17 2
Float chamber Fungsi utama float chamber dalam karburator adalah untuk menjaga supaya suplai
bahan bakar berada pada pressure head yang tetap. Hal ini dilakukan dengan cara menjaga level permukaan bahan bakar pada float chamber. Biasanya float chamber
memiliki mekanisme yang akan membuka katup bahan bakar saat level bahan bakar turun pada float chamber dan menutup ketika level telah cukup.
3 Penjatah utama dan idling nozzles
Sistem penjatah utama bekerja saat mesin dioperasikan pada beban tertentu atau pada kondisi full throttle, sedangkan sistem penjatah idle bekerja saat motor beroperasi
pada kondisi tanpa bebanlangsam. Motor bensin 4 tak biasanya memerlukan campuran yang kaya saat kondisi tanpa beban dan pada kecepatan rendah. Rasio bahan bakar yang
dibutuhkan sekitar 12:1, sedangkan pada kondisi beban biasanya justru campuran yang dibutuhkan tidak terlalu kaya. Kondisi yang berbeda ini diatur dengan mekanisme
penjatah utama dan penjatah idletanpa beban. 4
Choke dan throttle Saat motor pertama kali dihidupkan pada kondisi dingin, biasanya proses
penyalaan menjadi lebih sulit. Untuk mengatasi ini biasanya dibutuhkan rasio campuran yang sangat kaya, hingga bisa mencapai 9:1. Mekanisme yang paling populer untuk
memperoleh ini ialah dengan menggunakan choke. Choke sebetulnya hanya katup butterfly yang diletakkan sebelum venturi pada karburator. Apabila katup dalam kondisi
setengah tertutup, maka terjadi penurunan tekanan yang sangat besar pada venturi dan mengakibatkan bahan bakar tercampur lebih banyak pada karburator. Biasanya katup
choke dilengkapi dengan mekanisme pegas, sehingga campuran yang sangat kaya ini akan kembali normal setelah motor menyala. Sedangkan output dan kecepatan motor
diatur oleh katup throttle. Katup ini terletak setelah venturi pada karburator. Semakin throttle tertutup maka semakin sedikit pula jumlah campuran yang masuk ke silinder.
Berkurangnya jumlah campuran berakibat pada semakin lemahnya impuls pada piston dan daya motor pun turut berkurang.
D. APLIKASI BIOGAS SEBAGAI BAHAN BAKAR PADA MOTOR BAKAR
Kandungan metana yang cukup tinggi pada biogas menjadi alasan utama mengapa biogas dapat digunakan pada motor bakar sebagai pengganti bahan bakar minyak. Penggunaan biogas sebagai
bahan bakar dapat diaplikasikan baik pada motor SI ataupun motor CI. Menurut Wahyuni 2011, kandungan energi pada biogas berkisar antara 6400
– 6600
3
atau setara 26.8 – 27.6
3
. Perbandingan nilai kalor biogas dengan bahan bakar lain dapat dilihat pada Tabel 3.
18 Tabel 3. Perbandingan nilai kalor biogas dengan berbagai bahan bakar lain
No Jenis bahan bakar
Kesetaraan dengan 1
�
�
biogas 1
Minyak tanah 0.62 kg
2 Elpiji
0.46 liter
3
Solar 0.52 liter
4 Bensin
0.80 liter
5 Kayu bakar
3.50 kg Sumber: Wahyuni 2011
Untuk membuat motor mampu bekerja dengan bahan bakar biogas, beberapa penyesuaianmodifikasi harus dilakukan terlebih dahulu. Beberapa hasil penelitian menggunakan
metode-metode yang berbeda untuk penyesuaian ini. Namun pada intinya ialah mengubah sistem penyaluran bahan bakar dan beberapa sistem lain agar motor dapat bekerja secara optimum dengan
menggunakan biogas. Karburator, seperti yang telah dijelaskan di atas, merupakan alat yang berfungsi mencampur
bahan bakar dan udara dengan takaran tertentu agar diperoleh campuran yang mampu bakar pada silinder motor. Penggunaan biogas sebagai bahan bakar pengganti bahan bakar minyak akan berakibat
pada modifikasi karburator. Hal ini dilakukan karena biogas yang berupa gas tidak dapat dicampurkan dengan udara menggunakan karburator biasa yang dirancang untuk mencampur bahan bakar
berbentuk cair. Menurut Siripornakarachai 2007, karburator yang baik untuk karburator harus memiliki venturi
dengan kurva berjari-jari 40 mm dan sudut diffuser cone sebesar 10 derajat. Pada percobaannya, biogas diumpankan ke dalam venturi melalui lubang-lubang yang berada tepat di sekeliling leher
venturi dengan kecepatan aliran udara di dalam venturi berkisar antara 100 hingga 150 ms. Jarum penjatah biogas dibuat supaya terjadi kelinearan antara bukaan jarum dan laju aliran biogas. Venturi
yang digunakan terbuat dari aluminium yang dimesin dan badan karburator terbuat dari pipa PVC. Motor yang digunakan pada penelitian ini ialah motor diesel merk Hino K-13CTI dengan kapasitas
13000 cc. Selain pembuatan karburator, motor diesel mengalami serangkaian proses modifikasi agar sesuai dengan karakteristik biogas. Modifikasi tersebut meliputi pengurangan rasio kompresi dari 16:1
menjadi 8:1, Pembuatan sistem pengapian busi, pengubahan waktu pengapian, dan modifikasi waste gate pada turbocharger. Pengurangan rasio kompresi ini diperoleh dengan cara menambahkan spacer
pada cylinder head motor. Pada pengujian ini didapatkan effisiensi terbaik motor sebesar 28.63. Daya yang dihasilkan sebesar 134.2 kW dan telah lolos standar emisi yang berlaku di Thailand.
Karburator yang dibuat oleh Siripornakarachai dapat dilihat pada Gambar 4.
19 Gambar 4. Karburator biogas Siripornakarachai, 2007
Selain pada motor Hino K-13CTI, modifikasi juga dilakukan pada motor bensin merk Nissan tipe G4-16DE dengan kapasitas mesin sebesar 1,600 cc dan jumlah katup sebanyak 16. Hasil yang
terbaik pada motor ini didapat efisiensi sebesar 26.22, dengan rasio udara bahan bakar sebesar 0.885. Rasio kompresi terbaik didapatkan sebesar 11:1.
Pada penelitian ini, komponen-komponen motor yang bergerak dianalisis tingkat keausannya setelah 1000 jam kerja pada kondisi optimum. Komponen-komponen tersebut meliputi camshaft,
katup dan komponen penggerak katup, piston, pin piston, ring piston, silinder, connecting rod, bearings, dan crankshaft. Hasil pengamatan yang dilakukan menunjukkan bahwa tingkat keausan
motor bensin yang beroperasi pada kondisi optimum menggunakan bahan bakar biogas selama 1000 jam kerja sama dengan tingkat keausan motor bensin biasa yang bekerja pada kondisi normal selama
100,000 jam. Namun dalam penelitian ini tidak disebutkan dengan pasti kondisi biogas yang digunakan, termasuk perlakuan-perlakuan apa saja yang dilakukan pada biogas yang digunakan.
20 Sementara menurut Constant dan Naveau 1989, karburator biogas dapat dibuat dengan cara
memodifikasi alat pembakar propana yang bisa didapatkan dengan mudah di pasaran. skema karburator biogas menurut Constant dan Naveau dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Karburator biogas Constant dan Naveau, 1989 Selain dua model di atas, karburator biogas juga telah dicoba dibuat oleh Nijaguna. Dalam
percobaannya digunakan tiga model karburator berbeda. Model pertama yaitu pipa biogas langsung dimasukkan ke dalam pipa intake udara tanpa menggunakan venturi. Model kedua yaitu pipa biogas
dimasukkan ke dalam pipa udara tanpa venturi, namun pipa biogas diteruskan masuk ke dalam pipa udara dan diberi lubang-lubang kecil, sedangkan model ketiga, pipa biogas dimasukkan ke dalam
pipa udara dengan venturi. Hasil percobaan Nijaguna menunjukkan bahwa model kedua memperoleh hasil yang paling baik. Selain karburator, Nijaguna juga menambahkan turbulence grid setelah
karburator untuk memecah aliran udara dan biogas sehingga keduanya dapat tercampur dengan lebih baik dan pada akhirnya diperoleh campuran yang lebih homogen. Hasil pengujian yang dilakukan
menunjukkan bahwa daya motor turun hingga menjadi 83. Tiga karburator rancangan Nijaguna ini dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Karburator biogas Nijaguna, 2002
21 Peneliti lain yang telah mencoba membuat karburator biogas ialah Juan P. Trelles. Dalam hasil
penelitiannya, ia merancang karburator yang hampir mirip dengan karburator Siripornakarachai, terutama dalam metode pencampuran biogas dengan udaranya. Perbedaan yang utama terletak pada
adanya katup throttle. Katup ini berfungsi mengatur pasokan campuran biogas dan udara. Rancangan karburator oleh Trelles dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Karburator biogas Trelles, 2007
22
III. ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI ALAT
A. KRITERIA PERANCANGAN
Karburator yang dibuat merupakan desain baru yang berbeda dengan karburator asli yang digunakan pada motor Honda GX110. Untuk itu diperlukan beberapa kriteria yang harus dipenuhi
dalam perancangan karburator biogas ini. Kriteria-kriteria tersebut meliputi: a.
Dapat membuat motor mampu beroperasi dengan menggunakan bahan bakar biogas b.
Ukuran karburator disesuaikan dengan ruang yang tersedia pada motor, sehingga tidak memerlukan perubahan dimensi apapun pada motor, kecuali penggantian karburator.
c. Dapat bekerja dengan mekanisme throttle dan governor yang ada pada motor dan tahan panas.
d. Dapat dengan mudah dilepas dari motor, sehingga memudahkan apabila motor diperlukan
untuk beroperasi dengan bensin. e.
Dapat dengan mudah dibongkar dan dirakit kembali, sehingga memudahkan perawatan karburator, seperti pembersihan, penggantian spare part, dan lain-lain.
f. Tidak mengganggu kelancaran langkah dari motor
g. Murah dan Sederhana
B. RANCANGAN FUNGSIONAL
Berdasarkan kriteria rancangan di atas, karburator dibuat dengan bagian-bagian yang terdiri dari venturi, selongsong venturi, choke, throttle, packing, dan flens. Hasil yang diharapkan dari rancangan
ini adalah diharapkan motor mampu beroperasi dengan bahan bakar biogas menggunakan karburator hasil rancangan. Berikut adalah bagian-bagian utama karburator biogas berikut fungsinya:
1. Venturi
Venturi merupakan bagian utama dalam karburator. Di dalam venturi ini terjadi proses pencampuran antara biogas dan udara dengan rasio yang telah ditentukan. Venturi ini harus
mampu menyalurkan campuran biogas dan udara ke dalam silinder tanpa mengalami kebocoran. Venturi juga harus mampu menjaga tekanan saat proses intake pada silinder, karena
tekanan inilah yang menyebabkan udara dan biogas akan terhisap dan tercampur di dalam venturi. Dimensi venturi juga harus disesuaikan dengan dimensi dari motor yang digunakan.
Diameter lubang venturi juga disesuaikan dengan ukuran lubang filter udara dan lubang intake manifold, sehingga aliran yang dihasilkan tidak terganggu.
2. Selongsong venturi
Selongsong venturi ialah bagian luar dari venturi yang berfungsi melindungi venturi dan menciptakan ruang kedap udara di antara venturi dan selongsongnya. Ruang ini berfungsi
sebagai penampung sementara biogas sebelum masuk ke dalam venturi dan dicampur dengan udara. Pada selongsong venturi juga harus terdapat lubang inlet biogas. Lubang ini berfungsi
sebagai penghubung suplai biogas dari sumber menuju karburator. Pada selongsong venturi terdapat juga penahan choke dan sekrup tanpa beban idle. Penahan choke berfungsi agar
