thesis.umy.ac.idthesis.umy.ac.id/datapublik/t37582.docx · Web viewBensin yang merupakan hidrokarbon rantai lurus teryata kurang baik jika digunakan untuk bahan bakar mesin berkompresi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini sumber energi yang paling banyak digunakan di dunia adalah energi

fosil yang berupa bahan bakar minyak. Indonesia sendiri saat ini masih sangat

tergantung pada energi fosil. Hampir 95% dari kebutuhan energi Indonesia masih

disuplai oleh energi fosil. Sekitar 50% dari energi fosil tersebut adalah minyak bumi

dan sisanya adalah gas dan batu bara. Energi fosil adalah energi yang tak terbarukan

dan akan habis pada beberapa tahun yang akan datang. Diprediksi tidak lebih dari 50

tahun lagi energi fosil di dunia akan habis. Selain karena akan habis, energi fosil juga

berdampak negatif terhadap lingkungan. Emisi gas rumah kaca dari pembakaran

energi fosil berdampak pada pemanasan global yang menyebabkan perubahan iklim.

Karena itulah energi pengganti fosil sangat diperlukan untuk kebutuhan energi di

masa yang akan datang. (sumber :http //: www.wikipedia.com)

Pemerintah Indonesia membatasi penggunaan bahan bakar bersubsidi. Berbagai

opsi tengah dibahas pemerintah, salah satunya melarang kendaraan bermotor

menggunakan premium atau mengurangi subsidi BBM. Saat ini mesin kendaraan

keluaran di atas tahun 2000 sudah diset menggunakan oktan di atas 92. Bahan bakar

ini sudah sesuai standar keramahan lingkungan Euro 2, tidak seperti premium yang

hanya beroktan 88. Namun, meski memiliki oktan yang lebih tinggi dan konsumsi

lebih irit, konsumen tentu akan membeli Pertamax dengan harga lebih mahal. Jika

selama ini, pemakai kendaraan bermotor membeli Premium Rp 6.500 per liter namun

jika membeli Pertamax Rp 9.500 per liter. Lebarnya harga ini menyebabkan sebagian

besar pengendara kendaraan bermotor memilih membeli premium dibanding

pertamax.

Pertamax memiliki kualitas yang lebih bagus dibanding premium, pertamax

merupakan jenis bahan bakar dengan oktan 92 lebih tinggi dibandingkan premium

yang hanya memiliki oktan 88. Oktan dibahan bakar minyak adalah angka yang

1

http://www.wikipedia.com/

2

menunjukkan berapa besar tekanan maksimum yang bisa diberikan di dalam mesin,

sebelum bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran bensin dan udara

(berbentuk gas) bisa terbakar sendiri sebelum terkena percikan api dari busi. Jadi,

semakin kecil angka oktannya, semakin lama bensin itu terbakar spontan.

Pembakaran yang tidak spontan ini yang menimbulkan gejala ngelitik di dalam mesin

dan menyisakan karbon sisa pembakaran yang akan muncul sebagai kerak pada

mesin. Akan tetapi jika nilai oktan semakin tinggi pembakaran akan bisa lebih

sempurna, Karena bahan bakar bisa dimampatkan hingga tekanan paling tinggi

sebelum diledakkan api dari busi. Jika penggunaan kadar oktan yang tidak sesuai itu

dilakukan terus menerus, maka dapat menyebabkan karburator rusak, karena mesin

selalu menghadapi masalah knocking setiap kali bekerja. Terlebih ketika motor

dipaksa berakselerasi untuk mendahului kendaraan lain, dan sering digunakan untuk

penjalanan jarak jauh.

Untuk meningkatkan angka oktan dan performans dari bahan bakar pada

dasarnya ditambahkan sejumlah Tetra Ethyl Led (TEL). Pada proses pembakaran

bahan bakar yang mengandung TEL dihasilkan senyawa Pb an organik, Pb0 (oksida

Pb) pada gas buang dan pada umumnya terdapat pada atmosfer dalam kurun waktu

yang cukup lama. Senyawa oksida Pb di udara dan di alam ini dapat masuk ke dalam

tubuh manusia melalui pernafasan maupun rantai makanan. Dampak yang dapat

ditimbulkan jika senyawa tersebut berada dalam tubuh manusia akan mempengaruhi

kecerdasan dan menurunkan IQ terutama pada anak – anak, menimbulkan

permasalahan darah tinggi, penyakit pembuluh darah, jantung, juga dapat

menimbulkan terjadinya kangker. Berdasarkan dampak negatif yang ditimbulkan

akibat penggunaan TEL sebagai zat aditif bahan bakar, maka penggunaan TEL di

negara maju dan negara berkembang sudah dilarang.

Beberapa senyawa alternatif non-logam misalnya : Metanol, Etanol, Anilin, dan

Eter. yang dikembangkan sebagai senyawa pengganti TEL sebagai bahan aditif.

dipilinya Etanol sebagai aditif alternatif pengganti TEL dikarenakan senyawa Etanol

3

mudah didapatkan dipasaran, tidak mengandung logam dan tidak membentuk

senyawa oksida yang berbahaya bagi lingkungan. Selain itu Etanol juga dapat

menaikan angka oktan dari bahan bakar.

Ada beberapa karakteristik bahan bakar etanol yang mempengaruhi kerja mesin

bensin adalah angka oktan, kalor dan volatility.Angka oktan pada bahan bakar mesin

otto menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan

bakar sebelum waktunya yang akan menimbulkan fenomena knocking yang

berpotensi menurunkan daya mesin. Kalor adalah sumber energi dalam bahan bakar,

yang akan diolah mesin menjadi tenaga untuk menggerakkan mesin. Sedangkan

Volatility suatu bahan bakar menunjukkan kemampuanya untuk menguap. Sifat ini

penting, karena jika bahan bakar tidak cepat menguap maka bahan bakar akan sulit

tercampur dengan udara pada saat terjadi pembakaran. Zat yang sulit menguap tidak

dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin, meskipun memiliki nilai kalor yang

besar. Namun demikian bahan bakar yang terlalu mudah menguap juga berbahaya

karena mudah terbakar.

Berdasarkan masalah-masalah yang timbul di atas, maka perlu adanya kajian

tentang penggunaan bahan bakar campuran Premium – Pertamax dan Premium –

Etanol pada motor bensin 4 langkah 110 cc dengan merek Yamaha Jupiter z

dikarenakan motor ini masih banyak dipasaran dan banyak digunakan pada

masyarakat Indonesia. Untuk mengetahui kinerja, serta konsumsi bahan bakar.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam penelitian ini, permasalahan dirumuskan sebagai berikut :

1. Pertamax memiliki angka oktan yang lebih tinggi dibandingkan dengan

premium sehingga secara teori diperkirakan bisa memberikan kinerja yang

lebih baik jika digunakan pada motor bakar.

2. Etanol bisa meningkatkan angka oktan dari bahan bakar, murah dan ramah

lingkungan.

4

3. Pengaruh penggunaan campuran pertamax dengan premium sebagai bahan

bakar pada motor empat-langkah perlu untuk diketahui.

4. Pengaruh penggunaan campuran premium dengan etanol sebagai bahan bakar

pada motor empat-langkah perlu untuk diketahui.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang dipakai dalam menyusun tugas akhir ini adalah :

1. Motor bensin yang digunakan untuk pengujian ini adalah motor bensin 4

langkah dengan volume silinder 110 cc dengan merek Yamaha Jupiter z.

2. Bahan pengujian menggunakan:

a. Bahan bakar campuran premium – etanol dengan variasi campuran E0%,

E5%, E10%, E15% dan E20%.

b. Bahan bakar campuran premium – pertamax dengan campuran pertamax

sebesar 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% dan 100%.

3. Unsur – unsur yang diamati adalah Torsi, Daya dan konsumsi bahan bakar.

4. Pengambilan data dimulai pada putaran mesin terendah dan dilanjutkan dengan

menaikkan kecepatan putar sampai dengan dicapainya kecepatan putar

maksimum.

5. Torsi dan daya diukur dengan menggunakan Dynamometer.

6. Pengambilan data putaran mesin menggunakan alat Tachometer.

7. Pengujian dilakukan dengan perbandingan kompresi standar (tidak mengubah

apapun).

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui Pengaruh komposisi campuran premium – pertamax terhadap

kinerja motor.

5

2. Mengetahui Pengaruh komposisi campuran premium – etanol terhadap kinerja

motor.

3. Membandingkan pengaruh penggunaan bahan bakar campuran premium –

pertamax dengan premium – etanol.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh setelah dilakukan penelitian ini adalah :

1. Sebagai bahan perbandingan penggunaan bahan bakar bensin premium,

pertamax, campuran premium – pertamax dan campuran premium – etanol.

2. Dari hasil analisis ini diharapkan akan diperoleh hasil performance atau unjuk

kerja mesin yang lebih optimum.

3. Memperkaya khasanah ilmiah bidang otomotif dan bahan bakar.

4. Sebagai media referensi sehingga dapat dikembangkan dan dapat dijadikan

acuan atau pedoman dalam pengembangan teknologi alternatif.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 TINJAUAN PUSTAKA

Hartono melakukan penelitian tentang penggunaan bahan bakar premium,

pertamax dan pertamax plus. Hasil penelitian menunjukkan torsi maksimum dicapai

pada bensin pertamax sebesar 7,52 Nm pada 6118 rpm, diikuti pertamax plus 7,41

Nm pada 5931 rpm, dan bensin premium 7,41 Nm pada 5958 rpm. Sedangkan daya

maksimum pada bensin pertamax sebesar 6,80 HP pada 7434 rpm, diikuti premium

6,74 HP pada 7672 rpm, lalu pertamax plus sebesar 6,73 HP pada 7317 rpm. Untuk

konsumsi bahan bakar spesifik minimal dimiliki pertamax plus sebesar 0,11 HP pada

5250 rpm, diikuti bensin pertamax sebesar 0,12 HP pada 4750 rpm, kemudian bensin

premium sebesar 0,12 kg/kWh pada 5250 rpm.

Nugroho telah melakukan penelitian tentang penambahan etanol pada bahan

bakar premium terhadap emisi gas buang dengan campuran etanol 10%, 15% dan

20%, dimana campuran tersebut berpengaruh terhadap emisi gas buang pada

campuran etanol 20% , yaitu CO turun 2,48%, HC turun 0,28% sedangkan CO2 naik

0,22%.

Frihantara melakukan penelitian penambahan etanol terhadap pertamax. Hasil

penelitian menunjukkan penambahan etanol sebanyak 5%, 10%, dan 15%.

Didapatkan hasil Torsi = 94,82 Nm, Daya = 27,56 kw tekanan efektif rata-rata

(BMEP) = 760,279 kpa, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) terendah = 0,29

kg/kw.jam.

Margono melakukan penelitian tentang pengaruh pemakaian campuran bahan

bakar premium – etanol terhadap unjuk kerja motor empat langkah. Hasil penelitian

menunjukkan pada campuran E10% terjadi kenaikan yang signifikan sebesar : torsi

lebih besar 7,6%, daya lebih besar 7,8%, tekanan efektif rata rata lebih besar 7,87%

konsumsi bahan bakar spesifik lebih kecil 14,2% dan efisiensi termal lebih besar

7,1% bila dibandingkan penggunaan premium murni.

6

7

Apriyanto,melakukan penelitian tentang pengaruh pemakaian campuran bahan

bakar premium – etanol terhadap unjuk kerja motor empat langkah. Hasil penelitian

ini menunjukkan bahwa penambahan E15% menghasilkan nilai torsi tertinggi sebesar

9,2 Nm. Mengalami peningkatan sebesar 8,2% nilai daya sebesar 5,77 kW,

mengalami peningkatan sebesar 29,57%, nilai BMEP tertinggi sebesar 1.115,52 kpa,

mengalami peningkatan sebesar 29,57% nilai sfc terendah sebesar 0,152%

mengalami peningkatan sebesar 63,15% dan nilai efisiensi thermis tertinggi sebesar

50,20% mengalami peningkatan sebesar 64,47% yang lebih baik dibandingkan

dengan penggunaan bahan bakar premium murni.

2.2 GAMBARAN UMUM MOTOR BAKAR

Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesin kalor, yaitu mesin yang

mengubah energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau mengubah tenaga

kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis. Energi diperoleh dari proses

pembakaran, proses pembakaran dan juga perubahan energi tersebut dilaksanakan di

dalam mesin dan dilakukan di luar mesin.(Yaswaki dan Murdhana, 1998).

Motor bakar torak (Gambar 2.1) mempergunakan beberapa silinder yang di

dalamnya terdapat torak yang bekerja bolak-balik yang diakibatkan oleh proses

pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara di dalam silinder.

Pembakaran yang dihasilkan tersebut dapat menggerakkan torak dengan gerakan

translasi (bolak-balik) yang dibantu oleh batang penggerak yang dihubungkan dengan

poros engkol.(BM.Surbakti, 1985).

Pada motor bakar torak tidak terdapat proses pemindahan kalor gas pembakaran

fluida kerja, karena itu jumlah komponen motor bakar sangat sedikit, cukup

sederhana, lebih kompak, dan lebih ringan dibanding dengan mesin pembakaran luar

(mesin uap). Karena itu pula penggunaan motor bakar sangat banyak dan

menguntungkan, penggunaan motor bakar dalam masyarakat antara lain adalah dalam

bidang transportasi, penerangan, produksi dan sebagainya.(BM.Surbakti, 1985).

8

Gambar 2.1 Motor Bakar Torak(sumber : Daryanto,2003)

2.3 KLASIFIKASIMOTOR BAKAR

Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam. Adapun

pengklasifikasian motor bakar adalah sebagai berikut:

a. Berdasar Sistem Pembakarannya

Mesin pembakaran dalam atau sering disebut sebagai Internal Combustion

Engine (ICE), yaitu di mana proses pembakaranya berlangsung di dalam motor bakar

itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida

kerja.

Hal-hal yang dimiliki pada mesin pembakaran dalam yaitu :

Pemakaian bahan bakar lebih irit.

Berat tiap satuan tenaga mekanis lebih kecil.

Kontruksi lebih sederhana, karena tidak memerlukan ketel uap, kondensor,

dan sebagainya.

Contoh mesin pembakaran dalam adalah motor bakar.

9

Mesin pembakaran luar atau sering disebut sebagai External Combustion

Engine (ECE) yaitu dimana proses pembakaranya terjadi di luar mesin, energi termal

dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin.

Hal-hal yang dimiliki pada mesin pembakaran luar yaitu :

Dapat memakai semua jenis bahan bakar.

Dapat memakai bahan bakar yang bermutu rendah.

Cocok untuk melayani beban-beban besar dalam satu proses

Lebih cocok dipakai untuk daya tinggi.

Pada umumnya mesin pembakaran luar misalnya pesawat tenaga uap,

pelaksanaan pembakaran bahan bakar dilakukan di luar mesin.

b. Berdasar Sistem Penyalaan

1. Motor bensin

Motor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi

dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang

membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut

spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara ini menghasilkan daya.

Di dalam siklus otto (siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai

pemasukan panas pada volume konstanta. (Wiranto Arismunandar, 1988: 61).

2. Motor diesel

Motor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda dengan motor bensin.

Proses penyalaannya bukan menggunakan loncatan bunga api listrik. Pada waktu

torak hampir mencapai titik TMA bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar.

Terjadilah pembakaran pada ruang bakar pada saat udara dalam silinder sudah

bertemperatur tinggi. Persyaratan ini dapat terpenuhi apabila perbandingan kompresi

yang digunakan cukup tinggi, yaitu berkisar 12-25. (Wiranto Arismunandar, 1988:

89).

10

2.4 SISTEM KERJA MOTOR BAKAR

Berdasarkan proses kerja yang terjadi pada motor bensin diklasifikasikan

menjadi dua jenis yaitu :

2.4.1 Motor bensin 4 langkah

Yang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu) kali

proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2 (dua)

kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan katup buang

terbuka tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4

(empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut:

a. Langkah hisap :

Piston bergerak dari TMA ke TMB. Pada ruangan di atas piston terjadi

pembesaran volume yang menyebabkan tekanan menjadi kurang. Tekanan kurang

tersebut mengakibatkan terjadinya hisapan terhadap campuran udara bahan bakar dari

karburator. Keadaan katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.

b. Langkah kompresi :

Piston bergerak dari TMB ke TMA mengadakan kompresi terhadap campuran

udara bahan bakar yang baru masuk pada langkah pengisian. Tekanan dan temperatur

menjadi naik sedemikian rupa sehingga campuran bahan bakar udara berada dalam

keadaan yang mudah sekali untuk terbakar. Sebelum langkah kompresi berakhir

maka busi mengadakan pembakaran kedua katup tertutup.

c. Langkah kerja atau Ekspansi :

Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan pemuaian

yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak dari TMA ke

TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh tenaga

panas mendorong piston untuk bergerak.

11

d. Langkah Buang :

Pada langkah buang ini katup masuk tertutup sedangkan katup buang terbuka.

Piston bergerak dari TMB menuju TMA mendesak gas sisa pembakaran keluar

melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold) menuju atmosfer.

Gambar 2.2 langkah kerja motor bensin 4 langkah(Wiranto Arismunandar, 2002 : 8)

2.4.2.Motor Bensin 2 Langkah

Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses pembakaranya lebih

sederhana dari pada motor 4 langkah yaitu dilakukan pada satu kali putaran poros

engkol yang berakibat dua kali langkah piston. Langkah piston dapat dilihat pada

( Gambar : 2.3 ).

Prinsip langkah kerja motor bensin 2 langkah dijelaskan sebagai berikut :

Langkah penghisapan :

1. Torak bergerak dari TMA ke TMB.

2. Pada saat saluran bilas masih tertutup torak, di dalam bak mesin terjadi

kompresi terhadap campuran bensin dengan udara.

3. Di atas torak, gas sisa pembakaran dari hasil pembakaran sebelumya sudah

mulai terbuang ke luar melalui saluran buang.

4. Saat saluran bilas sudah terbuka, campuran bensin dengan udara mengalir

melalui saluran bilas terus masuk ke dalam ruang bakar.

12

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 dan udara.

3. Pada saat yang bersamaan, di bawah ( di dalam bak mesin ) bahan bakar yang

baru masuk ke dalam bak mesin melalui saluran masuk.

Langkah kerja atau 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 ke luar.

2. Pada saat yang sama bahan bakar yang 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 sebelumnya.

13

Gambar 2.3 langkah kerja motor bensin 2 langkah(Arends BPM; H Berenschot,1980)

2.5 PRESTASI MOTOR BENSIN

Prestasi motor bensin untuk motor bakar dijelaskan sebagai berikut :

2.5.1 Volume Silender

Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah torak (V 1 ¿.

Sedangkan volume silinder antara TMA dan kepala silinder ( tutup silinder ) disebut

volume sisa (V s ). Volume total ( V t ) ialah isi ruang antara torak ketika ia berada di

TMB sampai tutup silinder.

V t = V i + V s……………………(2.1)

Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan diameter

silinder (D) dan panjang langkah torak (L) biasanya mempunyai satuan

centimetercubic (cc) atau cubic inch (cu.in).

V t = Luas lingkaran x panjang langkah

V 1 = π .r2. L

V 1= π.¿.L

14

Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume silinder

tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya volume silinder.

(Kiyaku & Murdana, 1998).

2.5.2 Perbandingan Kompresi

Perbandingan kompresi adalah hasil bagi volume total dengan volume sisa.

C = V 1+V s

V s = 1 +

V 1

V s……………………………………(2.2)

Dimana :V 1= volume langkah torak

V s = volume sisa

Jadi, bila suatu motor mempunyai volume total 56 cu.in dan volume sisa 7

cu.in, maka perbandingan kompresinya adalah :

C = 567 = 8

Hal di atas 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 tekananya dan temperatur akhir

kompresi.(Kiyaku & Murdana, 19981).

Perbandingan kompresi tidak dapat dinaikkan tanpa batas, karena motor

pembakaran yang menggunakan busi akan timbul suara menggelitik jika

perbandingan kompresinya terlalu tinggi.(Soenarto & Furuhama, 1995).

2.5.3 Torsi dan daya poros

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.

Daya yang berputar ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam silinder

yang selanjutnya torak akan menggerakkan semua mekanisme pada motor bakar.

15

Unjuk kerja motor bakar tergantung dari daya yang didapat.(Soenarto & Furuhama,

1995).

Gambar 2.4 Engine and dynamometer drive line(Plint &Martyr, 1995)

Gambar 2.4 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 dynamometer

dengan maksud mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara

menghubungkan poros motor dengan poros dynamometer. Rotornya diikatkan pada

poros yang akan mengaduk air yang ada di dalamnya. Hambatan ini akan

menimbulkan torsi (T), sehingga nilai daya (p) dapat ditentukan dengan persamaan

sebagai berikut :

P = 2 π . n .t60000 (kw)……………………..(2.3)

Dimana : p = Daya (kw)

n = Putaran mesin (rpm)

T = Torsi (Nm)

Torak yang didorong oleh gas membuat usaha. Baik tekanan maupun suhunya

akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi usaha makanis.

Konsumsi energi panas ditunjukkan langsung oleh turunya suhu. Kalau toraknya

tidak mendapatkan hambatan dan tidak menghasilkan usaha gas tidak akan berubah

meskipun tekananya turun.

16

2.5.4 Menentukan Efisiensi Energi

1. Besar Penggunaan Bahan Bakar

Besar penggunaan bahan bakar spesifik (SFC) ditentukan dalam kg/kwh dan

lebih umum digunakan dari pada ηbt . Besar nilai SFC adalah kebalikan dari pada ηbt .

Penggunaan bahan bakar dalam gram per jam Ne dapat ditentukan dengan persaman

sebagai berikut :

SFC = mf

p (kg/kwh)……………………(2.4)

Dimana : SFC = Konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kwh)

P = Daya mesin (kw)

Sedang nilai mf dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :

mf = bt x

36001000 x ρbb……………………..(2.5)

Dimana : b = Volume buret (cc)

t = Waktu (detik)

ρbb = Berat jenis bahan bakar (kg/1)

mf = Untuk penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu (kg/h)

Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis pada umumnya makin

tinggi berat jenis maka makin rendah nilai kalornya. Pembakaran dapat berlangsung

sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna. Jika bahan bakar tidak mengandung

bahan-bahan yang tidak dapat terbakar, maka pembakaran tidak akan sempurna

sehingga hasil pembakaran berupa gas pembakaran saja.(Soenarto & Furuhama,

1995).

2.6 SISTEM PADA MOTOR BAKAR

Sistem pada motor bakar untuk motor bensin dapat dijelaskan sebagai berikut :

2.6.1 Sistem Bahan Bakar

Motor bensin adalah 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

17

diharapkan bahan bakar dan udara itu sudah tercampur dengan baik sebelum

dinyalakan oleh busi. Pada motor bakar sering memakai sistem bahan bakar

menggunakan karburator. Di bawah ini (Gambar 2.5) diterangkan skema sistem

penyaluran bahan bakar.

Gambar 2.5 Skema sistem penyaluran bahan bakar(Sumber : Arismunandar, 1988)

Pompa bahan bakar menyalurkan bahan bakar ke karburator untuk memenuhi

jumlah bahan bakar yang harus tersedia di dalam karburasi. Pompa ini terutama

dipakai apabila letak tangki lebih rendah dari pada letak karburator. Untuk

membersihkan bahan bakar dari kotoran yang dapat mengganggu aliran atau

menyumbat saluran bahan bakar, terutama di dalam karburator digunakan saringan

atau filter. Sebelum masuk ke dalam 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 di dalam

silinder sebelum saluran itu terbakar. Campuran itu haruslah homogen serta

perbandinganya harus sama setiap silinder, campuran yang kaya (rich fuel)

diperlakukan dalam keadaan tanpa beban dan beban penuh, sedangkan campuran

yang (poor fuel) diperlukan untuk operasi normal.

18

2.6.2 Karburator

Karburator merupakan bagian yang penting pada sepeda motor. Hampir

semua sepeda motor menggunakan karburator karena umumnya sepeda motor

menggunakan bensin sebagai bahan bakarnya. Karena itu karburator yang baik harus

mampu membuat gas yang sempurna dan sesuai dengan kebutuhan mesin pada setiap

tingkat penggunaan dan kecepatan putaran mesin. Untuk mendapatkan pembakaran

yang sempurna dibutuhkan perbandingan bensin dan udara dalam pencampuran gas,

menurut teoritis adalah 1:14 artinya 1 gram bensin harus dicampur dengan 15 gram

udara. Apabila perbandingan campurannya lebih dari 1:14 maka biasanya dikatakan

campuran miskin contoh 1:18. Apabila perbandingan campuran kurang dari 1:14

maka dikatakan campuran kaya contoh 1:12. Di dalam praktek pada umumnya

digunakan campuran kaya, ini untuk mendapatkan daya mesin yang lebih besar

(boros mesin) dan sebaliknya apabila menghendaki bahan bakar yang ekonomis maka

bisa digunakan campuran miskin. Untuk campuran miskin ini biasa digunakan pada

mesin 4 tak karena gerakan motor ini tak secepat kerja motor 2 tak.

19

Gambar 2.6 Kontruksi Karburator.

Berikut ini adalah satu persatu bagian karburator beserta fungsinya, yaitu :

1. Mangkuk karburator (float chamber)

Mangkuk karburator berfungsi untuk menyimpan bahan bakar pada waktu

sebelum digunakan.

2. Klep atau jarum pelampung (floater valve)

Klep atau jarum pelampung berfungsi untuk mengatur masuknya bahan bakar

ke dalam mangkuk karburator.

3. Ruang pelampung (float chamber)

Ruang pelampung berfungsi sebagai tempat penampung sementara bensin yang

akan dialirkan ke ruang bakar.

4. Pelampung (floater)

Pelampung berfungsi untuk mengatur agar tetap posisi bahan bakar di dalam

mangkuk karburator.

5. Skep atau katup gas (throttle valve)

Skep atau katup gas berfungsi untuk mengatur banyaknya gas yang masuk ke

dalam silinder.

20

6. Pemancar jarum (main nozzle/needle jet)

Pemancar jarum berfungsi untuk memancarkan bahan bakar pada waktu tuas

gas ditarik, besarnya diatur oleh terangkatnya jarum skep.

7. Jarum skep atau jarum gas (needle jet)

Jarum skep atau jarum gas berfungsi untuk mengatur semprotan bahan bakar

dari nosel pada waktu tuas gas ditarik.

8. Pemancar besar (main jet)

Main jet berfungsi untuk menyuplai kebutuhan bahan bakar yang sesuai pada

semua tingkat kecepatan mesin putaran tinggi. Hal ini dimungkinkan oleh perubahan

posisi piston valve. Semakin tinggi posisi piston valve, maka semakin tinggi jarum

skep terangkat, maka semakin besar celah antara main jet dengan jarum skep

sehingga semakin banyak bahan bakar yang akan keluar dari ruang bahan bakar.

9. Pemancar kecil atau stationer (slow jet)

Pemancar kecil atau stasioner berfungsi untuk memancarkan bahan bakar waktu

putaran langsam atau stasioner. Pada kondisi ini piston valve dalam keadaan menutup

rapat.

10. Skrup gas atau baut gas (throttle screw)

Skrup gas berfungsi untuk menyetel posisi skep sebelum tuas gas ditarik.

11. Sekrup penyetelan gas (stop screw)

Sekrup penyetelan gas berfungsi mengatur posisi pembukaan katup pada

dudukan terendah untuk menentukan putaran stasioner.

12. Skrup udara atau baut udara (air screw)

Skrup udara atau baut udara berfungsi untuk mengatur banyaknya udara yang

akan dicampur dengan bahan bakar.

13. Katup cuk (choke valve)

Choke valve berfungsi untuk memperkaya campuran bahan bakar, terutama

pada saat mesin dalam keadaan dingin. Untuk menghasilkan campuran yang kaya,

pada saluran masuk dipasang sebuah piringan (choke) yang dapat menutup saluran

21

melalui saluran utama. Pada saat choke valve ditutup, kevakuman yang terjadi

disaluran udara masuk akan memaksa bahan bakar lebih banyak keluar dari ruang

bahan bakar sehingga campuran menjadi kaya.

2.6.3 Syarat-syarat Bahan bakar Untuk Motor Bensin

a. Volatilitas bahan bakar

Volatilitas bahan bakar didefinisikan sebagai kecenderungan cairan bahan

bakar untuk menguap. Pada motor bensin, campuran bahan bakar dan udara yang

masuk dalam silinder sebelum dan sesudah selama proses pembakaran diusahakan

sudah dalam keadaan campuran uap bahan bakar dan udara, sehingga memudahkan

proses pembakaran. Oleh karena itu kemampuan menguapkan bahan bakar untuk

motor bensin sangat penting. Di dalam mesin yang membakar suatu campuran uap

bahan bakar dan udara harus tidak kurang dari 0,5 kali stoichiometrik untuk

pengapian dan perambatan nyala api yang memuaskan (satisfactoriy). Oleh karena itu

volatalitas bahan bakar harus cukup memberi sedikitnya perbandingan uap bahan

bakar dan udara pada saat pengapian di bawah semua kondisi operasi, termasuk pada

saat pemanasan mesin.

b. Angka Oktan

Angka oktan pada bensin adalah suatu bilangan yang menunjukkan sifat anti

ketukan atau detonasi. 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.

Besarnya angka oktan bahan bakar tergantung pada presentage iso oktan (

C7 H18) dan normal heptana (C7 H 16) yang terkandung di dalamnya. Sebagai

22

perbandingan, bahan bakar yang sangat mudah berdetonasi adalah heptana normal (

C7 H18) sedang yang sukar berdetonasi adalah iso oktana (C7 H18).

Bensin yang cenderung kearah sifat heptana normal disebut bernilai oktan

rendah (angka oktan rendah) karena mudah berdetonasi, sebaliknya bahan bakar lebih

cenderung kearah sifat iso-oktan (lebih sukar berdetonasi) dikatakan bernilai oktan

tinggi (angka oktan tinggi). Misalnya, suatu bensin dengan angka oktan 90 akan lebih

sukar berdetonasi dari pada bensin dengan oktan 70. Jadi kecenderungan bensin

untuk berdetonasi dinilai dari angka oktanya 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 Angka oktan

Premiun

Pertamax

Pertamax plus

Bensol

88

92

95

100

(Sumber : www.pertamina.co.id)

c. 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, bahan bakar sering terjadi polimer yang

berupa endap-endapan (getah) ini berpengaruh tidak baik terhadap sistem saluran

misalnya pada katub-katub dan saluran bahan bakar.

http://www.pertamina.co.id/

23

Bahan bakar yang mengalami perubahan kimia, menyebabkan gangguan pada

proses pembakaran. Pada bahan bakar juga sering terdapat saluran atau senyawa yang

menyebabkan korosi, senyawa ini antara lain : senyawa belerang, nitrogen, oksigen,

dan lain-lain, kandungan tersebut pada gasoline harus diperkecil untuk mengurangi

korosif, korosif dari senyawa tersebut dapat terjadi pada dinding silinder, katub, busi,

dan lainya, hal inilah yang menyebabkan awal kerusakan pada mesin.

2.6.4 Cara Menentukan Angka Oktan Bahan Bakar

Cara menentukan angka oktan bahan bakar adalah dengan mengadakan

perbandingan bahan bakar tertentu dengan bahan bakar standar dengan memakai

mesin CFR (Coordination Fuel Research). Mesin CFR merupakan sebuah mesin

silinder tunggal dengan perbandingan kompresi yang dapat diukur dari sekitar 4:1

sampai dengan 14:1.

Bahan bakar standar :

a. Iso Oktane (Trimetyl pentane C7 H18)

Iso oktane adalah bahan bakar dengan kecenderungan detonasi kecil, bahan

bakar inilah yang mempunyai angka oktan 100.

b. Normal Heptane (C7 H16)

Bahan bakar yang mempunyai kecenderungan sangat besar, bahan bakar ini

berangka oktan nol (0). Bilangan oktan dari suatu bahan bakar yang diketahui angka

oktanya dilakukan pengujian dengan memakai mesin CFR (Coordination Fuel

Research). Pengujian dilakukan dengan cara bahan bakar dalam mesin dan

perbandingan dalam kompresi dinaikkan perlahan-lahan hingga diperoleh ketukan

(knocking) tertentu atau pembacaan detonasi dari sebuah detector vibrasi. Bahan

bakar standar kemudian dibakar pula dengan angka kompresi yang sama kira-kira

diperoleh pembacaan ketukan yang sama, apabila bahan bakar tersebut memiliki

kecenderungan yang sama dengan bahan bakar standar. Misalnya bahan bakar dengan

24

82, berarti bahan bakar tersebut mempunyai kecenderungan detonasi sama dengan

campuran bahan bakar yang terdiri dari 82% volume iso octane dan 18% volume

normal heptane.

2.6.5 Hubungan Antara Angka Oktan Dengan Pembakaran.

Pada intinya segala usaha untuk memperkecil kecenderungan detonasi adalah

suatu usaha untuk memperpanjang waktu antara terjadinya loncatan listrik pada busi

dan saat terjadi nyala pembakaran (delay periode) atau memperpendek waktu yang

digunakan oleh nyala api untuk mencapai bagian terjauh dari busi.

Waktu yang diperlukan untuk itu sangat tergantung pada kecepatan gerak nyala

api tetapi juga pada jarak yang harus ditempuh. Delay periode suatu campuran bahan

bakar dan udara tersebut untuk menunggu saat dinyalakan. Bensin dengan bilangan

tinggi mempunyai delay periode yang panjang, oleh karena itu bahan bakar dengan

bilangan oktan tinggi baik digunakan motor bensin dengan perbandingan kompresi

tinggi. Sebagai mana diketahui salah satu cara untuk menaikkan efisiensi motor

adalah dengan menaikkan kompresi, maka dengan menggunakan bahan bakar

beroktan tinggi, hambatan yang sebagian besar disebabkan detonasi berangsur-angsur

dapat diatasi. Arismunandar, 2002).

2.6.6.Pengaruh Volatilitas Terhadap Unjuk kerja

a. Pengaruh Volatilitas terhadap daya kerja mesin

Dalam mesin, busi pengapian (Spark Ignition Switch), mesin akan bekerja

dengan baik jika campuran bahan bakar dengan udara telah menjadi uap yang

homogen sebelum atau saat pengapian. Pada saat start, dimana kondisi mesin masih

dingin, maka volatilitas masih rendah yang menyebabkan sedikit kesulitan saat start.

Kemampuan saat start tergantung pada penyediyaan campuran bahan bakar dan udara

yang mudah menyala pada saat pengapian. Perlu diingat bahwa perbandingan uap

bahan bakar udara untuk bahan bakar yang ditentukan adalah berbanding terbalik

25

dengan tekanan udara. Dengan demikian kemampuan chock untuk mengurangi

tekanan saluran masuk adalah sangat membantu.

b. Pengaruh Volatilitas terhadap Vapor lock

Walau volatilitas yang tinggi sangat diperlukan saat start pada temperatur

rendah, tetapi dilihat dari segi vapor lock hal ini harus dihindarkan. Vapor lock adalah

terbatasnya suplai bahan bakar karena pembentukan uap yang cepat pada sistem

suplai bahan bakar, pembentukan uap ini harus dibatasi dan disesuaikan dengan kerja

dan kecepatan mesin.

Pembentukan uap yang terlalu cepat akan menghambat dan mengurangi aliran

bahan bakar dan intake manifold. Ketika temperatur bahan bakar mencapai

temperatur yang cukup, maka tekanan uap bahan bakar akan sama dengan tekanan

dalam sistem saluran bahan bakar, hal ini akan menghambat aliran bahan bakarnya.

Vapor lock sering terjadi pada motor berjalan lama, sehingga terbentuk suhu tinggi

pada bagian tertentu dari mesin, akibat terbentuknya uap bahan bakar yang berlebihan

maka pada bagian tersebut perlu adanya pendingin.

2.6.7.Pengaruh Bahan Bakar Terhadap Tekanan Masuk dan Perbandingan

Kompresi

Untuk mesin yang tanpa supercharger, tekanan masuk direncanakan mendekati

tekanan atmosfer pada katup terbuka penuh, bahan bakar dengan oktan tinggi dapat

mempertinggi efisiensi mesin. Sedangkan untuk mesin yang bekerja dengan

supercharger, tekanan masuk direncanakan lebih dari satu atmosfer. Tekanan masuk

diperoleh dengan jalan menekan udara atmosfer masuk ke dalam silinder selama

langkah hisap dengan pompa udara (blower dan kompresor).

2.6.8.Sistem Pembakaran

Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi

kesenyawaan antara bahan bakar dengan oksigen. Mekanisme pembakaran sangat

26

dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran, sebagai mana

diketahui bahwa bensin mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen.

Ada 3 teori mengenai terbentuknya hidrogen tersebut :

1. Hidrokarbon terbakar secara bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon

bergabung dengan oksigen.

2. Karbon terbakar terlebih dahulu dari pada oksigen.

3. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan

membentuk senyawa (senyawa hidroxilasi) yang kemudian dipecah secara

thermis. (Yaswaki, K, 1994).

Dalam pembakaran hidrokarbon tidak terjadi gejala apabila kondisinya

memungkinkan untuk proses hidoxilasi, hal ini akan terjadi apabila campuran

terdahulu (premixture) antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang

cukup, sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam senyawa hidrokarbon.

(Yaswaki, K, 1994).

Bila oksigen dan hidrokarbon tidak tercampur dengan baik, maka akan terjadi

proses crasking 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 terbakar atau tidak terbakar

sama-sama pada saat keadaan yang dikehendaki.

Pembakaran tidak normal dapat menimbulkan knocking atau pre-ignition yang

memungkinkan timbulnya gangguan dan kesulitan-kesulitan pada motor bakar

bensin.

a. Pembakarn normal

Pembakaran normal adalah dimana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada

saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor

27

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 di

seluruh bagian. Pada keadaan yang sebenarnya pembakaran bersifat komplek, yang

mana berlangsung pada beberapa phase. Dengan timbulnya energi panas, maka

temperatur dan tekanan naik secara mendadak, sehingga piston terdorong menuju

TMB. Grafik dibawah merupakan grafik pembakaran normal pada motor bensin :

Gambar 2.7. Pembakaran campuran udara bensin dan perubahan tekanan di dalam silinder

(sumber : PT.Toyota Astra Motor,2007)

Gambar grafik di atas (Gambar 2.7) dengan jelas memperlihatkan hubungan

antara tekanan dan sudut engkol, mulai dari penyalaan sampai akhir pembakaran.

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa beberapa derajat sebelum piston mencapai

TMA, busi memberikan percikan bunga api sehingga mulai terjadi pembakaran,

sedangkan lonjakan tekanan dan temperatur mulai poin 2, sesaat sebelum piston

mencapai TMA, dan pembakaran poin 3 sesaat sesudah piston mencapai TMA.

b. Pembakaran tidak normal

Pada pembakaran tidak normal, bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak

terbakar sama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Pembakaran tidak

28

normal dapat menimbulkan knocking yang memungkinkan timbulnya gangguan dan

kesulitan-kesulitan pada motor bensin. Fenomena–fenomena yang menyertai

pembakaran tidak sempurna, diantaranya :

1. Knocking

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 :

1. Kecepatan menguap (volatility)

2. Kualitas pengetukan (kecenderungan berdetonasi)

3. Kadar belerang

4. Titik beku

5. Berat jenis

Seperti telah diterangkan sebelumnya, pada peristiwa pembakaran normal api

menyebar keseluruh bagian ruang bakar dengan kecepatan konstan dan busi berfungsi

sabagai pusat penyebaran. Dalam hal ini gas baru yang belum terbakar terdesak oleh

gas yang sudah terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik sampai mencapai

keadaan hampir tebakar. Jika pada saat ini gas terbakar dengan sendirinya, maka akan

timbul ledakan (detonasi) yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara

ketukan (knocking noise).

2. Sebab-sebab terjadinya knocking

Pada lapisan yang telah terbakar akan berekspansi. Pada kondisi lapisan yang

tidak homogen, 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 mengakibatkan terjadinya gelombang tekanan yang kemudian

menumbuk piston dan dinding silinder sehingga terdengarlah suara ketukan

(knocking).

Hal-hal yang menyebabkan terjadinya knocking (gambar 2.8) yaitu :

29

1. Perbandingan kompresi yang tinggi, tekanan kompresi, suhu pemanasan

campuran dan suhu silinder yang tinggi.

2. Putaran mesin rendah dan penyebaran api lambat.

3. Penempatan busi dan konstruksi ruang bakar tidak tepat, serta jarak penyebaran

api terlampau jauh.

Gambar 2.8. Proses terjadinya detonasi(sumber : Arismunandar,2002)

2.6.9.Sistem pengapian

Sistem pengapian adalah memulai pembakaran atau menyalakan campuran

bahan bakar dan udara pada saat dibutuhkan sesuai dengan bahan dan putaran motor.

Sumber api diambil dari tenaga listrik tegangan tinggi yang dapat memercikkan

bunga api diantara elektroda busi tersebut, sedangkan listrik tegangan tinggi tersebut

diperoleh dengan memanfaatkan magnet atau kumparan induksi dalam koil.

Sistem pengapian atau penyalaan terutama terdiri atas : Baterai, kumparan,

penyala (ignition coil), distributor, kondensator, kontak pemutus dan busi. Penyalaan

api pada motor bakar umumnya dibagi atas dua macam sistem pengapian, yaitu :

a. Sistem pengapian dengan magnet

b. Sitem pengapian dengan baterai

2.7 BAHAN BAKAR

30

Bahan bakar adalah suatu bahan (komoditi) yang memiliki energi kimia yang

akan menghasilkan energi panas (kalor) setelah melewati proses pembakaran.

Ditinjau dari segi teknis dan ekonomis, bahan bakar diartikan sebagai bahan

yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan

sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor. Bahan bakar dibakar dengan tujuan

untuk memperoleh kalor tersebut, untuk digunakan baik secara langsung maupun

tidak langsung.

Bahan bakar, ditinjau dari fasenya dan bentuk fisiknya terdiri dari :

a. Bahan bakar padat (BBP)

Bila ditinjau dari cara terjadinya bahan bakar padat diklasifikasikan menjadi 2

jenis, yaitu:

1. Bahan bakar padat alamiah

Bahan bakar padat alamiah adalah bahan bakar padat yang keberadaanya dari

alam dan terproses secara alamiah, dengan kata lain bahan bakar padat ini telah

tersedia di alam.

Contoh : antrasit, batu bara, bitumen, liknit, kayu api dan sisa tumbuhan.

2. Bahan bakar padat non alamiah

Bahan bakar padat non alamiah biyasanya juga disebut bahan bakar padat

buatan karena terjadi dari hasil buatan manusia (proses produksi).

Contoh : kokas, semi kokas, arang, briket dan bris.

b. Bahan bakar gas (BBG)

Bahan bakar gas atau disingkat (BBG) merupakan merk dagang gas alam yang

ditunjukan untuk keperluan bahan bakar kendaraan berbahan bakar minyak yang

telah dikonversi untuk menggunakan gas. Komponen utama (BBG) adalah gas

metana (CH 4), merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak beracun,

serta berat jenisnya lebih ringan dari udara. Bahan bakar gas (BBG) yaitu gas alam

yang ditekan sampai tekanan 200 kg/cm2 (2900 psig). Volumenya menyusut 1/230-

31

1/260 kali dan fasenya berubah dari fase gas untuk menjadi fase cair. Berat jenisnya

lebih ringan dari udara dan memiliki angka oktan yang tinggi yaitu 130.

Ada beberapa peristilahan yang terkait dengan bahan bakar, yaitu :

1. Gas Bumi (Natural Gas)

2. Non Asosiatif Gas

3. Asosiatif Gas

4. Natural Gas Liquid (NGL)

5. Liquefied Natural Gas (LNG)

6. Gas Alam Kaya (Rich Natural Gas)

7. Gas Alam Miskin (Lean Natural Gas)

8. Gas Alam Basah (Wet Natural Gas)

c. Bahan bakar cair (BBC)

Bahan bakar cair adalah bahan bakar yang wujud dan fisiknya berbentuk cairan.

Bahan bakar cair dapat diklasifikasikan menjadi 2 yaitu :

1. Bahan bakar minyak (BBM) yang meliputi gasoline, kerosin, avtur, residu dan

lain-lain.

2. Bahan bakar cair non minyak meliputi alcohol, spiritus dan sebagainya.

Sebagian besar bahan bakar cair berasal dari campuran hidrokarbon yang

diproses dari minyak bumi (minyak mentah) melalui proses destilasi dan pemecahan

(cracking). Dari sinilah diperoleh gasoline, kerosin, minyak diesel dan bahan bakar

lainya. Senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi sangat banyak

jumlahnya, namun secara garis besarnya senyawa tersebut dapat dikelompokkan ke

dalam 3 golongan senyawa hidrokarbon, yaitu:

1. Parafin (Hidrokarbon Jenuh)

Parafin adalah senyawa hidrokarbon yang tidak mengandung ikatan rangkap.

Nama parafin berasal dari kata parum (sukar) dan affinis (bergabung), yang bila

diartikan secara harfiah adalah senyawa yang sukar bereaksi (bergabung).

32

Rumus empiris :Cn H2 n+n

Untuk n = 1 s/d 10

Senyawa ini disebut juga suku alkana

2. Naftan

Naftan adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan rumus umum Cn H2 n.

Karena senyawa hidrokarbon ini mempunyai sifat kimia seperti senyawa hidrokarbon

paraffin dan mempunyai stuktur molekul, maka senyawa ini juga disebut senyawa

siklo paraffin.

3. Aromat

Senyawa hidrokarbon aromat adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan

rumus umum Cn H2 n−6. Hanya sedikit sekali minyak mentah yang mengandung

senyawa aromat dengan titik didih rendah. Disamping senyawa hidrokarbon

sederhana benzene, dalam minyak mentah juga terdapat senyawa hidrokarbon

poliaromat seperti :

a. Naftalen (C10 H8)

b. Antrasen (C14 H 10)

2.7.9.Bahan bakar bensin.

Bensin adalah senyawa organik yang dibutuhkan dalam suatu pembakaran

dengan tujuan untuk mendapatkan energi atau tenaga. Bensin merupakan campuran

komplek senyawa-senyawa hidrokarbon yang memiliki titik didih sekitar 40˚C

sampai 180˚C. Bensin merupakan hasil destilasi minyak bumi (Crude Oil) dan

merupaka senyawa hidrokarbon jenuh. Bensin termasuk dalam pengelompokan

senyawa hidrokarbon parafin atau termasuk pengelompokan gugus Alkana, dengan

rumus empiris :Cn H2n+2

33

Jenis bensin yang diproduksi dan dipasarkan oleh pertamina dengan nama

premium saat ini memiliki angka oktan 88 dengan kandungan timbal 3 gram/liter dan

kadar belerang maksimum 2% bobot. Disamping premium disediakan pula bensin

yang beroktan tinggi namun tidak memiliki kandungan timbal, yaitu pertamax dengan

angka oktan 92. Pertamax adalah produk pertamina baru yang penyempurnaan dari

premix 94. Keunggulan pertamax adalah sangat ramah terhadap lingkungan, dimana

tidak mengandung timbal (pb), namun angka oktanya lebih kecil dari premix.

Premium merupakan bahan bakar cair yang telah lama digunakan, premium

berasal dari salah satu fraksi penyulingan minyak bumi. Bensin yang merupakan

hidrokarbon rantai lurus teryata kurang baik jika digunakan untuk bahan bakar mesin

berkompresi tinggi karena menyebabkan knocking pada mesin. Knocking dapat

dikurangi dengan menambahkan TEL (Tetra Ethyl lead) dan mempunyai nilai oktan

88 disebut premium.

Tabel 2.2 Spesifikasi premium

No Sifat Batasan

Min Max

1 Angka oktan riset 88

2 Kandungan pb (gr/lt) 0,03

3 DESTILASI

-10% VOL.penguapan (˚C) 74

-50% VOL.penguapan (˚C) 88 125

-90% VOL.penguapan (˚C) 180

-Titik didih akhir (˚C) 205

-Residu (%vol) 2

4 Tekanan Uap Reid pada 37,8 ˚C (psi) 9,0

5 Getah purawa (mg/100ml) 4

6 Periode induksi (menit) 240

7 Kandungan Belerang (% massa) 0,02

34

8 Korosi bilah tembaga (3jam/50˚C) No.1

9 Uji doktor atau alternative belerang

mercapatan (% masa)

0,00

10 Warna Kuning

(Sumber : Keputusan Dirjen Migas No. 940/34/DJM/2002)

2.7.2.Bahan bakar pertamax

Pertamax merupakan bahan bakar ramah lingkungan beroktan tinggi hasil

penyempurnaan produk Pertamina sebelumnya. Formula barunya yang terbuat dari

bahan baku berkualitas tinggi memastikan mesin kendaraan bermotor anda bekerja

dengan lebih baik, lebih bertenaga, knock fre, rendah emisi, dan memungkinkan anda

menghemat pemakaian bahan bakar. Pertamax memiliki nilai oktan 92 dengan

stabilitas oksidasi yang tinggi dan kandungan olefin, aromatic dan benzen-nya pada

level yang rendah sehingga menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna pada

mesin. Dilengkapi dengan aditif generasi 5 dengan sifat detergency yang memastikan

injector bahan bakar, karburator, inlet valve dan ruang bakar tetap bersih untuk

menjaga kinerja mesin tetap optimal.

Pertamax sudah tidak menggunakan campuran timbal dan metal lainnya yang

sering digunakan pada bahan bakar lain untuk meningkatkan nilai oktan sehingga

Pertamax merupakan bahan bakar yang sangat bersahabat dengan lingkungan sekitar.

Bahan bakar biasanya diukur dengan Research Octane Number atau disingkat RON,

di mana Jenis Premium dengan RON 88, Pertamax dengan RON 92 dan Pertamax

Plus RON 96. Research Octane Number atau disingkat RON adalah sebuah nilai

yang digunakan untuk mengukur ketahanan mesin motor bahan bakar bensin terhadap

Knocking atau sering disebut efek mesin ngelitik. Perbedaan pemakaian bahan bakar

Premium dan Pertamax tentu saja mempunyai pengaruh di sisi mesin dan performa,

yaitu untuk mesin sepeda motor dengan kebutuhan spesifikasi bahan bakar jenis

Pertamax apabila menggunakan jenis Premium maka akan berpengaruh pada

menurunnya performa dan umur pakai mesin.

35

Sementara itu mesin sepeda motor dengan kebutuhan spesifikasi bahan bakar

jenis Premium apabila menggunakan jenis Pertamax maka performa mesin motor

akan meningkat, akselerasi tarikan lebih resposif. Pembakaran menjadi lebih

sempurna karena nilai oktan pertamax lebih tinggi sehingga menghasilkan

pembakaran yang lebih bersih, sehingga kinerja mesin menjadi meningkat, busi jadi

tidak cepat ganti.

Tabel 2.3 Spesifikasi PERTAMAX

No Sifat MIN MAX1 Angka oktana riset RON 922 Kandungan Pb (gr/lt) 0,303 Distilasi

10% Vol penguapan (˚C) 7050% Vol penguapan (˚C) 77 11090% Vol penguapan (˚C) 180Titik Didih akhir (˚C) 205Residu (% Vol) 2.0

4 Tekanan Uap Reid pada 37,8 ˚C (psi) 45 605 Getah purawa (mg/100ml) 46 Periode induksi (menit) 4807 Kandungan Belerang (% massa) 0,18 Korosi bilah tembaga (3jam/50˚C) No.19 Uji dokter atau belerang mercapatan 0,0010 Warna Biru 2

(Sumber: Keputusan Dirjen Migas No. 940/34/DJM/2002)

2.7.3.Bahan Bakar Etanol

Salah satu bahan yang digunakan untuk menggantikan bensin adalah etanol.

Etanol yang sering juga disebut etil alcohol, bersifat cair pada temperatur kamar.

Etanol dapat dibuat dari proses pemasakan, fermentasi dan distilasi beberapa jenis

tanaman seperti tebu, jagung, singkong atau tanaman lain yang kandungan karbo

hidratnya tinggi. Beberapa karakteristik bahan bakar etanol yang mempengaruhi kerja

mesin bensin adalah :

1. Bilangan oktan

36

Etanol memiliki angka oktan lebih tinggi dari pada bensin yaitu research

octane 108 dan motor octane 92. Angka oktan pada bahan bakar mesin otto

menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan bakar

sebelum waktunya yang akan menimbulkan fenomena knocking yang berpotensi

menurunkan daya mesin, bahkan bisa menimbulkan kerusakan serius pada komponen

mesin Bila kondisi ini dibiarkan terus menerus, maka lambat laun piston mesin

kendaraan akan rusak. Nilai oktan menjadi hal yang penting dalam menjaga kualitas

bahan bakar. Bila bahan bakar memiliki energi tinggi namun kurang nilai oktan,

maka akan terjadi kondisi dimana bahan bakar sudah habis terbakar, padahal energi

belum diolah maksimal.

2. Nilai Kalor

Kalor adalah sumber energi dalam bahan bakar, yang akan diolah mesin

menjadi tenaga untuk menggerakkan mesin. Apa yang terjadi bila nilai kalor dalam

bahan bakar tidak mencukupi kebutuhan kinerja mesin, Selain boros bahan bakar

tentu saja akan menyebabkan performa yang tidak maksimal dari mesin tersebut.

Mesin akan mengambil sebanyak-banyaknya bahan bakar untuk memenuhi

kebutuhan kinerjanya, akan tetapi tetap tidak mencukupi kebutuhan kinerja mesin.

Suatu kondisi ideal terjadi bila dengan jumlah bahan bakar yang normal, mesin telah

mendapat energi yang cukup.

Nilai kalor suatu bahan bakar menunjukkan seberapa besar energi yang

terkandung di dalamnya. Dimana nilai kalor Bioethanol sekitar 26.9 MJ/kg dan nilai

kalor bensin 44.1MJIKg ( Sumber: Wiranto Arismunandar).2002, hal ini karena

adanya oksigen dalam struktur etanol. Berarti untuk mendapatkan energi yang sama

jumlah etanol yang diperlukan akan lebih besar. Adanya oksigen dalam etanol juga

mengakibatkan campuran menjadi lebih miskin atau lean jika dibandingkan dengan

bensin, sehingga campuran harus dibuat lebih kaya untuk mendapatkan unjuk kerja

yang diinginkan. Nilai oktan yang tinggi tidak memberikan tenaga yang lebih

terhadap performa mesin. Bisa saja bahan bakar dengan nilai oktan yang tinggi,

37

namun tenaga yang dihasilkan tetap kurang. Hal ini karena bukan nilai oktan yang

memberikan energi, melainkan nilai kalor. Kalor yang terkompresi sempurna akan

menghasilkan energi maksimal, yang akan mendorong piston lebih kuat sehingga

memberikan performa terbaik.

3. Volatility

Volatility suatu bahan bakar menunjukkan kemampuanya untuk menguap. Sifat

ini penting, karena jika bahan bakar tidak cepat menguap maka bahan bakar akan

sulit tercampur dengan udara pada saat terjadi pembakaran. Zat yang sulit menguap

tidak dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin, meskipun memiliki nilai kalor

yang besar. Namun demikian bahan bakar yang terlalu mudah menguap juga

berbahaya karena mudah terbakar.

Keekonomisan suatu bahan bakar secara langsung tergantung dari seberapa

kaya campuran udara bahan bakarnya dan hal ini tergantung dari seberapa ukuran

main jet pada karburator. Etanol memerlukan campuran yang lebih kaya dari pada

bensin, tetapi karena bilangan oktanya yang lebih tinggi maka pembakaran etanol

lebih efisien. Untuk mengetahui secara detail tingkat keekonomisan etanol jika

dibandingkan dengan bensin tentunya diperlukan kajian dan penelitian lebih

mendalam.

Mulai

Persiapan alat dan bahanDynamometer, Premium, Pertamax, Etanol

Merakit motor

Variasi bahan bakarPremium dengan campuran pertamax ; 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 0%

Premium dengan campuran etanol ; 5%, 10%, 15%, 20%.

Menghidupkan motor

Mengatur throttleMenaikkan rpm mulai dari 4000 sampai dengan putaran maksimum.

Output: Putaran (RPM)Daya (HP)Torsi (Nm)

A

Pengambilan Data

B

BAB III

METODE PENELITIAN.

3.1 Diagram Alir

Diagram alir penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

38

Pembahasan data penelitian

Kesimpulan dan saran

Selesai

Mematikan mesin

Sudah menguji tiga jenis bahan bakar

A

Analisa dan pengolahan data penelitian

B

B

Menghidupkan motor

Mulai

Persiapan alat dan bahanDynamometer, Premium, Pertamax, Etanol

Merakit motor

Variasi bahan bakarPremium dengan campuran pertamax ; 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 0%

Premium dengan campuran etanol ; 5%, 10%, 15%, 20%.

A

39

Tidak

Ya

Gambar 3.1 Diagram Alir Pengujian Daya, Torsi dan RPM

n ≥ 8000 rpm

B

Sesuai ketentuan

Mematikan Mesin

Pengolahan data dan Analisa mf

Pembahasan dan penelitian

Kesimpulan

Selesai

Mengatur throttle :n = 4000, 5000, 6000, 7000, 8000 rpm

Pencatatan data hasil pengujian :Waktu dan bahan bakar

A

40

Tidak

Ya

Tidak

Ya

Gambar 3.2 Diagram Alir Pengujian mf

41

3.2 Pengujian Untuk Kerja Mesin

Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan motor bensin tipe

Yamaha Jupiter Z 110 cc. Pengujian dilakukan dengan perbandingan kompresi

standar (tidak mengubah apapun). Pengujian ini menggunakan campuran bahan bakar

premium – etanol dengan variasi campuran E0%, E5%, E10%, E15%, E20% dan

campuran bahan bakar premium – pertamax dengan campuran pertamax sebesar

10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% dan 100%.

3.3 Skema alat uji

a. Skema alat uji dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini :

Gambar 3.3. Skema alat uji daya motor

Keterangan gambar :

1. Dynamometer 6. Penahan motor

2. Knalpot 7. Computer

3. Mesin 8. Tachometer

4. Karburator 9. Torsimeter

5. Indikator petunjuk bahan bakar

42

b. Prinsip Kerja Alat Uji (Dynamometer)

Dynamometer terdiri dari suatu rotor yang digerakkan oleh motor yang akan

diukur dan berputar dalam medan magnet. Kekuatan medan magnetnya dikontrol

dengan mengubah arus sepanjang susunan kumparan yang ditempatkan pada kedua

sisi rotor. Rotor ini berfungsi sebagai konduktor yang memotong medan magnet.

Karena pemotongan medan magnet tersebut maka terjadi arus dan arus diinduksikan

dalam rotor sehingga rotor menjadi panas.

3.4 Spesifikasi Mesin Penelitian

Mesin yang digunakan untuk penelitian ini adalah sepeda motor bensin 4

langkah dengan merek Yamaha Jupiter Z 110 cc. Berikut ini adalah spesifikasi dari

mesin :

- Tipe mesin : 4 langkah

- Diameter x langkah : 51.0 x 54.0 mm

- Volume silinder : 110,3 cc

- Perbandingan kompresi : 9,3 : 1

- Power max : 8,8 HP pada putaran 8000 rpm

- Torsi max : 0,92 kgf.m

- Sistem pelumasan : pelumasan basah

- Kapasitas oli mesin : 800 cc

- Karburator : setelan pilot Screw 1-3,8 putaran keluar

- Putaran langsam : 1500 rpm

- Saringan udara mesin : tipe kering

- Sistem starter : motor starter dan starter engkol

- Tipe transmisi : tipe rotary 4 kecepatan (N-1-2-3-4-N)

43

3.5 Waktu dan Tempat Penelitian

Tempat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah :1. Laboratorium Prestasi Mesin Teknik Mesin UMY.

2. Mototech Yogyakarta.

3.6 Bahan dan Alat Penelitian

Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

3.6.1 Bahan –bahan dalam Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah berupa bahan bakar

premium, pertamax, campuran premium-pertamax dan campuran premium-atanol.

3.6.2 Alat-alat yang digunakan dalam penelitian

Alat-alat pendukung yang akan digunakan dalam pengambilan data sebagai

berikut :

1. Dinamometer adalah alat yang untuk mengukur torsi dan daya sebuah mesin.

Gambar 3.4.Dynamometer

2. Computer berfungsi sebagai akuisasi dari data Dynotest

3. Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran mesin.

44

Gambar 3.5. Tachometer

4. Buret adalah alat untuk mengukur volume bahan bakar.

Gambar 3.6.Burret

5. Stop watch adalah alat menghitung waktu komsumsi bahan bakar.

Gambar 3.7.Stop watch

6. Thermometer, adalah alat untuk mengukur suhu

45

3.7 Persiapan Pengujian

Persiapan awal yang harus diperhatikan sebelum melakukan penelitian atau

percobaan adalah keadaan alat dan mesin yang digunakan supaya data yang diperoleh

lebih akurat dan teliti. Adapun persiapannya meliputi :

1. Motor

Kondisi mesin motor diperiksa terlebih dahulu sebelum melakukan

pengambilan data agar didapat pengambilan data semaksimal mungkin, pengecekan

mulai dari mesin, karburator, pengapian, kenalpot, oli dan sebagainya.

2. Alat ukur

Alat ukur sebelum dipakai periksa keadaan normalnya atau distandarkan atau

disebut kalibrasi alat, agar pada saat pengambilan data bisa maksimal.

3.8 Tahap Pengujian

Proses pengujian dan pengambilan data dapat dilakukan dengan langkah-

langkah sabagai berikut :

1. Mempersiapkan alat ukur seperti stopwatch, tachometer, dan thermometer.

2. Mengisi tangki dengan bahan bakar, sistem saluran bahan bakar dari tangki,

burret sampai karburator diperiksa, dipastikan tidak terjadi kebocoran.

3. Menempatkan sepeda motor pada unit dynamometer.

4. Melakukan pengujian daya, torsi dan konsumsi bahan bakar (mf) sesuai

prosedur yang ditentukan, dengan mencatat waktu pemakaian bahan bakar pada

burret ukur.

5. Mencatat semua hasil pengujian, kemudian menghitung dalam bentuk

pemakaian bahan bakar (mf).

6. Membersihkan bahan, alat, dan tempat kerja

46

3.9 Metode Pengujian

a. Metode throttle spontan

Metode throttle spontan adalah memainkan throttle secara spontan mulai dari

4000 rpm sampai putaran maksimum. Tahapan dalam throttle spontan ini pertama –

tama motor dihidupkan kemudian dimasukan pada gigi rasio 1 sampai dengan 3,

kemudian throttle ditahan pada 4000 rpm setelah stabil pada 4000 rpm baru throttle

dinaikkan secara spontan sampai putaran maksimum. Hasil pengujian dari metode ini

adalah daya dan torsi yang dikeluarkan dari dynotest.

b. Metode throttle per rpm

Metode throttle per rpm adalah memainkan throttle dari 4000 rpm kemudian

dinaikan menjadi 8000 rpm secara bertahap setiap kenaikannya 1000 rpm. Tahapan

hampir sama hanya yang membedakan adalah gas dibuka secara bertahap. Hasil

pengujian dari metode ini adalah konsumsi bahan bakar.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perhitungan dan pembahasan dimulai dari proses pengambilan dan

pengumpulan data. Data yang dikumpulkan meliputi data dan spesifikasi obyek

penelitian dan hasil pengujian. Data – data tersebut diolah dengan perhitungan untuk

mendapatkan variabel yang diinginkan kemudian dilakukan pembahasan. Berikut ini

merupakan proses pengumpulan data, perhitungan, dan pembahasan.

4.1. Perhitungan

Perhitungan kinerja mesin berdasarkan data hasil pengujian kondisi yang

dilakukan pada 4000 (rpm) sampai dengan putaran mesin maksimal, dengan sistem

gas spontan adalah sebagai berikut:

1. Torsi (T), terukur pada hasil pengujian.

2. Daya (P), terukur pada hasil pengujian.

P = 5,2HP

1HP = 0,7457 kW

P = 5,2.0,7457 kW

P = 3,8 kW

3. Konsumsi bahan bakar (mf)

mf = bt .

36001000 . ρbb (kg / jam)……………………………………....(4.1)

Jika :

b = 10 cc

t = 94.6 s

ρbb = 0,7471 (kg / liter ) massa jenis untuk bahan bakar premium.

47

48

Maka :

mf = 10

94,6 . 36001000 . 0,7471 (

ccs

.

sjamcc

liter

. kgliter

¿

mf = 0,284 (kg / jam)

Contoh perhitungan diatas digunakan pada tiap – tiap putaran dan tiap variasi

pengujian yang kemudian disajikan kedalam bentuk tabel.

4.2. Pembahasan Hasil pengujian Daya, Torsi dan Konsumsi Bahan Bakar

PadaCampuran Premium – Pertamax.

4.2.1. Torsi (N.m)

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90006

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

10 GRAFIK PERBANDINGAN TORSIpremium 100%Polynomial (premium 100%)premium 90%Polynomial (premium 90%)premium 80%Polynomial (premium 80%)premium 70%Polynomial (premium 70%)premium 60%Polynomial (premium 60%)premium 50%Polynomial (premium 50%)

PUTARAN (Rpm)

TORS

I (N

.m)

49

Gambar 4.1. Grafik pengaruh komposisi bahan bakar terhadap torsi (N.m).

Gambar 4.1 menunjukkan pada campuran premium 100% sampai penambahan

pertamax 50% torsi mengalami peningkatan. Torsi tertinggi didapat pada campuran

bahan bakar premium – pertamax (50-50%) pada putaran 5351 rpm sebesar 9,55 N.m.

penambahan pertamax 50% pada campuran bahan bakar tersebut bisa meningkatkan

nilai oktan, sehingga mengakibatkan pembakaran yang lebih sempurna. Pembakaran

yang lebih sempurna akan menghasilkan tekanan yang lebih besar dan torsi yang

semakin besar pula. Angka oktan pada bahan bakar mesin otto menunjukkan

kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum

waktunya yang akan menimbulkan fenomena knocking yang berpotensi menurunkan

daya mesin. Tetapi pada penambahan pertamax 60% sampai 100% torsi mengalami

penurunan. Hal ini disebabkan karena terjadi proses pembakaran yang tidak tepat atau

penyetelan timing pengapian yang tidak pas akibatnya bahan bakar terbakar sebelum

waktunya sehingga tenaga yang dihasilkan kurang maksimal.

Pada putaran 4000 rpm torsi meningkat sampai pada kisaran putaran 5500

rpm hal ini dipengaruhi karena adanya pengaruh konsumsi bahan bakar yang

meningkat. Meningkatnya suplai energi untuk proses pembakaran tersebut

menyebabkan semakin besarnya kalor dan tekanan yang dilepaskan dalam proses

pembakaran sehingga gaya tekan gas hasil pembakaran menjadi lebih besar dan

menyebabkan torsi motor meningkat. Sedangkan pada putaran 5600 rpm sampai

putaran 8500 rpm torsi menurun secara signifikan akibat adanya pengaruh siklus yang

cepat sehingga tidak sempat terjadi pembakaran ketika seluruh bahan bakar yang

masuk di dalam ruang bakar dan sisa bahan bakar ikut terbuang keluar kelingkungan.

50

4.2.2. Daya (kW)


pertamax 60% daya mengalami peningkatan. Daya tertinggi didapat pada campuran

bahan bakar premium – pertamax (40-60%) pada putaran 7652 rpm sebesar 6,46 kW.

penambahan pertamax 60% pada campuran bahan bakar tersebut dapat meningkatkan

nilai oktan dan kalor, sehingga mengakibatkan pembakaran yang lebih sempurna.

Pembakaran yang lebih sempurna akan menghasilkan tekanan yang lebih besar dan

daya yang semakin besar pula. Angka oktan pada bahan bakar mesin otto

menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan bakar

sebelum waktunya yang akan menimbulkan fenomena knocking yang berpotensi

menurunkan daya mesin. Tetapi pada penambahan pertamax 70% sampai 100% daya

mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karena terjadi proses pembakaran yang

tidak tepat atau penyetelan timing pengapian yang tidak pas akibatnya bahan bakar

terbakar sebelum waktunya sehingga tenaga yang dihasilkan kurang maksimal.

Pada putaran 4000 rpm daya meningkat sampai pada kisaran putaran 7500





menyebabkan daya motor meningkat. Sedangkan pada putaran 7600 rpm sampai

putaran 8500 rpm daya menurun secara signifikan akibat adanya pengaruh siklus

yang cepat sehingga tidak sempat terjadi pembakaran ketika seluruh bahan bakar

yang masuk di dalam ruang bakar dan sisa bahan bakar ikut terbuang keluar

kelingkungan.

51

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90003

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7GRAFIK PERBANDINGAN DAYA

premium 100%Polynomial (premium 100%)premium 90%Polynomial (premium 90%)premium 80%Polynomial (premium 80%)premium 70%Polynomial (premium 70%)premium 60%Polynomial (premium 60%)premium 50%Polynomial (premium 50%)

PUTARAN (Rpm)

DAYA

(kW

)

Gambar 4.2. Grafik pengaruh komposisi bahan bakar terhadap daya (kW).

4.2.3. Konsumsi Bahan Bakar (mf)

Gambar 4.3 menunjukkan hubungan antara komposisi bahan bakar terhadap

konsumsi bahan bakar (mf) dengan kondisi mesin standar menggunakan campuran

bahan bakar premium – pertamax. Berikut grafik perbandingan mf untuk campuran

bahan bakar premium – pertamax.

52

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65GRAFIK PERBANDINGAN mf

Premium 100%Polynomial (Premium 100%)Premium 90%Polynomial (Premium 90%)Premium 80%Polynomial (Premium 80%)Premium 70%Polynomial (Premium 70%)Premium 60%Polynomial (Premium 60%)

PUTARAN (Rpm)

mf (

kg/j

am)

Gambar 4.3. Grafik pengaruh komposisi bahan bakar terhadap mf.

Gambar 4.3 menunjukkan pada campuran premium 100% sampai

penambahan pertamax 80% mf mengalami penurunan. Konsumsi mf terendah didapat

pada campuran bahan bakar premium – pertamax (20-80%) pada putaran 4000 rpm

sebesar 0,26 (kg/jam). Penambahan pertamax 80% dapat meningkatkan nilai oktan.

Penambahan pertamax 80% mengakibatkan pengapian yang sempurna sehingga

mesin tidak membutuhkan bahan bakar terlalu banyak untuk memenuhi kebutuhanya.

Sedangkan semakin tinggi putaran mesin konsumsi bahan bakar meningkat secara

signifikan hal ini disebabkan karena adanya pengaruh siklus yang cepat.

53

4.3. Pembahasan Hasil pengujian Daya, Torsi dan Konsumsi Bahan Bakar

PadaKomposisi Campuran Premium – Etanol.

4.3.1. Torsi (N.m)

Gambar 4.4 menunjukkan pengaruh komposisi bahan bakar terhadap torsi

dengan kondisi mesin standar menggunakan campuran bahan bakar premium –

etanol.

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90006

6.26.46.66.8

77.27.47.67.8

88.28.48.68.8

99.29.49.6

GRAFIK PERBANDINGAN TORSI

Pre-mium 100%Poly-no-mial (Premium 100%)E 5%Poly-no-mial (E 5%)E 10%

PUTARAN (Rpm)

TO

RSI

(N.m

)



E5% torsi mengalami peningkatan. Torsi tertinggi didapat pada bahan bakar premium

dengan penambahan E5% pada putaran 5349 rpm sebesar 9,25 N.m. Penambahan

54

E5% mampu meningkatkan nilai oktan premium karena etanol mempunyai angka

oktan 108 lebih tinggi dibandingkan premium yang hanya memiliki oktan 88. Angka

oktan pada bahan bakar mesin otto menunjukkan kemampuannya menghindari

terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum waktunya yang akan menimbulkan

fenomena knocking yang berpotensi menurunkan daya mesin, penambahan E5%

mengakibatkan pengapian yang sempurna sehingga pembakaran yang terjadi dalam

ruang bakar akan menjadi lebih sempurna. Pembakaran yang lebih sempurna akan

menghasilkan tekanan yang lebih besar dan torsi yang semakin besar pula. Tetapi

pada penambahan E10% sampai E20% torsi mengalami penurunan. Hal ini

disebabkan karena adanya oksigen dalam struktur etanol. Adanya oksigen dalam

etanol juga mengakibatkan campuran menjadi lebih miskin atau lean jika

dibandingkan dengan bensin, sehingga campuran harus dibuat lebih kaya untuk

mendapatkan unjuk kerja yang diinginkan.










4.3.2. Daya (kW)

Gambar 4.5 menunjukkan pengaruh komposisi bahan bakar terhadap daya


etanol.

55

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90003

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7GRAFIK PERBANDINGAN DAYA

Pre-mium 100%

Poly-no-mial (Premium 100%)

E 5%

PUTARAN (Rpm)

DA

YA

(kW

)



penambahan E5% daya mengalami peningkatan. Daya tertinggi didapat pada bahan

bakar premium dengan penambahan E5% pada putaran 7751 rpm sebesar 6,41 kW.

Penambahan E5% mampu meningkatkan nilai oktan premium karena etanol

mempunyai angka oktan 108 lebih tinggi dibandingkan premium yang hanya

memiliki oktan 88. Penambahan E5% mengakibatkan pengapian yang sempurna

sehingga pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar akan menjadi lebih sempurna.

Pembakaran yang lebih sempurna akan menghasilkan tekanan yang lebih besar dan

daya yang semakin besar pula. Tetapi pada penambahan E10% sampai E20% daya

56

mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karena adanya oksigen dalam struktur

etanol. Adanya oksigen dalam etanol juga mengakibatkan campuran menjadi lebih

miskin atau lean jika dibandingkan dengan bensin, sehingga campuran harus dibuat

lebih kaya untuk mendapatkan unjuk kerja yang diinginkan.

Pada putaran 4000 rpm daya meningkat sampai pada kisaran putaran 7700






putaran 8500 rpm daya menurun secara signifikan akibat adanya pengaruh siklus

yang cepat sehingga tidak sempat terjadi pembakaran ketika seluruh bahan bakar

yang masuk di dalam ruang bakar dan sisa bahan bakar ikut terbuang keluar

kelingkungan.


3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65 GRAFIK PERBANDINGAN mf

E 5

PUTARAN (Rpm)

mf (

kg/ja

m)


57


penambahan E5% mf mengalami penurunan. Grafik tersebut menunjukkan nilai

konsumsi bahan bakar (mf) terendah didapat pada bahan bakar premium dengan

penambahan E5% pada putaran 4000 rpm sebesar 0,27 (kg/jam). Penambahan E5%

mengakibatkan pengapian yang sempurna sehingga mesin tidak membutuhkan bahan

bakar terlalu banyak untuk memenuhi kebutuhanya.

Tetapi pada penambahan E10 – 20 % terjadi peningkatan konsumsi bahan

bakar hal ini disebabkan adanya oksigen dalam struktur etanol. Berarti untuk

mendapatkan energi yang maksimal jumlah etanol yang diperlukan akan lebih besar.

Adanya oksigen dalam etanol juga mengakibatkan campuran menjadi lebih miskin

atau lean jika dibandingkan dengan bensin, sehingga campuran harus dibuat lebih

kaya untuk mendapatkan unjuk kerja yang diinginkan. Sedangkan semakin tinggi

putaran mesin konsumsi bahan bakar meningkat secara signifikan hal ini disebabkan

adanya pengaruh siklus yang cepat.

4.4. Hasil Perbandingan Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Campuran

Premium – Pertamax dan Premium – Etanol.

4.4.1 Torsi (N.m)

Gambar 4.7 menunjukkan pengaruh komposisi bahan bakar terhadap torsi


pertamax dan campuran premium – etanol.

58

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90006

6.26.46.66.8

77.27.47.67.8

88.28.48.68.8

99.29.49.69.8

GRAFIK PERBANDINGAN TORSI

premium 100%Polynomial (premium 100%)pertamax 10%Polynomial (pertamax 10%)pertamax 20%Polynomial (pertamax 20%)pertamax 30%Polynomial (pertamax 30%)pertamax 40%

PUTARAN (Rpm)

TORS

I (N

.m)


Gambar 4.7 menunjukkan pada campuran premium – pertamax torsi mengalami

peningkatan bila dibandingkan dengan campuran premium - etanol. Nilai torsi

tertinggi didapat pada campuran bahan bakar premium 50% – pertamax 50% pada

putaran 5351 rpm sebesar 9,55 N.m penambahan pertamax 50% pada campuran

bahan bakar tersebut dapat meningkatkan nilai oktan, sehingga mengakibatkan

pembakaran yang lebih sempurna. Pembakaran yang lebih sempurna akan

menghasilkan tekanan yang lebih besar dan torsi yang semakin besar pula. Sedangkan

untuk nilai torsi terendah didapat pada campuran premium E20% pada putaran 5569

rpm sebesar 9,14 N.m. Hal ini disebabkan karena adanya oksigen dalam struktur


59












4.4.2 Daya (N.m)

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90003

3.23.43.63.8

44.24.44.64.8

55.25.45.65.8

66.26.46.66.8

GRAFIK PERBANDINGAN DAYApremium 100%Polynomial (premium 100%)pertamax 10%Polynomial (pertamax 10%)pertamax 20%Polynomial (pertamax 20%)pertamax 30%Polynomial (pertamax 30%)pertamax 40%Polynomial (pertamax 40%)

PUTARAN (Rpm)

DAYA

(kW

)


60

Gambar 4.8. menunjukkan pada campuran premium – pertamax daya

mengalami peningkatan bila dibandingkan dengan campuran premium - etanol. nilai

daya tertinggi didapat pada campuran bahan bakar premium 40% – pertamax 60%

sebesar 6,46 kW pada putaran 7652 rpm. penambahan pertamax 60% pada campuran

bahan bakar tersebut dapat meningkatkan nilai oktan dan kalor, sehingga

mengakibatkan pembakaran yang lebih sempurna. Pembakaran yang lebih sempurna

akan menghasilkan tekanan yang lebih besar dan torsi yang semakin besar pula.

Sedangkan untuk nilai daya terendah didapat pada etanol 15% pada putaran 7708

rpm sebesar 6,38kW. Hal ini disebabkan karena adanya oksigen dalam struktur













61


3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65GRAFIK PERBANDINGAN mf

Premium 100%Polynomial (Premium 100%)pertamax 10%Polynomial (pertamax 10%)pertamax 20%Polynomial (pertamax 20%)pertamax 30%Polynomial (pertamax 30%)pertamax 40%Polynomial (pertamax 40%)pertamax 50%Polynomial (pertamax 50%)

PUTARAN (Rpm)

mf (

kg/j

am)


Gambar 4.9 menunjukkan pada campuran premium – pertamax konsumsi

bahan bakar mengalami penurunan bila dibandingkan dengan campuran premium -

etanol. Grafik tersebut menunjukkan nilai konsumsi bahan bakar (mf) terendah

didapat pada bahan bakar premium dengan penambahan pertamax 80% pada putaran

4000 rpm sebesar 0,26 (kg/jam). Penambahan pertamax 80% dapat meningkatkan

nilai oktan dan kalornya.Penambahan pertamax 80% mengakibatkan pengapian yang

sempurna sehingga mesin tidak membutuhkan bahan bakar terlalu banyak untuk

memenuhi kebutuhanya. Sedangkan nilai mf tertinggi didapat pada E 20% pada

putaran 4000 rpm sebesar 0,30 (kg/jam). Hal ini disebabkan karena adanya oksigen

62

dalam struktur etanol. Berarti untuk mendapatkan energi yang sama jumlah etanol

yang diperlukan akan lebih besar. Adanya oksigen dalam etanol juga mengakibatkan

campuran menjadi lebih miskin atau lean jika dibandingkan dengan bensin, sehingga

campuran harus dibuat lebih kaya untuk mendapatkan unjuk kerja yang diinginkan.

Sedangkan pada kecepatan putar mesin tinggi konsumsi bahan bakar meningkat

secara signifikan akibat adanya pengaruh siklus yang cepat.

thesis.umy.ac.idthesis.umy.ac.id/datapublik/t37582.docx · Web viewBensin yang merupakan hidrokarbon rantai lurus teryata kurang baik jika digunakan untuk bahan bakar mesin berkompresi

Documents