commit to user
9 BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan 1. Kajian Teori
a. Emisi Gas Buang
1) Karbonmonoksida (CO)
a) Karakteristik Sifat Fisik dan Kimia
Karbonmonoksida (CO) adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, tidak larut dalam air, memiliki titik didih -1920C dan memiliki massa molekul relatif 96,5%
dari berat udara. Senyawa karbonmonoksida (CO) terdiri dari satu atom karbon (C) yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan tersebut terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan koordinasi antara atom karbon dan atom oksigen.
Karbonmonoksida (CO) dihasilkan dari proses pembakaran yang tidak sempurna dari material yang memiliki unsur penyusun utama karbon (C) seperti kayu, batubara, bahan bakar minyak dan zat-zat lainnya. Pencemaran udara oleh karbonmonoksida (CO) dapat berasal dari sumber alami seperti kebakaran hutan dan produksi karbonmonoksida (CO) oleh vegetasi kehidupan di laut. Selain itu, karbonmonoksida (CO) juga dapat berasal dari kegiatan manusia (antropogenik).
Dalam kaitannya dengan bidang otomotif khususnya kendaraan bermotor dengan mesin pembakaran dalam, karbonmonoksida (CO) terbentuk akibat adanya proses pembakaran yang tidak sempurna dalam ruang bakar. Proses pembakaran yang tidak sempurna dapat dipengaruhi oleh banyak faktor diantaranya temperatur ruang bakar yang terlalu rendah, waktu pengapian (ignition timing) yang tidak tepat, rasio
commit to user
kompresi (compression ratio) ruang bakar yang terlalu rendah, nyala pembakaran yang tertekan di dekat dinding ruang bakar, turbulensi aliran campuran bahan bakar yang buruk, Air Fuel Ratio (AFR) yang tidak tepat dan lain sebagainya.
Selain pembakaran yang tidak sempurna, karbonmonoksida (CO) juga dapat terbentuk akibat adanya reaksi pemecahan/pemisahan (cracking) yang terjadi di dalam ruang bakar. Reaksi pemecahan/pemisahan (cracking) adalah reaksi pemutusan rantai karbon menjadi potongan- potongan/gugus yang lebih pendek dan dapat terjadi bila bahan bakar dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi dengan kadar oksigen yang rendah. Secara sederhana, proses pembakaran atom karbon dalam bahan bakar terjadi melalui berbagai tahap sebagai berikut:
2C + O2 → 2CO ( Reaksi I )
Reaksi tersebut menjelaskan bahwa proses pembakaran atom karbon dalam bahan bakar oleh oksigen (O2) akan menghasilkan senyawa karbonmonoksida sebagai produk dari proses pembakaran tersebut.
2CO + O2 → 2CO2 ( Reaksi II )
Reaksi kedua menjelaskan bahwa karbonmonoksida (CO) merupakan fase awal (intermediet) terhadap keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam ruang bakar. Karbonmonoksida (CO) yang terbentuk pada reaksi pertama selanjutnya akan kembali bereaksi terhadap oksigen (O2) sehingga terbentuk produk akhir reaksi berupa karbondioksida (CO2). Reaksi pertama berlangsung sepuluh kali lebih cepat bila dibandingkan dengan reaksi kedua. Akan tetapi, permasalahan yang timbul pada proses pembakaran muncul ketika jumlah molekul oksigen
commit to user
yang dibutuhkan untuk reaksi kedua tidak cukup banyak. Selain itu, reaksi kedua terjadi dalam waktu sepuluh kali lebih lambat bila dibandingkan dengan reaksi pertama. Terdapat juga kemungkinan terjadinya aliran turbulensi yang buruk antara bahan bakar dan udara sehingga tidak dapat tercampur secara sempurna dan memunculkan area-area yang kekurangan oksigen (O2). Sehingga seringkali reaksi kedua tidak dapat berlangsung baik dan sejumlah senyawa karbonmonoksida (CO) yang tidak dapat bereaksi dengan oksigen (O2) pada akhirnya turut keluar bersama dengan emisi gas buang lainnya.
CO2 + C → 2CO ( Reaksi III )
Reaksi ketiga menjelaskan bahwa karbonmonoksida (CO) juga dapat terbentuk akibat adanya reaksi spontan antara karbondioksida (CO2) dan atom-atom karbon lain yang terjadi pada suhu tinggi.
CO2 → CO + O ( Reaksi IV )
Reaksi keempat menjelaskan bahwa pada keadaan tertentu dimana jumlah molekul oksigen mencukupi untuk semua tahap reaksi yang terjadi pada proses pembakaran, senyawa karbonmonoksida (CO) tetap dapat terbentuk akibat adanya proses disosiasi karbondioksida (CO2). Proses disosiasi karbondioksida (CO2) pada umumnya merupakan reaksi spontan yang terjadi akibat temperatur ruang bakar yang tinggi.
b) Dampak
Karbonmonoksida (CO) merupakan bahan pencemar udara primer yang tergolong paling berbahaya. Sifatnya yang tidak tampak, tidak berbau dan tidak berasa membuat karbonmonoksida (CO) disebut dengan silent killer.
commit to user
Karbonmonoksida (CO) mempengaruhi berbagai organ di dalam tubuh, terutama organ-organ yang secara langsung membutuhkan keberadaan oksigen dalam jumlah besar seperti jantung dan otak. Karbonmonoksida mengikat hemoglobin secara reversible, yang menyebabkan anemia relative dikarenakan mampu mengikat hemoglobin 230-270 kali lebih kuat bila dibandingkan dengan oksigen.
Karbonmonoksida (CO) yang berikatan dengan hemoglobin selanjutnya akan membentuk senyawa karboksihemoglobin (HbCO). Keadaan tersebut menyebabkan turunnya kapasitas transportasi oksigen di dalam darah oleh hemoglobin sehingga ketersediaan oksigen untuk jaringan menurun. Akibat yang ditimbulkan oleh senyawa karboksihemoglobin sangat fatal. Pertama, kadar oksigen di dalam darah akan turun dan mengganggu proses metabolisme tubuh. Kedua, senyawa karbonmonoksida (CO) akan menghambat kompleks oksidasi sitokrom yang menyebabakan respirasi intraseluler menjadi tidak optimal. Ketiga, senyawa karbonmonoksida (CO) telah diketahui mampu berikatan langsung dengan sel-sel otot, jantung dan tulang. Efek paling serius adalah terjadi keracunan langsung pada sel-sel tersebut dan menyebabkan gangguan pada sistem syaraf.
Karbonmonoksida (CO) bahkan mampu mengikat myoglobin jantung dan menyebabkan depresi miokard dan hipotensi kemudian berujung pada hipoksia jaringan. Keracunan senyawa karbonmonoksida (CO) didahului dengan gejala-gejala seperti sakit kepala, mual, muntah, rasa lelah yang berlebihan, berkeringat banyak, pyrexia, laju pernafasan meningkat, gangguan penglihatan, kebingungan, hipotensi, takikardi, kehilangan kesadaran dan sakit kepala mendadak juga dapat muncul pada individu yang menderita nyeri dada. Kematian
commit to user
kemungkinan disebabkan oleh kurangnya oksigen pada tingkat seluler (seluler hypoxia).
Tabel 2.1. Gejala Klinis Dari Saturasi Darah Oleh Karbonmonoksida (CO)
Konsentrasi CO dalam darah
Gejala-gejala
Kurang dari 20% Tidak ada gejala
20% Nafas menjadi sesak
30%
Sakit kepala, lesu, mual, nadi dan pernafasan sedikit meningkat
30%-40%
Sakit kepala berat, kebingungan, hilang daya ingat, lemah, hilang daya koordinasi ingatan
40%-50% Kebingungan makin
meningkat, setengah sadar 60%-70% Tidak sadar, kehilangan daya
mengontrol facces dan urin
70%-89%
Koma, nadi menjadi tidak teratur, kematian karena kegagalan pernafasan
(Sumber: Dra. Murti Hadiyani – staf pusat informasi obat dan makanan, Badan POM RI)
2) Hidrokarbon (HC)
a) Karakteristik Sifat Fisik dan Kimia
Hidrokarbon merupakan senyawa yang terdiri dari unsur karbon (C) dan hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki
commit to user
rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Keberadaan hidrokarbon di alam banyak ditemukan sebagai unsur utama penyusun minyak bumi dan gas alam. Sifat atom karbon yang unik seperti kemampuan untuk membuat rantai yang panjang mengakibatkan banyaknya jenis- jenis senyawa hidrokarbon. Senyawa-senyawa hidrokarbon juga dapat membentuk turunan-turunan atau derivatif diakibatkan bentuk rantai dan gugusan-gugusan yang terbentuk.
Nomenklatur yang digunakan untuk jenis-jenis senyawa hidrokarbon terbagi menjadi dua yaitu IUPAC dan trivial. Pada umumnya, nomenklatur IUPAC dipergunakan dalam bidang ilmiah/saintifik. Sedangkan nomenklatur trivial dipergunakan untuk keperluan komersial/industri.
Salah satu bagian dari ilmu kimia yang khusus mempelajari segala sesuatu tentang senyawa hidrokarbon disebut kimia karbon. Dulu, ilmu kimia karbon disebut dengan istilah kimia organik karena senyawa-senyawanya dianggap hanya dapat diperoleh dari tubuh makhluk hidup dan tidak dapat disintesis dalam pabrik. Akan tetapi paradigma tersebut mulai luntur setelah keberhasilan Friedrich Wohler berhasil mensintesis urea (senyawa yang terdapat dalam air seni) dari senyawa anorganik yaitu ammonium sianat dengan jalan memanaskannya. Setelah keberhasilan tersebut, banyak sarjana dan para ahli dalam bidang kimia mulai membuat senyawa karbon dari senyawa anorganik. Sejak saat itu, banyak senyawa karbon yang berhasil disintesis dan sampai hari ini terdapat lebih dari 2 juta senyawa karbon.
b) Kekhasan Atom Karbon
Dalam sistem periodik unsur, atom karbon menempati golongan IVA dan periode 2. Keadaan tesebut membuat atom karbon memiliki beberapa keistimewaan sebagai berikut:
commit to user
(1) atom karbon memiliki 4 elektron valensi, oleh karena itu untuk mencapai kestabilan berdasarkan konfigurasi octet, atom karbon mempunyai kemampuan membentuk 4 ikatan kovalen yang relatif kuat. Atom karbon dapat berikatan dengan sesama atom karbon maupun dengan atom non- logam lain misalnya hidrogen dan oksigen.
(2) Ditinjau dari konfigurasi elektronnya, atom karbon terletak pada periode 2 yang berarti mempunyai 2 kulit atom sehingga jari-jari atomnya relatif kecil. Hal tersebut menyebabkan ikatan kovalen yang dibentuk oleh atom karbon relatif kuat.
(3) Atom karbon dapat membentuk rantai karbon yang sangat panjang dengan ikatan kovalen baik berupa ikatan tunggal, ikatan rangkap dua maupun ikatan rangkap tiga. Rantai karbon yang terbentuk dapat berupa rantai lurus, rantai bercabang dan rantai melingkar (siklik).
(4) Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam dua kelompok besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon dimana rantai karbonnya terbuka dan memungkinkan untuk bercabang. Sedangkan senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon dimana rantai karbonnya melingkar dan memungkinkan untuk mengikat rantai samping. Senyawa hidrokarbon siklik terbagi lagi menjadi dua golongan yaitu senyawa hidrokarbon alisiklik dan senyawa hidrokarbon aromatik.
Senyawa hidrokarbon alisiklik adalah senyawa hidrokarbon dengan rantai tertutup dan hanya mempunyai ikatan tunggal. Sedangkan senyawa hidrokarbon aromatik adalah senyawa hidrokarbon dengan rantai tertutup dan terdiri atas
commit to user
enam atom karbon atau lebih yang memiliki ikatan rangkap dua terkonjugasi (selang-seling).
c) Hidrokarbon Sebagai Bagian dari Emisi Gas Buang
Hidrokarbon merupakan polutan/bahan pencemar udara yang dapat terdistribusi dalam fasa gas, fasa cair maupun fasa padat. Semakin tinggi jumlah atom karbon sebagai unsur penyusun suatu senyawa hidrokarbon, maka senyawa hidrokarbon tersebut akan cenderung membentuk fasa padat.
Sebaliknya, semakin rendah jumlah atom karbon sebagai unsure penyusun suatu senyawa hidrokarbon, maka senyawa hidrokarbon tersebut akan cenderung membentuk fasa cair maupun gas.
Senyawa hidrokarbon dengan kandungan unsur karbon antara 1-4 akan cenderung berbentuk gas pada suhu kamar.
Sedangkan senyawa hidrokarbon dengan kandungan unsur karbon lebih dari 5 akan cenderung berbentuk cair atau padat.
Pada emisi gas buang sebagai hasil dari proses pembakaran, senyawa hidrokarbon dalam bentuk gas akan tercampur dengan senyawa-senyawa lainnya. Senyawa hidrokarbon dalam bentuk cair akan membentuk semacam kabut minyak. Sedangkan senyawa hidrokarbon dalam bentuk padat akan membentuk asap pekat dan menggumpal menjadi partikulat debu.
Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa non polar, sehingga tidak larut di dalam air. Jika suatu senyawa hidrokarbon bercampur dengan air, maka lapisan hidrokarbon akan selalu diatas karena massa jenisnya lebih kecil dari air yang memiliki massa jenis 1. Semakin banyak atom karbon (C) dalam senyawa hidrokarbon, semakin tinggi titik didihnya.
Untuk senyawa hidrokarbon yang bersifat isomer terhadap lainnya (jumlah atom C sama banyak), maka titik didihnya akan semakin tinggi apabila ikatan rantai karbon semakin panjang
commit to user
(bercabang sedikit). Jika bereaksi dengan unsur halogen (F2, Cl2, Br2,I2), maka atom-atom hidrogen akan mudah mengalami reaksi substitusi (penukaran). Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa yang bersifat rekalsitran, artinya sulit mengalami perombakan di alam, baik di air maupun di udara.
Senyawa hidrokarbon (HC) dalam emisi gas buang kendaraan bermotor merupakan akibat dari terjadinya proses pembakaran yang tidak sempurna. Senyawa utama yang menyusun bahan bakar fosil yang digunakan pada kendaraan bermotor merupakan hidrokarbon. Dengan kata lain, kandungan hidrokarbon yang terdapat dalam emisi gas buang kendaraan bermotor merupakan akibat dari sisa bahan bakar yang tidak ikut terbakar pada proses pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar. Proses pembakaran yang tidak sempurna dapat dipengaruhi oleh banyak faktor diantaranya temperatur ruang bakar yang terlalu rendah, waktu pengapian (ignition timing) yang tidak tepat, rasio kompresi (compression ratio) ruang bakar yang terlalu rendah, nyala pembakaran yang tertekan di dekat dinding ruang bakar, turbulensi aliran campuran bahan bakar yang buruk, air fuel ratio (AFR) yang tidak tepat dan lain sebagainya.
Semua proses pembakaran yang terjadi melibatkan unsur oksigen (O2). Pada bidang otomotif khususnya pada proses pembakaran, dikenal istilah Air Fuel Ratio (AFR). Air Fuel Ratio (AFR) merupakan perbandingan antara bahan bakar dan oksigen dalam setiap proses pembakaran yang terjadi di ruang bakar. Secara teoritis, perbandingan oksigen dan bahan bakar yang tepat untuk kendaraan bermotor dengan bahan bakar premium adalah 14,7:1. Artinya, untuk setiap 1 molekul bahan bakar akan tercampur oleh 14,7 molekul oksigen. Akan tetapi secara faktual kebutuhan mesin akan berbeda-beda tergantung
commit to user
pada banyak faktor seperti beban yang berat, medan yang menanjak, akselerasi tiba-tiba dan lain sebagainya.
Kadar Hidrokarbon dalam emisi gas buang dipengaruhi oleh kurangnya oksigen sebagai bagian dari proses pembakaran.
Bahan bakar yang telah disuplai masuk ke ruang bakar tidak mendapatkan cukup oksigen sehingga tidak seluruhnya terbakar, kemudian akan ikut keluar bersama dengan gas sisa pembakaran lainnya. Pada umumnya, kadar Hidrokarbon dalam emisi gas buang akan semakin tinggi seiring dengan perbandingan campuran bahan bakar dan oksigen yang semakin gemuk. Hal tersebut menjelaskan mengapa kadar hidrokarbon dalam emisi gas buang cenderung tinggi pada saat putaran idle (stasioner) atau ketika mesin pertama kali dihidupkan (cold starting).
d) Sumber dan Distribusi
Hidrokarbon merupakan sumber fotokimia dari ozon.
Senyawa hidrokarbon termasuk dalam polutan primer karena dilepaskan ke udara ambient secara langsung. Sedangkan oksidan fotokimia merupakan polutan sekunder yang dihasilkan di atmosfer sebagai akibat dari reaksi-reaksi yang melibatkan polutan primer. Pada umumnya, kadar hidrokarbon di udara pada pagi hari relatif tinggi, pada siang hari akan menurun, pada sore hari akan kembali meningkat dan pada malam hari akan kembali menurun.
e) Dampak (1) Kesehatan
Beberapa senyawa hidokarbon merupakan senyawa yang bersifat karsiogenik dan mutagenik. Seperti misalnya formaldehid, benzene, metil nitrit dan hidrokarbon poliaromatik. Emisi kendaraan bermotor yang mengandung senyawa karsiogenik diperkirakan dapat menimbulkan
commit to user
tumor pada organ lain selain paru-paru. Senyawa hidrokarbon di udara akan bereaksi dengan bahan-bahan lain dan membentuk ikatan baru yang jauh lebih berbahaya yaitu plycyclic aromatic hydrocarbon (PAH). Plycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) yang masuk ke paru-paru dalam kadar tertentu akan menimbulkan luka dan merangsang tumbuhnya sel-sel kanker.
(2) Ekosistem dan Lingkungan
Reaksi pembakaran hidrokarbon yang melibatkan oksigen (O2) akan menghasilkan panas yang tinggi. reaksi tersebut akan berlanjut dengan terjadinya peristiwa pemecahan (cracking) dan menghasilkan senyawa hidrokarbon dengan rantai pendek atau partikel karbon.
Senyawa hidrokarbon tersebut selanjutnya bereaksi dengan Nitrogen dioksida (NO2) dan oksigen (O2) dan menghasilkan peroxy acetyl nitrats (PAN). Senyawa karbonmonoksida (CO) dan ozon (O3) yang bercampur dengan peroxy acetyl nitrats (PAN) akan membentuk kabut fotokimia (photo chemistry smog). Terjadinya kabut fotokimia tergolong sangat destruktif terhadap kelangsungan vegetasi tumbuh-tumbuhan dikarenakan mampu membunuh sel-sel daun sehingga daun menjadi pucat dan pada akhirnya mati. Dalam jangka pendek maupun panjang, senyawa hidrokarbon dapat berikatan dengan bahan lain dan memungkinkan toksisitasnya meningkat.
Senyawa hidrokarbon yang bersifat mutagenik akan berpengaruh pada kelangsungan hidup hewan. Hewan yang terpengaruh oleh kadar hidrokarbon yang berlebihan akan menunjukkan perubahan secara genetis. Hewan-hewan
commit to user
konsumsi yang terindikasi berubah secara genetis menjadi berbahaya ketika dikonsumsi manusia dikarenakan pemindahan kandungan senyawa hidrokarbon dapat terjadi dengan pola tersebut.
b. Sistem Bahan Bakar Motor Bensin
Secara umum sistem bahan bakar pada sepeda mesin berfungsi untuk menyediakan bahan bakar, melakukan proses pencampuran udara dan bahan bakar dengan perbandingan yang tepat, kemudian menyalurkan campuran tersebut ke dalam silinder dalam jumlah volume yang tepat sesuai kebutuhan putaran mesin. Cara untuk melakukan penyaluran bahan bakarnya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sistem penyaluran bahan bakar dengan sendirinya (karena berat gravitasi) dan sistem penyaluran bahan bakar dengan tekanan.
Sistem penyaluran bahan bakar dengan sendiri diterapkan pada sepeda mesin yang masih menggunakan karburator (sistem bahan bakar konvensional). Pada sistem ini tidak diperlukan pompa bahan bakar dan penempatan tangki bahan bakar biasanya lebih tinggi dari karburator.
Sedangkan sistem penyaluran bahan bakar dengan tekanan terdapat pada sepeda mesin yang menggunakan sistem bahan bakar injeksi atau EFI (electronic fuel injection). Dalam sistem ini, peran karburator yang terdapat pada sistem bahan bakar konvensional diganti oleh injektor yang proses kerjanya dikontrol oleh unit pengontrol elektronik atau dikenal ECU (electronic control unit) atau kadangkala ECM (electronic/engine control module).
1) SistemBahan Bakar Konvensional
Sistem bahan bakar konvensional merupakan sistem bahan bakar yang mengunakan kaburator untuk melakukan proses pencampuran bensin dengan udara sebelum disalurkan ke ruang bakar. Sebagian besar sepeda motot saat ini masih menggunakan sistem ini. Komponen utama dari sistem bahan bakar terdiri dari
commit to user
tangki dan karburator. Sepeda mesin yang menggunakan sistem bahan bakar konvensional umumnya tidak dilengkapi dengan pompa bensin karena sistem penyalurannya tidak menggunakan tekanan tapi dengan penyaluran sendiri berdasarkan berat gravitasi.
a) Tangki Bahan Bakar Tangki
Merupakan tempat persediaan bahan bakar. Pada sepeda mesin yang mesinnya di bawah maka tangki bahan bakar ditempatkan di belakang, sedangkan mobil yang mesinnya di belakang biasanya tangki bahan bakar ditempatkan di bagian depan. Kapasitas tangki dibuat bermacam-macam tergantung dari besar kecilnya mesin. Bahan tangki umumnya dibuat dari plat baja dengan dilapisi pada bagian dalam dengan logam yang tidak mudah berkarat. Namun demikian terdapat juga tangki bensin yang terbuat dari aluminium. Tangki bahan bakar dilengkapi dengan pelampung dan sebuah tahanan geser untuk keperluan alat pengukur jumlah minyak yang ada di dalam tangki.
Gambar 2.1. Struktur Tangki Sepeda Motor (Sumber: Jalius Jama, 2008: 251) Struktur tangki terdiri dari:
(1) Tank cap (penutup tangki) berfungsi sebagai lubang masuknya bensin, pelindung debu dan air, lubang
commit to user
pernafasan udara, dan mejaga agar bensin tidak tumpah jika sepeda mesin terbalik.
(2) Filler tube berfungsi menjaga melimpahnya bensin pada saat ada goncangan (jika kondisi panas, bensin akan memuai).
(3) Fuel cock (kran bensin) berfungsi untuk membuka dan menutup aliran bensin dari tangki dan sebagai penyaring kotoran/partikel debu. Terdapat dua tipe kran bensin, yaitu tipe standar dan tipe vakum. Tipe standaradalah kran bensin yang pengoperasiannya dilakukan secara manual.
Gambar 2.2. Kran Bensin Tipe Standar
(Sumber: Jalius Jama, 2008: 252) Ada tiga posisi yaitu OFF, RES dan ON. Jika diputar ke posisi “ÓFF” akan menutup aliran bensin dari tangkinya dan posisi ini biasanya digunakan untuk pemberhentian yang lama. Posisi RES untuk pengendaraan pada tangki cadangan dan posisi ON untuk pengendaraan yang normal.
Tipe vakumadalah tipe otomatis yang akan terbuka jika mesin hidup dan tertutup ketika mesin mati. Kran tipe vakum mempunyai diapragma yang dapat digerakkan oleh hisapan dari mesin. Pada saat mesin hidup, diapragma
commit to user
menerima hisapan dan membuka jalur bensin, dan pada saat mesin mati akan menutup jalur bensin (OFF).
Terdapat 4 jalur dalam kran tipe vakum yaitu OFF, ON, RES dan PRI. Fungsi OFF, ON dan RES sama seperti pada kran standar. Sedangkan fungsi PRI adalah akan mengalirkan langsung bensin ke filter cup (wadah saringan) tanpa ke diapragma dulu. Jika telah mengisi tangki bensin yang kosong, usahakan memutar kran bensin ke posisi ON.
Gambar 2.3. Kran Bensin Tipe Vakum
(Sumber: Jalius Jama, 2008: 253) (4) Damper locating (peredam) berupa karet yang berfungsi
untuk meredam posisi tangki saat sepeda mesin berjalan.
b) Selang Bahan Bakar
Selang bahan bakar berfungsi sebagai saluran perpindahan bahan bakar dari tangki ke karburator. Pada sebagian sepeda mesin untuk meningkatkan kualitas dan kebersihan bahan bakar, dipasang saringan tambahan yang ditempatkan pada selang bahan bakar. Dalam pemasangan selang bahan bakar, tanda panah harus sesuai dengan arah aliran bahan bakar.
c) Karburator
Fungsi dari karburator adalah:
(1) Mengatur perbandingan campuran antara udara dan bahan bakar.
commit to user
(2) Mengubah campuran tersebut menjadi kabut.
(3) Menambah atau mengurangi jumlah campuran tersebut sesuai dengan kecepatan dan beban mesin yang berubah- ubah.
Sejak sebuah mesin dihidupkan sampai mesin tersebut berjalan pada kondisi yang stabil perbandingan campuran mengalami bebarapa kali perubahan. Untuk melakukan perubahan perbandingan sesuai dengan kondisi mesin tersebut maka terdapat beberapa sistem dalam karburator.
d) Prinsip Kerja Karburator
Prinsip kerja karburator berdasarkan hukum-hukum fisika seperti: Qontinuitas dan Bernauli. Apabila suatu fluida mengalir melalui suatu tabung, maka banyaknya fluida atau debit aliran (Q) adalah:
Q = A. V = Konstan Dimana:
Q = Debit aliran (m3/detik)
A = Luas penampang tabung (m2) V = Kecepatan aliran (m/detik)
Jumlah tekanan (P) pada sepanjang tabung alir (yang diameternya sama) juga akan selalu tetap. Jika terdapat bagian dari tabung alir/pipa yang diameternya diperkecil maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa bila campuran bensin dan udara yang mengalir melalui suatu tabung yang luas penampangnya mengecil (diameternya diperkecil) maka kecepatannyaakan bertambah sedangkan tekanannya akan menurun.
Prinsip hukum di atas tersebut dipakai untuk mengalirkan bensin dari ruang pelampung karburator dengan memperkecil suatu diameter dalam karburator. Pengecilan diameter atau penyempitan saluran ini disebut dengan venturi.
commit to user
Berdasarkan gambar 2.6 di bawah maka dapat diambil kesimpulan bahwa bensin akan terhisap dan keluar melalui venturi dalam bentuk butiran-butiran kecil karena saat itu kecepatan udara dalam venturi lebih tinggi namum tekanannya lebih rendah dibanding dalam ruang bensin yang berada di bagian bawahnya.
Gambar 2.4. Cara Kerja Venturi
(Sumber: Jalius Jama, 2008: 255) Di dalam mesin, pada saat langkah hisap, piston akan bergerak menuju Titik Mati Atas (TMA) dan menimbulkan tekanan rendah atau vakum. Dengan terjadinya tekanan antara ruang silinder dan udara (tekanan udara luar lebih tinggi) maka udara mengalir masuk ke dalam silinder. Perbedaan tekanan merupakan dasar kerja suatu karburator, yaitu dengan membuat venturi seperti gambar di atas. Semakin cepat udara mengalir pada saluran venturi, maka tekanan akan semakin rendah dan kejadian ini dimanfaatkan untuk menghisap bahan bakar.
c. Sistem Pengapian
Sistem pengapian pada motor bensin berfungsi mengatur proses pembakaran campuran bensin dan udara di dalam silinder sesuai waktu
commit to user
yang sudah ditentukan yaitu pada akhir langkah kompresi. Permulaan pembakaran diperlukan karena, pada motor bensin pembakaran tidak bisa terjadi dengan sendirinya. Pembakaran campuran bensin-udara yang dikompresikan terjadi di dalam silinder setelah busi memercikkan bunga api, sehingga diperoleh tenaga akibat pemuaian gas (eksplosif) hasil pembakaran, mendorong piston ke TMB menjadi langkah usaha.
Agar busi dapat memercikkan bunga api, maka diperlukan suatu sistem yang bekerja secara akurat. Sistem pengapian terdiri dari berbagai komponen, yang bekerja bersama-sama dalam waktu yang sangat cepat dan singkat.
1) Syarat-syarat Sistem Pengapian
Agar sistem pengapian bisa berfungsi secara optimal, maka sistem pengapian harus memiliki kriteria seperti di bawah ini:
a) Percikan Bunga Api Harus Kuat
Pada saat campuran bensin dan udara dikompresi di dalam silinder, maka kesulitan utama yang terjadi adalah bunga api meloncat di antara celah elektroda busi sangat sulit, hal ini disebabkan udara merupakan tahanan listrik dan tahanannya akan naik pada saat dikompresikan. Tegangan listrik yang diperlukan harus cukup tinggi, sehingga dapat membangkitkan bunga api yang kuat di antara celah elektroda busi.
Terjadinya percikan bunga api yang kuat antara lain dipengaruhi oleh pembentukan tegangan induksi yang dihasilkan oleh sistem pengapian. Semakin tinggi tegangan yang dihasilkan, maka bunga api yang dihasilkan bisa semakin kuat.
Secara garis besar agar diperoleh tegangan induksi yang baik dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini:
(1) Jenis koil pengapian (2) Kapasitas kondensor (3) Saat pengapian (4) Celah busi yang tepat
commit to user (5) Tingkat panas busi (6) Kabel tegangan
b) Saat Pengapian Harus Tepat
Untuk memperoleh pembakaran, maka campuran bensin dan udara yang paling tepat, maka saat pengapian harus sesuai dan tidak statis pada titik tertentu, saat pengapian harus dapat berubah mengikuti berbagai perubahan kondisi operasional mesin.
Saat pengapian dari campuran bensin dan udara adalah saat terjadinya percikan bunga api busi beberapa derajat sebelum Titik Mati Atas (TMA) pada akhir langkah kompresi.
Saat terjadinya percikan waktunya harus ditentukan dengan tepat supaya dapat membakar dengan sempurna campuran bensin dan udara agar dicapai energi maksimum.
Gambar 2.5. Batas TMA dan TMB Piston
(Sumber: Jalius Jama & Wagino, 2008:166)
Setelah campuran bahan bakar dan udara dibakar oleh bunga api, maka diperlukan waktu tertentu bagi api untuk merambat di dalam ruangan bakar. Oleh sebab itu akan terjadi sedikit keterlambatan antara awal pembakaran dengan pencapaian tekanan pembakaran maksimum. Dengan demikian, agar diperoleh output maksimum pada engine dengan tekanan
commit to user
pembakaran mencapai titik tertinggi (sekitar 100setelah TMA),periode perambatan api harus diperhitungkan pada saat menentukansaat pengapian (ignition timing).
Karena diperlukannya waktu untuk perambatan api, maka campuran bahan bakar dan udara harus sudah dibakar sebelum TMA. Saat mulai terjadinya pembakaran campuran bahan bakar dan udara tersebut disebut dengan saat pengapian (ignition timing). Agar saat pengapian dapat disesuaikan dengan kecepatan, beban mesin dan lainnya diperlukan peralatan untuk merubah (memajukan atau memundurkan) saat pengapian. Salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan vacuum advancer dan governor advancer untuk pengapian konvensional. Dalam sepeda motor biasanya disebut dengan unit pengatur saat pengapian otomatis atau ATU (Automatic Timing Unit). ATU akan mengatur pemajuan saat pengapian. Pada sepeda motor dengan sistem pengapian konvensional (menggunakan platina) ATU diatur secara mekanik sedangkan pada sistem pengapian elektronik ATU diatur secara elektronik.
Bila saat pengapian dimajukan terlalu jauh (lihat Gambar 2.6. titik A) maka tekanan pembakaran maksimum akan tercapai sebelum 100 sesudah TMA. Karena tekanan di dalam silinder akan menjadi lebih tinggi dari pada pembakaran dengan waktu yang tepat, pembakaran campuran udara bahan bakar yang spontan akan terjadi dan akhirnya akan terjadi knocking atau detonasi.
commit to user
Gambar 2.6. Posisi Saat Pengapian
(Sumber: Jalius Jama& Wagino, 2008:167)
Knocking merupakan ledakan yang menghasilkan
gelombang kejutan berupa suara ketukan karena naiknya tekanan yang besar dan kuat yang terjadi pada akhir pembakaran. Knocking yang berlebihan akan mengakibatkan katup, busi dan piston terbakar. Saat pengapian yang terlalu maju juga bisa menyebabkan suhu mesin menjadi terlalu tinggi.
Sedangkan bila saat pengapian dimundurkan terlalu jauh (lihat Gambar 2.6. titik C) maka tekanan pembakaran maksimum akan terjadi setelah 100 setelah TMA (saat dimana piston telah turun cukup jauh). Bila dibandingkan dengan pengapian yang waktunya tepat (gambar 2 titik B), maka tekanan di dalam silinder agak rendah sehingga output mesin menurun, dan masalah pemborosan bahan bakar dan lainnya akan terjadi. Saat pengapian yang tepat dapat menghasilkan tekanan pembakaran yang optimal.
c) Sistem Pengapian Harus Kuat dan Tahan
Sistem pengapian harus kuat dan tahan terhadap perubahan yang terjadi setiap saat pada ruang mesin atau
commit to user
perubahan kondisi operasional kendaraan; harus tahan terhadap getaran, panas, atau tahan terhadap tegangan tinggi yang dibangkitkan oleh sistem pengapian itu sendiri.
Komponen-komponen sistem pengapian seperti koil pengapian, kondensor, kabel busi (kabel tegangan tinggi) dan busi harus dibuat sedemikan rupa sehingga tahan pada berbagai kondisi. Misalnya dengan naiknya suhu di sekitar mesin, busi harus tetap tahan (tidak meleleh) agar bisa terus memberikan loncatan bunga api yang baik. Oleh karena itu, pemilihan tipe busi harus benar-benar tepat.
Begitu pula dengan koil pengapian maupun kabel busi, walaupun terjadi perubahan suhu yang cukup tinggi (misalnya karena mesin bekerja pada putaran tinggi yang cukup lama), komponen tersebut harus mampu menghasilkan dan menyalurkan tegangan tinggi (induksi) yang cukup. Pemilihan tipe koil hendaknya tepat sesuai kondisi operasional sepeda motor yang digunakan.
d. Ignition Booster
Arti kata “Ignition booster” jika diterjemahkan dalam bahasa indonesia artinya penguat pengapian. Istilah booster berasal dari bahasa Inggris “to boost” yang berarti menaikkan, mengangkat, atau mendorong.
Ignition Booster merupakan alat yang berfungsi untuk meningkatkan kualitas hasil pengapian atau tegangan pengapian, Banyak jenis alat Ignition Booster yang dapat dijadikan alternatif untuk meningkatkan kualitas pengapian pada motor bensin, salah satu alat tersebut adalah 9Power
1) 9Power
9Power adalah suatu alat yang berfungsi mempercepat dan menstabilkan arus tanpa memperbesar arus yang melewati kabel busi,
commit to user
sehingga proses pembakaran bahan bakar lebih sempurna, hemat bahan bakar dan bisa menambah tenaga mesin. 9Power tidak memperbesar arus dari koil agar kabel busi tetap awet. 9Power ini merupakan alat yang didesain berbentuk lingkaran dengan lubang ditengah sebagai tempat masuknya kabel busi, sehingga selain listrik yang diteruskan lebih cepat dan stabil, maka arus listrik pun akan lebih fokus mengalir melalui kabel busi.
9Power dapat diaplikasikan pada motor 2 tak dan 4 tak, serta motor matic, selama kepala busi bisa dilepas, sehingga 9-Power bisa dipasang pada kabel busi. Alat ini merupakan inovasi dari orang Indonesia yang ditemukan oleh Mr. Teng Herry Susanto, akan tetapi pembuatannya dilakukan di China karena pabrik-pabrik di Indonesia belum memenuhi kualifikasi pembuatan 9Power yang baik. 9Power memiliki masa pakai 3-4 tahun bebas dari perawatan, karena alat ini tahan terhadap panas dan air.
1) Bahan Penyusun 9Power
Bahan utama penyusun 9Power adalah mangan (Mn), karbon (C) dan magnesium (Mg). Ketiga bahan itu merupakan penghantar listrik atau konduktor yang sangat baik dibandingkan dengan logam-logam lainnya, sehingga arus listrik dari koil yang melewati 9Power akan lebih cepat dan stabil menuju busi.
a) Mangan (Mn)
Mangan pertama kali dikenal oleh Scheele, Bergman dan ahli lainnya sebagai unsur dan diisolasi oleh Gahn pada tahun 1774, dengan mereduksi mangan dioksida dengan karbon.
Dalam sistem periodik unsur, unsur mangan terdapat pada golongan transisi dengan nomor atom 25 dan massa atom 54,9380. Mangan berwarna putih keabu-abuan dengan sifat keras tapi rapuh dan juga bersifat ferromagnetik setelah diberi perlakuan.
commit to user
Gambar 2.7. Mangan
(Sumber: Mangan: 2009) Mangan merupakan suatu unsur logam dengan sifat sebagai berikut:
(a) Merupakan daya hantar listrik (konduktor) yang baik.
(b) Memiliki titik lebur yang tinggi, kira-kira mencapai 1250
°C dan titik didihnya 2097 °C.
(c) Menjadi elektromagnetik ketika dialiri arus listrik.
(d) Mangan sangat reaktif secara kimiawi, dan terurai perlahan- lahan dengan air dingin.
(e) Mangan jenis alfa, stabil pada suhu sangat tinggi;
sedangkan mangan jenis gamma, yang berubah menjadi alfa pada suhu tinggi, dan fleksibel, mudah dipotong dan ditempa.
b) Magnesium (Mg)
Magnesium (Mg) berupa pita atau lempeng tipis yang mudah patah jika dibengkokkan. Pita Mg tampak berwarna hitam, namun jika diampelas,warna magnesium (Mg) sesungguhnya adalah putih abu-abu mengkilap. Warna hitam tadi adalah senyawa magnesium (Mg) akibatkorosi. Karena hasil korosi ini melapisi Mg, maka jika dibersihkan, logam Mg masih tersisa di bagiandalamnya. Magnesium (Mg) jika dibakar di udara, nyalanya sangat menyilaukan mata. Kita tidak boleh melihatnya langsung, mata kita bisa sakit.
commit to user
Gambar 2.8. Magnesium
(Sumber: Magnesium: 2009) Magnesium (Mg) adalah logam golongan IIA dalam tabel periodik unsur.Nomor atomnya 12, konfigurasi elektronnya Mg (2,8,2). Elektron valensinya 2. Pada saat Mg dibakar,bereaksi dengan oksigen membentuk oksida, MgO.
Reaksi ini sangat eksoterm, kalor yang dilepaskan sangatbesar hingga terlihat silau. Kalor ini menyebabkan Mg dapat bereaksi dengan gas nitrogen, N2 di udara yangterkenal sangat sulit bereaksi ini. Terjadilah magnesium nitrida, Mg3N2.Mg dapat bereaksi dengan asam kuat encer, menghasilkan gas hidrogen dan reaksinya eksoterm. Mg dapatbereaksi dengan air, namun dengan sedikit pemanasan. Mg dapat dikatakan merupakan reduktor yang cukup kuat, walaupun tidak sekuat logm-logam golongan IA tabel periodik unsur.
c) Karbon (C)
Karbon adalah unsur kimia dengan nomor atom 6 dan massa atom 12,011115 dan merupakan unsur bukan logam.
Dalam bentuk arang, berwarna hitam, dalam bentik grafit berwarna abu-abu, dan dalam bentuk intan murni tidak berwarna (bening). Titik lebur karbon 3.500 0C, sedangkan titik didihnya 4.200 0C. Di bawah ini adalah gambar dari karbon.
commit to user
Gambar 2.9. Karbon
(Sumber: Karbon: 2009) Karbon merupakan unsur bukan logam dengan sifat sebagai berikut; (a) Sifat listrik dan konduktivitas elektrik; (b) Menjadi elektromagnetik ketika dialiri arus listrik; (c) Karbon mempunyai sifat fisik yang khas yaitu mempunyai dua bentuk kristalin yaitu intan dan grafit.
2) Cara Kerja 9Power
Cara kerja 9Power adalah dengan menstabilkan arus listrik yang dihasilkan oleh koil motor, membuang frekuensi liar atau tegangan tak tentu dari koil, memfokuskan dan mempercepat arus, sehingga menjadi titik tembak menuju ke busi untuk digunakan sebagai api pembakaran. Arus yang stabil menghasilkan api yang baik sehingga ledakan pembakaran menjadi sempurna dan tidak ada molekul bensin yang terbuang percuma, ruang bakar menjadi bersih dan kerja piston menjadi tidak berat dan hasilnya dapat menaikkan kinerja mesin motor. (Haslim, 2010)).
Pada 9Power terdapat logam-logam yang merupakan penghantar listrik yang baik, sehingga ketika arus listrik melalui logam tersebut, maka tegangan output dari koil akan lebih cepat dan fokus. Dengan demikian voltase yang mencapai busi menjadi stabil dan menghasilkan percikan api yang lebih besar.
Dalam desain pembuatan 9Power menggunakan prinsip satu arah
commit to user
sehingga hanya dapat mengalirkan elektron atau arus pada satu arah saja, ini memungkinkan arus yang mengalir dari koil menuju busi tidak akan bolak-balik, karena dengan 9Power arus akan diteruskan lebih cepat menuju busi. Di bawah ini dapat dilihat gambar cara kerja 9Power.
Gambar 2.10. Cara Kerja 9Power
(Sumber: Meningkatkan Pengapian:
2011)
Dari gambar dapat dijelaskan bahwa arus yang dihasilkan oleh koil merupakan arus dengan tegangan tinggi. Ketika arus mengalir dari koil menuju kabel busi, terjadi fluks magnetik arus listrik yang besar. Hal itu memungkinkan kabel busi tidak dapat menahan dorongan fluks magnetik tersebut, dengan demikian arus yang mengalir pada kabel busi menjadi tidak stabil, dan cenderung bergerak ke luar mendorong isolator kabel busi. Dengan pemasangan 9Power, maka fluks magnetik arus listrik dari koil akan dipadatkan sehingga mengurangi dorongan fluks magnetik.
Dengan pemadatan fluks magnetik, maka arus listrik yang mengalir lebih menyatu dan lebih padat mengalir ke busi.
Coil 9-Power
Api yang dikeluarkan busi menjadi lebih besar
commit to user
Hal itu dikarenakan logam penyusun 9Power yang mempunyai sifat elektromagnetik ketika dialiri arus listrik.
Sehingga dengan pemasangan 9Power, dorongan fluks magnetik arus listrik dapat diminimalisir dan dengan tegangan dan kecepatan yang tinggi, maka titik tembak menuju ke busi akan lebih besar dan fokus. Hasilnya, bunga api yang dihasilkan busi akan semakin besar, sehingga tercipta daya yang maksimal, pembakaran yang lebih sempurna dan pemakaian bahan bakar yang lebih hemat.
“Pada prinsipnya 9Power bekerja dengan menangkap frekuensi yang tercipta dari aliran listrik dan dipadatkan, sehingga api yang keluar lebih padat dan terarah menuju ke busi, mirip seperti mekanisme selang air yang ujungnya dipersempit”. Di bawah ini adalah gambar kabel busi tanpa 9power dan dengan pemasangan 9power.
Gambar 2.11. Fluks Magnetik Tanpa 9Power
(Sumber: Meningkatkan Pengapian: 2011)
Fluks Magnetik Coil
commit to user
Gambar 2.12. Fluks Magnetik Dengan 9-Power
(Sumber: Meningkatkan Pengapian: 2011) 3) Cara Pemasangan 9Power
Pemasangan 9Power dilakukan dengan cara menyelongsongkan 9Power kedalam kabel busi (Plug and go). Cara pemasangan 9-Power adalah sebagai berikut: 1) Lepaskan kabel busi. 2) Lepaskan kepala busi. 3) Masukkan kabel busi ke dalam 9- Power dengan ketentuan tanda panah menghadap kearah busi. 4) Pasang kembali kepala busi. 5) Pasang kembali kabel busi pada busi.
6) 9Power siap digunakan. Di bawah ini adalah gambar pemasangan 9power.
Gambar 2.13. Pemasangan 9-Power (Sumber: Haslim: 2010) 4) Manfaat Pemasangan 9-Power
Dengan pemasangan 9-Power pada sepeda motor, maka dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
Fluks Magnetik
Coil 9-Power
Api Lebih Stabil dan Lebih Fokus
commit to user
(1) Menghemat bahan bakar dikarenakan pengapian yang terjadi lebih baik.
(2) Tarikan motor lebih ringan.
(3) Emisi gas buang lebih baik (Sumber: Haslim: 2010).
e. Kabel Busi
Kabel busi merupakan salah satu komponen sistem pengapian.
Fungsi utama dari kabel busi adalah menghantarkan arus listrik dari koil ke busi. Baiknya dalam pemilihan kabel busi untuk sebuah kendaraan harus diperhatikan, kabel busi kendaraan biasanya menggunakan kabel yang terbuat dari tembaga murni sehingga menjadi konduktor yang baik, dan isolator pembungkus konduktornya terbuat dari plastik sintetis yang mampu melindungi kawat di dalamnya, sehingga tahan panas dan tidak meleleh.
f. Koil
Koil pengapian berfungsi untuk menaikkan tegangan yang diterima dari sumber tegangan (alternator) menjadi tegangan tinggi yang diperlukan untuk pengapian. Dalam koil pengapian terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada tumpukan-tumpukan plat besi tipis. Diameter kawat pada kumparan primer 0,6 s/d 0,9 mm, dengan jumlah lilitan 200 s/d 400 kali, sedangkan diameter kawat pada kumparan sekunder 0,05 s/d 0,08 mm dengan jumlah lilitan sebanyak 2000 s/d 15.000 kali. Karena perbedaan jumlah gulungan pada kumparan primer dan sekunder tersebut, dengan cara mengalirkan arus listrik secara terputus-putus pada kumparan primer (sehingga pada kumparan primer timbul/hilang kemagnetan secara tiba-tiba), maka kumparan sekunder akan terinduksi sehingga timbul induksi tegangan tinggi sebesar) 20.000 volt.
commit to user
Gambar 2. 14. Koil Pengapian
(Sumber: Yamaha Spare Part Katalog, 2008) g. Bahan Bakar
Syarat utama proses pembakaran adalah tersedia bahan-bakar yang bercampur dengan baik dengan udara dan tercapainya suhu pembakaran.
Pada motor bensin proses pencampuran bahan-bakar udara terjadi pada karburator. Pada karburator bahan bakar disuplai dari tangki bahan bakar dengan menggunakan pompa bensin dan udara dihisap dari lingkungan setelah melewati saringan udara. Pada gambar dibawah ini adalah skema sistem bahan bakar bensin.
Bensin adalah zat cair yang di hasilkan dari hasil pemurnian minyak bumi dan mengandung unsur karbon dan hidrogen. Sifat sifat utama bensin
1) Mudah menguap pada suhu biasa.
2) Tidak berwarna ,jernih,dan berbau merangsang 3) Titik nyala rendah
4) Berat jenis rendah(0,6-0,78).
5) Melarutkan minyak dan karet.
6) Menghasilkan panas yang tinggi antara 9.5000 - 10.500 kkal/kg.
7) Meninggalkan sedikit sisa karbon Nilai oktan 72-82
commit to user h. Elektromagnet
Teori gelombang elektromagnetik kali pertama dikemukakan oleh James Clerk Maxwell (1831–1879). Ini berawal dari beberapa hukum dasar yang telah dipelajari, yakni Hukum Coulomb, Hukum Biot- Savart atau Hukum Ampere, dan Hukum Faraday. Hukum Coulomb memperlihatkan bagaimana muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik, Hukum Biot-Savart atau Hukum Ampere menjelaskan bagaimana arus listrik dapat menghasilkan medan magnet, dan Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan listrik dapat menghasilkan gaya gerak listrik (GGL) induksi. Maxwell melihat adanya keterkaitan yang sangat erat antara gejala kelistrikan dan kemagnetan. Ia mengemukakan bahwa jika perubahan medan magnetik menghasilkan medan listrik, seperti yang dikemukakan oleh hukum Faraday, dan hal sebaliknya dapat terjadi, yakni perubahan medan listrik dapat menimbulkan perubahan medan magnet.
Maxwell menurunkan beberapa persamaan yang berujung pada hipotesisnya mengenai gelombang elektromagnetik. Persamaan tersebut dikenal sebagai Persamaan Maxwell, tetapi Anda tidak perlu menurunkan atau membahas secara mendalam persamaan tersebut. Menurut Maxwell, ketika terdapat perubahan medan listrik (E), akan terjadi perubahan medan magnetik (B). Perubahan medan magnetik ini akan menimbulkan kembali perubahan medan listrik dan seterusnya. Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik dan perubahan medan magnetik ini menghasilkan gelombang medan listrik dan gelombang medan magnetik yang dapat merambat di ruang hampa. Gelombang medan listrik (E) dan medan magnetik (B) inilah yang kemudian dikenal dengan nama gelombang elektromagnetik.
Arah getar dan arah rambat gelombang medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus sehingga gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal. Akan tetapi, gelombang elektromagnetik adalah gelombang medan dan bukan gelombang
commit to user
partikel, seperti pada air atau pada tali. Oleh karena gelombang medan inilah, gelombang elektromagnetik dapat merambat di ruang hampa.
Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium. Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan:
dengan:
ε = permitivitas listrik medium,
μ = permeabilitas magnetik medium di ruang hampa, ε = ε0 = 8,85 × 10-12C2 /Nm2
μ = 0 μ= 4π× 10–7Ns2/C2 .
maka kecepatan gelombang elektromagnetik:
Besar kecepatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya yang terukur.
Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa yang dihitung oleh Maxwell, memiliki besar yang sama dengan kecepatan perambatan cahaya. Berdasarkan hasil ini, Maxwell mengemukakan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.
Gagasan ini secara umum diterima oleh para ilmuwan, tetapi tidak sepenuhnya hingga akhirnya gelombang elektromagnetik dapat dideteksi melalui eksperimen.
Gelombang elektromagnetik kali pertama dibangkitkan dan dideteksi melalui eksperimen yang dilakukan oleh Heinrich Hertz (1857–
commit to user
1894) pada tahun 1887, delapan tahun setelah kematian Maxwell. Hertz menggunakan peralatan, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.16.
Gambar 2.15. Bagan Percobaan Hertz
(Sumber: Aip Saripudin, Dede Rustiawan & Adit Suganda, 2009) Ketika sakelar S digetarkan, induktor (kumparan) Ruhmkorf menginduksikan pulsa tegangan pada kumparan kedua yang terhubung pada dua buah elektrode bola. Akibatnya, muatan listrik loncat secara bolak-balik dari satu bola ke bola lainnya dan menimbulkan percikan.
Ternyata, kedua elektrode bola pada cincin kawat di sebelahnya juga menampakkan percikan. Ini menunjukkan bahwa energi gelombang yang dihasilkan oleh gerak bolak-balik muatan pada kedua elektrode pertama telah berpindah kepada elektrode kedua pada cincin kawat. Gelombang ini kemudian diukur kecepatannya dan tepat sama dengan hasil perhitungan Maxwell, yakni 3 × 108m/s. Selain itu,gelombang ini juga menunjukkan semua sifat cahaya seperti pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi. Hasil eksperimen Hertz ini merupakan pembuktian dari teori Maxwell.
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik yang didasarkan dari eksperimen, yaitu sebagai berikut:
(1) Merupakan perambatan getaran medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus terhadap arah rambatnya dan termasuk gelombang transversal
commit to user
(2) Tidak bermuatan listrik sehingga tidak dipengaruhi atau tidak dibelokkanoleh medan listrik atau medan magnet
(3) Tidak bermassa dan tidak dipengaruhi medan gravitasi (4) Merambat dalam lintasan garis lurus
(5) Dapat merambat di ruang hampa
(6) Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, sertapolarisasi
(7) Kecepatannya di ruang hampa sebesar 3 × 108 m/s
Elektromagnet telah banyak digunakan dalam kendaraan bermotor selama beberapa tahun. Pada sistem start, pengisian dan pengapian mengalami perbaikan/penyempurnaan terus menerus membuat kendaraan kita lebih handal. Pada kenyataannya sulit untuk dipikirkan pada sebuah sistem otomotif tanpa menggunakan elektromagnet.
Elektromagnet merupakan penggabungan listrik dan magnet. Sewaktu mengalirkan listrik pada sebuah kawat bisa menciptakan medan magnet.
Listrik dan magnet benar-benar tidak terpisahkan kecuali dalam superkonduktor yang menunjukkan Efek Meissner (bahan superkonduktor dapat meniadakan medan magnet sampai pada batas tertentu). Ini bisa dibuktikan dengan cara meletakkan kompas di dekat kawat tersebut. Jarum penunjuk pada kompas akan bergerak karena kompas mendeteksi adanya medan magnet. Elektromagnetika sudah banyak dimanfaatkan dalam membuat mesin motor, kaset, video, speaker (alat pengeras suara), dan sebagainya. Elektromagnet yang ternyata memberikan alternatif yang cukup menjanjikan sebagai alat penghemat bahan bakar. Hampir semua produk penghemat BBM yang beredar di Indonesia adalah jenis magnet, mungkin karena harganya yang murah, pemasangannya yang mudah dan tidak membutuhkan perawatan.
Coulomb menemukan adanya medan gaya magnet yang dihasilkan diantara dua kutub berbeda. Kemudian teori berkembang lebih ke arah molekuler dimana pada tahun 1982 Webber dan dikembangkan
commit to user
oleh Ewing mengemukakan teori bahwa ”molekul suatu zat benda, telah mengandung potensi magnet dengan masing-masing kutub N (utara) dan S (selatan)”. Pada keadaan tidak termagnetisasi, molekul kecil magnet berada dalam bentuk tidak beraturan. Dan jika dipengaruhi medan magnet pada partikelnya, maka molekul tersebut mempunyai gaya magnet untuk bergerak dan menyesuaikan kutub magnet dengan indikasi magnet yang di berikan.
Gambar 2.16. Proses Ionisasi Gaya Magnet
(Sumber : Electromagnetic Device for the Magnetic Treatment of Fuel. 1998)
Penggunaan magnet ditujukan untuk menimbulkan ionisasi pada bahan bakar. Proses ionisasi diperlukan agar bahan bakar lebih mudah mengikat oksigen selama proses pembakaran dan mengurangi produk hidrokarbon yang tidak terbakar hasil proses pembakaran bahan bakar.
Hal ini disebabkan ukuran struktur molekul bahan bakar akan berubah menjadi ikatan yang lebih kecil akibat magnetisasi . Ukuran molekul yang lebih kecil ini secara langsung akan berakibat pada semakin mudahnya proses pembakaran dalam ruang bakar. Dengan kata lain proses magnetisasi pada bahan bakar akan membuat pembakaran lebih sempurna.
commit to user i. Kawat Tembaga
Tembaga murni merupakan logam liat berwarna kemerah- merahan, yang mempunyai tahanan jenis 0,0175 dengan berat jenis 8,9 dan titik cair sampai 1083° C, lebih tinggi dari kawat aluminium. Kawat tembaga ini mempunyai konduktivitas dan daya hantar yang tinggi.
Pada mulanya kawat tembaga ini banyak dipakai untuk penghantar jaringan, tetapi bila dibandingkan dengan kawat aluminium untuk tahanan (resistansi) yang sama, kawat tembaga lebih berat sehingga harganya akan lebih mahal. Dengan berat yang sama, kawat alauminium mempunyai diameter yang lebih besar dan lebih panjang dibandingkan kawat tembaga. Dewasa ini cenderung kawat penghantar jaringan digunakan dari logam aluminium.
2. Hasil Penelitian yang Relevan
Pada dasarnya suatu penelitian tidak selalu beranjak dari nol secara murni, akan tetapi pada umumnya telah ada acuan yang mendasari atau penelitian yang sejenis. Oleh karena itu, dirasa perlu mengenal penelitian yang terdahulu sebagai bahan relevansinya. Dalam hal ini penelitian yang relevan antara lain dari:
a. Shri. N.V. Hargude dan Dr. S.M. Sawant(2012) melakukan penelitian yang berjudul “experimental investigation of four stroke s.i. engine using fuel energizer for improved performance and reduced emissions”. Dari penelitian tersebut diperoleh kesimpulan sebagai berikut: This is a device for fuel pre-processing with the purpose of its preparation for the more effective combustion in the internal-combustion S.I. engine. At its designing the necessary condition for reception of effect of decoupling fuel hydrocarbon circuits and their keeping in such condition for the period, necessary for technological process of fuel burning is considered. The offered design has a concrete purpose. The purpose of the invention is to increase the efficiency of fuel combustion of fuel in the internal- combustion engine (petrol) with improvement of their ecological
commit to user
characteristics reduced emissions of HC & CO. Thus the design is compact and reliable. Pre-Processing of fuel before its reception into the combustion chamber of the internalcombustion S.I. engine occurs in the channel of fuel pipe with to variable cross-section.
Dalam bahasa indonesia dapat disimpulkan sebagai berikut: Ini merupakan alat yang digunakan untuk perlakuan terhadap bahan bakar dengan tujuan untuk menghasilkan pembakaran yang lebih efektif pada mesin dengan pembakaran internal S.I. Alat ini dirancang untuk memberi efek keterlepasan ion molekul hidrokarbon bahan bakar dan menjaga agar tetap pada kondisi optimal, Tujuan dari penemuan ini adalah untuk meningkatkan efisiensi pembakaran bahan bakar pada mesin pembakaran internal dengan perbaikan karakteristik penurunan emisi gas buang CO dan HC. Alat ini bekerja pada saluran selang bahan bakar.
Tabel 2.1. Pengamatan emisi gas CO pada RPM yang berbeda dan tanpa magnet, pemasangan 1 magnet & pemasangan 2 magnet.
Speed in
r.p.M Load in Kg 20 22 24 26 28 30 32
2000 Without M 1.4 1.4 1.4 1.3 1.3 1.3 1.2
2000 With 1M 1.4 1.3 1.3 1.2 1.2 1.1 1.1
2000 With 2M 1.3 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1 1.1
2500 Without M 1.3 1.3 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1
2500 With 1M 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1 1.1 1.1
2500 With 2M 1.1 1.1 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0
3000 Without M 1.2 1.2 1.0 1.1 1.0 1.0 1.0
3000 With 1M 1.1 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0
3000 With 2M 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
3500 Without M 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9
3500 With 1M 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9 0.9 0.9
3500 With 2M 1.0 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8
4000 Without M 1.0 1.0 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8
4000 With 1M 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8
4000 With 2M 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.7
4500 Without M 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7
4500 With 1M 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7
4500 With 2M 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.7
5000 Without M 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8
5000 With 1M 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7
5000 With 2M 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
commit to user
Tabel 2.2. Pengamatan emisi gas HC pada RPM yang berbeda dan tanpa magnet, pemasangan 1 magnet & pemasangan 2 magnet.
Speed in
r.p.M Load in Kg 20 22 24 26 28 30 32
2000 Without M 1400 1400 1370 1360 1360 1350 1350 2000 With 1M 1400 1390 1370 1360 1350 1340 1330 2000 With 2M 1370 1370 1360 1360 1350 1340 1330 2500 Without M 1350 1350 1340 1340 1330 1330 1330 2500 With 1M 1340 1340 1330 1320 1320 1320 1320 2500 With 2M 1330 1330 1330 1320 1320 1320 1310 3000 Without M 1340 1340 1340 1320 1320 1310 1310 3000 With 1M 1330 1330 1330 1320 1320 1320 1310 3000 With 2M 1320 1320 1320 1310 1310 1310 1310 3500 Without M 1320 1320 1310 1310 1300 1300 1300 3500 With 1M 1310 1310 1300 1300 1300 1290 1290 3500 With 2M 1300 1300 1290 1290 1280 1280 1280 4000 Without M 1300 1300 1290 1290 1280 1280 1280 4000 With 1M 1300 1290 1290 1280 1280 1270 1270 4000 With 2M 1290 1280 1280 1280 1270 1260 1260 4500 Without M 1280 1280 1270 1270 1260 1260 1250 4500 With 1M 1270 1270 1270 1260 1260 1250 1250 4500 With 2M 1260 1260 1250 1250 1250 1240 1240 5000 Without M 1260 1260 1250 1250 1240 1240 1240 5000 With 1M 1250 1250 1240 1240 1230 1230 1220 5000 With 2M 1230 1230 1220 1220 1210 1210 1210
Dari Tabel 2.1 dan Tabel 2.2 menunjukkan hasil pengamatan emisi gas CO dan HC pada RPM yang berbeda dan tanpa magnet, pemasangan 1 magnet
& pemasangan 2 magnet pada mesin 4 Tak
b. P Govindasamy dan S Dhandapani (2007) melakukan penelitian yang berjudul “performance and emissions achievements by magnetic energizer with a single cylinder two stroke catalytic coated spark ignition engine”.
Dari penelitian tersebut diperoleh kesimpulan sebagai berikut: There is significant increase in brake thermal efficiency and peak pressure whereas decrease in CO, HC and cyclic variation in case of copper and zirconia coated engines as compared to base engine (Table 2). The variation of peak pressures for continuous cycles of coated engine (9000 gauss) is less than that of the base engine.
commit to user
Dalam bahasa indonesia dapat disimpulkan sebagai berikut: Ada peningkatan signifikan dalam penurunan efisiensi suhu dan tekanan puncak sedangkan pengurangan CO, HC dan variasi putaran dalam kasus pelapisan tembaga dan zirconia pada mesin dibandingkan dengan mesin standar.
Variasi tekanan puncak untuk siklus terus-menerus dari mesin yang dilapisi (9000 gauss) itu lebih rendah dari mesin standar.
Gambar 2.17. Grafik Emisi Gas CO
(Sumber: Shri. N.V. Hargude dan Dr.
S.M. Sawant, 2012)
Gambar 2.18. Grafik Emisi Gas HC
(Sumber: Shri. N.V. Hargude dan Dr.
S.M. Sawant, 2012)
Dari Gambar 2.17 menunjukkan grafik penurunan emisi gas CO dan Gambar 2.18 menunjukkan penurunan emisi gas HC pada mesin 2 Tak dengan pemasangan penghemat bahan bakar pada saluran bahan bakar dari magnet.
commit to user
c. Houtman P. Siregar (2007) melakukan penelitian yang berjudul “pengaruh diameter kawat kumparan alat penghemat energi yang berbasis elektromagnetik terhadap kinerja motor diesel”. Dari penelitian tersebut diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
Gambar 2.19. Grafik Persentase Penghematan Bahan Bakar dengan 3000 Lilitan
(Sumber: Houtman P. Siregar, 2007)
Gambar 2.20. Grafik Persentase Penghematan Bahan Bakar dengan 4000 Lilitan
(Sumber: Houtman P. Siregar, 2007)
commit to user
Dari Gambar 2.19 dan Gambar 2.20 dapat disimpulkan sebagai berikut:
1) Diameter kawat kumparan dan jumlah lilitan kumparan alat penghemat bahan bakar yang berbasis elektromagnetik sangat berpengaruh pada konsumsi bahan bakar motor diesel.
2) Persentase penghematan bahan bakar yang dihasilkan oleh peralatan yang berbasis elektromagnetik pada penelitian ini dapat menghemat pemakaian bahan bakar motor diesel sekitar 30,79% dengan menggunakan diameter kawat kumparan 0,35 mm dan dengan jumlah lilitan kumparan elektromagnetik 4000 lilitan.
3) Alat penghemat bahan bakar yang dirancang dan dibuat dapat menurunkan kadar opasitas (kepekatan) gas buang motor diesel secara khusus untuk alat dengan menggunakan diameter kumparan kawat 0,25 mm dan sebagai konsekuensinya dapat memperbaiki kualitas udara atau menurunkan polusi udara lingkungan hidup dari sudut pandang kepekatan gas buang motor diesel.
d. Anggarif Romadhoni (2012) melakukan penelitian yang berjudul “pengaruh penggunaan ignition booster pada kabel busi dan penambahan metanol pada bahan bakar premium terhadap emisi gas buang co dan hc pada honda supra x tahun 2007”. Dari penelitian tersebut diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1) Ada pengaruh yang signifikan pada penggunaan Ignition Booster terhadap emisi gas CO dan HC pada sepeda motor Honda Supra X tahun 2007 pada taraf signifikansi 1 %. Ini dapat dilihat pada hasil uji analisis data CO yang menyatakan bahwa Fobservasi = 49,04 lebih besar dari pada FTabel = 4,46 (Fobservasi> FTabel). Pada Gambar 2.20 menunjukkan penggunaan Ignition Booster di dekat busi menghasilkan kadar gas CO yang paling rendah dengan rerata 1,22 %.
commit to user
Gambar 2.21. Grafik Emisi Gas CO
Gambar 2.22. Grafik Emisi Gas HC
Data hasil uji HC menyatakan bahwa Fobservasi = 11,01 lebih besar dari pada FTabel = 4,46 (Fobservasi> FTabel). Pada Gambar 2.21 menunjukkan penggunaan Ignition Booster di dekat busi menghasilkan kadar gas HC yang paling rendah dengan rerata 942,08.
2) Ada pengaruh yang signifikan pada penambahan metanol pada bahan bakar terhadap emisi gas CO dan HC pada sepeda motor Honda Supra X tahun 2007 pada taraf signifikansi 1 %.
1.62
1.22 1.37 1.44
0 0.5 1 1.5 2
Tanpa Dekat
Busi
Tengah Kabel
Busi
Dekat Koil
(%)
Ignition Booster
Emisi Gas CO (%)
Emisi Gas CO (%)
1102.42
942.08
972.83
1062.83
850 900 950 1000 1050 1100 1150
Tanpa Dekat
Busi
Tengah Kabel
Busi
Dekat Koil
(ppm)
Ignition Booster
Emisi Gas HC (ppm)
Emisi Gas HC (ppm)
