LPG CONVERTER KIT

Dirilis oleh admin pada Senin, 13 Feb 2012
Telah dibaca 1953 kali

Alternatif Penggunaan Bahan Bakar LPG Pada Sebuah Sepeda Motor dengan Menggunakan LPG CONVERTER KIT 

Adri Maldi Subardjah lulus D3 Teknik Mesin Konsentrasi Perawatan dan Perbaikan dari Politeknik ITB (sekarang Polban) pada tahun 1985. Meneruskan ke jenjang S1 program design jurusan Teknik Mesin di Polytechnic of Huddersfield, UK  pada tahun 1986 dan lulus tahun 1989. Kemudian meneruskan ke jenjang S2 dalam program Thermal Power and Fluids Engineering di UMIST dan lulus pada tahun 1991. Sekarang mengajar di Jurusan Teknik Mesin, Polban dengan jabatan terakhir sebagai Ketua Kelompok Keahlian Fluida dan Termal, Jurusan Teknik Mesin, Polban.

Untuk mengendalikan polusi udara, Wali Kota Bandung mewajibkan kepada setiap kendaraan bermotor, yang akan digunakan di jalan kota Bandung, harus memenuhi baku mutu emisi (BME). Hal tersebut ditekankan dalam  Perda No.11 Tahun 2001 Ps 64 (1), pemilik kendaraan bermotor wajib melakukan pemeriksaan emisi kendaraan bermotor dan dilaksanakan oleh bengkel tertunjuk.

Lebih lanjut pada Perda 03 Tahun 2005 Pasal 22 (3) dan Pasal 49 disebutkan, kendaraan bermotor yang tidak memenuhi persyaratan ambang batas emisi akan dikenakan sanksi.

Grafik 1.1 memperlihatkan jumlah kendaraan di kota Bandung yang memenuhi ambang Baku Mutu Emisi (BME) dari tahun 2001 – 2005 sangatlah memprihatinkan. Berdasarkan pengukuran sampel oleh Badan Pengelola Lingkungan Hidup (BPLH) kota Bandung jumlah kendaraan  berbahan bakar bensin yang memenuhi standar BME pada  tahun 2001 (53,46%), 2002 (41,22%), 2003 (47,08%), 2004 (84,69%) dan pada tahun 2005 (50,60%).

Sedangkan untuk kendaraan diesel lebih memprihatinkan sekali, yaitu pada tahun 2001 (33,67%), 2002 (29,92%), 2003 (28,17%), 2004 (13,71%) dan pada tahun 2005 (21,40%)1. Hal ini berarti Perda tersebut di atas belum berfungsi optimal sebagai mana mestinya.

Grafik 1.1 Jumlah Kendaraan yang Memenuhi Baku Mutu Emisi di Bandung 

Dari Bahan Jumpa Pers Kepala BPLHD Provinsi DKI Jakarta 9 April 2010 didapat keterangan bahwa kendaraan bermotor di DKI Jakarta wajib memenuhi ambang batas emisi gas buang dan wajib melakukan uji emisi setiap 6 (enam) bulan sekali. Jumlah kendaraan pribadi yang telah melaksanakan uji emisi sejak tahun 2005 hingga 2009 adalah sebanyak 102.047 kendaraan, dimana 83.014 (81%) kendaraan lulus uji emisi dan 19.033 (19%) kendaraan yang tidak lulus uji emisi.

Apabila jumlah kendaraan pribadi di DKI Jakarta sebanyak 1.058.553 kendaraan (sumber: Dispenda 2008), maka kendaraan yang telah melaksanakan uji emisi adalah sebanyak 10% dari jumlah kendaraan pribadi.

Dengan melihat kondisi yang terjadi di tanah air, khususnya di kota Bandung dan Jakarta, maka perlu dilakukan suatu terobosan-terobosan yang dapat mengurangi polusi udara secara signifikan. Salah satu usaha untuk mengurangi kadar polusi udara adalah dengan menggunakan bahan bakar alternatif yang ramah terhadap lingkungan. 

Eksekutif Wakil Presdir PT Astra Honda Motor (AHM) Johannes Loman, menyatakan perkiraannya kepada ANTARA News bahwa pasar nasional sepeda motor pada tahun 2011 akan menembus angka 8,2 juta unit atau naik sekitar 12,3 persen dibandingkan tahun 2010 yang mencapai angka sekitar 7,3 juta unit. Sedangkan menurut General Manager Marketing PT Gajah Tunggal Arijanto Notorahardjo, Kompas, Senin (22/8/2011), di Jakarta, berdasarkan data Asosiasi Industri Sepeda Motor Indonesia, jumlah total sepeda motor Indonesia saat itu akan mencapai 85 juta unit dan produksi sepeda motor nasional pada tahun 2015 akan menembus angka 15 juta unit.

Berdasarkan kondisi ini, sejak tahun 2007, peneliti berusaha untuk mencoba membantu didalam pencegahan polusi udara dengan mengenalkan alternatif bahan bakar yang ramah lingkungan melalui pembuatan LPG converter kit, khususnya untuk sepeda motor. Selain memberikan solusi energi alternatif peneliti melihat bahwa terdapat segmen pasar yang signifikan dari dunia otomotif ini. Penelitian ini didanai oleh Politeknik Negeri Bandung (Polban) dari tahun 2007 – 2008 melalui Program Energi Terbarukan dan oleh Dikti melalui Program Hibah Bersaing dari tahun 2011 – 2012 (masih berlangsung). 
Penelitian ini diharapkan menghasilkan sebuah converter kit yang dapat digunakan untuk menyalurkan bahan bakar gas, dalam hal ini LPG, ke sebuah karburator sebuah mesin sepeda motor dengan jenis mesin 4 langkah. Converter kit ini harus dapat menggantikan fungsi bahan bakar bensin premium dengan LPG atau sepeda motor harus dapat digunakan dengan memakai bahan bakar bensin premium atau bahan bakar gas jenis LPG.
Komponen converter kit mobil biasanya terdiri dari: tanki bahan bakar gas, pipa tembaga, katup gas solenoid, pressure regulator dan evaporator, selang gas, katup daya dan mixer serta switch untuk mengatur penggunaan bensin atau gas pada kendaraan yang menggunakan bi-fuel.
Komponen yang terpenting dari converter kit ini adalah :

• Pressure Regulator dan Evaporator

• Mixer

Regulator berfungsi untuk mengatur tekanan LPG didalam evaporator sehingga tekanannya sedikit dibawah tekanan atmosfir. Dengan menurunnya tekanan LPG maka wujud LPG yang mengalir dari tanki akan menjadi gas di evaporator. Perubahan fasa ini menyebabkan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem sehingga bagian evaporator akan mengalami icing dengan terbentuknya bunga-bunga es diseluruh permukaan evaporator body. Untuk menghindari terjading icing maka biasanya komponen ini dilengkapai dengan sistem  penukar kalor. Untuk kendaraan mobil, sumber kalor didapat dengan mengalirkan air radiator menuju ke sistem penukar kalor dan kembali lagi ke sistem radiator. Dengan demikian proses icing dapat dihindari.

Mixer dipasang tepat dibagian udara masuk pada karburator. Mixer berfungsi sebagai pengisap dan pencampur gas dengan udara. Untuk mengisap gas maka konstruksi mixer harus dapat mengaplikasikan persamaan Bernoulli. Laju alir gas akan tergantung kepada kekuatan vakum yang ditimbulkan oleh mesin dan kerja membran yang terdapat didalam ruang evaporator.
Dengan demikian, secara umum, cara kerja converter kit ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Sistem Bahan Bakar Bi-Fuel untuk Kendaraan Mobil

Ketika switch memilih sistem gas untuk aktif maka katup bensin solenoid tertutup sehingga menutup aliran bensin dari tanki bensin menuju ke karburator. Sebaliknya katub gas solenoid terbuka sehingga LPG dapat mengalir dari tanki menuju regulator/vaporizer akibat perbedaan tekanan yang terjadi. Didalam vaporizer terdapat komponen pengatur laju aliran gas yang dipengaruhi oleh sistem vakum mesin yang diproses lebih lanjut oleh konstruksi mixer. Katup daya mengatur jumlah proporsional aliran gas yang diperlukan didalam suatu pembakaran. Sedangkan untuk mengatur kondisi idle atau langsam terdapat baut pengatur dibagian vaporizer. Dengan demikian aliran gas dapat menuju ke karburator lalu bercampur dengan udara via sebuah mixer dan kemudian masuk kedalam ruang bakar.

Secara prinsip, sistem converter kit LPG yang telah dihasilkan untuk motor adalah sama. Namun demikian, terdapat sedikit perbedaan dimana sistem penukar kalor sudah ditiadakan. Hal ini dilakukan dengan memisahkan komponen pressure regulator dari evaporator. Pressure regulator dapat menggunakan regulator tipe variable atau unreduce yang biasa digunakan oleh kebutuhan rumah-tangga. Proses icing tidak terjadi dikarenakan laju perubahan fasa yang terjadi tidak sebesar yang terjadi pada mobil. Dengan demikian, tanki yang digunakanpun adalah tanki LPG 3kg dari Pertamina seperti terlihat pada Gambar 2. Sedangkan bentuk dan lokasi evaporazer pada sepeda motor dapat dilihat pada Gambar 3.

Evaporizer mempunyai jari-jari sekitar 5 cm dengan ketebalan sekitar 4 cm. Perhatikan perbedaan besarnya evaporizer dengan besarnya klakson pada Gambar 2.

Pada tahap penelitian ketiga (2011)  converter kit LPG sudah dapat digunakan dengan baik, khususnya didalam menekan kadar gas buang jika dibandingkan dengan menggunakan bensin premium. Grafik 2 memperlihatkan perbedaan hasil gas karbon monoksida yang dihasilkan oleh sepeda motor yang sama ketika menggunakan bahan bakar LPG dan bensin premium.

Pada putaran kondisi mesin idle, putaran mesin rata-rata 1.100 rpm, hasil pembakaran LPG menghasilkan kadar %CO sebesar 0,1%, dan mencapai kondisi terendah pada putaran mesin rata-rata 2.000 rpm, %CO menjadi 0,04%. Kadar %CO relatif meningkat kembali pada putaran mesin rata-rata 3.000 menjadi 0,06% namun ketika putaran mesin rata-rata 4.000 kadar %CO meningkat secara signifikan, yaitu 2,07%. Namun demikian, kadar CO tersebut masih dibawah BME nasional untuk sepeda motor sebesar 4,5% untuk pengukuran pada kondisi idle.

Sedangkan untuk hasil pembakaran bensin premium, kadar gas buang CO jauh lebih besar dibandingkan dengan hasil pembakaran LPG. Pada kondisi idle, 1.100 rpm, kadar %CO sebesar 2,52% dan menurun pada putaran mesin rata-rata 2.000 menjadi  2,32%, kemudian meningkat lagi pada putaran mesin rata-rata 3.000 rpm menjadi 2,91% dan terakhir pada putaran mesin rata-rata sebesar 4,31%. Dengan demikian hasil pembakaran LPG mempunyai kadar gas buang CO yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan hasil pembakaran bensin premium. Variasi kadar hidrokarbon (HC dalam ppm) pada gas buang dapat dilihat pada Grafik 3. 

Grafik 2    Perbandingan Variasi Kadar % CO terhadap Putaran Mesin

Grafik 3 Perbandingan Variasi Kadar HC terhadap Putaran Mesin

Untuk pembakaran LPG, kadar gas buang HC pada kondisi idle rata-rata sekitar 671 ppm (maksimum BME nasional 2.400 ppm pada pengukuran kondisi idle) dan cenderung menurun secara signifikan dengan meningkatnya putaran mesin. Pada putaran mesin rata-rata 2.000 rpm, 3.000 rpm dan 4.000 rpm, rata-rata jumlah HC secara berturut-turut sebesar 25 ppm, 29 ppm dan 103 ppm. Hal ini identik dengan kadar %CO yang mempunyai harga terendah pada putaran rata-rata 2.000 rpm dan kemudian meningkat relatif kecil pada putaran mesin 3.000 rpm dan kemudian meningkat secara signifikan ketika mencapai putaran rata-rata 4.000. Perbedaannya dengan kadar %CO bahwa kadar HC pada putaran maksimum tidak melebihi kadar HC ketika kondisi idle, yaitu 671 ppm.

Sedangkan hasil pembakaran bensin premium, kadar gas buang HC sebesar 2.303 ppm pada kondisi idle dan cenderung menurun pada putaran mesin yang lebih tinggi yaitu 948 ppm dan 291 ppm untuk putaran mesin rata-rata 2.000 rpm dan 3.000 rpm. Pada putaran 4.000 rpm kadar HC relatif meningkat menjadi 328 ppm.

Dari hasil pengukuran gas buang ini didapat  hasil yang saling mendukung antara besaran gas buang CO dan HC terhadap putaran mesin. Ketika putaran mesin rata-rata 2.000 rpm terjadi penurunan maksimum kadar gas buang baik untuk CO maupun untuk HC sedangkan untuk putaran mesin tertinggi kadar gas buang tersebut meningkat namun masih jauh dibawah BME nasional. Hal ini dapat disimpulkan bahwa ketika mesin berputar relatif tinggi asupan udara sedikit terlambat sehingga campuran bahan bakar LPG maupun bensin premium dengan udara menjadi relatif sedikit berubah.

Pengaturan dan pengujian converter kit dilakukan di Laboratorium Mesin Fluida dan Termal Jurusan Teknik Mesin Polban. Gambar 3 memperlihatkan proses pengaturan pada penelitian ini.

Sepeda motor diuji secara dinamis dan dikendarai dengan kondisi kecepatan efektif antara 40 – 60 km/jam dengan seorang penumpang dan memerlukan waktu pengujian dalam kurun waktu kerja 15 hari dan menempuh jarak sejauh 262,8 km. Dengan demikian, satu LSP LPG dapat menghasilkan jarak tempuh sejauh 57,28 km. Untuk setiap hari pengujian dilakukan pemanasan mesin sekitar 5 menit, khususnya di pagi hari. Dilain pihak, 1 liter bensin premium dapat menghasilkan jarak tempuh yang relatif lebih jauh, yaitu 65,2 km. Dalam hal ini, konsumsi bahan bakar LPG lebih boros 16,74% dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar bensin premium. Gambar 4 memperlihatkan pengujian dinamis.

Bila seorang pengendara sepeda motor memerlukan jarak tempuh per harinya sejauh 60 km maka jarak tempuh per bulan sejauh 1.800 km. Bila pengendara tersebut menggunakan bensin premium maka diperlukan bensin premium sebanyak 27,6 liter seharga Rp.124.233. sedangkan jika pengendara menggunakan LPG memerlukan  31,43 LSP LPG atau sekitar 6,85 tabung LPG 3 kg seharga Rp.92.230,-. Dengan demikian, pengendara sepeda motor akan menghemat Rp.32.003,- per bulan (25,8%) atau sebesar Rp.384.036,- per tahun 

Kendala penelitian saat ini adalah belum dapatnya converter kit digunakan untuk sistem bi-fuel dikarenakan pengaturan karburator ketika menggunakan LPG dan bensin premium masih berbeda sehingga pada tahun 2012 penelitian dikonsentrasikan untuk mendapatkan konstruksi mixer dan saluran evaporator yang memungkinkan penggunaan bi-fuel tercapai.