Pembaruan Konstruksi Mesin TEKNOLOGI OTOMOTIF RENDAH EMISI PADA MOTOR BENSIN

BAB VI TEKNOLOGI OTOMOTIF RENDAH EMISI PADA MOTOR BENSIN

A. Pembaruan Konstruksi Mesin

Tujuan utama pembaruan mesin untuk mendapatkan efisiensi thermis yang lebih baik sehingga pembakaran di dalam ruang bakar mesin makin mendekati sempurna. Tuntutan-tuntutan yang hendak dicapai melalui pembaruan, sebagai berikut:  tenaga lebih maksimal;  pemakaian bahan bakar lebih hemat;  pengendalian lebih mudah;  jangka waktu perawatan lebih lama;  gas buang yang dihasilkan lebih rendah. Efisiensi thermis pembakaran pada mesin sangat bergantung pada kriteria berikut ini:  perbandingan campuran udara dan bahan bakar;  proses pembakaran;  konstruksi mesin. Konstruksi mesin mempengaruhi kerja pembakaran dan otomatis mempengaruhi gas buang. Oleh karena itu, konstruksi mesin dirancang sedemikian rupa agar memenuhi tingkat kinerja optimal dan juga mempertimbangkan hasil emisi. Perubahan konstruksi mempengaruhi efisiensi thermis pembakaran, sekaligus meningkatkan kualitas gas buang.

1. Perbandingan Kompresi Compression Ratio

Perbandingan kompresi menentukan efisiensi thermis mesin. Dalam batas-batas tertentu, perbandingan tekanan kompresi yang tinggi meningkatkan kinerja pembakaran mesin sehingga secara otomatis pemakaian bahan bakar lebih hemat dan emisi gas buang menjadi lebih rendah. Namun, tekanan kompresi tinggi cenderung mengakibatkan masalah ngelitik-knocking dan menghasilkan emisi tinggi, yang disebabkan oleh kenaikan suhu dalam ruang bakar. Hal ini menyebabkan reaksi pembakaran lebih awal sehingga campuran bahan bakar dan udara terbakar dengan sendirinya sebelum busi mengeluarkan percikan api. Kecenderungan itu bisa diatasi dengan penggunaan bahan bakar yang mempunyai bilangan oktan tinggi dan bentuk ruang bakar yang lebih baik. Jika tekanan kompresi tinggi, suhu pembakaran dan ruang bakar menjadi lebih tinggi. Akibatnya, pembakaran menghasilkan emisi NO x yang tinggi. Mesin bensin modern mempunyai perbandingan kompresi antara 1:9 hingga 1:11. Dengan perbandingan kompresi 1:9, pemakaian bensin premium oktan rendah masih dimungkinkan. Namun, jika perbandingan kompresi sudah melebihi angka tersebut, penggunakan bensin dengan bilangan oktan tinggi menjadi satu keharusan sehingga mesin detonasi knocking yang berlebihan dapat dihindarkan. VC = volume ruang bakar Vh = volume langkah piston TDC = gerak piston maksimum keatas TMA BDC = gerak piston maksimum ke bawah TMB Gb.47. Perbandingan Kompresi

2. Ruang Bakar

Bentuk ruang bakar juga mempengaruhi kerja pembakaran dan emisi yang dikeluarkan, terutama HC. Ruang bakar yang berbentuk rumit dan terlalu luas cenderung membuat campuran udara-bensin tidak terbakar dengan sempurna. Ruang bakar ideal yang berbentuk sederhana, dan volume tidak terlalu besar sehingga bensin-udara dapat berputar masuk ke ruang bakar dan bercampur lebih homogen. Mesin dengan tingkat efisiensi thermis yang baik biasanya menggunakan teknologi empat katup pada setiap silinder, sehingga dihasilkan bentuk ruang bakar yang ideal. Sementara busi sebagai pencetus bunga api berada di tengah-tengah ruang bakar. Penempatan busi yang demikian menghasilkan gas buang yang lebih bersih, karena campuran bensin-udara dapat terbakar lebih merata dan sempurna. Pada mesin dengan teknologi empat katup, pemasukan campuran udara-bensin dilakukan dengan lebih baik karena hambatan pemasukan pada katup masuk menjadi lebih kecil. Gb.48. Perbandingan Posisi Busi di Pinggir dan Tengah

3. Mekanisme Katup

Saluran masuk intake manifold dirancang mempunyai panjang leher yang sama. Hal ini menghasilkan pemasukan udara pada setiap silinder sebanding sehingga pembakaran menjadi lebih stabil. Masalah overlapping katup masuk dan keluar membuka bersama dapat dikurangi dengan pemanfaatan teknologi, misalnya VANOS dan VITEC. Pada sistem tersebut, pembukaan katup dibantu dengan kontrol elektronik mekanis. Hal ini menghasilkan efisiensi volumetrik yang lebih baik sehingga emisi HC gas buang yang dihasilkan juga menjadi lebih baik. Busi di Tengah Busi di Pinggir Konsumsi Bahan Bakar Emisi HC Lambda Source : Volvo AB, 1999 Gb.49. Mekanisme Empat Katup per Silinder Lambd a Gb.50. Perbandingan Emisi 2 Katup dan 4 Katup per Silinder

4. Saluran Intake

Saluran masuk dibuat lebih baik untuk memperbaiki aliran turbulen dan menghasilkan pencampuran yang lebih homogen. Tahanan udara diperkecil dengan bentuk lebih pendek dan permukaan lebih halus sehingga pemasukan campuran menjadi lebih lancar. Panjang saluran dibuat sama pada tiap silindernya sehingga pasokan campuran ke tiap silinder lebih merata. Demikian juga pengaruh kebisingan dari aliran udara dikurangi dengan menggunakan resonator. Gb.51. Rancangan Saluran Intake

B. Pembaruan Sistem dalam Mesin 1. Pengaturan Campuran Udara-Bensin