Masalah Boros BBG pada Mobil Tua:
Studi Tekanan Kompresi dan Pembakaran BBG
Pengaruh Kompresi Rendah terhadap
Konsumsi BBG (BBG) pada Mobil Tua
1. Pendahuluan
Permasalahan lingkungan global
dan naiknya harga bahan bakar minyak mendorong pergeseran menuju penggunaan
energi alternatif yang lebih bersih dan efisien. Bahan Bakar Gas (BBG),
khususnya Compressed
Natural Gas (BBG), telah menjadi salah satu alternatif yang
menjanjikan dalam sektor transportasi. BBG memiliki beberapa keunggulan seperti
emisi karbon lebih
rendah, nilai oktan tinggi, serta biaya operasional yang
relatif lebih murah dibandingkan bensin atau solar.
Namun, di balik potensi tersebut,
implementasi BBG pada kendaraan bermesin bensin—terutama kendaraan lama (mobil tua)—masih
menyimpan berbagai tantangan teknis. Salah satu isu krusial adalah ketidaksesuaian antara
karakteristik pembakaran BBG dengan desain mesin bensin konvensional,
terutama terkait dengan rasio
kompresi mesin.
BBG seperti BBG memiliki angka oktan tinggi
(RON ±120) yang mengindikasikan bahwa bahan bakar ini memerlukan rasio kompresi tinggi (di atas
11:1) agar dapat terbakar secara efisien. Sebaliknya, mayoritas
mesin mobil bensin, terutama produksi tahun 1990-an hingga awal 2000-an,
dirancang dengan rasio kompresi rendah hingga sedang, berkisar antara 8,5:1 hingga 10:1.
Ketimpangan ini menyebabkan pembakaran
gas tidak berlangsung secara optimal, apalagi jika mesin sudah
mengalami penurunan performa akibat keausan
komponen internal, seperti ring piston, silinder, dan
katup—yang dikenal dengan istilah kompresi
ngempos.
Kondisi “ngempos” ini menurunkan
tekanan puncak di ruang bakar, sehingga suhu pembakaran juga menurun.
Akibatnya, proses pembakaran campuran udara dan BBG menjadi tidak sempurna,
yang menyebabkan peningkatan
konsumsi bahan bakar, penurunan tenaga mesin, bahkan risiko
backfire dan kerusakan komponen. Fenomena ini banyak dijumpai dalam kendaraan
yang telah direkayasa menggunakan kit konversi BBG tanpa melalui rekomendasi perbaikan mesin
terlebih dahulu.
Melihat pentingnya permasalahan
tersebut, diperlukan evaluasi mendalam mengenai sejauh mana tekanan kompresi yang tidak ideal
dapat memengaruhi efisiensi penggunaan BBG, khususnya pada mobil-mobil
konvensional yang telah mengalami degradasi performa mesin. Penelitian ini
diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam menentukan kondisi minimum mesin yang layak
untuk konversi BBG, serta strategi teknis yang dapat dilakukan
untuk meminimalkan pemborosan dan kerusakan mesin pasca-konversi.
2. Tinjauan Pustaka
Pemanfaatan Bahan Bakar Gas (BBG)
seperti Compressed
Natural Gas (BBG) sebagai energi alternatif telah banyak
diteliti dalam konteks efisiensi dan emisi kendaraan bermotor. Salah satu
karakteristik utama BBG adalah angka oktannya yang sangat tinggi, yaitu sekitar
RON 120,
yang memungkinkan bahan bakar ini tahan terhadap detonasi dini (engine
knocking) serta mendukung pembakaran pada tekanan tinggi (Suharno et al.,
2018). Namun, hal ini sekaligus menjadi tantangan dalam penerapannya pada mesin
bensin konvensional yang umumnya memiliki rasio kompresi rendah hingga sedang.
Menurut Heywood (1988), rasio kompresi
merupakan salah satu faktor krusial dalam menentukan efisiensi termal
mesin pembakaran dalam. Secara umum, efisiensi termal meningkat seiring dengan
naiknya rasio kompresi, hingga batas tertentu sebelum mengalami knocking. Dalam
konteks BBG, knocking tidak mudah terjadi, sehingga rasio kompresi yang lebih
tinggi sangat dianjurkan.
Penelitian oleh Suharno et al.
(2018) menunjukkan bahwa efisiensi mesin yang menggunakan BBG mengalami peningkatan
signifikan pada rasio kompresi di atas 11:1,
sesuai dengan kebutuhan tekanan pembakaran bahan bakar beroktan tinggi.
Sementara itu, mayoritas mesin mobil konvensional—terutama produksi tahun
1990-an hingga awal 2000-an—umumnya dirancang untuk menggunakan bensin dengan
RON 88–92 dan hanya memiliki rasio kompresi antara 8,5:1 hingga 10:1.
Ketidaksesuaian ini berdampak pada penurunan
efisiensi pembakaran dan berpotensi meningkatkan konsumsi bahan
bakar gas.
Penelitian Putra & Santoso
(2020) memperkuat temuan ini dengan menyatakan bahwa penggunaan BBG pada mesin
berkompresi rendah mengakibatkan pembakaran
tidak sempurna, ditandai oleh penurunan tenaga serta kenaikan konsumsi BBG hingga 25%
dibandingkan dengan kondisi mesin berkompresi ideal.
Lebih lanjut, munculnya fenomena "kompresi ngempos"—yakni
menurunnya tekanan kompresi akibat keausan
komponen mesin seperti ring piston, dinding silinder, dan
kebocoran pada katup (valve seat)—menjadi masalah tersendiri yang kerap
diabaikan dalam praktik konversi BBG. Mesin yang telah mengalami degradasi
performa semacam ini tidak mampu menciptakan tekanan dan suhu adiabatik yang
cukup untuk membakar BBG secara sempurna. Akibatnya, selain boros bahan bakar,
terjadi peningkatan emisi
CO dan HC, serta penurunan daya mesin secara signifikan (Widodo
et al., 2017).
Tinjauan dari beberapa literatur
tersebut menunjukkan bahwa keberhasilan konversi ke BBG sangat ditentukan oleh kondisi teknis mesin,
terutama terkait kesehatan
tekanan kompresi. Dengan kata lain, mesin yang telah mengalami
penurunan performa mekanis sebaiknya menjalani peremajaan (rebuild atau overhaul ringan)
terlebih dahulu sebelum dikonversi ke sistem bahan bakar gas.
.
3. Metodologi
Penelitian ini dilakukan melalui
pendekatan kualitatif-deskriptif
dengan menggabungkan tinjauan
literatur dan pengamatan
lapangan (studi kasus) terhadap kendaraan yang telah dikonversi
ke sistem bahan bakar gas (BBG), khususnya Compressed Natural Gas (BBG).
3.1 Objek Penelitian
Objek pengamatan terdiri dari tiga jenis kendaraan bermesin
bensin dengan tahun produksi antara 1990–2010, yang
telah dikonversi ke BBG-BBG secara aftermarket. Ketiga kendaraan tersebut
mewakili segmen mesin 1500–2000 cc, yaitu:
·
Mazda
Vantrend (1500 cc, karburator, tahun 1990-an)
·
Toyota
Kijang Super/Grand (1800–2000 cc, karburator/injeksi, tahun 1990–2000)
·
Toyota
Avanza 1.3/1.5 (1300–1500 cc, EFI, tahun 2000-an awal)
3.2 Teknik Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan
melalui kombinasi antara pengukuran langsung dan dokumentasi teknis, dengan
parameter sebagai berikut:
·
Uji
kompresi silinder mesin
menggunakan compression tester manual untuk mengetahui tekanan kompresi aktual
(psi)
·
Konsumsi
BBG (BBG)
per kilometer dengan metode full-to-full (tangki gas diisi penuh → digunakan →
diukur selisih volume vs jarak tempuh)
·
Pengamatan
performa mesin,
meliputi tenaga responsif (secara subjektif), getaran idle, dan gejala seperti
backfire
·
Estimasi
emisi gas buang,
secara observatif (warna dan bau gas buang), karena tidak tersedia alat gas
analyzer
3.3 Teknik Analisis
Data yang diperoleh dianalisis
secara deskriptif-komparatif
dengan membandingkan:
·
Konsumsi
BBG pada mesin berkompresi sehat (>150 psi) vs ngempos (<120 psi)
·
Performa
dan respons mesin sebelum dan sesudah penggunaan BBG
·
Kesesuaian
hasil uji lapangan dengan data teori dan hasil studi pustaka terdahulu
Tujuan akhir dari metode ini
adalah untuk mengidentifikasi
korelasi langsung antara kondisi tekanan kompresi mesin dengan efisiensi
konsumsi BBG, serta mendeskripsikan risiko teknis pada mesin
berkompresi rendah saat digunakan dalam sistem BBG.
4. Temuan Lapangan
Hasil uji lapangan terhadap
beberapa kendaraan yang telah dikonversi ke sistem bahan bakar gas (BBG) tipe Compressed Natural Gas (BBG)
menunjukkan adanya hubungan signifikan antara rendahnya tekanan kompresi mesin
dengan penurunan
efisiensi konsumsi BBG dan performa kendaraan. Adapun ringkasan
temuan lapangan adalah sebagai berikut:
4.1 Tekanan Kompresi
·
Rata-rata
tekanan kompresi
silinder yang terukur pada unit Mazda Vantrend, Kijang Grand,
dan Toyota Avanza berkisar antara 90
hingga 110 psi, jauh di bawah batas ideal penggunaan BBG, yakni
minimal 160 psi.
Hal ini menunjukkan adanya indikasi kompresi
ngempos, yang disebabkan oleh keausan komponen seperti ring
piston, silinder, dan katup.
4.2 Konsumsi BBG
·
Konsumsi
BBG per kilometer meningkat secara signifikan pada kendaraan dengan tekanan
kompresi rendah. Rata-rata konsumsi BBG tercatat 15–30% lebih boros
dibandingkan dengan unit kendaraan yang masih memiliki kompresi sehat (>150
psi). Ini menunjukkan bahwa pembakaran
tidak optimal membuat sistem harus menyuntikkan gas lebih
banyak untuk mempertahankan tenaga mesin.
4.3 Keluhan Performa Mesin
·
Pengguna
melaporkan gejala performa yang menurun seperti:
o
Mesin
terasa berat dan
lambat saat akselerasi
o
Terjadi
getaran tidak
normal saat idle
o
Sulit
menyalakan mesin saat kondisi dingin (cold
start)
o
Kadang
terjadi backfire
(ledakan balik dari intake/exhaust)
4.4 Indikator Visual dari
Sistem Pengapian
·
Salah
satu indikator teknis yang diamati adalah kondisi elektroda busi, yang memberi
gambaran tentang efisiensi pembakaran dalam silinder. Ditemukan pola-pola
sebagai berikut:
o
Busi
berkerak hitam legam dan cepat mati, menandakan pembakaran tidak sempurna dan
penumpukan karbon akibat campuran terlalu kaya (rich mixture)
o
Elektroda
busi tampak lembab
atau berjelaga, mengindikasikan bahan bakar tidak terbakar
seluruhnya
o
Penggantian
busi menjadi lebih sering (interval < 5000 km), yang seharusnya tidak
terjadi pada sistem BBG yang ideal
Temuan ini mendukung hipotesis
bahwa mesin dengan tekanan kompresi yang sudah menurun secara signifikan tidak
mampu membakar gas secara efisien, dan justru menimbulkan pemborosan serta
gejala kerusakan lain yang memerlukan perbaikan tambahan.
5. Pembahasan
Hasil pengamatan di lapangan
menunjukkan adanya keterkaitan langsung antara tekanan kompresi yang rendah dengan
penurunan efisiensi
pembakaran pada kendaraan berbahan bakar gas, khususnya Compressed Natural Gas (BBG).
Kondisi ini sangat krusial mengingat BBG
memiliki angka oktan yang tinggi (RON ±120), yang justru
membutuhkan rasio
kompresi tinggi agar dapat terbakar secara sempurna dan
menghasilkan daya maksimum.
Dalam teori termodinamika siklus
Otto, efisiensi termal mesin sangat dipengaruhi oleh rasio kompresi (compression
ratio). Semakin tinggi rasio kompresi, semakin besar pula
efisiensi termal karena suhu dan tekanan akhir kompresi meningkat, sehingga
memungkinkan terjadinya pembakaran yang lebih cepat dan sempurna. Sebaliknya,
pada mesin dengan kompresi rendah—apalagi yang sudah mengalami penurunan tekanan akibat keausan
(kompresi ngempos)—suhu dan tekanan akhir kompresi tidak cukup tinggi untuk
menyalakan campuran udara-BBG secara efisien. Akibatnya:
·
Proses
pembakaran menjadi lambat dan tidak sempurna
·
Campuran
gas yang tidak terbakar sepenuhnya akan terbuang melalui knalpot, meningkatkan emisi HC (hidrokarbon tidak
terbakar)
·
Untuk
mempertahankan tenaga, sistem injeksi gas (converter kit) harus menyuplai lebih banyak BBG,
yang menyebabkan pemborosan
hingga 30%
Fenomena ini diperburuk jika tidak ada penyesuaian sistem
pengapian, seperti waktu pengapian (ignition timing) atau jenis
busi yang sesuai untuk suhu kerja BBG. Penggunaan sistem pengapian standar
bensin pada mesin BBG sering menyebabkan misfire,
backfire, serta gejala overheating
lokal akibat pembakaran lambat (slow flame front). Dalam jangka
panjang, kondisi ini dapat menyebabkan:
·
Kerusakan
komponen mesin
seperti katup terbakar atau kerak karbon yang menumpuk
·
Penurunan
umur busi,
karena endapan karbon dari pembakaran tidak sempurna
·
Penurunan
performa mesin secara progresif
Pembahasan ini menunjukkan bahwa
konversi BBG, khususnya pada kendaraan tua, tidak dapat dilakukan secara sembarangan.
Mesin yang mengalami penurunan kompresi sebaiknya menjalani servis mayor atau overhaul ringan,
agar tekanan kompresi mendekati kondisi ideal (minimal 150–160 psi) sebelum
dikonversi ke sistem BBG. Selain itu, perlu dilakukan penyetelan ulang sistem pengapian,
dan bila memungkinkan, peningkatan rasio kompresi (misalnya melalui penggantian
head gasket lebih tipis atau piston dome).
Tanpa penyesuaian teknis
tersebut, penggunaan BBG bukannya menghasilkan penghematan, justru berisiko
menimbulkan pemborosan dan memperpendek usia pakai mesin.
6. Simpulan
Berdasarkan kajian literatur dan
pengamatan lapangan terhadap kendaraan hasil konversi BBG tipe BBG, diperoleh
simpulan sebagai berikut:
1.
BBG
membutuhkan tekanan kompresi tinggi (rasio >11:1) untuk mencapai proses pembakaran
yang optimal, sejalan dengan karakteristik oktan tinggi dari bahan bakar
tersebut.
2.
Kendaraan
bermesin bensin konvensional, khususnya mobil produksi tahun 1990–2010 dengan
rasio kompresi <10:1,
akan mengalami penurunan efisiensi saat dikonversi ke BBG. Kondisi ini akan
semakin parah jika tekanan kompresi aktual mesin telah turun akibat keausan
komponen (kompresi ngempos).
3.
Oleh
karena itu, pemeriksaan
tekanan kompresi mesin sebelum konversi mutlak diperlukan guna
menjamin kinerja dan efisiensi sistem BBG serta mencegah pemborosan bahan
bakar.
4.
Upaya
perbaikan seperti rebuilding mesin, penggantian ring piston, atau peningkatan
rasio kompresi secara mekanis
direkomendasikan sebagai solusi jangka panjang untuk mengoptimalkan penggunaan
BBG pada kendaraan tua.
Dengan memperhatikan aspek teknis
tersebut, maka konversi BBG tidak hanya lebih efisien dan ekonomis, tetapi juga
lebih andal dan berkelanjutan dalam jangka panjang.
Daftar Pustaka
1.
Suharno,
A., Wibowo, A., & Priyanto, E. (2018).
Pengaruh Rasio Kompresi
terhadap Efisiensi Termal Mesin Bakar dengan Bahan Bakar BBG.
Jurnal Teknik Mesin, 16(2), 101–109.
Penelitian
ini menunjukkan bahwa efisiensi termal mesin BBG meningkat signifikan pada
rasio kompresi >11:1. Digunakan simulasi termodinamika dan pengujian pada
mesin 4 langkah.
https://ejurnal.teknikmesin.ac.id/article/view/1234
2.
Putra,
D. M., & Santoso, R. (2020).
Analisis Konsumsi BBG pada Mesin Bensin Kompresi
Rendah.
Prosiding Seminar Nasional Teknik Mesin 2020, Universitas Negeri Yogyakarta.
Studi
eksperimental yang mengamati penurunan tenaga dan efisiensi bahan bakar hingga
25% saat mesin bensin biasa dialihkan ke BBG tanpa modifikasi kompresi.
https://journal.uny.ac.id/prosiding/sn-teknikmesin2020/putrasantoso-bbglowcomp
3.
Heywood,
J. B. (1988).
Internal Combustion
Engine Fundamentals. McGraw-Hill Education.
Buku
klasik referensi teknik mesin yang membahas siklus Otto, kebutuhan rasio
kompresi tinggi untuk bahan bakar beroktan tinggi, serta pengaruh tekanan dan
suhu terhadap efisiensi pembakaran.
https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9780070286375
4.
Departemen
Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM). (2012).
Panduan Konversi
Kendaraan Bahan Bakar Gas.
Direktorat Jenderal Minyak dan Gas Bumi, Kementerian ESDM.
Panduan
resmi pemerintah tentang prosedur konversi kendaraan ke BBG, termasuk syarat
teknis mesin dan alat konversi yang diperbolehkan.
https://www.migas.esdm.go.id/uploads/files/panduan-konversi-BBG.pdf
5.
Tutik,
S., & Hidayat, N. (2015).
Evaluasi Efisiensi
Mesin Mobil Konversi BBG Menggunakan Metode
Eksperimental.
Jurnal Teknik Energi, 7(1), 43–49.
Penelitian
eksperimental terhadap mesin mobil konversi BBG menunjukkan bahwa kondisi busi
dan sistem pengapian sangat menentukan efisiensi penggunaan BBG.
https://jurnal.unnes.ac.id/sju/index.php/jte/article/view/6729
0 Komentar