Makna Uji Emisi
Terhadap Mesin Kendaraan
Emisi gas
yang dihasilkan oleh pembakaran kendaraan bermotor pada umumnya berdampak
negatif terhadap lingkungan. Sehingga perlu diambil beberapa langkah untuk
dapat mengendalikan gas buang yang dihasilkan tersebut. Salah satu caranya
adalah dengan pemeriksaan atau uji emisi berkala untuk mengetahui kandungan gas
buang kendaraan yang berpotensi mencemari lingkungan. Pada negara-negara yang
memiliki standar emisi gas buang kendaraan yang ketat, ada 5 unsur dalam gas
buang kendaraan yang akan diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2,
O2 dan senyawa NOx. Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak
terlalu ketat, hanya mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO,
CO2 dan O2.
== Emisi
Senyawa Hidrokarbon ==
Bensin
adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang didapat di gas buang kendaraan
menunjukkan adanya bensin yang tidak terbakar dan terbuang bersama sisa
pembakaran. Apabila suatu senyawa hidrokarbon terbakar sempurna (bereaksi
dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran tersebut adalah karbondioksida
(CO2) dan air(H¬2O). Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bensin
(AFR=Air-to-Fuel-Ratio) sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin
saat ini yang sudah mendekati ideal, tetapi tetap saja sebagian dari bensin
seolah-olah tetap dapat “bersembunyi” dari api saat terjadi proses pembakaran
dan menyebabkan emisi HC pada ujung knalpot cukup tinggi.
Untuk
mobil yang tidak dilengkapi dengan Catalytic Converter (CC), emisi HC yang
dapat ditolerir adalah 500 ppm dan untuk mobil yang dilengkapi dengan CC, emisi
HC yang dapat ditolerir adalah 50 ppm.
Emisi HC
ini dapat ditekan dengan cara memberikan tambahan panas dan oksigen diluar
ruang bakar untuk menuntaskan proses pembakaran. Proses injeksi oksigen tepat
setelah exhaust port akan dapat menekan emisi HC secara drastis. Saat ini,
beberapa mesin mobil sudah dilengkapi dengan electronic air injection reaction
pump yang langsung bekerja saat cold-start untuk menurunkan emisi HC sesaat
sebelum CC mencapai suhu kerja ideal.
Apabila
emisi HC tinggi, menunjukkan ada 3 kemungkinan penyebabnya yaitu CC yang tidak
berfungsi, AFR yang tidak tepat (terlalu kaya) atau bensin tidak terbakar
dengan sempurna di ruang bakar. Apabila mobil dilengkapi dengan CC, maka harus
dilakukan pengujian terlebih dahulu terhadap CC denganc ara mengukur perbedaan
suhu antara inlet CC dan outletnya. Seharusnya suhu di outlet akan lebih tinggi
minimal 10% daripada inletnya.
Apabila CC
bekerja dengan normal tapi HC tetap tinggi, maka hal ini menunjukkan gejala
bahwa AFR yang tidak tepat atau terjadi misfire. AFR yang terlalu kaya akan
menyebabkan emisi HC menjadi tinggi. Ini bias disebabkan antara lain kebocoran
fuel pressure regulator, setelan karburator tidak tepat, filter udara yang
tersumbat, sensor temperature mesin yang tidak normal dan sebagainya yang dapat
membuat AFR terlalu kaya. Injector yang kotor atau fuel pressure yang terlalu
rendah dapat membuat butiran bensin menjadi terlalu besar untuk terbakar dengna
sempurna dan ini juga akan membuat emisi HC menjadi tinggi. Apapun alasannya,
AFR yang terlalu kaya juga akan membuat emisi CO menjadi tinggi dan bahkan
menyebabkan outlet dari “Cylinder Cap” mengalami overheat, tetapi CO dan HC
yang tinggi juga bisa disebabkan oleh rembasnya pelumas ke ruang bakar.
Apabila
hanya HC yang tinggi, maka harus ditelusuri penyebab yang membuat ECU
memerintahkan injector untuk menyemprotkan bensin hanya sedikit sehingga AFR
terlalu kurus yang menyebabkan terjadinya intermittent misfire. Pada mobil yang
masih menggunakan karburator, penyebab misfire antara lain adalah kabel busi
yang tidak baik, timing pengapian yang terlalu mundur, kebocoran udara
disekitar intake manifold atau mechanical problem yang menyebabkan angka
kompresi mesin rendah.
Untuk
mobil yang dilengkapi dengan sistem EFI, gejala misfire ini harus segera
diatasi karena apabila didiamkan, ECU akan terus menerus berusaha membuat AFR menjadi
kaya karena membaca bahwa masih ada oksigen yang tidak terbakar ini. Akibatnya
“Cylinder Cap” akan mengalami overheat.
== Emisi
Karbon Monoksida (CO) ==
Gas
karbonmonoksida adalah gas yang relative tidak stabil dan cenderung bereaksi
dengan unsur lain. Karbon monoksida, dapat diubah dengan mudah menjadi CO2
dengan bantuan sedikit oksigen dan panas. Saat mesin bekerja dengan AFR yang
tepat, emisi CO pada ujung knalpot berkisar 0.5% sampai 1% untuk mesin yang
dilengkapi dengan sistem injeksi atau sekitar 2.5% untuk mesin yang masih
menggunakan karburator. Dengan bantuan air injection, maka CO dapat dibuat
serendah mungkin mendekati 0%.
Apabila
AFR sedikit saja lebih kaya dari angka idealnya (AFR ideal = lambda = 1.00)
maka emisi CO akan naik secara drastis. Jadi tingginya angka CO menunjukkan
bahwa AFR terlalu kaya dan ini bisa disebabkan antara lain karena masalah di
fuel injection system seperti fuel pressure yang terlalu tinggi, sensor suhu
mesin yang tidak normal, air filter yang kotor, PCV system yang tidak normal,
karburator yang kotor atau setelannya yang tidak tepat.
== Emisi
Karbon Dioksida (CO2) ==
Konsentrasi
CO2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar.
Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR berada di angka ideal, emisi CO2
berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu kaya,
maka emisi CO2 akan turun secara drastis. Apabila CO2 berada dibawah 12%, maka
kita harus melihat emisi lainnya yang menunjukkan apakah AFR terlalu kaya atau
terlalu kurus.
Perlu
diingat bahwa sumber dari CO2 ini hanya ruang bakar. Apabila CO2 terlalu rendah
tapi CO dan HC normal, menunjukkan adanya kebocoran exhaust pipe.
== Oksigen
(O2) ==
Konsentrasi
dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik dengan konsentrasi CO2.
Untuk mendapatkan proses pembakaran yang sempurna, maka kadar oksigen yang
masuk ke ruang bakar harus mencukupi untuk setiap molekul hidrokarbon.
Dalam
ruang bakar, campuran udara dan bensin dapat terbakar dengan sempurna apabila
bentuk dari ruang bakar tersebut melengkung secara sempurna. Kondisi ini
memungkinkan molekul bensin dan molekul udara dapat dengan mudah bertemu untuk
bereaksi dengan sempurna pada proses pembakaran. Tapi sayangnya, ruang bakar
tidak dapat sempurna melengkung dan halus sehingga memungkinkan molekul bensin
seolah-olah bersembunyi dari molekul oksigen dan menyebabkan proses pembakaran
tidak terjadi dengan sempurna.
Untuk
mengurangi emisi HC, maka dibutuhkan sedikit tambahan udara atau oksigen untuk
memastikan bahwa semua molekul bensin dapat “bertemu” dengan molekul oksigen
untuk bereaksi dengan sempurna. Ini berarti AFR 14,7:1 (lambda = 1.00)
sebenarnya merupakan kondisi yang sedikit kurus. Inilah yang menyebabkan
oksigen dalam gas buang akan berkisar antara 0.5% sampai 1
Mesin
tetap dapat bekerja dengan baik walaupun AFR terlalu kurus bahkan hingga AFR
mencapai 16:1. Tapi dalam kondisi seperti ini akan timbul efek lain seperti
mesin cenderung knocking, suhu mesin bertambah dan emisi senyawa NOx juga akan
meningkat drastis.
Normalnya
konsentrasi oksigen di gas buang adalah sekitar 1.2% atau lebih kecil bahkan
mungkin 0%. Tapi kita harus berhati-hati apabila konsentrasi oksigen mencapai
0%. Ini menunjukkan bahwa semua oksigen dapat terpakai semua dalam proses
pembakaran dan ini dapat berarti bahwa AFR cenderung kaya. Dalam kondisi
demikian, rendahnya konsentrasi oksigen akan berbarengan dengan tingginya emisi
CO. Apabila konsentrasi oksigen tinggi dapat berarti AFR terlalu kurus tapi
juga dapat menunjukkan beberapa hal lain. Apabila dibarengi dengan tingginya CO
dan HC bila oksigen terlalu tinggi dan lainnya rendah berarti ada kebocoran di
exhaust sytem.
== Emisi
senyawa NOx ==
Selain
keempat gas diatas, emisi NOx tidak dipentingkan dalam melakukan diagnose
terhadap mesin. Senyawa NOx adalah ikatan kimia antara unsur nitrogen dan
oksigen. Dalam kondisi normal atmosphere, nitrogen adalah gas inert yang amat
stabil yang tidak akan berikatan dengan unsur lain. Tetapi dalam kondisi suhu
tinggi dan tekanan tinggi dalam ruang bakar, nitrogen akan memecah ikatannya
dan berikatan dengan oksigen.
Senyawa
NOx ini sangat tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas, akan berikatan
dengan oksigen untuk membentuk NO2. Inilah yang amat berbahaya karena senyawa
ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam nitrat.
Tingginya
konsentrasi senyawa NOx disebabkan karena tingginya konsentrasi oksigen
ditambah dengan tingginya suhu ruang bakar. Untuk menjaga agar konsentrasi NOx
tidak tinggi maka diperlukan kontrol secara tepat terhadap AFR dan suhu ruang
bakar harus dijaga agar tidak terlalu tinggi baik dengan EGR maupun long valve
overlap. Normalnya NOx pada saat idle tidak melebihi 100 ppm. Apabila AFR
terlalu kurus, timing pengapian yang terlalu tinggi atau sebab lainnya yang
menyebabkan suhu ruang bakar meningkat, akan meningkatkan konsentrasi NOx dan
ini tidak akan dapat diatasi oleh CC atau sistem EGR yang canggih sekalipun.
Tumpukan
kerak karbon yang berada di ruang bakar juga akan meningkatkan kompresi mesin
dan dapat menyebabkan timbulnya titik panas yang dapat meningkatkan kadar NOx.
Mesin yang sering detonasi juga akan menyebabkan tingginya konsentrasi NOx.
== Catatan
Singkat: ==
CO : Carbon Monoxida
CO2 : Carbon Dioxida
HC : Hydro Carbon
NOx : Nitrogen Oxida
O2 : Oxygen
CC : Catalytic Converter