 4.18 Perbandingan performansi bahan bakar
Performansi Bahan Bakar
K 1 gr K 1,5 gr K 2 gr
Torsi Lebih tinggi 7,82 %
Lebih tinggi 12,17 %
Lebih tinggi 9,56 % Daya Lenih tinggi
6,93 %
Lebih tinggi 10,54 %
83 Efisiensi Termal Lebih rendah
4,82 %
Perbandingan emisi gas buang mesin dengan bahan bakar pertamax dan katalitik konverter dengan bahan bakar campuran pertamax kapur barus dan katalitik konverter dapat di lihat pada tabel 4.19 berikut :
Tabel 4.19 Perbandingan emisi gas buang bahan bakar
Emisi Gas Buang Bahan Bakar
K 1 gr K 1,5 gr K 2 gr
Kadar CO Lebih rendah 23,95
Lebih rendah 11,97 %
Lebih rendah 9,19 % Kadar CO2 Lebih rendah
25,18 %
Lebih rendah 7,03 %
Lebih rendah 11,00 % Kadar sisa HC Lebih tinggi
82,91 %
Lebih tinggi 50,42 %
Lebih tinggi 88,22 % Kadar sisa O2 Lebih tinggi
6,68 %
Lebih rendah 0,81 %
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dapat di simpulkan dari uji ekperimental dapat di peroleh yaitu:
1. Dengan menggunakan bahan bakar campuran pertamax-kapur barus dapat meningkatkan nilai kalor bahan bakar. Campuran bahan bakar pertamax dan kapur barus K 1 gr meningkat 11,87%, campuran bahan bakar pertamax dan kapur barus K 2 gr meningkat 14,79% dan campuran bahan bakar pertamax dan kapur barus juga meningkat 19,70%.
2. Dengan menggunakan bahan bakar campuran pertamax-kapur barus dan penambahan alat katalitik konverter dapat meningkatkan performansi mesin yang lebih baik dari pada bahan bakar pertamax dan kapur barus. Torsi meningkat 12,17%, daya meningkat 10,54%, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) menurun 16,76%, rasio udara-bahan bakar (AFR) meningkat 4,14% dan efisiensi termal meningkat 5,51%.
3. Dengan Penambahan alat katalitik konverter pada knalpot, dapat menurunkan kadar karbon monoksida (CO) dan kadar karbon dioksida (CO2). Kadar sisa Hidro carbon meningkat dan kadar oksigen (O2) menurun.
5.2 Saran
1. Memakai alat ukur yang telah dikalibrasi untuk memperoleh hasil pengujian yang lebih akurat.
2. Menggunakan variasi putaran yang lebih bervariasi seperti 2000, 2500, 3000, 3500 dan seterusnya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah
energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja. Ditinjau dari cara
memperoleh energi thermal nya, maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongnan
yaitu motor pembakaran luar dan pembakaran dalam. Motor pembakaran dalam
(Internal Combustion Engine) ialah motor bakar yang pembakarannya terjadi di
dalam pesawat itu sendiri.
Motor bakar dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi
dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang
membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut
spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara ini menghasilkan daya.
Di dalam siklus otto (siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai
pemasukan panas pada volume konstanta.[4]
Ntienne Lenoir yang lahir pada tahun 1822 dan meniggal dunia pada tahun
1900 adalah seorang berkebangsaan Perancis yang pertama kali menemukan motor
bakar 2 tak. Sedangkan August Otto yang hidup antara 1832 sampai 1891 adalah
seorang berkebangsaan Jerman yang membuat cikal bakal ramainya industri Mobil
sipenemu mesin 4 tak. Pada tahun 1860, Otto mendengar kabar ada ilmuwan jenius
yang bernama Leonir, yang mampu membuat mesin pembakar dengan dua dorongan
putaran alias 2 tak. Sayangnya mesin 2 tak ini memakai bahan bakar gas. Otto menilai
ini kurang praktis. Otto kemudian menciptakan karburator, sayangnya ditolak
lembaga paten, karena ada yang mendahului. Namun ia menyempurnakan mesin 2 tak
dengan 4 dorongan alias 4 langkah. Hasil ini dipatenkan di Jerman pada tahun 1863.
Mendapat formula jitu, lalu ia membuat mesin yang dibiayai oleh Eugene Langen.
Konstruksi buatannya mendapatkan medali World Fair di Paris 1867.
Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa silinder. Salah
satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung terjadinya pembakaran pada motor
bakar. Tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran diteruskan torak ke batang
torak, kemudian diteruskan ke poros engkol yang mana poros engkol nantinya akan
20 2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar Empat Langkah
Yang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu)
kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2
(dua) kali putaran poros engkol. Pada dasarnya prinsip kerja pada motor adalah
sebagai berikut :
1. Langkah isap (0-1) merupakan proses tekanan konstan. 2. Langkah kompresi (1-2) ialah proses isentropik.
3. Proses pembakaran volume-konstan (2-3) dianggap sebagai proses pemasukan kalor pada volume konstan.
4. Langkah kerja (3-4) ialah proses isentopik.
5. Proses pembuangan (4-1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume-konstan.
6. Langkah buang (1-0) ialah proses tekanan konstan.
Siklus ideal volume kostan ini adalah siklus untuk mesin otto. Siklus volume
konstan sering disebut dengan siklus ledakan (explostion cycle) karena secara teoritis
proses pembakaran terjadi sangat cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan yang
tiba-tiba. Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu dengan loncatan bunga api.
Nikolaus August Otto menggunakan siklus ini untuk membuat mesin sehingga siklus
ini sering disebut dengan siklus otto.
Gambar 2.2 Diagram T-S Siklus otto
Katup masuk dan katup buang terbuka tepat ketika pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut:
a. Langkah Hisap
Piston bergerak dari TMA ke TMB. Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar diisap ke dalam silinder. Katup isap terbuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu piston bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar (atmospheric pressure).
b. Langkah Kompresi
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan/dimampatkan. Katup isap dan katup buang tertutup. Waktu torak mulai naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) campuran udara dan bahan bakar yang diisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya menjadi naik, sehingga c. Langkah Usaha
22 dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.
d. Langkah Buang
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, gas yang terbakar dibuang dari dalam silinder. Katup buang terbuka, piston bergerak dari TMB ke TMA mendorong gas bekas pembakaran ke luar dari silinder.Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu langkah isap.
Gambar 2.3 prinsip kerja motor 4 (empat) langkah[6]
2.3 Performansi Motor Bakar Empat Langkah
knocking tadi. Untuk memperbaiki kualitas campuran bahan bakar dengan udara maka aliran udara dibuat turbulen, sehingga diharapkan tingkat homogenitas campuran akan lebih baik.
2.3.1 Torsi (Torque)
Perkalian antara gaya dengan jarak dapat disebut sebagai Torsi. Disaat proses pembakaran pada ruang bakar, dimana piston akan bergerak translasi dan poros engkol yang menghubungkan piston dengan batang piston akan merubah gerak translasi menjadi gerak rotasi. Persamaan (2.1) dapat digunakan untuk menghitung torsi.
... 2.1 Dimana : Pb = Daya (W)
n = Putaran mesin (rpm)
Pengujian torsi yang dilakukan menggunakan timbangan pegas tarik sehingga yang terhubung dengan roda belakang. Maka akan terjadi gaya antara roda belakang pada timbangan pegas tarik dalam pengujian torsi rem.[7]
Persamaan (2.2) dapat digunakan untuk menghitung gaya yang diberikan roda belakang.
F = g x m ... 2.2 Dimana : F = Gaya yang diberikan roda belakang (N)
g = Percepatan gravitasi (9,807 m/s2) m = Massa tarik timbangan pegas (kg)
Persamaan (2.3) dapat digunakan untuk menghitung torsi roda belakang:
τ
roda = F x r...2.3 Dimana :
τ
roda = Torsi roda belakang (N.m)24 Putaran pada roda belakang diberikan oleh putaran poros engkol yang terhubung dengan sistem transmisi. Persamaan (2.4) dapat digunakan untuk mencari final ratio.
Final Ratio = perbandingan final gear x perbandingan rasio gigi 3
x perbandingan rasio poros engkol dengan transmisi .... 2.4 Persamaan (2.5) dapat digunakan untuk menghitung torsi mesin.
... 2.5
Dimana :
τ
mesin = Torsi mesin (Nm)τ
roda = Torsi roda belakang (Nm) FR = Final Ratio2.3.2 Daya (Power)
Kerja mesin selama waktu tertentu dapat disebut sebagai daya. Besarnya poros engkol yang bekerja dengan pembebanan merupakan daya poros. Daya poros berasal dari langkah kerja disaat campuran udara dan bahan bakar meledak dan menyebabkan piston mengalami dorongan yang menghasilkan kerja pada poros engkol yang mengubah gerak translasi menjadi gerak rotasi. Prestasi mesin motor bakar ditentukan oleh daya poros yang telah dibebankan akibat gesekan seperti pada torak, dinding silinder, poros, dan bantalan. Frekuensi putaran motor atau disebut dengan RPM (Revolution per Minute) mempengaruhi besarnya daya poros dimana semakin banyak putaran poros yang terjadi maka semakin besar daya poros tersebut[26]. Persamaan (2.6) dapat digunakan untuk menghitung daya poros.
... 2.6 Dimana : τmesin = Torsi mesin (Nm)
2.3.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific Fuel Consumption)
mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu. Persamaan (2.7) dapat digunakan untuk menghitung laju aliran massa bahan bakar.
̇
... 2.7
Jika diketahui rasio massa jenis zat (pertamax/aditif)–air maka massa jenis zat tersebut dapat dicari dengan persamaan (2.8).
... 2.8 Dimana : ṁf = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)
Sgz = Rasio massa jenis zat
ρz = Massa jenis zat (kg/m3)
ρf = Massa jenis bahan bakar (kg/m3) ρair = Massa jenis air (kg/m3)
Vf = Volume bahan bakar yang diuji (m3)
t f = Waktu menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (detik) Jika terdapat beberapa jenis campuran zat yang terkandung dalam bahan bakar maka rasio massa jenis campuran bahan bakar-air dihitung dengan persamaan (2.9).
... 2.9 Dimana: A = Rasio volume zat aditif-campuran bahan bakar
P = Rasio volume pertamax-campuran bahan bakar ρa = Massa jenis zat aditif (kg/m3)
ρp = Massa jenis pertamax (kg/m3)
Persamaan (2.10) dapat digunakan untuk menghitung besarnya konsumsi bahan bakar spesifik.
... 2.10
26 2.3.4 Rasio Udara-Bahan Bakar (Air Fuel Ratio)
Perbandingan udara dan bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar adalah AFR. Secara kimia dibutuhkan rasio udara/bahan bakar yang tepat unutk berlangsungnya pembakaran yang sempurna. Rasio udara bahan bakar dalam sistem bahan bakar bervariasi, bergantung pada kondisi operasi saat itu. Hal yang dapat mempengaruhi rasio udara bahan bakar yaitu temperatur mesin, temperatur udara yang dihisap, tekanan udara yang terhisap dan kerapatan udara sekitar. Saat beroperasi dengan beban ringan dengan kecepatan medium, dan rancangan ruang bakar yang baik, campuran bahan bakar miskin (dalam kisaran 16:1-18:1) masih dimungkinkan untuk terbakar. Campuran miskin meningkatkan ekonomi bahan bakar, mengurangi emisi, tetapi juga mengurangi daya keluaran. Campuran udara dan bahan bakar yang stokiometri (14:1-14,7:1) menghasilkan daya keluaran yang optimal. Campuran bahan bakar yang kaya (11,5:1-13,5:1) mengurangi nilai ekonomi bahan bakar tetapi mempunyai daya yang terbesar. Jika campuran udara bahan bakar terlalu miskin (diatas 18:1), campuran tidak akan menyala yang menyebabkan kondisi kegagalan penyalaan.[1] Persamaan (2.11) dapat digunakan untuk menghitung rasio udara-bahan bakar.
̇
... 2.11
Dimana : ̇ṁ�= Laju Aliran Massa Udara (kg/jam)
̇ �f = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)
Persamaan (2.12-2.15) dapat digunakan untuk menghitung laju aliran massa udara.
... 2.12
... 2.13
... 2.14
Dimana: Pi = Tekanan udara masuk silinder (kPa) Ti = Temperatur udara masuk silinder (Kelvin) R = Konstanta udara (0,287 kJ/kg.K)
Vd = Volume silinder/displacement (m3) Vc = Volume sisa/clearence (m3)
ma = Massa udara masuk silinder per siklus (kg) Nd = Jumlah silinder (silinder)
n = Putaran mesin (rpm)
a = Putaran poros dalam satu siklus (putaran) B = Diameter piston (m)
S = Panjang langkah (m3) RC = Rasio Kompresi
2.3.5 Efisiensi Termal ( Thermal Efficiency)
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah energi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis seperti gesekan, kerja pompa oli dan pompa pendingin, dan panas yang terbuang. Efisiensi termal pembakaran didefinisikan untuk menyatakan fraksi dari bahan bakar yang terbakar. Persamaan (2.18) dapat digunakan untuk menghitung efisiensi termal.
̇
... 2.18
Dimana : Pb = Daya (Watt)
ṁf = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)
LHV = Nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg) 2.4 Nilai Kalor Bahan Bakar
28 nilai kalor atas dan nilai kalor bawah. Nilai kalor atas bahan bakar (High Heating Value), merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan
menggunakan bom kalorimeter dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sabagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hydrogen mengembun dan melepaskan panas latennya. Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas (HHV) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.19).[8]
... 2.19 Dimana : HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (oC) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (oC) Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (oC) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 kJ/kgoC)
Dan nilai kalor bawah bahan bakar dapat dihitung dengan persamaan (2.20). LHV = HHV –3240 ... 2.20 Dimana : LHV = Nilai kalor bawah (kJ/kg)
HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
maka akan menghasilkan nilai kalor kotor (Higher heating value, HHV). Peraturan pengujian berdasarkan ASME (American of Mechanical Engineers) menentukan penggunaan nilai kalor atas (HHV), sedangkan peraturan SAE (Society of Automotive Engineers) menetukan penggunaan nilai kalor bawah
(LHV).[9]
Dilakukan 5 kali pengujian bom kalorimeter pada setiap bahan bakar yang digunakan dan dicari rata-rata dari nilai kalor bahan bakar dengan menggunakan persamaan (2.21) dan (2.22).
... 2.21
... 2.22
2.5 Pertamax
Fraksi minyak bumi yang paling banyak dimanfaatkan adalah bensin (Gasoline). Bensin digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor dan industri. Bensin yang berasal dari peyulingan merupakan senyawa hidrokarbon rantai lurus. Hal ini mengakibatkan pembakaran tidak merata dalam mesin bertekanan tinggi sehingga menimbulkan ketukan (Knocking). Peristiwa tersebut menyebabkan kerasnya getaran mesin dan mesin menjadi sangat panas yang mengakibatkan mesin menjadi mudah rusak. Komponen utama bensin adalah nheptana (C7H16) dan isooktana (C8H18). Kualitas bensin ditentukan oleh
kandungan isooktana yang dikenal dengan istilah bilangan oktan.[10]
Angka Oktan Riset/Research Octane Number (RON) adalah nilai oktan yang memberikan gambaran tentang kecenderungan bahan bakar untuk mengalami pembakaran tidak normal pada kondisi pengendaraan sedang dan juga pada kecepatan rendah dan dilakukan dengan metode riset. Angka Oktan Motor/Motor Octane Number (MON) adalah nilai oktan yang memberikan gambaran kinerja pengendaraan pada kondisi operasi yang lebih berat, kecepatan tinggi atau kondisi beban tinggi. Indeks Anti Detonasi/Anti Knock Index (AKI) adalah rata-rata dari penjumlahan angka oktan riset dengan angka oktan motor.[11]
30 Tabel 2.2 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Jenis Bensin 92 (Pertamax)
Tabel 2.1 Perkembangan spesifikasi bensin di Indonesia
Pertamax membuat pembakaran pada mesin kendaraan dengan teknologi terkini lebih baik dibandingkan dengan premium yang memiliki RON 88.
Keunggulan pertamax adalah:
2. Fuel Economy, kesesuaian oktan 92 Pertamax dengan perbandingan kompresi kebanyakan kendaraan beroperasi sesuai dengan rancangannya. Perbandingan Air Fuel Ratio yang lebih tinggi dengan konsumsi bahan bakar menjadikan
kinerja mesin lebih optimal dan efisien untuk menempuh jarak lebih jauh karena perbandingan biaya dengan operasi bahan bakar dalam (Rupiah/kilometer) akan lebih hemat.
3. Performance, kesesuaian angka oktan Pertamax dan aditif yang dikandungnya dengan spesifikasi mesin akan menghasilkan performa mesin yang jauh lebih baik dibandingkan ketika menggunakan oktan 88 ataupun 90. Hasilnya adalah torsi mesin lebih tinggi dan kecepatan meningkat.[13]
2.6 Zat Aditif
Aditif adalah suatu senyawa yang ditambahkan kedalam suatu senyawa yang ditambahkan kedalam senyawa lain. Penggunaan zat aditif secara umum bertujuan untuk mengontrol pembakaran bensin agar menghasilkan energi yang maksimum dan suara ketukan minimum. Zat aditif pada bahan bakar bensin digunakan untuk meningkatkan angka oktan sedangkan pada bahan bakar diesel digunakan untuk meningkatkan angka setana. Penggunaan zat aditif untuk pelumas bertujuan untuk meminimalisir busa dan sebagai peningkat kualitas dan ketahanan pelumas.[14]
2.6.1 Jenis-Jenis Zat Aditif
Zat aditif yang digunakan sebagai senyawa yang ditambahkan pada motor bakar terbagi menjadi tiga jenis berdasarkan fungsinya, yaitu:
1. Fungsi bahan pelumasan
2. Fungsi sistem distribusi bahan bakar dan sistem pembakaran 3. Fungsi bahan bakar
2.6.2 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Distribusi Bahan Bakar dan Sistem Pembakaran
32 1. Fuel System Cleaner, untuk membersihkan tangki bahan bakar, saluran bahan bakar, pompa bahan bakar, saringan bahan bakar, dan karburator dari endapan kotoran pada bahan bakar atau sisa-sisa pembakaran, sehingga bahan bakar dan udara dapat bercampur dengan baik dan terbakar sempurna di dalam ruang bakar.
2. Injectors Cleaner¸ untuk membersihkan injektor dari kerak karbon hasil pembakaran, adanya kandungan air pada bahan bakar dan endapan kotoran bahan bakar yang dapat membuat mesin sulit untuk dinyalakan, kehilangan akselarasi dan langsam (Idle) yang tidak stabil.
3. Detergents, untuk menetralisir kotoran pada bahan bakar, endapan kotoran dari udara yang masuk ke dalam ruang bakar dan memberikan pelumasan pada ruang bakar.
4. Gas Treatment, untuk meningkatkan kemampuan membersihkan serta menjaga bahan bakar dari endapan karbon sisa pembakaran, menghilangkan kandungan air pada bahan bakar, dan mencegah pembekuan bahan bakar pada saluran bahan bakar.
5. Ethanol Treatment, untuk mencegah efek korosi pada mesin yang menggunakan bahan bakar campuran Ethanol.
6. Antirust, untuk mencegah pengeroposan mesin akibat korosi yang timbul pada mesin motor bakar yang digunakan di daerah panas dan lembab
2.6.4 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Bahan Bakar
Zat aditif ditambahkan pada bahan bakar mesin motor bakar yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas bahan bakar[16], antara lain:
1. Octane Booster, untuk meningkatkan angka oktan dari bahan bakar.
2. Restore Performance. untuk mengembalikan performansi dan efisiensi mesin yang hilang akibat kualitas bahan bakar yang rendah.
3. Reduce Knocking and Pinging, untuk mengurangi detonasi pada mesin dan ketidakstabilan putaran mesin sehingga suara mesin semakin halus.
5. Lubricate Upper Cylinder, untuk melumasi bagian dari permukaan atas piston dengan ruang bakar sehingga tidak terjadi endapan karbon sisa pembakaran yang dapat menyebabkan kerusakan komponen mesin. Kerak karbon yang telah terbentuk akan terkikis oleh pelumas aditif seiring dengan proses pembakaran dan akan dibuang melalui saluran pembakaran.
2.6.5 Zat Aditif Secara Umum
Aditif mempunyai berbagai macam zat kimia yang terkandung di dalamnya dan mempunyai fungsi yang berbeda-beda, secara umum zat kimia tersebut adalah:
1. Tetraethyl Lead (TEL)
Zat aditif Tetrathyl Lead akan meningkatkan bilangan oktan bensin. Mengandung senyawa timbal (Pb). Lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan alam dan kesehatan makhluk hidup.
2. Senyawa Oksigenat
Senyawa oksigenat adalah senyawa organik beroksigen (oksigenat) seperti alkohol (methanol, ethanol, isopropil alkohol) dan Eter (Metil Tertier Butil Eter/MTBE, Etil Tertier Butil Eter/ETBE dan Tersier Amil Metil Eter/TAME)
dan minyak Atsiri. Oksigenat cair yang dapat dicampur ke dalam bensin untuk menambah angka oktan dan kandungan oksigennya. Alkohol seperti etanol dapat diperoleh dari fermentasi tumbuh-tumbuhan sehingga termasuk dalam energi terbaharukan. Kadar CO2 di atmosfer pun akan menurun seiring dengan budidaya tumbuhan yang dimanfaatkan untuk pembuatan ethanol.[10]
3. Naphtalene
Naftalena adalah salah satu komponen yang termasuk Benzena Aromatic Hidrocarbon dan dapat meningkatkan angka oktan. Proses pembakaran
berjalan dengan baik dan tidak mudah menguap. Selain itu naftalena tidak meninggalkan getah padat pada bagian-bagian mesin. Penggunaan naftalena relatif aman untuk digunakan.[17]
4. Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl (MMT) MMT atau Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl adalah senyawa organik non
34 Benzena banyak digunakan sebagai zat aditif untuk meningkatkan angka oktan seiring dengan penghapusan pengunaan bensin yang mengandung timbal. Benzena dapat meningkatkan kualitas bahan bakar dan menurunkan ketukan pada mesin. International Agency for Research on Cancer (IARC) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa kontaminasi Benzena yang berlebihan mempunyai dampak negatif pada kesehatan antara lain akan menyebabkan timbulnya berbagai macam jenis kanker.[18]
2.7 Kapur Barus
Kapur barus atau naftalena adalah hidrokarbon kristalin aromatik berbentuk padatan berwarna putih dengan rumus molekul C10H8 dan berbentuk dua cincin benzena yang bersatu. Senyawa ini bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar. Naftalena paling banyak dihasilkan dari destilasi tar batu bara, dan sedikit dari sisa fraksionasi minyak bumi. Senyawa ini bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar. Naftalena paling banyak dihasilkan dari destilasi tar batu bara, dan sedikit dari sisa fraksionasi minyak bumi. Naftalena merupakan suatu bahan keras yang putih dengan bau tersendiri, dan ditemui secara alami dalam bahan bakar fosil seperti batu bara dan minyak.[19]
2.7.1 Sejarah Kapur Barus
gubernur kerajaan yunani yang berpusat di Iskandariyah Mesir, membuat sebuah peta dan menyebutkan bahwa di pesisir barat Sumatera ada barousai yang dikenal sebagai penghasil wewangian dari kapur.
2.7.2 Sumber Kapur Barus
Perlu diketahui bahwa pohon Kamfer (Cinnamomum camphora) termasuk dalam suku Lauraceae selain dari kayu manis (Cinnamomu iners). Tumbuhan ini dapat tumbuh di dataran tinggi, pegunungan, dengan ciri-cirinya sebagai berikut : 1. memiliki bau khas kulit manis
2. berkelamin ganda (diaceous) 3. pohon, tinggi lebih dri 40 meter
4. kulit batang coklat, dan memiliki retakan vertical 5. bunga majemuk berwarna kuning agak putih 6. buah hijau, setelah tua menjadi biru
Tumbuhan ini mengandung zat naftalena yang merupakan salah satu senyawa aromatik. Dimana sebutir kapur barus biasanya mengandung 250-500 mg naphthalene.
36 Selain tumbuhan Cinnamomum campora pohon kapur atau Dryobalanops aromatica merupakan salah satu tanaman penghasil kapur barus atau kamper.
Kapur barus dari pohon Kapur ini telah menjadi komoditi perdagangan internasional sejak abad ke-7 Masehi. Untuk mendapatkan kristal kapur barus dari Pohon Kapur dimulai dengan memilih, menebang, dan memotong-motong batang pohon Kapur (Dryobalanops aromatica). Potongan-potongan batang pohon Kapur kemudian dibelah untuk menemukan kristal-kristal kapur barus yang terdapat di dalam batangnya.[20]
2.7.3 Kapur Barus sebagai Zat Adiktif untuk Meningkatkan Angka Oktan Kapur barus (naftalena) adalah salah satu komponen yang termasuk benzena aromatik hidrokarbon, tetapi tidak termasuk polisiklik. Naftalena memiliki kemiripan sifat yang memungkinkannya menjadi aditif bensin untuk meningkatkan angka oktan. Sifat-sifat tersebut antara lain: sifat pembakaran yang baik, mudah menguap sehingga tidak meninggalkan getah padat pada bagian-bagian mesin. Penggunaan Naftalena sebagai aditif memang belum terkenal karena masih dalam tahap penelitian. Sampai saat ini memang belum diketahui akibat buruk penggunaan naftalena terhadap lingkungan dan kesehatan, namun ia relatif aman untuk digunakan. Satu molekul napthalena merupakan perpaduan dari sepasang cincin benzena. Naftalena merupakan salah satu jenis hidrokarbon polisiklik aromatik .
Naftalena digunakan sebagai reaksi intermediet dari berbagai reaksi kimia industri, seperti reaksi sulfonasi, polimerisasi, dan neutralisasi. Selain itu, naftalena juga berfungsi sebagai fumigan (kamper, dsb), surfaktan, dan sebagainya.[19]
2.8 Katalitik Konverter
intensitas pencemaran udara gas buang dikarenakan proses pembakaran kendaraan bermotor.
Ada dua jenis katalitik converter, yakni Tipe Universal Fit dapat dipilih berdasarkan ukuran yang sesuai kemudian dilas di bagian saluran gas buang dan Tipe Direct Fit merupakan tipe yang hanya menggunakan baut untuk memasangnya di area saluran gas buangnya. Tipe universal merupakan jenis termurah daripada tipe direct fit, akan tetapi masalah pemasangannya tipe direct fit lebih mudah dipasang daripada tipe universal
Penggunaan katalitik konverter bukan semata pada kendaraan bermotor saja, alat tersebut digunakan juga untuk truk, bis, kereta api, generator, dan masih banyak lagi. Pengguna katalitik converter dianjurkan melakukan pemeriksaan dan perawatan berkala untuk mengoptimalkan kinerja mesin dan efisiensi bahan bakar. Pemeriksaan emisi gas buang sangat perlu dilakukan untuk mengetahui apakah katalitik converter harus diganti dengan yang baru.
2.8.1 Konstruksi Katalitik Konverter Katalitik converter terdiri dari :
1. Inti katalis (substrate) Pengguna CC pada bidang otomotif biasanya menggunakan inti dari keramik monolit dengan struktur sarang lebah (honeycomb). Monolit tersebut dilapisi oleh FeCrAl pada beberapa aplikasi.
2. Washcoat
Washcoat adalah pembawa material katalis digunakan untuk menyebarkan katalis tersebut pada area yang luas sehingga katalis mudah bereaksi dengan gas buang.
Washcoat biasanya terbuat dari aluminium oksida, titanium oksida, silikon
oksida dan campuran silika dan alumina. Washcoat dibuat dengan permukaan agak kasar dan bentuk yang tidak biasa untuk memaksimalkan luas permukaan yang kontak dengan gas buang sehingga katalis dapat bekerja secara efektif dan efisien.
38 harganya yang mahal. Palladium dan rhodium adalah jenis logam mulia lainnya yang biasa digunakan secara bersamaan. Palladium berfungsi sebagai katalis reaksi oksida , rhodium digunakan sebagai katalis reaksi reduksi dan platina dapat melakukan kedua reaksi tersebut (oksida dan reduksi). Logam lain yang terkadang digunakan walaupun secara terbatas adalah cerium, besi, mangan, tembaga, dan nikel. Digunakan secara terbatas karena memiliki produk sampingan yang juga cukup berbahaya. Nikel dilarang di uni eropa karena reaksinya dengan CO menghasilkan nikel tetrakarbonil. Tembaga dilarang di Amerika Utara karena mengahasilkan senyawa dioksin.
Katalitik Konverter dibagi menjadi 2 berdasarkan jumlah polutan yang dapat direaksikan :
2.8.2 Tipe-Tipe Katalitik Konverter
1. Two way converter. Di dalam converter ini terdapat 2 reaksi simultan, yakni:
a. Oksidasi karbon monoksida menjadi karbondioksida.
b. Oksidasi senyawa hidrokarbon (yang tidak terbakar / terbakar parsial) menjadi karbondioksida dan air converter jenis ini secara luas dipakai
pada mesin diesel untuk mengurangi senyawa hidrokarbon dan karbon monoksida.
2. Three way Converter. Di dalam converter jenis ini terdapat 3 reaksi simultan, yakni :
a. Reaksi reduksi nitrogen oksida menjadi nitrogen dan oksigen b. Reaksi oksidasi karbon monoksida menjadi karbon dioksida.
2.8.3 Efek Pada Lingkungan
Katalitik Konverter telah terbukti memiliki manfaat untuk mengurangi emisi kendaraan bermotor. Namun, katalitik konverter tetap memiliki beberapa efek pada lingkungan, yakni :
a. Katalitik konverter tidak mereduksi jumlah CO2 yang dihasilkan bahan bakar bahkan mengubah CO menjadi CO2. Padahal telah kita ketahui bersama bahwa CO2 ditenggarai menjadi penyebab utama green house effect yang menyebabkan pemanasan global di seluruh dunia. Bahkan CC juga melepas N2O yang ternyata telah diteliti 3 kali lebih besar efeknya dibandingkan dengan CO2. EPA (Enviromental Protection Agency), badan lingkungan hidup Amerika Serikat mencatat bahwa 3% emisi nitrogen oksida yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor.
b. Air to fuel ratio kendaraan harus senantiasa pada kondisi stoikiometri saat penggunaan CC. Akibatnya kadar CO2 yang dihasilkan lebih banyak dibandingkan mesin dengan campuran yang rendah (lean burn engine).
c. Katalitik konverter membutuhkan logam mulia palladium dan rhodium. Salah satu penyuplai logam mulia ini adalah daerah industry Norilsk, Rusia. Ternyata industri untuk mengekstrak palladium dan rhodium tersebut menghasilkan polusi yang paling besar disbanding dengan industri lainnya.
Katalitik konverter pada knalpot kendaraan bermotor ditempatkan di belakang exhaust manifold atau antara muffler dengan header, seperti ditunjukkan pada gambar 2.17 dengan pertimbangan agar CC cepat panas ketika mesin dinyalakan
40 Gambar 2.5 Katalitik Konverter
Kendaraan yang menggunakan katalitik converter harus menggunakan bensin tanpa timbal, karena timbal pada bensin akan menempel pada katalis yang mengakibatkan katalisator tersebut tidak efektif. Agar katalitik converter tersebut lebih efektif, campuran udara bahan bakar harus dalam perbandingan stoikiometri. Pada saat motor dilakukan pemanasan, udara sekunder dari pompa didorong menuju ruang udara pembatas. Udara tersebut membantu untuk mengoksidasi katalis mengubah HC dan CO menjadi karbondioksida dan air. Berikut penjelasan tahapan kerja dari katalitik konverter.
1. Tahap awal dari proses yang dilakukan pada katalitik konverter adalah reduction catalyst. Tahap ini menggunakan platinum dan rhodium untuk membantu mengurangi emisi NOx. Ketika molekul NO atau NO2 bersinggungan dengan katalis, sirip katalis mengeluarkan atom nitrogen dari molekul dan menahannya. Sementera oksigen yang ada diubah ke bentuk O2. Atom nitrogen yang terperangkap dalam katalis tersebut diikat dengan atom nitrogen lainnya sehingga terbentuk format N2. Rumus kimianya sebagai berikut :
2NO→ N2 + O2 atau 2NO2 →N2 + 2O2
ini membantu reaksi CO dan HC dengan oksigen yang ada di dalam gas buang. Reaksinya sebagai berikut :
2CO + O2→ 2CO2
3. Tahap ketiga adalah pengendalian sistem yang memonitor arus gas buang. Informasi yang diperoleh dipakai lagi sebagai kendali sistem injeksi bahan bakar. Ada sensor oksigen yang diletakkan sebelum katalitik converter dan cenderung lebih dekat ke mesin ketimbang ke converter itu sendiri. Sensor ini memberi informasi ke Electronic Control System (ECS) seberapa banyak oksigen yang ada di saluran gas buang. ECS akan mengurangi atau menambah jumlah oksigen sesuai rasio udara bahan bakar. Skema pengendalian membuat ECS memastikan kondisi mesin mendekati rasio stoikiometri dan memastikan ketersediaan oksigen di dalam saluran buang untuk proses oxidization HC dan CO yang belum terbakar. Setiap kendaraan memiliki jumlah sensor yang berbeda, tergantung kebutuhan dan teknologi mesinnya. Umumnya kendaraan yang menggunakan sistem injeksi menggunakan dua sensor oksigen yang berbeda tempat. Sensor tersebut berfungsi memberikan informasi ke ECS agar mengatur kembali pasokan udara ke dalam ruang bakar.
2.8.4 Fungsi Lain Dari Katalitik Konverter
Katalitik konverter yang merupakan bagian yang kompak dengan knalpot kendaraan bermotor memiliki fungsi lain sebagai pengurang kebisingan (noise silencer) dimana dilakukan modifikasi pada daerah sekitar exhaust muffler. Salah
satu karakteristik sebuah muffler adalah seberapa besar backpressure / BP (tendangan balik) yang dihasilkannya. Pada muffler knalpot bawaan pabrik motor yg beredar di Tanah Air umumnya terbentuk dari lubang, pemantul dan putaran pipa (turn) yang harus dilewati gas buang. Desain seperti ini adalah untuk menghasilkan suara knalpot yang bersahabat dengan lingkungan, akan tetapi menghasilkan BP yang besar, yang mengurangi power dari engine.
BP-42 nya kecil dan sebagian kecil suara di redam oleh glass wool tsb. Jadi muffler jenis ini BP-nya kecil tapi suaranya masih cukup nyaring. memang cocok buat balapan. Dari ilustrasi di atas, maka tipe muffler secara umum dibagi menjadi 2, yaitu muffler/silencer yg bersifat :
1. Sound Absorption 2. Sound Cancelation
2.8.4.1. Sound Absorption Muffler/Silencer
Pada silencer terdapat material peredam suara (accoustical material) untuk menurunkan level gelombang suara. Ketebalan dari peredam tidak sembarangan, akan tetapi harus disesuaikan, dengan pada frekuensi berapa (penyebab berisik) yang harus diredam (perhitungan menyusul di artikel berikutnya). Bentuk yang umum dari silencer jenis ini seperti gambar 2.18 di bawah ini.
Gambar 2.6 Sound Absorptio
2.8.4.2 Sound Cancelation Muffler/Silencer
gelombang tersebut akan saling menghilangkan (cancelation). Biasanya diterapkan pada motor standar, yang bentuk silencernya seperti gambar 2.19 di bawah ini.
Gambar 2.7 Sound cancelation Muffler
Saat ini telah umum dikembangkan muffler yang merupakan kombinasi dari tipe absorption dan cancelation, yang tujuannya tiada lain adalah menghasilkan muffler dengan BP sekecil mungkin dan suara sesuai dengan standar perundangan yg berlaku. Bentuknya ditunjukkan pada gambar 2.20 di bawah ini.
Gambar 2.8 Kombinasi Absorption dan Cancelation
44
Gambar 2.9 Skema Pereduksian Kebisingan
Sehingga suara (panah biru) yang keluar kecil, sementara aliran gas buang
