Analisis Gas Buang Motor Bensin

Analisis Gas Buang Motor Bensin

Gas Buang

• Gas buang dan gas bekas kadang-kadang terbaur istilahnya.

• Gas bekas umumnya terdiri dari gas tidak beracun dan gas beracun.– Gas tidak beracun : N2 (Nitrogen), CO2

(Karbon dioksida) dan H2O (uap air).– Gas beracun : CO (Karbon Monoksida) dan

HC (Hidro karbon).

Gas Buang

• Atmosfir bumi atau udara terdiri dari dua gas utama yaitu oksigen (O2) sekitar 21 % dan nitrogen (N2) sekitar 78% serta sisanya 1% terdiri dari bermacam-macam gas diantaranya adalah carbon dioksida dan argon.

• Disamping argon dan carbon dioksida, masih banyak gas/zat yang dihasilkan manusia seperti carbon monoksida (CO), hidro carbon (HC), nitrogen oksid (NOx) dan sulfur dioksida (Sox).

• Sedangkan zat yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor (mobil) dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu : CO,HC dan NOx. Gas ini sangat mengganggu pernapasan, dan berbahaya terhadap manusia, binatang dan tanaman.

• Ada 3 sumber CO, HC dan NOx , yaitu : gas buang, blow-by gas dan uap bahan bakar.

A. Karbon Monoksida (CO: Carbon Monoxide)A. Karbon Monoksida (CO: Carbon Monoxide)

• Substansi CO merupakan hasil gabungan Substansi CO merupakan hasil gabungan karbon dan oksigen, dimana gabungan karbon dan oksigen, dimana gabungan tersebut tidak mencukupi untuk tersebut tidak mencukupi untuk membentuk karbon dioksida (CO2).membentuk karbon dioksida (CO2).

• CO dihasilkan manakala terjadi pembakaran CO dihasilkan manakala terjadi pembakaran yang tidak sempurna yang diakibatkan oleh yang tidak sempurna yang diakibatkan oleh kurangnya oksigen pada proses kurangnya oksigen pada proses pembakaran dalam motor (Campuran bensin pembakaran dalam motor (Campuran bensin dan udara kaya/gemuk).dan udara kaya/gemuk).

• Emisi CO tidak beraroma dan tidak Emisi CO tidak beraroma dan tidak berwarna, namun sangat beracun.berwarna, namun sangat beracun.

• Emisi CO diukur dalam satuan % volume.Emisi CO diukur dalam satuan % volume.

Gas Carbon MonoksidaGas Carbon Monoksida Gas CO dihasilkan oleh pembakaran yang tidak Gas CO dihasilkan oleh pembakaran yang tidak

sempurna akibat dari kekurangan oksigen pada sempurna akibat dari kekurangan oksigen pada pembakaran (campuran gemuk). Walaupun secara pembakaran (campuran gemuk). Walaupun secara teori tidak terdapat CO pada campuran yang kurus teori tidak terdapat CO pada campuran yang kurus akan tetapi pada kenyataannya CO juga dapat akan tetapi pada kenyataannya CO juga dapat dihasilkan pada campuran yang kurus karena dihasilkan pada campuran yang kurus karena pembakaran tidak merata karena distribusi bensin pembakaran tidak merata karena distribusi bensin yang tidak merata di dalam ruang bakar, juga karena yang tidak merata di dalam ruang bakar, juga karena temperature di sekeliling silinder rendah sehingga api temperature di sekeliling silinder rendah sehingga api tidak dapat mencapai daerah ini pada ruang bakar.tidak dapat mencapai daerah ini pada ruang bakar.

Konsentrasi (perbandingan volumetric) dari CO dalam Konsentrasi (perbandingan volumetric) dari CO dalam gas buang pada umumnya ditentukan oleh gas buang pada umumnya ditentukan oleh perbandingan udara dan bensin. Di bawah ini perbandingan udara dan bensin. Di bawah ini ditunjukkan perubahan konsentrasi terhadap ditunjukkan perubahan konsentrasi terhadap perubahan perbandingan udara dan bensin. perubahan perbandingan udara dan bensin. Campuran yang semakin kurus akan menghasilkan Campuran yang semakin kurus akan menghasilkan CO yang semakin rendah.CO yang semakin rendah.

Gas Carbon Monoksida

• Rata-rata emisi CO pada motor 4 tak dalam kondisi normal:

Engine dengan Karburator: 1,5 – 3,5%

Engine dengan sistem EFI: 0,5 – 1,5 %

Engine sistem EFI dengan Cataitic converter : 0,0 – 0,2 %

11 12 13 14 15 16 17 180

1

2

3

4

5

6

7

8

AIR FUEL RATIORic h Le a n

The o re tic a lA ir fue l ra tio

Analisis CO dalam motor bensin Pada umumnya emisi CO yang berlebihan diakibatkan oleh

beberapa hal, yaitu:1. Putaran idle terlalu rendah2. Sistem Choke rusak/menutup terus3. Air jet pada karburator tersumbat4. Saringan udara kotor5. Penyetelan campuran terlalu kaya6. Kerusakan pada karburator, misalnya posis pelampung terlalu

tinggi7. Penyetelan celah katup tidak tepat8. Tekanan bahan bakar terlalu tinggi (pada mesin EFI)9. Injektor tidak menutup dengan sempurna (menetes)10. Sensor aliran udara (MAP/MAF meter), TPS dan ECT rusak.11. Prosesor pengolah data di ECU rusak.

Pengaruh pada motor jika CO Pengaruh pada motor jika CO berlebihan:berlebihan: Pembentukan deposit karbon yang berlebihan Pembentukan deposit karbon yang berlebihan

pada katup, ruang bakar, kepala piston dan busi.pada katup, ruang bakar, kepala piston dan busi. Deposit yang ditimbulkan tersebut Deposit yang ditimbulkan tersebut

mengakibatkan terjadinya mengakibatkan terjadinya self ignition (dieseling)self ignition (dieseling) dan dan mempercepat kerusakan engine.mempercepat kerusakan engine.

Emisi CO berlebihan banyak disebabkan oleh Emisi CO berlebihan banyak disebabkan oleh faktor kesalahan percampuran udara dan bahan faktor kesalahan percampuran udara dan bahan bakar yang akan masuk kedalam silinder.bakar yang akan masuk kedalam silinder.

B. Hidrokarbon (HC:Hydrocarbon)

• Hidrokarbon adalah bahan bakar mentah yang tidak terbakar selama proses pembakaran di dalam ruang bakar.

• Hidrokarbon berasal dari (1) bahan bakar mentah yang tersisa dekat dengan dinding silnder setelah terjadinya pembakaran dan dikeluarkan saat langkah buang, (2) gas yang tidak terbakar dalam ruang bakar setelah terjadinya pengapian yang gagal/tidak sempurna (Misfiring), saat engine diakselerasi ataupun deselerasi.

Gas Hydrocarbon

• Bila uap bensin dipanaskan pada temperature tinggi, akan terjadi oksidasi, akibatnya adalah pembakaran tidak sempurna bahkan ada bagian yang tidak terbakar. Bensin yang tidak terbakar ini keluar dari ruang bakar dalam bentuk HC. HC bersumber dari :

• Bensin yang tidak terbakar akibat overlap katup• Gas sisa di dinding silinder dan terbuang saat langkah

buang• Gas yang tidak terbakar yang tertinggal di belakang

ruang bakar setelah misfiring ketika jalan menurun atau saat engine brake

• Gas yang tidak terbakar akibat pembakaran terlalu singkat atau campuran terlalu gemuk

• Emisi HC beraroma bensin dan terasa perih di mata serta menyebabkan iritasi mata, hidung, paru-paru dan saluran pernapasan (mengganggu kesehatan).

• Emisi HC berlebihan juga mengakibatkan fenomena Photochemical smog/kabut.

• Karena HC merupakan sebagian bensin yang tidak terbakar, makin tinggi emisi HC berarti tenaga motor makin berkurang dan konsumsi bahan bakar semakin meningkat.

Penurunan kadar Emisi HC dapat dilakukan dengan cara :

1. Bentuk ruang bakar semakin sempurna sehingga pembakaran lebih baik.

2. Pengapian harus bagus dan tepat waktu.

3. Penempatan catalitic converter pada saluran gas buang.

Analisis emisi HC dalam Analisis emisi HC dalam MotorMotor Emisi HC diukur dalam satuan ppm (part per million)Emisi HC diukur dalam satuan ppm (part per million) Hubungan antara persentase campuran dan ppm HC, sebagai Hubungan antara persentase campuran dan ppm HC, sebagai

berikut:berikut:

1.1. Jika 0,1 % campuran tidak terbakar, menghasilkan 20 ppm HC.Jika 0,1 % campuran tidak terbakar, menghasilkan 20 ppm HC.

2.2. Jika 1 % campuran tidak terbakar menghasilkan 200 ppm HC.Jika 1 % campuran tidak terbakar menghasilkan 200 ppm HC.

3.3. Jika 10 % campuran tidak terbakar, menghasilkan 2.000 ppm HC.Jika 10 % campuran tidak terbakar, menghasilkan 2.000 ppm HC.

4.4. Jika 100 % campuran tidak terbakar, menghasilkan 20.000 ppm HC.Jika 100 % campuran tidak terbakar, menghasilkan 20.000 ppm HC.

Gas Hydrocarbon

• Rata-rata emisi HC pada motor 4 tak dalam kondisi normal :

• Motor karburator : 200 – 400 ppm

• Motor dengan sistem EFI : 50 – 200 ppm

• Motor EFI dengan Catalitic converter : 0 – 50 ppm 11 12 13 14 15 16 17 180

200

AIR FUEL RATIORic h Le a n

The o re tic a lA ir fue l ra tio

400

600

800

Sebab-sebab tingginya Emisi HC:

1. Kerusakan pada sistem pengapian (koil, distributor, kabel tegangan tinggi).

2. Celah busi tidak tepat atau elektroda busi rusak.

3. Saat pengapian terlalu advance/maju/awal.

4. Penyetelan celah katup tidak tepat.5. Ring piston aus6. Seal katup bocor

Nitrogen OksidNitrogen Oksida (NOa (NOxx : Nitrogen Oxide) : Nitrogen Oxide) Nitrogen oksid terjadi karena reaksi molekul nitrogen dengan oksigen pada Nitrogen oksid terjadi karena reaksi molekul nitrogen dengan oksigen pada

temperature yang tinggi (1800temperature yang tinggi (1800oo C). dengan demikian NOx terbent C). dengan demikian NOx terbentuuk selama k selama berlangsungnya pembakaran yang sempurna, karena pada pembakaran berlangsungnya pembakaran yang sempurna, karena pada pembakaran yang sempurna akan menghasilkan panas yang maksimal.yang sempurna akan menghasilkan panas yang maksimal.

Bila temperature tidak naik sampai diatas 1800Bila temperature tidak naik sampai diatas 1800oo C, kemudian nitrogen dan C, kemudian nitrogen dan oksigen dibuang ketika langkah buang tanpa bergabung membentuk NO.oksigen dibuang ketika langkah buang tanpa bergabung membentuk NO.

Dengan demikian factor yang mempunyai efek terbesar terhadap timbulnya Dengan demikian factor yang mempunyai efek terbesar terhadap timbulnya NOx selama proses pembakaran adalah temperature maksimum di ruang NOx selama proses pembakaran adalah temperature maksimum di ruang bakar dan perbandingan udara dan bensin.bakar dan perbandingan udara dan bensin.

Jalan terbaik untuk mengurangi NOx adalah dengan mencegah temperature Jalan terbaik untuk mengurangi NOx adalah dengan mencegah temperature di ruang bakar mencapai 1800di ruang bakar mencapai 1800oo C atau memperpendek waktu dalam C atau memperpendek waktu dalam mencapai temperature tinggi, kemungkinannya adalah menurunkan mencapai temperature tinggi, kemungkinannya adalah menurunkan konsentrasi oksigen.konsentrasi oksigen.

Konsentrasi Nox paling besar dihasilkan pada perbandingan udara dan Konsentrasi Nox paling besar dihasilkan pada perbandingan udara dan bensin 16:1, perbandingan di atas atau di bawah nilai tersaebut akan bensin 16:1, perbandingan di atas atau di bawah nilai tersaebut akan menghasilkan Nox yang lebih rendah. Konsentrasi Nox pada campuran menghasilkan Nox yang lebih rendah. Konsentrasi Nox pada campuran kaya (< 16:1) akan rendah karena konsentrasi oksigen rendah, sedangkan kaya (< 16:1) akan rendah karena konsentrasi oksigen rendah, sedangkan untuk campuran yang lebih kurus, pembakarannya lebih lambat sehingga untuk campuran yang lebih kurus, pembakarannya lebih lambat sehingga menghambat kenaikan temperature di ruang bakar sampai tingkat menghambat kenaikan temperature di ruang bakar sampai tingkat maksimumnya.maksimumnya.

Nitrogen Oksida

• Rata-rata emisi NOx pada motor dalam kondisi normal:

• Engine dengan karburator : 2.000 – 3.000 ppm

• Engine EFI : 1.500 – 2.500 ppm

• Engine EFI dengan catalitic converter : 0 – 100 ppm

11 12 13 14 15 16 17 180

1000

AIR FUEL RATIORic h Le a n

The o re tic a lA ir fue l ra tio

2000

3000

4000

Karbon Dioksida (CO2: Carbon Dioxide)

• Gas CO2 sangat berguna bagi tumbuhan pada proses asimilasi, dimana subtansi CO2 berubah menjadi O2 setelah proses asimilasi.

• CO2 bersifat menyerap panas sehingga apabila berlebihan akan meningkatkan suhu yang ada di permukaan bumi.

CO2

• Semakin tinggi substansi CO2 dalam gas buang mengidentifikasikan bahwa semakin pembakaran dalam motor.

• Sebaliknya semakin rendah kadar CO2 dalam gas buang menandakan bahwa efesiensi pembakaran tidak bagus dan berarti pula kinerja mesin tidak bagus. Akibat lainnya : kadar CO dan HC meningkat dan konsumsi bahan bakar meningkat.

• Kadar CO2 diukur dalam satuan % volume.

CO2

• Rata-rata kadar CO2 pada motor 4 tak dalam kondisi normal:

• Motor dengan karburator : 12 – 15 % vol• Motor dengan EFI : 12 – 16 % vol• Motor EFI dengan catalitic converter :

12 – 17 % vol

Oksigen (O2 : Oxygen)

• Oksigen yang berada dalam gas buang merupakan sisa oksigen yang tidak ikut terbakar selama proses pembakaran akibat dari proses pembakaran yang tidak sempurna.

• Semakin tinggi kadar O2 dalam gas buang mengidentifikasikan bahwa pembakaran miskin (lean combustion), dan sebaliknya.

CO2

• Pipa knalpot yang bocor juga mempengaruhi komposisi kadar O2 dalam yang terukur.

• Kadar O2 diukur dalam satuan % Volume.• Kadar O2 yang berlebihan dalam gas buang

mengidentifikasikan bahwa pembakaran terjadi dalam kondisi campuran miskin, berarti hanya sebagian kecil dari oksigen yang terbakar dan sebagian kecil pula bahan bakar yang terbakar. Keadaan seperti ini menyebabkan rendahnya kadar CO2 dalam gas buang.

• Rata-rata kadar O2 pada motor 4 tak dalam kondisi normal:

• Motor dengan karburator : 0,5 – 4 % vol• Motor dengan EFI : 0,5 – 2 % vol • Motor EFI dengan catalitic converter: 0% vol

CO2

Kesimpulan :

• Urutan pembacaaan hasil pengukuran FOUR GAS ANALYZER :

1. CO2 : informasi effesinsi motor

2. λ (Lamda) : Rich or lean

3. CO : informasi Mixture

4. HC : informasi burning

5. O2 : Informasi Lean mixture, kebocoran knalpot