91922791 BAB II Edit Muhson

BAB II
DASAR TEORI

2.1. Pengertian Motor Bakar
Motor bakar adalah salah satu jenis mesin kalor, yaitu mesin yang
mengubah energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau mengubah tenaga
kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis. Sebelum menjadi tenaga mekanis,
energi kimia bahan bakar diubah dulu menjadi energi termal atau panas melalui
pembakaran bahan bakar dengan udara. Pembakaran ini ada yang dilakukan di
dalam mesin kalor itu sendiri dan ada pula yang dilakukan di luar mesin kalor.
Dengan demikian mesin kalor terdiri atas :
1. Mesin pembakaran dalam atau sering disebut Internal Combustion Engine
(ICE), yaitu dimana proses pembakarannnya berlangsung didalam motor bakar ,
sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga
mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi
pancar gas.
2. Mesin pembakaran luar atau sering disebut sebagai External combustion engine
(ECE), yaitu proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin itu, sehingga
untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil
pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi
terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga

mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.
Hal-hal yang perlu menjadi perhatian dan pertimbangan dalam menentukan
mesin yang akan digunakan adalah :

1. Mesin pembakaran dalam yaitu :
a. Pemakaian bahan bakar irit.
b. Berat tiap satuan tenaga mekanis lebih kecil.
c. Konstruksi lebih sederhana, karena tidak memerlukan ketel uap, kondensor
dan sebagainya.
2. Mesin pembakaran luar yaitu :
a. Dapat memakai semua bentuk bahan bakar.
b. Dapat memakai bahan bakar yang bermutu rendah.
c. Cocok untuk melayani beban-beban besar dalam satu poros.
d. Lebih cocok dipakai untuk daya tinggi.
Motor pembakaran dalam sendiri terbagi menjadi dua jenis utama, yaitu
Motor Bensin (Otto) dan Motor Diesel. Perbedaan kedua jenis motor tersebut
sangat jelas sekali yaitu jika motor bensin menggunakan bahan bakar bensin
(premium), sedangkan motor diesel menggunakan bahan bakar solar. Perbedaan
yang utama juga terletak pada sistem penyalaannya, di mana pada motor bensin
digunakan busi sebagai sistem penyalaannya sedangkan pada motor diesel

memanfaatkan suhu kompresi yang tinggi untuk dapat membakar bahan bakar
solar.
2.2. Siklus thermodinamika
Siklus udara volume konstan (siklus otto), dapat digambarkan dengan
grafik P dan v seperti terlihat pada (Gb. 2.1).

Gambar 2.1. Diagram P vs V dari siklus volume konstan
(Sumber : Soenarta & Furuhama, 1995)
Penjelasan :
a. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan.
b. Langkah isap (0-1) merupakan proses tekanan-konstan.
c. Langkah kompresi (1-2) ialah proses isentropik.
d. Proses pembakaran volume konstan (2-3) dianggap sebagai proses pemasukan
kalor pada volume konstan.
e. Langkah kerja (3-4) ialah proses isentropik.
f. Proses pembuangan (4-1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada
volume konstan.
g. Langkah buang (1-0) ialah proses tekanan konstan.
h. Siklus dianggap ’tertutup’, artinya siklus ini berlangsung dengan fluida kerja
yang sama, atau gas yang berada didalam silinder pada titik 1 dapat dikeluarkan

dari dalam silinder pada waktu langkah buang, tetapi pada langkah isap
berikutnya akan masuk sejumlah fluida yang sama.
2.3.

Prinsip Kerja Motor Bakar
Prinsip kerja motor bakar dibedakan menjadi 2 yaitu motor 4 langkah dan 2

langkah.
2.1

Motor bensin 4 langkah
Motor bensin empat langkah adalah motor yang setiap satu kali

pembakaran bahan bakar memerlukan 4 langkah dan 2 kali putaran poros engkol,
dapat dilihat pada (gbr.2.2).

Gambar 2.2. Skema Gerakan Torak 4 langkah
(Sumber : Arismunandar, 2002)
Prinsip kerja motor 4 langkah dapat dijelaskan sebagai berikut :

Langkah isap :
1. Torak bergerak dari TMA ke TMB
2. Katup masuk terbuka, katup buang tertutup.
3.

Campuran bahan bakar dengan udara yang telah tercampur di dalam
karburator masuk ke dalam silinder melalui katup masuk.

4. Saat torak berada di TMB katup masuk akan tertutup.
Langkah kompresi :
1. Torak bergerak dari TMB ke TMA.
2.

Katup masuk dan katup buang kedua-duanya tertutup sehingga gas yang
telah diisap tidak keluar pada waktu ditekan oleh torak yang mengakibatkan
tekanan gas akan naik.

3.

Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA busi mengeluarkan bunga api.

4.

Gas bahan bakar yang telah mencapai tekanan tinggi terbakar.

5.

Akibat pembakaran bahan bakar, tekanannya akan naik menjadi kira-kira
tiga kali lipat.
Langkah kerja / ekspansi :

1. Saat ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup.
2. Gas terbakar dengan tekanan yang tinggi akan mengembang kemudian
menekan torak turun kebawah dari TMA ke TMB.
3. Tenaga ini disalurkan melalui batang penggerak, selanjutnya oleh poros
engkol diubah menjadi gerak beputar.
Langkah pembuangan :
1. Katup buang terbuka, katup masuk tertutup.
2. torak bergerak dari TMB ke TMA.
3. Gas sisa pembakaran terdorong oleh torak keluar melalui katup buang.

2.2

Motor Bensin 2 Langkah
Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses pembakarannya

dilaksanakan dalam satu kali putaran poros engkol atau dalam dua kali gerakan
piston.

Gambar 2.3. Skema Gerakan Torak 2 Langkah
(Sumber ; www.keveney.com )
Pada gambar di atas merupakan kerja pada motor 2 langkah, jika piston
bergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas maka saluran bilas dan saluran
buang akan tertutup. Dalam hal ini bahan bakar dan udara dalam ruang bakar
dikompresikan. Sementara itu campuran bahan bakar dan udara masuk ruang
engkol, beberapa derajat sebelum piston mencapai titik mati atas, busi akan
meloncatkan api sehingga terjadi pambakaran bahan bakar.
Prinsip kerja dari motor 2 langkah :
Langkah hisap :
1. Torak bergerak dari TMA ke TMB.
2. Pada saat saluran bilas masih tertutup oleh torak, didalam bak mesin terjadi

kompresi terhadap campuran bensin dengan udara.
3. Di atas torak, gas sisa pembakaran dari hasil pembakaran sebelumnya sudah
mulai terbuang keluar saluran buang.
4. Saat saluran bilas terbuka, campuran bensin dengan udara mengalir melalui
saluran bilas terus masuk kedalam ruang bakar.

Langkah kompresi :
1. Torak bergerak dari TMB ke TMA.
2. Rongga bilas dan rongga buang tertutup, terjadi langkah kompresi

dan

setelah mencapai tekanan tinggi busi memercikkan bunga api listrik untuk
membakar campuran bensin dengan udara tadi.
3. Pada saat yang bersamaan, dibawah (di dalam bak mesin) bahan bakar yang
baru masuk kedalam bak mesin melalui saluran masuk.
Langkah kerja/ekspansi :
1. Torak kembali dari TMA ke TMB akibat tekanan besar yang terjadi pada
waktu pembakaran bahan bakar
2.

Saat itu torak turun sambil mengkompresi bahan bakar baru di dalam
bak mesin.
Langkah buang :

1. Menjelang torak mencapai TMB, saluran buang terbuka dan gas sisa
pembakaran mengalir terbuang keluar.
2. Pada saat yang sama bahan bakar baru masuk ke dalam ruang bahan bakar
melalui rongga bilas.
3. Setelah mencapai TMB kembali, torak mencapai TMB untuk mengadakan
langkah sebagai pengulangan dari yang dijelaskan di atas.
2.4.

Sistem pada Motor Bakar

2.4.1 Sistem Bahan Bakar
Motor bensin merupakan jenis dari motor bakar, motor bensin kebanyakan
dipakai sebagai kendaraan bermotor yang berdaya kecil seperti mobil, sepeda
motor, dan juga untuk motor pesawat terbang. Pada motor bensin selalu diharapkan

bahan bakar dan udara itu sudah tercampur dengan baik sebelum dinyalakan oleh
busi. Pada motor bakar sering memakai sistem bahan bakar menggunakan
karburator. Pada gambar (2.4) diterangkan skema sistem penyaluran bahan bakar.

Gambar 2.4. Skema sistem penyaluran bahan bakar
(Sumber : Arismunandar, 1983)
Pompa bahan bakar menyalurkan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke
karburator untuk memenuhi jumlah bahan bakar yang harus tersedia didalam
karburasi. Pompa ini terutama dipakai apabila letak tangki lebih rendah daripada
letak karburator. Untuk membersihkan bahan bakar dari kotoran yang dapat
mengganggu aliran atau menyumbat saluran bahan bakar, terutama didalam
karburator, digunakan saringan atau filter. Sebelum masuk kedalam saringan, udara
mengalir melalui karburator yang mengatur pemasukan, pencampuran dan
pengabutan bahan bakar ke dalam, sehingga diperoleh perbandingan campuran
bahan bakar dan udara yang sesuai dengan keadaan beban dan kecepatan poros
engkol. Penyempurnaan pencampuran bahan bakar udara tersebut berlangsung baik
di dalam saluran isap maupun didalam silinder sebelum campuran itu terbakar.

Campuran itu haruslah homogen serta perbandingannya sama untuk setiap silinder,
campuran yang kaya (rich fuel) diperlukan dalam keadaan tanpa beban dan beban

penuh sedangkan campuran yang miskin (poor fuel) diperlukan untuk operasi
normal.
2.4.2. Bahan Bakar
Bensin premium mempunyai sifat anti ketukan yang baik dan dapat dipakai
pada mesin kompresi tinggi pada saat semua kondisi. Sifat-sifat penting yang
diperhatikan pada bahan bakar bensin adalah :
a) Kecepatan menguap (volatility)
b) Kualitas pengetukan (kecenderungan berdetonasi)
c) Kadar belerang
d) Titik nyala
e) Berat jenis
a. Angka Oktan
Angka oktan pada bensin adalah suatu bilangan yang menunjukkan sifat
anti ketukan /berdetonasi. Dengan kata lain, makin tinggi angka oktan semakin
berkurang kemungkinan untuk terjadi detonasi (knocking). Dengan berkurangnya
intensitas untuk berdetonasi, maka campuran bahan bakar dan udara yang
dikompresikan oleh torak menjadi lebih baik sehingga tenaga motor akan lebih
besar dan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat.
Besar angka oktan bahan bakar tergantung pada presentase iso oktan
(C7H18) dan normal heptana (C7H16) yang terkandung didalamnya. Sebagai

pembanding, bahan bakar yang sangat mudah berdetonasi adalah heptana normal
(C7H16), sedang yang sukar berdetonasi adalah iso oktana (C7H18).

Bensin yang cenderung ke arah sifat heptana normal disebut bernilai oktan
rendah (angka oktan rendah) karena mudah berdetonasi, sebaliknya bahan bakar
yang lebih cenderung ke arah sifat iso-oktan (lebih sukar berdetonasi) dikatakan
bernilai oktan tinggi (angka oktan tinggi). Misalnya, suatu bensin dengan angka
oktan 90 akan lebih sukar berdetonasi daripada dengan bensin beroktan 70. Jadi
kecenderungan bensin untuk berdetonasi di nilai dari angka oktannya Iso-oktan
murni diberi indeks 100, sedangkan heptana normal murni diberi indeks 0. Dengan
demikian, suatu bensin dengan angka oktan 90 berarti bahwa bensin tersebut
mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan campuran yang terdiri atas
90% volume iso-oktan dan 10% volume heptana normal.
Tabel 2.1. Angka oktan untuk bahan bakar
Jenis bahan bakar
Premium
Pertamax
Pertamax Plus
Bensol

Angka oktan
88
92
95
100

b. Kestabilan Kimia dan Kebersihan Bahan Bakar
Kestabilan kimia bahan bakar sangat penting, karena berkaitan dengan
kebersihan bahan bakar yang selanjutnya berpengaruh terhadap sistem pembakaran
dan sistem saluran. Pada temperatur tinggi, sering terjadi polimer yang berupa
endapan-endapan gum. Endapan gum (getah) ini berpengaruh kurang baik terhadap
sistem saluran, misalnya pada katup-katup dan saluran bahan bakar.
2.4.3. Sistem Pembakaran
Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi
kesenyawaan bahan bakar dengan oksigen. Mekanisme pembakaran sangat

dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran, sebagaimana
diketahui bahwa bensin mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen.
Ada 3 teori mengenai terbentuknya hidrogen tersebut :
1. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung
dengan oksigen
2. Karbon terbakar lebih dahulu daripada oksigen
3. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan
membentuk senyawa (hidroxilasi) yang kemudian dipecah secara thermis.
(Yaswaki, K, 1994).
Dalam pembakaran hidrokarbon tidak terjadi gejala apabila kondisinya
memungkinkan untuk proses hidroxilasi, hal ini akan terjadi apabila campuran
terdahulu (premixture) antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang
cukup, sehingga memungkinkan masuknya oksigen kedalam senyawa hidrokarbon
(Yaswaki, K, 1994).
Bila oksigen dan hidrokarbon ini tidak tercampur dengan baik, maka akan
terjadi proses cracking dimana akan timbul asap, pembakaran semacam ini disebut
pembakaran tidak normal
Ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi pada pembakaran motor bensin :
1. Pembakaran normal, dimana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat
dan keadaan yang dikehendaki
2. Pembakaran tidak normal, dimana bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak
terbakar sama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki.

1. Pembakaran Normal
Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat
terjadinya loncatan bunga api pada busi, kemudian api membakar gas bakar yang
berada disekelilingnya sehingga semua partikelnya terbakar habis. Di dalam
pembakaran normal, pembagian nyala api terjadi merata diseluruh bagian. Pada
keadaan yang sebenarnya pembakaran bersifat komplek, yang mana berlangsung
pada beberapa phase. Dengan timbulnya energi panas, maka tekanan dan
temperatur naik secara mendadak, sehingga piston terdorong menuju TMB. Grafik
di bawah merupakan grafik pembakaran normal pada motor bensin.

Gambar. 2.5. Pembakaran campuran udara-bensin dan tekanan dalam silinder
(Sumber : Anonim, 1996)
Gambar di atas dengan jelas memperlihatkan hubungan antara tekanan dan
sudut engkol, mulai dari penyalaan sampai akhir pembakaran. Dari grafik dapat
dilihat bahwa beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, busi memberikan
percikan bunga api sehingga mulai terjadi pembakaran, sedangkan lonjakan

tekanan dan temperatur mulai point 2, sesaat sebelum piston mencapai TMA, dan
pembakaran point 3 sesaat sesudah piston mencapai TMA.
2. Pembakaran Tidak Normal
Pembakaran tidak normal dapat menimbulkan knocking dan atau
preignition yang memungkinkan timbulnya gangguan pada motor bensin.
a. Knocking
Seperti telah diterangkan sebelumnya, pada peristiwa pembakaran normal
api menyebar keseluruh bagian ruang bakar dengan kecepatan konstan dan busi
berfungsi sebagai pusat penyebaran. Dalam hal ini campuran bahan bakar dan
udara yang belum terbakar terdesak oleh gas yang sudah terbakar, sehingga tekanan
dan suhunya naik sampai mencapai keadaan hampir terbakar. Jika pada saat ini gas
tadi terbakar dengan sendirinya, maka akan timbul ledakan (detonasi) yang
menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan (knocking noise).
b. Sebab-sebab terjadinya knocking
Lapisan yang telah terbakar akan berekspansi. Pada kondisi lapisan yang
tidak homogen ekspansi lapisan gas tadi akan mendesak lapisan gas lain yang
belum terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik. Bersamaan dengan adanya
radiasi dari ujung lidah api, lapisan gas yang terdesak akan terbakar tiba-tiba.
Peristiwa ini akan menimbulkan letupan (detonasi), mengakibatkan terjadinya
gelombang tekanan yang kemudian menumbuk piston dan dinding silinder
sehingga terdengarlah suara ketukan (knocking).
c. Hal-hal yang menyebabkan knocking
Penyebab Knocking adalah :

1)

Perbandingan kompresi yang tinggi, tekanan kompresi, suhu pemanasan
campuran dan suhu silinder yang tinggi.

2)

Masa pengapian yang cepat.

3)

Putaran mesin rendah dan penyebaran api lambat.

4)

Penempatan busi dan konstruksi ruang bakar tidak tepat, serta jarak
penyebaran api terlampau jauh.

Gambar.2.6. Proses terjadinya detonasi
(Sumber : Suratman, 2003)
2.4.4. Sistem Pengabutan
Untuk membentuk campuran bahan bakar dan udara diperlukan alat yang
disebut karburator. Karburator memiliki beberapa bagian komponen yang masingmasing mempunyai tugas tertentu untuk memenuhi fungsi yang dibebankan pada
karburator. Berikut ini adalah merupakan satu persatu bagian tersebut beserta
fungsinya, yaitu :
1. Mangkok karburator (float chamber), berfungsi untuk menyimpan bahan
bakar pada waktu sebelum digunakan.

2. Klep / jarum pelampung (floater valve), berfungsi mengatur masuknya bahan
bakar ke dalam mangkok karburator.
3. Pelampung (floater), berfungsi untuk mengatur agar tetap posisi bahan bakar
di dalam mangkok karburator.
4. Skep / Katup Gas (throtle valve), berfungsi mengatur banyaknya gas yang
masuk ke dalam silinder.
5.

Pemancar jarum (main nozzle / needle jet), berfungsi
memancarkan bahan bakar waktu akselerasi, besarnya diatur oleh
terangkatnya jarum skep.

6.

Jarum Skep / Jarum Gas (needle jet), berfungsi mengatur
besarnya semprotan bahan bakar dari main nozzle pada waktu akselerasi.

7.

Pemancar Besar (main jet), berfungsi memancarkan bahan bakar
pada waktu putaran tinggi.

8.

Pemancar kecil / stasioner (slow jet), berfungsi memancarkan
bahan bakar waktu langsam / stasioner.

9.

Sekrup Gas / Baut Gas (throttle screw), berfungsi menyetel
posisi skep.

10.

Sekrup Udara / Baut Udara (air screw), berfungsi mengatur
banyaknya udara yang akan dicampur dengan bahan bakar.

11.

Katup Cuk (choke valve), berfungsi menutup udara luar yang
masuk ke karburator sehingga gas menjadi kaya, digunakan pada waktu start.

Gambar 2.7. Konstruksi karburator
( Sumber : Suratman, 2003 )
2.4.5. Sistem Pengapian
Fungsi pengapian adalah memulai pembakaran atau menyalakan campuran
bahan bakar dan udara pada saat dibutuhkan, sesuai dengan beban dan putaran
motor. Sumber api diambil dari tenaga listrik tegangan tinggi yang dapat
memercikkan letusan api diantara elektroda busi tersebut. Sedangkan listrik
tegangan tinggi tersebut diperoleh dengan memanfaatkan magnet atau kumparan
induksi dalam koil.
Sistem penyalaan terutama terdiri atas :
1. Baterai
2. Kumparan penyala (ignition coil)
3. Distributor
4. Kondensator
5. Kontak pemutus
6. Busi

Penyalaan api pada motor bakar, umumnya dibagi atas 2 macam sistem
pengapian, yaitu :
a) Sistem pengapian dengan magnet
Sistem pengapian dengan magnet dapat di tunjukan pada gambar 2.8.
berikut ini :

Gambar 2.8. Rangkaian sistem pengapian dengan magnet
(Sumber : Yasswaki Kiyaku; DM Murdhana, 1998)
b)

Sistem pengapian dengan baterai

Sistem pengapian dengan baterai dapat di tunjukan pada gambar 2.9.
berikut ini :

Gambar 2.9. Rangkaian sistem pengapian dengan baterai
(Sumber : Yasswaki Kiyaku; DM Murdhana, 1998)

2.5. Bagian-bagian Motor
a. Silinder
Silinder adalah sebagai tempat pembakaran campuran bahan bakar dengan
udara untuk mendapatkan tekanan dan temperatur yang tinggi. Akibat adanya
tekanan tinggi dan gesekan-gesekan dinding torak dengan dinding silindernya,
maka pembuatan silinder harus dikerjakan dengan halus, teliti dan baik. Bahan
logam yang dipergunakan adalah bahan yang berkualitas baik sehingga tahan lama,
tahan gesekan, serta tahan terhadap temperatur tinggi. Pada umumnya silinder
dibuat dari baja tuang untuk mesin besar dan untuk mesin kecil terbuat dari bahan
logam alumunium paduan.

Gambar. 2.10. Blok silinder
(Sumber : Yasswaki Kiyaku; DM Murdhana, 1999)
b. Kepala silinder
Pada umunya kepala silinder dibuat dari bahan alumunium paduan. Untuk
menghindarkan kebocoran gas terutama pada langkah kompresi maka pemasangan
packing dan pengencangan sekrup untuk merapatkan kepala silinder terhadap
silindernya harus seteliti mungkin.

c. Torak
Torak atau piston terbuat dari bahan alumunium paduan yang mempunyai
sifat :
a. Ringan
b. Penghantar panas yang baik
c. Pemuaian kecil
d. Tahan terhadap keausan akibat gesekan
e. Kekuatan yang tinggi terutama pada temperatur tinggi

Gambar. 2.11. Torak dan Pena Torak
(Sumber : Croese; Anglin, 1994)
d. Cincin Torak
Cincin torak adalah cincin yang memisahkan dua bagian, yaitu torak dan
silinder. Fungsi cincin torak adalah untuk mempertahankan kerapatan antara torak
dan dinding silinder agar tidak ada kebocoran gas dari ruang bakar ke dalam bak
mesin. Cincin torak juga berfungsi membantu pengontrolan lapisan minyak
pelumas di dinding silinder. Cincin torak dibuat dari besi tuang atau baja campuran
dan digunakan sebagai penekan arah radial ke dinding silinder untuk membentuk
suatu sil / perapat antara silinder dan torak.

Cincin torak tebagi dua jenis dasar :
1.

Cincin kompresi
Cincin kompresi yang secara normal dipasang pada bagian atas
terdiri dari dua cincin. Pada dasarnya cincin kompresi berfungsi untuk
memisahkan (sil / perapat) agar mencegah gas dalam ruang pembakaran
melewati bak mesin.

2.

Ring Pengontrol Oli
Ring ini dipasang pada bagian bawah dan merupakan ring tunggal
yang berfungsi untuk meratakan minyak pada dinding silinder dan mengalirkan
kembali ke panci oli. Ring oli pada dasarnya terdiri dari tiga jenis, yaitu :
a. Ring oli besi tuang (Slotted cast iron oil ring) yang dibuat satu buah
b. Ring oli bentuk segmen terdiri dari dua atau empat buah
c. Satu ekspander atau pengembang yang dipasang dibelakang segmen
berfungsi sebagai pendorong keluar pada dinding silinder

e. Pena Torak
Pena torak berfungsi sebagai pengikat torak terhadap batang penggerak.
Selain itu, pena torak juga berfungsi sebagai pemindah tenaga torak ke batang
penggerak agar gerak bolak-balik dari torak dapat diubah menjadi gerak berputar
pada poros engkol. Pena torak terbuat dari bahan baja paduan yang bermutu tinggi
agar tahan terhadap beban yang sangat besar
f. Batang Penggerak
Batang penggerak menghubungkan torak atau piston ke poros engkol.
Batang penggerak memindahkan gaya torak dan memutar poros engkol. Ketika
berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerakan bolak-

balik torak kedalam gerakan putaran dari poros engkol dan roda gigi, batang
penggerak pada umumnya dibuat dari campuran baja.
g. Poros Engkol
Pada umumnya poros engkol dibuat dari bahan baja. Poros engkol berfungsi
mengubah gerakan bolak-balik yang diterima dari torak menjadi gerakan berputar.
Pada poros engkol biasanya terdapat counter weight yang berfungsi untuk
membalance gaya-gaya yang tidak seimbang dari komponen poros engkol atau dari
komponen mesin yang berputar pada poros engkol. Bagian poros engkol yang
berfungsi sebagai poros disebut journal yang ditumpu oleh dua buah lempengan
bantalan yang disebut bantalan utama (main bearing). Bantalan utama juga
berfungsi sebagai penumpu dari poros engkol agar tidak mudah terpuntir dan
berubah bentuk.

Gambar 2.12. Poros Engkol dan bagian-bagiannya
(Sumber : Crouse; Anglin, 1994)
h. Roda Gaya atau Roda Penerus
Berputarnya poros engkol secara terus menerus adalah akibat adanya
tenaga gerak (energi kinetik) yang disimpan pada roda penerus sebagai kelebihan

pada saat langkah kerja. Roda penerus atau disebut juga roda gila dalam
pembuatannya harus dibalance dengan teliti agar putaran mesin rata tanpa getarangetaran.
i. Bak Mesin
Bak mesin merupakan tempat penempatan poros engkol dan gigi transmisi.
Bak mesin umumnya dibuat dari bahan logam alumunium paduan. Pada jenis
motor 2 langkah pada bagian bak mesinnya terdapat saluran yang dihubungkan
dengan karburator sebagai pemasukan bahan bakar. Pada motor 4 langkah bak
mesin merupakan tempat minyak pelumas sekaligus juga sebagai pendingin
minyak pelumas didalam sirkulasinya.
2.6. Prestasi Motor Bakar
a. Volume Silinder
Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah torak (V 1).
Sedangkan volume TMA dan kepala silinder (tutup silinder) disebut volume sisa
(Vs). Volume total (Vt) ialah isi ruang antara torak ketika berada di TMB sampai
tutup silinder.
V1 = V1 + Vs ......................................................... (2.1)
Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan diameter
silinder (D) dan panjang langkah torak (L) biasanya mempunyai satuan
centimetercubic (cc) atau cubicinch (cu.in).
V1 = luas lingkaran x panjang langkah
V1 =

 r2 x L
1
2

2



V1 =   D  x L


Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume silinder
tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya volume silinder
(Kiyaku & Murdhana, 1998).
b. Perbandingan kompresi
Hasil bagi volume total dengan volume sisa disebut sebagai perbandingan
kompresi
C

V1 Vs
V
1  1 .............................................. (2.2)
Vs
Vs

Dimana :
V1 = volume langkah torak
Vs = volume sisa
Jadi, bila suatu motor mempunyai volume total 56 cu.in dan volume sisa 7
cu.in, maka perbandingan kompresinya adalah ;
C

56
8
7

Hal diatas menunjukkan bahwa selama langkah kompresi, muatan yang ada
di atas torak dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Makin tinggi
perbandingan kompresi, maka makin tinggi tekanannya dan temperatur akhir
kompresi. (Kiyaku & Murdhana, 1998).
b.

Daya Mesin
Pada motor bakar, daya yang berguna adalah daya poros seperti telah

dijelaskan di atas. Daya poros ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam
silinder dan selanjutnya menggerakkan semua mekanisme.

Unjuk kerja motor bakar pertama-tama tergantung dari daya yang
ditimbulkan (Soenarto & Furuhama, 1995).

Gambar 2.13. Alat Tes Prestasi Motor Bakar
(Sumber : Soenarta & Furuhama, 1995)
Pada gambar (2.13) di atas menunjukkan peralatan yang dipergunakan
untuk mengukur nilai yang berhubungan dengan keluaran motor pembakaran yang
seimbang dengan hambatan atau beban pada kecepatan putaran konstan (n), kalau
n berubah, maka motor pembakaran menghasilkan daya untuk mempercepat atau
memperlambat bagian yang berputar. Motor pembakaran ini dihubungkan dengan
dinamometer dengan maksud mendapatkan keluaran dari motor pembakaran
dengan cara menghubungkan poros motor yang akan mengaduk air yang ada
didalamnya. Hambatan ini akan menimbulkan torsi ( T ), sehingga nilai daya (P)
dapat ditentukan sebagai berikut :

P

2 .n.T
(kW)…………………………………..(2.3)
6000

Dimana :
n = putaran mesin (rpm)
T = torsi (N.m)
Torak yang didorong oleh gas membuat usaha. Baik tekanan maupun
suhunya akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi usaha
mekanis. Konsumsi energi panas ditunjukkan langsung oleh turunnya suhu. Kalau
toraknya tidak mendapatkan hambatan dan tidak menghasilkan usaha gas tidak
akan berubah meskipun tekanannya turun.
c. Tekanan Efektif rata-rata
Besar nilai Pi merupakan tekan efektif rata-rata indikator (indikator mean
Effective pressure : IMEP )
Nilai Pi, dapat ditemukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Pi 

Wi
..............................................................(2.4)
Vs

Dengan menggunakan nilai Pi dapat memudahkan perhitungan besar usaha
indikator Wi pada tekanan konstan selama torak pada langkah ekspansi. Pada mesin
4 langkah besar nilai Pi terjadi setiap 2 putaran, sehingga besar nilai Ni indikator
dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
Dengan satuan Si (m3,kPa dan rps)
Ni = Vi . Pi n/2 (kW)............................................(2.5)
Dimana ;
V1 = volume langkah (m3)
Pi = tekanan efektif rata-rata indikator (kPa)
N = putaran mesin (rpm)

Pada mesin 2 langkah besara nilai P i dihasilkan pada tiap putaran, maka
secara teoritis nilai Ni akan menjadi dua kali lebih besar jika dibandingkan dengan
persamaan 4, tetapi pada umumnya besar nilai Pi pada mesin 2 langkah lebih kecil
dibanding dengan mesin 4 langkah. Nilai N i disebut sebagai keluaran indikator
yang menyatakan keluaran, disebabkan adanya tekanan pada torak.
Daya yang dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin disebut sebagai
keluaran efektif (brake mean out put), nilai Ne dapat dirumuskan sebagai berikut :
Ne = V1 . N . BMEP .2 (kW)......................................(2.6)
Besar keluaran efektif dapat diukur menggunakan sebuah dinamometer.
Nilai BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata (brake mean effective
pressure ). Besar nilai Ne yan ditentukan oleh produk dari volume langkah V 1,
kecepatan putaran dan BMEP yang berhubungan dengan tekanan gas rata-rata
merupakan keluaran suatu pembakaran yang bermanfaat. BMEP adalah besar nilai
yang menunjukkan daya mesin setiap satuan volume silinder pada putaran tertentu
dan tidak tergantung dari ukuran motor bakar (Soenarta & Furuhama, 1995).
Besar nilai BMEP dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut :
BMEP 

60.P.z
................................................................(2.7)
Vd .n

Dimana :
P

= daya (kW)

N = putaran mesin (rpm)
Vd = volume langkah total silinder
Z

= 2 untuk mesin 4 langkah, 1 untuk mesin 2 langkah

d. Menentukan Efisiensi Energi
1. Efisiensi Thermis
Perbandingan antara energi yang dihasilkan dan energi yang
dimasukkan pada proses pembakaran bahan bakar disebut efisiensi thermis
rem (brake thermal efficiency) dan ditentukan sebagai berikut ;
bt 

860
100(%) ..................................... (2.8)
SFC.H

Dimana :
H = nilai kalor untuk bahan bakar
SFC = konsumsi bahan bakar sfesifik
(sumber : Soenarto & Furuhama, 1995)
Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya
semakin tinggi berat jenis maka semakin rendah nilai kalornya (Kiyaku &
Murdhana, 1998).
Besar efisiensi thermis ( bt ) bervariasi tergantung dari tipe motor dan
cara pengoperasiannya. Angka ini akan naik sampai 84 % untuk motor diesel
dengan putaran rendah, sedang pada motor diesel biasanya 34 – 50 %, motor
otto 25 – 33%, pada motor dua langkah maka akan semakin turun lagi
(Soenarta &Furuhama, 1995).
2. Konsumsi Bahan Bakar
Besar pemakaian bahan bakar spesific (SFC) ditentukan dalam g/PSh
atau g/kWh dan umum digunakan daripada ηbt. Besar nilai SFC adalah
kebalikan dari pada ηbt. Penggunaan bahan bakar dalam gram / jam Ne dapat
ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

SFC 

m f  kg
 kWh  ........................................... (2.9)

P 

Dimana :
SFC

= konsumsi bahan bakar sfesifik (kg/kWh)

P

= daya mesin (kW)

Sedangkan nilai mf dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
b 3600
mf  .
.bb  Kg jam ................................. (2.10)
t 1000

Dimana :
b

= volume 3 buret (cc)

t

= waktu (detik)

ρbb = berat jenis bahan bakar (kg / 1)
mf = adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu
(Soenarta & Furuhama, 1995)
Nilai kalor mempunyai hubungan berat jenis pada umumnya semakin
tinggi berat jenis maka semakin rendah kalornya. Pembakaran dapat
berlangsung dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna. Jika bahan
bakar tidak mengandung bahan-bahan yang tidak dapat terbakar, maka
pembakaran akan sempurna sehingga hasil pembakaran berupa gas
pembakaran saja.
Panas yang keluar dari pembakaran didalam silinder, motor akan
memanaskan gas pembakaran sedemikian tinggi, sehingga gas-gas itu
memperoleh tekanan yang lebih tinggi pula. Tetapi bilamana bahan bakar
tidak terbakar dengan sempurna, sebagian bahan bakar itu akan tersisa. Maka

akan terjadi selain gas-gas pembakaran, juga sisa-sisa pembakaran yang lama,
apabila dibiarkan lama kelamaan akan menjadi liat bahkan menjadi keras.
Akibat yang demikian, maka panas yang terjadi tidak banyak, sehingga suhu
dari gas pembakaran turun dan tekanan gas akan turun pula.
Jadi dapat disimpulkan bahwa pembakaran yang kurang sempurna dapat
berakibat :
1.

Kerugian panas dalam motor jadi besar, sehingga efisiensi motor
menjadi turun. Usaha dari motor turun pula pada penggunaan bahan bakar
yang tetap.

2.

Sisa pembakaran terdapat pula pada lubang pembuangan antara
katup dan dudukannya, terutama pada katup buang sehingga katup tidak
dapat menutup dengan rapat.

3.

Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang melekat antara
torak dan dinding silinder menghalangi pelumasan, sehingga torak dan
silinder mudah aus.

2.7. Teknologi Kawasaki Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang
Kawasaki mencatat gas buang Ninja sebagai berikut: 0,49 gram/km karbon
monoksida (CO), 0,55 gram/km hidrokarbon(HC), dan 0,016 gram/km nitrogen
oksida (NOx). Teknologi yang digunakan kawasaki yaitu Super KIPS (Kawasaki
Integrated Powervalve System), , HSAS (high performance secondary air system),
converter katalis, super electrofussion cylinder, serta memakai karburator.
a. Super KIPS
Super KIPS (Kawasaki Integrated Powervalve System) adalah suatu
mekanisme klep yang mengontrol gas buang pada exhaust port. Super KIPS

berfungsi membuka pada putaran/rpm tinggi yang berfungsi terutama untuk
menghasilkan tenaga ( power ) yang maksimal. Dengan adanya klep tersebut, pada
waktu putaran mesin rendah, campuran sisa pembakaran termasuk didalamnya
unsur HC, yang pada mesin 2-tak biasa akan terbuang, dapat dicegah untuk keluar
sehingga kadar HC yang dihasilkan menjadi rendah dalam sisa gas buangnya.
Bagian terpenting dari Super KIPS adalah adanya klep (valve) yang
difungsikan pada lubang pembuangan. Katup/klep ini berfungsi karena mekanisme
tertentu di dalam mesin. Katup ini berfungsi membuka pada kecepatan/RPM di atas
7000-8500. Katup ini akan berfungsi membuka pada RPM tinggi, agar
pembuangan gas sisa pembakaran dapat berlangsung lebih sempurna. Sebaliknya
katup ini akan berfungsi menutup pada RPM rendah untuk menghindarkan
terbuangnya campuran bensin-udara yang baru masuk ke ruang bakar dan karter.

Gambar 2.14. Super KIPS
b. HSAS
HSAS (High Performance Secondary Air Sustem) yaitu suatu saluran udara
bersih yang langsung disuntikkan ke ruangan (chamber) dimana gas buang dari
ruang bakar bermuara. Pada akhir saluran udara ini ditempatkan mekanisme reedvalve, yang hanya membuka pada saat tekanan dalam chamber rendah (pada waktu
putaran mesin rendah). Pada saat tekanan dalam chamber tinggi (pada waktu

putaran mesin tinggi) reed valve tertutup. Pada waktu klep Super KIPS membuka
(pada RPM tinggi) HSAS berfungsi menutup, sebaliknya pada waktu putaran
mesin rendah klep Super KIPS menutup, HSAS berfungsi membuka, pada saat
terbuka itulah udara segar masuk ke exhaust chamber. Kegunaan utama HSAS
adalah mempercepat reaksi oksidasi dalam catalylic converter dengan cara
menginduksi udara segar ke dalam campuran gas sisa pembakaran serta
membentuk campuran gas yang padat oksigen.

Gambar 2.15. Perangkat dalam HSAS
c. Catalytic Converter
Catalytic Converter yang dikembangkan oleh Kawasaki juga disebut
sebagai "two stage catalyst" yaitu ditambahkannya precatalytic converter yang
tujuannya adalah meningkatkan temperatur gas buang pada saat memasuki
Catalytic Converter utama agar didapat pemurnian yang lebih sempurna. Logam
yang digunakan pada Catalytic Converter termasuk logam mulia yaitu Platinum
dan Rhodium, yang mempunyai kemampuan yang sangat baik dalam memurnikan
gas CO (Carbon Monoxide = Karbon Monoksida) serta HC (Hydro Carbon =
Hidro Karbon). Setelah melewati Catalytic Converter, kedua gas beracun ini akan
berubah bentuk menjadi gas Karbondioksida (CO2) dan air yang tidak beracun.

.
Gambar 2.16. Catalytic Converter
d. Super Electrofusion Cylinder
Super Electrofussion Cylinder tidak langsung berhubungan dengan gas
NOx (Nitrogen Oxida) dan CO (Carbon Monoksida) ataupun HC (Hidro Carbon)
tapi lebih ke arah kabut asap yang selalu menyelimuti bila motor 2 tak. Dalam
Super Electrofussion Cylinder dimana silinder seakan memiliki pori-pori yang
dapat menahan oli pelumas didalamnya sehingga penggunaan oli tidak berlebihan.
Bagian dalam dari silinder tersebut terbuat melalui proses elektro-fusi dari logam
tertentu, yaitu molybdenum dan High Carbon Steel. Kawat molybdenum dan kawat
high carbon steel dengan diameter 1,4mm dimasukkan bergantian sepanjang
silinder kemudian dialiri listrik sebesar 15.000 volt ("diledakkan"- untuk
molybdenum 15.000 volt dan High Carbon Steel 13.000 volt) sehingga logam
tersebut berubah bentuk menjadi partikel-partikel yang melebur ke permukaan
silinder dan membentuk lapisan logam khusus yang sangat tipis di bagian dalam
silinder tersebut (martensite = susunan besi dan karbon yang kuat). Proses tersebut
diulang beberapa kali (Molybdenum 7 kali, High Carbon Steel 14 kali) sehingga
terbentuk lapisan yang sangat kuat (ketebalannya kurang lebih 0,070 mm).
Permukaan lapisan hasil peledakan ini bersifat dapat menyerap dan menahan oli
pelumas (porous) dimana dalam celah-celah halus inilah oli akan tinggal di

dalamnya sehingga terhindar adanya gesekan langsung antara dinding silinder
dengan piston. Jadi disamping lapisan hasil elektro-fusi tersebut sangat kuat,
lapisan itu menjamin pelumasan yang terus menerus bagi gesekan piston dengan
dindingnya. Boleh dikatakan dengan sistem elektrofusi ini silinder tidak perlu di
korter ( oversize ) disamping bahwa sistem ini menjamin pemakaian oli yang
cukup, yang tentu juga mengurangi kemungkinan terbakarnya oli secara berlebihan
yang menyebabkan knalpot mengeluarkan polusi berupa asap putih.

Gambar 2.17. Super Electrofussion Cylinder
2.8. Emisi Gas Buang
Emisi gas buang didefinisikan sebagai zat/unsur dari pembakaran di dalam
ruang bakar yang dilepas ke udara yang ditimbulkan oleh kendaraan bermotor.
Pembakaran di ruang bakar yang tidak sempurna menyebabkan emisi yang bersifat
polutan, seperti HC, CO, NOx, Pb Sox, dan lainnya.
a. Carbon Monoksida (CO)
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon
monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon
dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon monoksida merupakan
senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas

yang tidak berwarna. Tidak seperti senyawa CO mempunyai potensi bersifat racun
yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah
yaitu hemoglobin.
Pada konsentrasi normal, karbon monoksida di udara bebas tidak
berpengaruh besar terhadap property maupun mahluk hidup. Pada konsentrasi yang
lebih tinggi, karbon monoksida dapat secara serius mempengaruhi metabolisme
pernapasan manusia. Karbon monoksida mempunyai afinitas terhadap hemoglobin
dalam darah (COHb) yang lebih tinggi daripada oksigen; dengan demikian
mengurangi kemampuan darah untuk membawa oksigen. Kekurangan oksigen
dalam aliran darah dan jaringan tubuh akan menurunkan kinerja tubuh dan pada
akhirnya dapat menimbulkan kerusakan pada organ-organ tubuh. Gejala yang
umumnya timbul akibat pemaparan terhadap karbon monoksida dalam konsentrasi
tinggi untuk waktu yang lama adalah gangguan sistem saraf, lambatnya refleks dan
penurunan kemampuan penglihatan.
b. Nitrogen Oksida (NOx)
Senyawa nitrogen oksida yang sering menjadi pokok pembahasan dalam
masalah polusi udara adalah NO dan NO2. Kedua senyawa ini terbuang langsung
ke udara bebas dari hasil pembakaran bahan bakar. NO2 yang mudah larut dalam
air dapat membentuk asam nitrit atau asam nitrat menurut reaksi:
2 NO2 + H2O ---- HNO3 + HNO2 (asam nitrat dan asam nitrit)
3 NO3 + HO ---- 2 HNO3 + NO (asam nitrat dan nitrogen oksida)
Asam nitrat dan asam nitrit akan jatuh bersama dengan hujan dan bergabung
dengan ammonia (NH3) di atmosfer dan membentuk ammonium nitrat (NH4NO3)

yang merupakan sari makanan bagi tumbuhan. Dengan kemampuan yang tinggi
untuk menyerap sinar ultraviolet, NO2 memainkan peranan penting dalam
pembentukan kontaminan ozon (O3). Tidak seperti gas polutan lainnya yang
mempunyai daya destruktif tinggi terhadap kesehatan manusia, NO merupakan gas
inert dan ‘hanya’ bersifat racun. Sama halnya dengan CO, NO mempunyai afinitas
yang tinggi terhadap oksigen dibandingkan dengan hemoglobin dalam darah.
Dengan demikian pemaparan terhadap NO dapat mengurangi kemampuan darah
membawa oksigen sehingga tubuh kekurangan oksigen dan mengganggu fungsi
metabolisme. Namun NO2 dapat menimbulkan iritasi terhadap paru-paru. Pada
tumbuhan, NO tidak bersifat merusak namun NO2 menimbulkan sedikit kerusakan
pada tumbuhan. Polutan sekunder dari NOx seperti PAN dan O3 justru mempunyai
daya perusak yang lebih tinggi pada tumbuhan. Konsentrasi NO2 yang tinggi pada
udara bebas dapat memudarkan warna tekstil, memberi warna kuning pada tekstil
berwarna putih, dan mengoksidasi logam.
c. Hidrokarbon (HC)
Pembakaran tak sempurna pada kendaraan juga menghasilkan gas buang
yang mengandung hidrokarbon, termasuk di dalamnya senyawa alifatik dan
aromatik yang terdapat dalam bahan bakar. Senyawa alifatik terdapat dalam
beberapa macam gugus yaitu alkana, alkena, alkuna.
Alkena atau olefin merupakan senyawa tak jenuh dan sangat aktif di
atmosfer terhadap reaksi fotokimia. Oleh karena itu penelitian terhadap polutan
alkena menjadi sangat penting, terlebih lagi dengan munculnya polutan sekunder
yang berasal dari reaksi fotokimia alkena, seperti peroksiasetil nitrat (PAN) dan

ozon (O3). Salah satu senyawa alkena yang cukup banyak terdapat pada gas buang
kendaraan adalah etilen. Penelitian menunjukkan bahwa etilen dapat mengganggu
pertumbuhan tomat dan lada, juga merusak struktur dari anggrek. Alkuna,
meskipun lebih reaktif dari alkena namun jarang ditemukan di udara bebas dan
tidak menjadi masalah utama dalam pencemaran udara akibat gas buang kendaraan.
d. Pengendalian Emisi Gas Buang
Sistem-sistem untuk pengendalian emisi gas buang adalah sebagai berikut.
1. Sistem injeksi udara
Tujuannya adalah untuk mendorong oksidasi setiap residu
hidrokarbon atau karbon monoksida. Instalasi tipikalnya terdiri dari sebuah
kompresor yang digerakkan mesin yang mengirimkan udara yang telah
tersaring pada tekanan rendah ke setiap port katup pembuangan. Cara kerjanya
berlangsung dengan menggunakan rangkaian pipa dan tabung yang terhubung
ke sebuah peralatan (manifold), dan selanjutnya terhubung dengan kompresor
udara melalui pipa suplai. Oksigen dalam udara itu terkirim sehingga
bergabung dengan gas-gas pembakaran yang tidak terbakar untuk memicu
pembakaran yang lebih sempurna dan polusi udara yang lebih rendah. Sebuah
katup pemeriksa dipasang pada jalan masuk ke peralatan distribusi, sehingga
bila tekanan gas pembuangan melebihi udara yang dikirimkan, ia akan
menutup dan menghalangi gas-gas buangan mengalir kembali ke kompresor.
Katup anti ledakan juga dipasang pada sistem tersebut. Metode kontrol ini
berhasil tetapi mahal untuk mengadakannya, selain itu konsumsi bahan
bakarnya boros karena harus menggunakan campuran udara dan bahan bakar

yang lebih banyak dari biasanya serta memerlukan daya yang lebih besar
untuk menggerakkan kompresor.
2. Sistem resirkulasi gas buangan (EGR)
Metode yang efektif untuk mengurangi emisi oksida-oksida nitrogen
adalah mencairkan campuran udara dan bahan bakar yang masuk dengan gas
buangan yang relatif diam, yang keluar dari peralatan buangan dan dialirkan
ke peralatan penyerap. Tujuan dari resirkulasi sekitar 15 persen gas buangan
dengan cara ini adalah untuk mengurangi pembentukan awal dari oksida
nitrit, oksida utama dari

emisi buangan nitrogen, dengan menurunkan

kecepatan api dan suhu puncak yang dicapai dalam ruang-ruang pembakaran
mesin. Dalam praktiknya, ternyata penting untuk memodifikasi sistem tersebut
agar resirkulasi gas buangan dapat dihilangkan di bawah suhu operasi normal
untuk meningkatkan respons mesin dan juga selama waktu idle untuk
menghindari operasi yang kasar, dan mengurangi operasi dalam full-throttle
untuk mendapatkan kinerja mesin maksimum. Untuk memenuhi persyaratanpersyaratan ini, dipasang sebuah katup pengukur aliran yang biasa disebut
katup EGR pada sistem itu dan dibuat agar peka terhadap depresi peralatan
penyerap dan suhu pendingin. Jika digunakan sendiri, sistem ini pada akhirnya
tidak mampu mencapai level emisi NOx rendah yang dituntut oleh undangundang Amerika.
3. Sistem reaktor termal
Metode lain untuk membatasi jumlah hidrokarbon yang tidak
terbakar dan gas-gas karbon monoksida yang dikeluarkan dari mesin adalah
menggantikan

manifold pembuangan konvensional dengan reaktor termal

yang tertutup rapat dan berkapasitas lebih besar yang berperan sebagai ruang
pembakaran sekunder. Jadi ia memungkinkan terjadinya pembakaran lanjutan
terhadap gas-gas buangan dengan meningkatkan efek-efek dari suhu dan
waktu dalam perjalanan mereka dari mesin ke sistem pembuangan. Untuk
membantu oksidasi lanjutan dari hidrokarbon dan karbon monoksida yang
masih ada dalam aliran pembuangan, sebuah kompresor penginjeksi udara
yang digerakkan oleh mesin kadang-kadang digunakan untuk memaksa udara
bersih masuk ke dalam reaktor termal; cara lainnya, mesin adalah mesin
dijalankan dengan campuran yang sangat rendah. Ketika menggunakan cara
ini, reaktor-reaktor termal dapat dibagi ke dalam reaktor termal besar dan
kecil. Suhu internal dari reaktor termal bisa mencapai 1000 0C dan karena itu
perlu dibuat dari material yang mahal, juga menimbulkan macam-macam
masalah akibat suhu underbonnet yang sangat tinggi.
4. Konverter Katalitis
Konstruksi sebuah konverter katalitis mirip dengan tampilan
eksternal sebuah silencer (peredam) biasa, tetapi di dalamnya sistem katalitis
terdiri dari keramik atau elemen sarang lebah metalik yang lebih kuat. Elemen
ini dikenal dengan nama berbeda-beda ‘substrat’ atau ‘monolit’ dan area
permukaannya yang sangat besar semakin bertambah oleh penggunaan
washcoat bertekstur kasar, sebelum dilapisi dengan lapisan katalis halus 40-50
mikron. Lapisan katalis halus biasanya adalah campuran logam-logam mulia
(tidak mudah berkarat) dengan platinum, atau palladium, yang digunakan
untuk mengakselerasi oksidasi hidrokarbon dan karbon monoksida untuk
mengurangi oksida-oksida nitrogen. Substrat keramik ditopang sarung berisi

baja nirkarat, yang tidak hanya melindungi elemen itu terhadap vibrasi sistem
pembakaran tetapi juga mengakomodasi karakteristik ekspansi dan kontraksi
termalnya yang cepat. Substrat dan medium penopangnya selanjutnya ditutup
di dalam casing yang terbuat dari baja nirkarat. Sebaliknya, substrat metalik
dapat dilas pada casing baja nirkarat agar lebih tahan lama. Casing itu sendiri
dibentuk dengan ujung-ujung kerucut yang berhubungan dengan perpipaan
sistem pembuangan dan tujuannya adalah untuk membantu aliran gas melalui
konverter.

Gambar 2.18. Catalytic Converter
Dari sistem pengendalian emisi gas buang yang paling efektif adalah
Catalytic Converter karena merupakan penyempurna dari sistem-sistem dalam
pengendalian emisi gas buang. Dengan lapisan katalis halus yang berupa campuran
logam-logam mulia (tidak mudah berkarat) yaitu platinum, atau palladium, yang
berguna untuk mengakselerasi oksidasi hidrokarbon, karbon monoksida dan
rhodium untuk mengurangi oksida-oksida nitrogen. Untuk mengontrol emisi

hidrokarbon dan karbon monoksida dan biasanya digabung dengan injeksi udara
dari kompresor yang digerakkan mesin, hal itu bertujuan untuk menyediakan
oksigen dalam jumlah yang cukup guna menyempurnakan pembakaran campuran
udara-bahan bakar yang banyak mengandung stoikiometri. Selain itu konverter
katalitis ditempatkan pada jarak yang dekat dengan manifold pembuangan karena
penambahan panas akan mempercepat rekasi kimia, sehingga kurang efektif untuk
bekerja sebelum suhunya mencapai sekitar 2500C.