III. METODE PENELITIAN
3.3. Tahapan Penelitian
3.3.5. Proses Pengujian
Proses pengujian dilakukan dalam 3 tahap, yaitu uji fungsional, uji performansi, uji konsumsi bahan bakar. Proses pengujian dilakukan dengan alur proses Gambar 16, hal ini diharapkan dapat menentukan kualitas dan optimalitas dari proses variasi dan modifikasi ratio kompresi.
24 Gambar 16. Skema setup pengujian motor bensin berbahan bakar biogas dengan alat dinamometer dan
alat ukur debit digital. 3.3.5.1.Uji Fungsional
Uji Fungsional dilakukan dengan cara menghidupkan motor bakar menggunakan bahan bakar biogas pada silinder head baik yang standar maupun yang sudah dimodifkasi dan divariasikan. Pengujian fungsional dilakukan hingga motor yang digunakan pengujian dapat hidup dalam keadaan stabil. Adapun tahap-tahap pengujian fungsional sebagai berikut:
Pengujian dengan variasi bukaan kran kantong biogas.
Pengujian dengan variasi bukaan katup choke (manifold udara)
Pengujian dengan variasi bukaan katup throttel (manifold campuran bahan bakar) Dari pengujian tersebut didapatkan hasil uji penghidupan motor dalam keadaan stabil. Selain itu mendapatkan nilai kecepatan poros yang maksimal. Apabila motor bakar hidup dalam keadaan tidak stabil maka perlunya pengulangan pada proses perumusan konsep modifikasi hingga motor yang diuji hidup dalam keadaan stabil.
Pengujian validasi pada alat ukur debit dilakukan dengan cara mengukur ulang data yang ditampilkan pada LCD dengan data ukur menggunakan flow meter udara manual.
3.3.5.2.Uji Performansi
Setelah proses modifikasi selesai, maka motor bakar yang telah dimodifikasi diuji performansinya. Sebagai perbandingan uji performansi maka dibutuhkan data pembanding dari uji performansi pada motor bensin sebelum dimodifikasi baik menggunakan bahan bakar bensin maupun biogas. Sumber Listrik AC 220V/50-60 Hz Air Kantong Biogas Monitor Pengukuran Daya dan Torsi Katup Load Data Controller Sensor Pengukur Debit Monitor Pengukuran Debit DC Adaptor 12 V Motor Bensin Dinamometer
25 Gambar 17. Cara pengujian performansi pada motor bensin menggunakan dynamometer Pengujian performansi atau uji prestasi akan mendapatkan data-data, yaitu: Brake Power (BP), Kecepatan Putar Mesin (RPM), Torsi (T), brake mean effective pressure (Bmep), dan Efisiensi Mekanis. Pengambilan data-data dilakukan dengan cara menggunakan alat ukur dynamometer (Gambar 17) dengan langkah-langkah pengambilan sebagai berikut,
1. Alat uji dynomite dipersiapkan dan dirangkai, seperti :
a) Adaptor (Penghubung poros mesin ke lubang poros alat uji dynomite b) Selang air (Penyalur air ke alat uji dynomite)
c) Kabel Konektor (Penghubung alat uji dynomite ke komputer) d) Instalasi software dynomite dalam komputer
2. Motor yang diuji dihidupkan selama 5 menit sebagai warm up.
3. Software dynomite yang telah terinstal dalam komputer ditampilkan, sebelum dilakukannya pengujian lakukan langkah berikut:
a) Buat lembar kerja baru (pilih menu file->new)
b) Isi keterangan atau spesifikasi ke dalam lembar kerja baru c) Klik toolbar untuk memunculkan monitor uji.
4. Setting motor dengan kecepatan poros (RPM) yang maksimal, usahakan motor dalam keadaan kecepatan poros yang stabil saat setting kecepatan poros maksimal.
5. Apabila motor sudah siap, amati software dynomite dan klik tombol “test” pada monitor uji. 6. Data akan terekam pada monitor uji.
7. Pengujian performansi motor dilakukan dengan cara membuka kran air pada load cell (semakin besar bukaan kran maka air yang dialirkan semakin besar dan pengereman pun semakin kuat , begitu sebaliknya). Lakukan pengereman secara perlahan agar data yang direkam tidak terjadi fluktuasi yang besar
8. Pada pengujian performansi akan terjadi peningkatan nilai torsi dan daya. Apabila nilai torsi sudah mulai menurun, maka lakukan penurunan beban pengereman dengan cara membuka kran air secara perlahan.
9. Saat kecepatan poros (RPM) kembali dalam keadaan awal, klik tombol “pause” pada monitor uji, selanjutnya motor dimatikan.
10. Data yang direkam dapat dilihat kembali dengan cara klik tombol “replay data”. 11. Data yang direkam dapat dicetak ke dalam format “Microsoft Excel”, dengan cara :
26 a) Klik toolbar “tabel” pada layar monitor uji
b) Pilih menu file-->export to format .xls
c) Pilih folder pada langkah “save”, lakukan penamaan (rename) dan klik tombol “save”. 12. Pengujian selesai.
3.3.5.3.Uji konsumsi bahan bakar
Cara pengambilan data yang diterapkan adalah mengukur debit bahan bakar biogas tiap variasai rasio kompresi dengan pembebanan alat dynamometer. Pembebanan yang dilakukan hingga mendekati batasan-batasan pada putaran mesin RPM 1000, 1500, 2000 , 2500, 3000, 3500, 4000. Pembacaan nilai debit dilakukan dengan cara melihat data yang konstant saat terjadinya pembebanan dengan batasan yang telah ditentukan.
27
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Biogas merupakan salah satu bahan bakar berbentuk gas yang dapat diterapkan ke dalam motor bensin terutama pada Honda GX-110. Perlunya beberapa analisis dan modifikasi pada motor bensin dalam penerapan bahan bakar biogas ini. Analisis dan modifikasi dilakukan dengan cara membandingkan karakteristik bahan bakar antara biogas dan bensin. Hal tersebut dapat menentukan kelayakan dan memaksimalkan penggunakan bahan bakar biogas ke dalam motor bensin. Setiap motor bakar memiliki analisis dan modifikasi yang berbeda dalam penerapan bahan bakar biogas ini, oleh karena itu analisis dan modifikasi yang dilakukan diperuntukkan untuk motor bakar Honda GX-110.
Untuk itu penelitian ini dilakukannya 2 hal, yaitu: analisis termodinamika bahan bakar biogas dan modifikasi karburator standar pada motor bakar Honda GX-110. Selanjutnya dilakukannya pengujian dengan cara 4 variasi rasio kompresi. Langkah-langkah ini diharapkan dapat memaksimalkan penggunakan biogas ke dalam motor bensin.
4.1.Analisis Termodinamika Bahan Bakar Biogas pada Motor bensin dengan
Variasi Rasio kompresi
Pengujian bahan bakar pada motor bakar diperlukannya analisis termodinamika. Hal ini diharapkan dapat memperlihatkan seberapa besar efisiensi dan tenaga yang dihasilkan dari bahan bakar tersebut. Analisis termodinamika akan menampilkan perbedaan karakteristik kerja bahan bakar biogas dan bensin dengan variasi nilai kompresi ratio di dalam dalam motor bensin Honda GX-110.
Bensin memiliki angka oktan 90 hingga 94 dan sementara alkohol terbaik hanya 105, dan biogas memiliki angka oktan yang tinggi yaitu 130. Hal ini berarti biogas dapat digunakan pada mesin dengan perbandingan kompresi tinggi dan juga menghindarkan mesin dari terjadi knocking atau ketukan. Titik didih biogas adalah 300 derajat Celsius (Kapdi dkk, 2006). Hal ini memungkinkan untuk melakukannya variasi rasio kompresi di atas nilai standar pada motor bakar Honda GX-110.
Dari pendekatan analisis siklus otto akan didapatkan nilai-nilai tekanan dan volume tiap titik kerja, effiseiensi otto, mean effective pressure, dan nilai energi yang dihasilkan dalam satu siklus. Dalam penelitian analisis yang dilakukan untuk mendapatkan nilai tersebut adalah dengan menganaisis dari 2 jenis bahan bakar, yaitu bensin dan biogas, dengan 4 jenis variasi rasio kompresi yatu rasio kompresi 7.6, rasio kompresi 8.3(standar) , rasio kompresi 9, dan rasio kompresi 10. Untuk jenis bahan bakar bensin hanya dilakukan analisis siklus otto untuk jenis variasi ratio kompresi yang standar, sedangakan bahan bakar biogas dilakukan analisis dengan 4 variasi ratio komprsi.
Perlunya peng-inputan data-data standarisasi (Lampiran 3) untuk melakukan analisis siklus otto. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan nilai output yang mendekati dengan kenyataan. Selain itu perlunya idealisasi standar, seperti : fluida yang bekerja sepenuhnya dilakukan oleh udara sehingga dianggap gas ideal dengan nilai kalor yang konstan, proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara isentropic, proses pembakaran dianggap proses pemanasan fluida, pada akhir ekspansi (mendekati titik mati atas) tekanan dan temperatur melakukan proses pendingan dan nilai menurun mendekati tekanan dan temperatur atmosfer.
Perubahan gerakan piston tiap titik siklus menyebabkan peningkatan nilai tekanan, volume, serta temperature mulai dari intake hingga exhaust. Pada siklus titik 2-3 yaitu proses dimana terjadi pembakaran pada volume konstan (isokhorik), campuran udara dan bahan bakar dinyalakan dengan bunga api menyebabkan adanya peningkatan nilai tekanan dan temperature secara signifikan.
28 Hasil analasis hasil tiap siklus otto (Lampiran 4) akan didapatkan nilai efisiensie, dan nilai energi yang akan dihasilkan. Nilai tersebut menjadi pertimbangan dalam pengujian bahan bakar biogas di dalam motor bensin.
Tabel 11. Nilai Efisiensi otto, work out, dan mean effective pressure (mep) pada analisis siklus otto
Bensin Biogas
Standar CR 7.6 CR 8 CR 9 CR 10
rc (rasio kompresi) 8.304 7.662 8.304 9.037 10.083
ɳotto (efisiensi otto) 0.571 0.457 0.470 0.483 0.500
Wout (Kerja yang dikeluarkan)
kJ 0.304 0.100 0.102 0.104 0.106
Imep ( Indicated Mean
Efective Pressure)
kN/m2 2837.1 935.4 950.9 967.0. 987.6
Semakin tinggi nilai ratio kompresi maka nilai efisiensi otto semakin besar terlihat dalam Tabel 11. Hal itu menyebabkan hasil kerja atau usaha yang dihasilkan menjadi meningkat dari nilai standar rasio kompresi. Dengan adanya variasi rasio kompresi terdapat kemungkinan adanya peningkatkan daya motor yang menggunakan bahan bakar biogas.