Study Kasus : Efek Variasi Tekanan Nozel Terhadap Emisi Gas Buang Kenderaan Roda Empat 2300cc.

## Tambos August Sianturi
Dosen Teknik Mesin Universitas Darma Agung

## Abstrack
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek tekanan nozel terhadap emisi gas buang HC  (ppm)  dan  CO  (%),  dengan  mevariasikan  tekanan  nozzel  dan  variasi  putaran menggunakan  Sampel  penelitian engine  stand 2300  CC,  bahan  bakar  solar.  Melalui variasi  putaran  1000  rpm,  2000  rpm,  3000  rpm  dan  tekanan  nozzel  130  kg/cm 2 ,  140 kg/cm 2 ,  dan  150  kg/cm 2 diukur  emisi  gas  buang  pada engine  smoke  tester .  Data penelitian  ditabulasi  dan  dilanjutkan  analisis  menggunakan  program excel .  Hasil penelitian  menyimpulkan  bahwa  variasi  tekanan  nozzel  dan  putaran    berpengaruh terhadap emisi gas buang, nilai emisi gas buang HC (ppm) paling rendah pada tekanan nozzel  130  kg/cm 2 pada  putaran  1000  rpm,  sementara  nilai  emisi  gas  buang  CO  (%) paling rendah terjadi pada tekanan nozzel 140 kg/cm 2 pada putaran 3000 rpm.
Kata Kunci : HC (ppm), CO (%), Nozzel

## 1. PENDAHULUAN
Sistem  bahan  bakar  merupakan sistem yang sangat vital bagi keberhasilan  operasi  suatu  motor  diesel mengingat  bahwa  sangat  berkaitan dengan  penyediaan  tenaga  yang  berasal dari bahan bakar.
Sistem  pengabutan  bahan  bakar harus  sempurna,  karena  bila  sistem pengabutan  bahan  bakar  yang  tidak sempurna akan menyebabkan kekurangan  tenaga  atau  tidak  maksimal dan hal ini akan menimbulkan kerugian tenaga serta mempengaruhi daya
motor.[1] Injector  Salah  satu  komponen
utama  dalam  sistem  bahan  bakar  diesel di antarnya adalah injector atau pengabut  atau  Nozle.  Injector  berfungsi untuk  menghantarkan  bahan  bakar diesel  dari injection  pump ke  dalam
silinder  pada  setiap  akhir  langkah kompresi dimana torak (piston) mendekati  posisi  TMA.  Injector  yang dirancang  sedemikian  rupa  merubah tekanan  bahan  bakar  dari  injection pump  yang  bertekanan  tinggi  untuk membentuk  kabut  yang  bertekanan antara  60  sampai  200  kg/cm²,  tekanan ini  mengakibatkan  peningkatan  suhu pembakaran didalam silinder meningkat menjadi  600°C.  Tekanan  udara  dalam bentuk  kabut  melaui  Injector  ini  hanya berlangsung  satu  kali  pada  setiap siklusnya  yakni  pada  setiap  akhir langkah  kompresi  saja  sehingga  setelah sekali  penyemprotan  dalam  kapasitas tertentu  dimana  kondisi  pengabutan yang  sempurna  maka  injector  yang dilengkapi dengan jarum yang berfungsi untuk  menutup  atau  membuka  saluran injectror  ini  sehingga  kelebihan  bahan
bakar  yang  tidak  mengabut  akan dialirkan  kembali  kebagian  lain  atau  ke tangki  bahan  bakar  sebagai  kelebihan aliran ( over flow ).[2]
Di  Indonesia,  kuranglebih  70% pencemaran  udara  disebabkan  oleh emisi  kendaraan  bermotor.  Emisi  gas buang  dari  kendaraan  bermotor  dapat menimbulkan  dampak  negatif,  baik terhadap  kesehatan  manusia  maupun lingkungan.
Pertumbuhan jumlah kendaraan  bermotor  yang  semakin meningkat  dari  tahun  ketahun  sehingga pulosi  akibat  emisi  kendaraan  akan semakin  berbahaya  bagi  kehidupan manusia  dan  lingkungannya.  Menurut data terakhir dari Gaikindo pertumbuhan pasar penjualan kendaraan baru  untuk  roda  4  naik  hampir  25% padatahun 2010. Sedangkan
pertumbuhan  pasar  penjualan  sepeda motor  naik  hampir  35  %  pada  tahun 2013.
Bahaya  gas  buang  kendaraan bermotor terhadap kesehatan tergantung dari toksiat (daya racun) masing-masing senyawa  dan  seberapa  luas  masyarakat terpajan  olehnya.  Beberapa  faktor  yang berperan  di  dalam  ketidakpastian  setiap analisis  resiko  yang  dikaitkan  dengan gas  buang  kendaraan  bermotor  antara lain adalah :
a. Definisi  tentang  bahaya  terhadap kesehatan yang digunakan
b. Relevansi dan interpretasi hasil studi epidemiologi dan eksperimental
Realibilitas dari data pajanan
c. Jumlah manusia yang terpajan
d. Keputusan untuk menentukan kelompok  resiko  yang  mana  yang akan dilindungi
e. Interaksi antara berbagai senyawa di dalam  gas  buang,  baik  yang  sejenis maupun antara yang tidak sejenis
f. Lamanya  terpajan  (jangka  panjang atau  pendek)  Pada  umumnya  istilah dari bahaya terhadap kesehatan yang digunakan  adalah  pengaruh  bahan pencemar  yang  dapat  menyebabkan meningkatnya  resiko  atau  penyakit atau  kondisi  medik  lainnya  pada seseorang ataupun kelompok orang.
Pengaruh  ini  tidak  dibatasi hanya  pada  pengaruhnya  terhadap penyakit  yang  dapat  dibuktikan  secara klinik  saja,  tetapi  juga  pada  pengaruh yang pada suatu mungkin juga dipengaruhi faktor lainnya seperti umur misalnya.  Telah  banyak  bukti  bahwa anak-anak dan para lanjut usia merupakan  kelompok  yang  mempunyai resiko  tinggi  di  dalam  peristiwa pencemaran udara.[3]
Untuk  bahan  pencemar  yang sifatnya  lebih  stabil  sperti  limbah  (Pb), beberapa hidrokarbon-halogen dan hidrokarbon  poliaromatik,  dapat  jatuh ke  tanah  bersama  air  hujan  atau mengendap bersama debu, dan mengkontaminasi tanah dan air.
Senyawa tersebut selanjutnya juga dapat masuk  ke  dalam  rantai  makanan  yang pada  akhirnya  masuk  ke  dalam  tubuh manusia  melalui  sayuran,  susu  ternak, dan  produk  lainnya  dari  ternak  hewan. Karena  banyak  industri  makanan  saat ini  akan  dapat  memberikan  dampak
yang  tidak  diinginkan  pada  masyarakat kota maupun desa.
Walaupun  gas  buang  kendaraan bermotor  terutama  terdiri  dari  senyawa yang  tidak  berbahaya  seperti  nitrogen, karbon  dioksida  dan  uap  air,  tetapi didalamnya  terkandung  juga  senyawa lain  dengan  jumlah  yang  cukup  besar yang  dapat  membahayakan  gas  buang membahayakan    kesehatan  maupun lingkungan.  Bahan  pencemar  yang terutama  terdapat  didalam  gas  buang kendaraan  bermotor    adalah  karbon monoksida  (CO),  berbagai  senyawa hindrokarbon,  berbagai  oksida  nitrogen (NOx)  dan  sulfur  (SOx),  dan  partikulat debu  termasuk  timbel  (PB).  Bahan bakar  tertentu  seperti  hidrokarbon  dan timbel  organik,  dilepaskan  keudara karena  adanya  penguapan  dari  sistem bahan bakar,
Berdasarkan permasalahan- persamasalahan  diatas,  maka  perlu dilakukan  penelitian  tentang  pengaruh tekanan  nozzel    terhadap  tingkat  emisi gas buang dan diharapkan penelitian ini
bisa menjadi solusi untuk permasalahan-permasalan tersebut.[5] 1.1. Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah berdasarkan  judul  penelitian  adalah sebagai berikut : Berdasarkan latar belakang
masalah  dan  batasan  masalah  di  atas dirumuskan  masalah  dalam  penelitian ini sebagai berikut : 1. Seberapa besarkah pengaruh tekanan  nozzel  130  kg/cm 2 dan putaran  1000  rpm,  2000  rpm,  3000
rpm  terhadap  tingkat  emisi  gas buang CO dan HC?
2. Seberapa besarkah pengaruh tekanan  nozzel  140  kg/cm 2 dan putaran  1000  rpm,  2000  rpm,  3000 rpm  terhadap  tingkat  emisi  gas buang CO dan HC?
3. Seberapa besarkah pengaruh tekanan  nozzel  150  kg/cm 2 dan putaran  1000  rpm,  2000  rpm,  3000 rpm  terhadap  tingkat  emisi  gas buang CO dan HC?
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian senantiasa dibuat konsisten dengan rumusan masalah. Berdasarkan rumusan masalah di  atas,  penelitian  bertujuan  untuk mengetahui:
1. Pengaruh tekanan nozzel 130 kg/cm 2 dan putaran 1000 rpm, 2000 rpm,  3000  rpm  terhadap  tingkat emisi gas buang CO dan HC?
2. Pengaruh tekanan nozzel 140 kg/cm 2 dan putaran 1000 rpm, 2000 rpm,  3000  rpm  terhadap  tingkat emisi gas buang CO dan HC?
3. Pengaruh tekanan nozzel 150 kg/cm 2 dan putaran 1000 rpm, 2000 rpm,  3000  rpm  terhadap  tingkat emisi gas buang CO dan HC?
1.3. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan akan mempunyai manfaat:
1. Setelah  diketahui  tekanan  nozzel yang paling bagus untuk menghasilkan  emisi  yang  ramah lingkungan  akan  bermaanfaat  bagi masyarakat.
2. Sebagai  bahan  pertimbangan  dan perbandingan  bagi  pengembangan penelitian  sejenis  dimasa  yang  akan datang.

## 2. Metodologi Penelitian
Metode yang dipilih dalam penelitian ini adalah metode
eksperimen.  Dengan  metode  penelitian eksperimen  dapat  diartikan  sebagai metode  penelitian  yang  digunakan untuk  mencari  pengaruh  perlakuan tertentu  terhadap  yang  lain  dalam kondisi yang terkendali.

## 2.1. Media Dan Alat Penelitian
Media  dan  alat  yang  digunakan
dalam pelaksanaan penelitian (eksperimen)  : Tabel 1 Media dan Alat penelitian No Nama Bahan Merk Spesifikasi  Jumlah 1 Mesin duduk Isuzu C190 2300 cc 1 unit 2 Tool Set Kawan Lama 1 Set 1 unit 3 Engine smoke tester Koen Diesel 1 Set 4 Timing Ligt /Tacho meter Sincro 1 set
5 Nozel Tester Maks 50 bar 1 6 Solar 5 Liter Cetane Number 48 10 liter
2.2. Diagram Alir
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
a. Persiapan alat dan bahan Merupakan studi lapangan dengan
melakukan  interaksi  dengan  beberapa  orang pada  saat  pengujian  pengaruh  tekanan nozzel  terhadap  emisi  gas  buang,  dan  alat yang  digunakan  ada  pada  sub  bab  2.1  pada tabel  2.  selain  itu  dilakukan  studi  literatur yang  berkaitan  dengan  pengaruh  tekanan terhadap konsumsi bahan bakar.
b. Pengaturan mesin
Berdasarkan latar belakang penelitian tentang  pengaruh  tekanan  nozel  terhadap emisi  gas  buang  dilakukan  oleh  beberapa
orang  melalui  beberapa  metode.  Pada  sub
No Faktor A Fakt or B Hasil Pengujian Putara n
(rpm) Teka nan Noze l (%)
HC (ppm)
Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Rata2 1 1000 130 12 12,1 12,1 12,1 12 12,06 2 2000 130 28 28,1 28,2 28 28,2 28,1 3 3000 130 48,5 48,1 50 48,5 48 48,62 4 1000 140 12,5 12,2 12,2 12 12,2 12,5 5 2000 140 28,1 30 30 28,1 28,4 28,92 6 3000 140 48,5 48 47,5 48 48,2 48,04 7 1000 150 13 13 12,8 13 13 13,56 8 2000 150 28,4 31 28,5 31 30 29,78 9 3000 150 48,8 48,8 48,6 48,4 48,4 48,6
bab 1.3 mesin/engine yang digunakan adalah mesin  kendaraan  roda  4  dengan  putaran 1000 rpm, 2000 rpm, dan 3000 rpm.
c. Eksperimen Variasi Faktor dan Level
Mengacu  pada  metode  penelitian.  Pengaruh tekanan  nozzel  terhadap  emisi  gas  buang adalah  menggunakan  kombinasi  dari  semua variabel menggunakan full faktorial sedikitnya 5 x 9 =  45 percobaan.
d. Selesai Pengujian
Selama  melakukan  proses  pengujian  data- data yang dibutuhkan dicatat, lalu setelah itu data tersebut diolah menjadi bahan eksperimen  seperti  sub  bab  3.5.  kombinasi variabel  dan  level  yang  akan  diteliti  serta data  tersebut  sudah  diberikan  penjelasan pada batasan masalah penelitian ini e.

## e. Pengolahan Data
Setelah data terkumpul dari  hasil pengujian, maka data  jumlah  variabel  dan  jumlah  level yang  akan  dijadikan  obyek  penelitian, diperoleh kombinasi 2 variabel dan 3 level. f. Analisa Data
Analisa  data  mengacu  metode  penelitian untuk mendapatkan emisi gas buang, dimana data  tersebut  akan  didapat  dari  alat  ukur engine  smoke  tester.  Kemudian  dianalisis dengan program excel.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  merupakan  data  hasil pengujian secara langsung. Pada penelitian  ini  diperlukan  alat  uji  yaitu engine  smoke  tester  untuk  menguji emisi gas buang CO dan HC.
Tabel 2  Data Pengukuran Emisi Gas Buang CO (%)
Tabel 3  Data Pengukuran Emisi Gas Buang HC (ppm)

## 3.1. Grafik Respon Rerata Emisi Gas Buang CO Dan HC.
Grafik  respon  rerata  pengujian emisis  gas  buang  CO  dan  HC dilakukan dengan menggunakan program  excel  untuk  melihat  pengaruh langsung  tekanan  nozel  terhadap  emisi gas  buang  CO  dan  HC.  Dari  grafik  ini maka  akan  ditarik  suatu  kesimpulan dari hasil penelitian.

## 3.2. Grafik Respon Rerata Emisi Gas Buang
CO
No Fakt or A Faktor B Hasil Pengujian Putar an (rpm ) Tekana n
Nozel (kg/cm 2 ) CO (%)
Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Rata2
1 1000 130 12 12,5 12,2 12,5 12 12,24 2 2000 130 9,2 9,5 9,2 9,1 9 9,2 3 3000 130 5 5,5 5,2 5 5 5,14 4 1000 140 11,5 11 12 11,5 11 11,4 5 2000 140 8,2 8,1 8 8,5 8 8,16 6 3000 140 4 4 4,5 4,2 4 4,14 7 1000 150 13 13,5 13,2 13,5 13,1 13,26 8 2000 150 10,5 10,2 10,5 10,2 10 10,28 9 3000 150 6 6,5 6 6,2 6,1 6,16
Gambar 2. Grafik Respon Rerata Emisi Gas Buang CO
Gambar  2.  diatas  menyajikan  grafik  respon rerata emisi  gas  buang  CO  (%)  dimana line  berwarna  hijau  mewakili  tekanan nozel 130 kg/cm 2 , warna biru mewakili 140 kg/cm 2 dan warna merah mewakili 150  kg/cm 2 .  Dari  gambar  grafik  2. terlihat  tekana  nozel  140  kg/cm 2 merupakan tekanan nozel paling
rendah  emisi  gas  buang  CO  pada  setiap putaran,  diikuti  dengan  tekanan  nozel 130 kg/cm2 dan 150 kg/cm2.

## 3.3.  Grafik  Respon  Rerata  Emisi  Gas  Buang
CO Dan CO.

## Gambar 3. Grafik Respon Rerata Emisi Gas Buang HC
Gambar  3.  diatas  menyajikan  grafik respon  rerata  emisi  gas  buang  HC (ppm)  dimana  line  berwarbna  hijau mewakili  tekanan  nozel  130  kg/cm 2 , warna  biru  mewakili  140  kg/cm 2 dan warna  merah  mewakili  150  kg/cm 2 .
Dari  gambar  3.  terlihat  tekanan  nozel 130  kg/cm 2 merupakan  tekanan  nozel paling  rendah  emisi  gas  buang  HC pada  putaran  1000  rpm  dan  2000  rpm, diikuti  dengan  tekanan  nozel  140 kg/cm 2 dan  150  kg/cm 2 .  Sementara pada  putaran  3000  rpm  tekanan  nozel 140  kg/cm 2 merupakan  tekanan  yang paling  rendah  emisi  gas  buang  diikuti dengan  tekan  nozel  130  kg/cm 2 dan 150 kg/cm 2 .

## 3.4. Pembahasan Hasil Penelitian
Setelah  dilakukan  analisa  data hasil eksperimen dapat dilakukan fakta –  fakta  penelitan.  Dari  tabel  3.  maka dapat  dilihat  bahwa  tekanan  nozel berpengaruh  terhadap  emisi  gas  buang CO,  dari  hasil  penelitian  bahwa tekanan  nozel  140  kg/cm 2 merupakan tekanan nozel yang paling rendah emisi gas  buang  CO  (%)  di  putaran  1000 rpm,  2000  rpm,  3000  rpm  diikuti dengan  tekanan  nozel  130  kg/cm 2 dan tekanan nozel 150 kg/cm 2 .
Nilai  emisi  gas  buang  CO  (%) paling rendah ada pada :
1. Putaran  1000  rpm  =  11,4  %, tekanan nozel 140 kg/cm 2 2. Putaran  2000  rpm  =  8,16  %, tekanan nozel 140 kg/cm 2
3. Putaran  3000  rpm  =  4,14  %,
tekanan nozel 140 kg/cm 2
Penurunan emisi gas buang CO terjadi  berbanding  terbalik  dengan putaran dimana semakin tinggi putaran maka rendah emisi gas buang CO.  Hal ini  didukung  secara  teori  bahwa semakin tinggi putaran maka emisi CO semakin rendah.
Dari  tabel  4  maka  dapat  dilihat bahwa  tekanan  nozel  berpengaruh terhadap  emisi  gas  buang  HC  (ppm), dari  hasil  penelitian  bahwa  tekanan nozel  130  kg/cm 2 merupakan  tekanan nozel  yang  paling  rendah  emisi  gas buang  HC (ppm) di putaran 1000 rpm, 2000 rpm, diikuti dengan tekanan nozel 140  kg/cm 2 dan  tekanan  nozel  150 kg/cm 2 ,  sementara  pada  putaran  3000 rpm  tekanan  nozel  kg/cm 2 yang  lebih rendah  emisi  gas  buang  HC  (ppm) diikuti  dengan  130  kg/cm 2 dan  150 kg/cm 2 .
Nilai  emisi  gas  buang  HC (ppm) paling rendah ada pada :
a. Putaran 1000 rpm = 12,06 ppm, tekanan nozel 130 kg/cm 2
b. Putaran  2000  rpm  =  28,1  ppm tekanan nozel 130 kg/cm 2
c. Putaran  3000  rpm  =  48,04  ppm,
tekanan nozel 140 kg/cm 2 Emisi gas buang HC berbanding lurus dengan putaran
dimana  semakin  tinggi  putaran  maka semakin  tinggi  emisi  gas  buang  HC. Hal  ini  didukung  secara  teori  bahwa semakin tinggi putaran maka emisi HC semakin  tinggi.  Karena  pada  putaran tinggi  temperatur  emisi  gas  buang semakin  tinggi,  pada  temperatur  tinggi maka  emisi  gas  buang  yang  terbentuk cendrung ke HC.

## 3.4. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  maka  dapat disimpulkan bahwa:
1. Terdapat pengaruh tekanan nozzel 130 kg/cm 2 , 140 kg/cm 2 , 150  kg/cm 2 terhadap  tingkat emisi  gas  buang  CO,  Nilai
emisi gas buang CO (%) paling rendah ada pada :
a. Putaran 1000 rpm = 11,4 %, tekanan nozel 140 kg/cm 2
b. Putaran 2000 rpm = 8,16 %, tekanan nozel 140 kg/cm 2
c. Putaran 3000 rpm = 4,14 %, tekanan nozel 140 kg/cm 2
2. Terdapat pengaruh tekanan nozzel 130 kg/cm 2 , 140 kg/cm 2 , 150  kg/cm 2 terhadap  tingkat emisi  gas  buang    HC,  Nilai emisi  gas  buang  HC  (ppm) paling rendah ada pada :
a. Putaran 1000 rpm   = 12,06 ppm,  tekanan  nozel  130
kg/cm 2
b. Putaran 2000 rpm     = 28,1 ppm  tekanan  nozel  130 kg/cm 2
c. Putaran 3000 rpm   = 48,04 ppm,  tekanan  nozel  140 kg/cm 2

## DAFTAR PUSTAKA
1. Arends  dan  Barenschots,  1980.
Motor Diesel . Jakarta : Erlangga
2. Aris Munandar, W, 1983, pengerak mulia  motor  bakar  torak,  ITB, Bandung
3. Astra  Daihatsu  Motor,  PT.  2001. Training  Manual.  Jakarta  :  Service Division
4. Judiyuk, 2009, Mesin Diesel .
Jakarta : Erlangga
5. Sudirman,  2006.  Metode  Tepat Menghemat  Bahan  Bakar.  Jakarta  : Kawan Pustaka.
6. Yesung  Allo  Padang  Juli  2011.  Uji Eksperimental  Konsumsi  Bahan
Bakar  Mesin  Berbahan  Bakar
Biodiesel  Minyak  Kelapa  Hasil Metode Kering
7. Adly  Havendri  April  2008 . kaji eksprimental  perbandingan  prestasi mesin  dan  emisi  gas  buang  motor bakar  diesel  menggunakan  bahan bakar  campuran  solar  dengan biodiesel  minyak  jarak  dan  minyak
kelapa 8. Drs.Samsudi  Raharjo,  ST,  MM 2007.  Analisa  performa  mesin diesel dengan bahan bakar biodiesel dari minyak jarak ISSN:1978-9777. 9. Klaus Mollenhauer, Helmut Tschoke, Krister G.E.Johnson, 2010. Handbook of Diesel Engine