BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.2. Saran
1. Untuk mendukung ketelitian dari pengukuran, sebaiknya dilakukan uji torsi dan daya dengan menggunakan mesin dinamometer.
2. Untuk menghasilkan performansi motor bakar bensin yang maksimal dan ramah lingkungan, sebaiknya dilakukan uji gas buang.
3. Untuk menghasilkan performansi motor bakar bensin yang optimal, sebaiknya mengikuti aturan pakai yang telah ditetapkan oleh STP
Product Company.
4. Untuk meninjau nilai ekonomis, maka perlu dilakukan perbandingan tingkat efisiensi dengan aditif lain dengan campuran bahan bakar bensin dengan spesifikasi dan nilai oktan yang berbeda berdasarkan harga bahan bakar dengan harga zat aditif.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin yang merubah energi kalor dari proses pembakaran di dalam ruang bakar (Internal Combustion Engine) menjadi energi mekanik. Proses pembakaran bahan bakar terjadi pada ruang bakar/Combustion
Chamber. Dalam proses pembakaran bahan bakar diperlukan udara yang telah
bercampur dengan sempurna sehingga menghasilkan energi yang diteruskan ke piston dan ke poros penggerak. Jenis dari ICE (Internal Combustion Engine) antara lain mesin Otto 2 langkah, mesin Otto 4 langkah, mesin Diesel dan mesin Wankel, mesin Jet dan mesin Atkinson. Komponen utama sebuah ICE adalah piston, silinder dan poros engkol. Pada komponen ini juga terdapat katup masuk dan katup buang serta pemercik api dan sistem pemasukan bahan bakar. [4]
Motor bakar pembakaran luar (External Combustion Engine) adalah proses pembakaran bahan bakar terjadi diluar dari motor penggerak. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui media penghantar, kemudian diubah menjadi tenaga mekanik. Di dalam motor pembakaran luar, bahan bakar dibakar diruang bakar tersendiri seperti ketel dan akan memanaskan air sehingga uap bertekanan yang dihasilkan dari pemanasan air digunakan untuk memutar sudut-sudut turbin. Jadi motor tidak digerakkan oleh gas yang terbakar, akan tetapi digerakkan oleh uap air. Jenis dari ECE (External Combustion Engine) adalah turbin uap, turbin gas, mesin uap. Kelebihan ICE adalah mesin yang lebih sederhana, bahan bakar lebih irit, dan banyak digunakan sebagai tenaga penggerak pada kendaraan. Kelebihan ECE adalah dapat digunakan bahan bakar berkualitas rendah baik bahan bakar padat, cair dan gas, kapasitas lebih besar, getaran yang minim karena tidak terdapat bagian yang bergerak (stasioner).
Gambar 2.1 Proses Pembakaran Luar (atas) dan Proses Pembakaran Dalam (bawah) [5]
2.2. Minyak Bumi
Hasil penambangan minyak bumi berupa minyak mentah belum dpaat dipergunakan secara langsung untuk berbagai keperluan. Minyak bumi tersebut harus diolah terlebih dahulu untuk keperluan bahan bakar kendaraan dan industri. Pengolahan minyak bumi di pengilangan minyak melalui proses penyulingan bertingkat (distilasi fraksionasi). Prinsip dasar penyulingan bertingkat adalah pemisahan suatu campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya. Hidrokarbon yang mempunyai titik didih paling rendah akan menguap/memisahkan diri terlebih dahulu. Kemudian, disusul hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi dapat dipisahkan.
Komponen utama minyak bumi adalah senyawa hidrokarbon, baik alisiklik maupun aromatik. Kadar unsur karbon dalam minyak bumi dapat mencapai 80% -85%, sedangkan sisanya merupakan campuran unsur hidrogen dan unsur-unsur lain. Misalnya nitrogen (0 – 0,5%), belerang (0 – 6%), dan oksigen (0 – 3,5%). [6]
Gambar 2.2. Destilasi Bertingkat[7] Tabel 2.1 Fraksi-Fraksi Penyulingan Bertingkat Minyak Bumi [8]
Fraksi Jumlah atom C
Titik Didih
(°C) Kegunaan
Gas 1 - 4 (-160) - (-30) Bahan bakar, sumber hidrogen
Petroleum eter 5 - 6 30 - 90 Pelarut
Bensin (gasolin) 5 - 12 70 - 140 Bahan bakar
Nafta (minyak berat) 6 -12 140 - 180 Zat aditif bensin, bahan dasar pembuatan senyawa kimia lain Minyak tanah (kerosin),
AVTUR-aviationturbinekerosene
9 - 14 180 - 250 Bahan bakar rumah tangga dan mesin jet
Solar dan minyak diesel 12 – 18 350 ke atas Bahan bakar diesel, industri Pelumas (oli) 18 – 22 350 ke atas Pelumas
Minyak bakar 22 – 25 350 ke atas Bahan bakar Parafin/lilin 20 keatas 350 ke atas Penerangan Aspal/bitumen 25 keatas 350 ke atas Pelapis jalan aspal
Setelah mengalami proses penyulingan, fraksi-fraksi di atas dapat langsung dimanfaatkan, tetapi ada yang langsung diolah lebih lanjut sesuai dengan keperluan, antara lain:
1. Proses Reforming, yaitu proses mengubah bentuk struktur (isomer) dari rantai karbon lurus menjadi bercabang untuk meningkatkan mutu bensin.
2. Proses Cracking, yaitu proses pemecahan molekul senyawa yang panjang menjadi molekul pendek.
3. Proses Polimerisasi, yaitu proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar (isobutana + isobutana → isooktana) bensin yang berkualitas tinggi.
4. Proses Treating, yaitu proses menghilangkan pengotor pada minyak supaya lebih murni.
5. Proses Blending, yaitu proses pencampuran atau penambahan zat aditif pada bensin agar mutu bensin lebih baik, sseperti menambahkan TEL (Tetra Etil Lead, MTBE (Metil Tertier Butil Eter), AlCl3, H2SO4, dan 1,2 – dibromo etana. [9]
2.3 Pertalite
Fraksi minyak bumi yang paling banyak dimanfaatkan adalah bensin (Gasoline). Bensin digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor dan industri. Bensin yang berasal dari peyulingan merupakan senyawa hidrokarbon rantai lurus. Hal ini mengakibatkan pembakaran tidak merata dalam mesin bertekanan tinggi sehingga menimbulkan ketukan (Knocking). Peristiwa tersebut menyebabkan kerasnya getaran mesin dan mesin menjadi sangat panas yang mengakibatkan mesin menjadi mudah rusak. Komponen utama bensin adalah n-heptana (C7H16) dan isooktana (C8H18). Kualitas bensin ditentukan oleh kandungan isooktana yang dikenal dengan istilah bilangan oktan. [10]
Angka Oktan Riset/Research Octane Number (RON) adalah nilai oktan yang memberikan gambaran tentang kecenderungan bahan bakar untuk mengalami pembakaran tidak normal pada kondisi pengendaraan sedang dan juga pada kecepatan rendah dan dilakukan dengan metode riset. Angka Oktan Motor/Motor Octane Number (MON) adalah nilai oktan yang memberikan gambaran kinerja pengendaraan pada kondisi operasi yang lebih berat, kecepatan tinggi atau kondisi beban tinggi. Indeks Anti Detonasi/Anti Knock Index (AKI) adalah rata-rata dari penjumlahan angka oktan riset dengan angka oktan motor.
Berdasarkan keputusan Dirjen Migas No.313.K/10/DJM.T/2013 [12]:
Tabel 2.2 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Jenis Bensin 90 (Pertalite)
No. Karakteristik Satuan Batasan Metode Uji
Min. Maks. ASTM Lain
1
Bilangan Oktana
Angka Oktana Riset (RON) Angka Oktana Motor (MON)
RON 90 - D 2699
MON Dilaporkan D 2700
2 Stabilitas Oksidasi menit 360 D 525
3 Kandungan Sulfur % m/m - 0,05 D 2622 atau D 4294 atau D 7039 4 Kandungan Timbal (Pb) g/l
-Injeksi timbal tidak diijinkan -Dilaporkan
D 3237
5 Kandungan Logam
(Mangan, besi) mg/l Tidak terdeteksi D 3831 IP74
6 Kandungan Oksigen % m/m - 2,7 D4815 7 Kandungan Olefin % v/v Dilaporkan D 1319 8 Kandungan Aromatik % v/v D1319 9 Kandungan Benzena % v/v D 4420 10 Distilasi: 10% vol. Penguapan 50% vol.penguapan 90% vol. Penguapan Titik didih akhir Residu D 86 O C - 74 O C 88 125 O C - 180 O C - 215 %vol - 2 11 Sedimen mg/l - 1 D 5452 12 Unwashed gum mg/100ml - 70 D 381 13 Washed Gum mg/100ml - 5 D 381
14 Tekanan Uap kPa 45 69 D 5191 atau
D1298 15 Berat Jenis (pada suhu 15oC) kg/m3 715 770 D 4052 atau
D 323
16 Korosi bilah tembaga merit Kelas I D 130
17 Sulfur Mercaptan % massa - 0,002 D 3227
18 Penampilan Visual Jernih danTerang
19 Bau Dapat Dipasarkan
20 Warna Hijau
Pertalite membuat pembakaran pada mesin kendaraan dengan teknologi terkini lebih baik dibandingkan dengan premium yang memiliki RON 88. Keunggulan pertalite adalah:
1. Durability, pertalite dapat dikategorikan sebagai bahan bakar kendaraan
yang memenuhi syarat dasar durability/ketahanan, dimana bbm ini tidak akan menimbulkan gangguan serta kerusakan mesin, karena kandungan oktan 90 lebih sesuai dengan perbandingan kompresi kebanyakan kendaraan bermotor yang beredar di Indonesia.
2. Fuel Economy, kesesuaian oktan 90 Pertalite dengan perbandingan
kompresi kebanyakan kendaraan beroperasi sesuai dengan rancangannya. Perbandingan Air Fuel Ratio yang lebih tinggi dengan konsumsi bahan bakar menjadikan kinerja mesin lebih optimal dan efisien untuk menempuh jarak lebih jauh karena perbandingan biaya dengan operasi bahan bakar dalam (Rupiah/kilometer) akan lebih hemat.
3. Performance, kesesuaian angka oktan Pertalite dan aditif yang
dikandungnya dengan spesifikasi mesin akan menghasilkan performa mesin yang jauh lebih baik dibandingkan ketika menggunakan oktan 88. Hasilnya adalah torsi mesin lebih tinggi dan kecepatan meningkat.[13]
2.4. Dasar Aditif
Sesuai namanya, aditif adalah suatu senyawa yang ditambahkan kedalam senyawa lain (dalam penelitian ini digunakan pada bahan bakar
Gasoline). Penggunaan zat aditif secara umum bertujuan untuk mengontrol
pembakaran bensin agar menghasilkan energi yang maksimum dan suara ketukan minimum. Zat aditif pada bahan bakar bensin digunakan untuk meningkatkan angka oktan sedangkan pada bahan bakar diesel digunakan untuk meningkatkan angka setana. Penggunaan zat aditif untuk pelumas bertujuan untuk meminimalisir busa dan sebagai peningkat kualitas dan ketahanan pelumas.[14]
2.4.1. Klasifikasi Aditif
Zat aditif yang digunakan sebagai senyawa yang ditambahkan pada motor bakar terbagi menjadi tiga jenis berdasarkan fungsinya, yaitu:
1. Fungsi bahan pelumasan
2. Fungsi sistem distribusi bahan bakar dan sistem pembakaran 3. Fungsi bahan bakar
2.4.1.1. Manfaat Aditif pada Fungsi Sistem Pelumasan
Zat aditif ditambahkan pada oli sebagai bahan pelumas mesin motor bakar yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas pelumas[15], antara lain:
1. Viscosity Index Improver, untuk meningkatkan nilai indeks
viskositas. Indeks viskositas adalah perubahan nilai viskositas akibat adanya perubahan temperatur.
2. Pour Point Depressant, untuk mencegah aglomerasi kristal lilin
parafin akibat temperatur rendah.
3. Anti-Foam¸ untuk mencegah pelumas berbusa akibat adanya udara
terperangkap dalam minyak pelumas.
4. Antiwear dan Extreme Pressure, untuk meningkatkan film dalam
proses pelumasan sehingga dapat mengurangi keausan permukaan logam.
5. Detergents, untuk menetralisir asam pada larutan minyak pelumas.
6. Dispersants, untuk mencegah sisa pembakaran yang menumpuk
pada larutan minyak pelumas.
7. Antirust, untuk melindungi permukaan logam dari korosi atmosfir.
8. Antioxidants, untuk menghambat proses pembusukan yang terjadi
2.4.1.2. Manfaat Aditif pada Fungsi Sistem Distribusi Bahan Bakar dan Sistem Pembakaran
Zat aditif ditambahkan pada bahan bakar atau diinjeksikan secara langsung ke dalam ruang bakar yang bertujuan untuk membersihkan dan merawat saluran bahan bakar, ruang bakar, dan saluran buang mesin motor bakar[16], antara lain:
1. Fuel System Cleaner, untuk membersihkan tangki bahan bakar,
saluran bahan bakar, pompa bahan bakar, saringan bahan bakar, dan karburator dari endapan kotoran pada bahan bakar atau sisa-sisa pembakaran, sehingga bahan bakar dan udara dapat bercampur dengan baik dan terbakar sempurna di dalam ruang bakar.
2. Injectors Cleaner¸ untuk membersihkan injektor dari kerak karbon
hasil pembakaran, adanya kandungan air pada bahan bakar dan endapan kotoran bahan bakar yang dapat membuat mesin sulit untuk dinyalakan, kehilangan akselarasi dan langsam (Idle) yang tidak stabil.
3. Detergents, untuk menetralisir kotoran pada bahan bakar, endapan
kotoran dari udara yang masuk ke dalam ruang bakar dan memberikan pelumasan pada ruang bakar.
4. Gas Treatment, untuk meningkatkan kemampuan membersihkan
serta menjaga bahan bakar dari endapan karbon sisa pembakaran, menghilangkan kandungan air pada bahan bakar, dan mencegah pembekuan bahan bakar pada saluran bahan bakar.
5. Ethanol Treatment, untuk mencegah efek korosi pada mesin yang
menggunakan bahan bakar campuran Ethanol.
6. Antirust, untuk mencegah pengeroposan mesin akibat korosi yang
timbul pada mesin motor bakar yang digunakan di daerah panas dan lembab.
2.4.1.3. Manfaat Aditif pada Fungsi Bahan Bakar
Zat aditif ditambahkan pada bahan bakar mesin motor bakar yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas bahan bakar[17], antara lain:
1. Octane Booster, untuk meningkatkan angka oktan dari bahan bakar.
2. Restore Performance. untuk mengembalikan performansi dan
efisiensi mesin yang hilang akibat kualitas bahan bakar yang rendah. 3. Reduce Knocking and Pinging, untuk mengurangi detonasi pada
mesin dan ketidakstabilan putaran mesin sehingga suara mesin semakin halus.
4. Maximize Horsepower, untuk meningkatkan torsi dan daya dari
mesin.
5. Lubricate Upper Cylinder, untuk melumasi bagian dari permukaan
atas piston dengan ruang bakar sehingga tidak terjadi endapan karbon sisa pembakaran yang dapat menyebabkan kerusakan komponen mesin. Kerak karbon yang telah terbentuk akan terkikis oleh pelumas aditif seiring dengan proses pembakaran dan akan dibuang melalui saluran pembakaran.
2.4.2. Zat Aditif Secara Umum
Aditif mempunyai berbagai macam zat kimia yang terkandung di dalamnya dan mempunyai fungsi yang berbeda-beda, secara umum zat kimia tersebut adalah:
1. Tetraethyl Lead (TEL)
Zat aditif Tetrathyl Lead akan meningkatkan bilangan oktan bensin. Mengandung senyawa timbal (Pb). Lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan alam dan kesehatan makhluk hidup. 2. Senyawa Oksigenat
Senyawa oksigenat adalah senyawa organik beroksigen (oksigenat) seperti alkohol (methanol, ethanol, isopropil alkohol) dan Eter (Metil Tertier Butil Eter/MTBE, Etil Tertier Butil Eter/ETBE dan Tersier Amil Metil Eter/TAME) dan minyak Atsiri. Oksigenat cair yang dapat
dicampur ke dalam bensin untuk menambah angka oktan dan kandungan oksigennya. Alkohol seperti etanol dapat diperoleh dari fermentasi tumbuh-tumbuhan sehingga termasuk dalam energi terbaharukan. Kadar CO2 di atmosfer pun akan menurun seiring dengan budidaya tumbuhan yang dimanfaatkan untuk pembuatan ethanol.[18] 3. Naphtalene
Naftalena adalah salah satu komponen yang termasuk Benzena
Aromatic Hidrocarbon dan dapat meningkatkan angka oktan. Proses
pembakaran berjalan dengan baik dan tidak mudah menguap. Selain itu naftalena tidak meninggalkan getah padat pada bagian-bagian mesin. Penggunaan naftalena relatif aman untuk digunakan. [19]
4. Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl (MMT)
MMT atau Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl adalah senyawa organik non logam yang digunakan sebagai pengganti bahan aditif TEL.
5. Benzene
Benzena banyak digunakan sebagai zat aditif untuk meningkatkan angka oktan seiring dengan penghapusan pengunaan bensin yang mengandung timbal. Benzena dapat meningkatkan kualitas bahan bakar dan menurunkan ketukan pada mesin. International Agency for
Research on Cancer (IARC) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa
kontaminasi Benzena yang berlebihan mempunyai dampak negatif pada kesehatan antara lain akan menyebabkan timbulnya berbagai macam jenis kanker.[20]
2.5. Motor Bakar Bensin
Motor bakar bensin dikenal dengan motor bakar siklus Otto. Siklus otto pertama sekali dikembangkan oleh seorang insinyur berkebangsaan Jerman bernama Nikolaus A. Otto pada tahun 1837. [21]
Ciri khas dari motor bakar bensin adalah mempunyai busi dan karburator atau injektor. Bahan bakar yang digunakan adalah gasoline. Busi mempunyai
fungsi untuk penghasil loncatan api yang akan menyalakan gas dari campuran bahan bakar dan udara. Karburator dan injektor mempunyai fungsi yang sama antara lain untuk melakukan percampuran serta pengabutan udara dengan bahan bakar yang akan dibakar di dalam ruang bakar .Terdapat beberapa jenis mesin otto berdasarkan banyak langkahnya antara lain siklus Otto 2 langkah, siklus Otto 4 langkah, siklus Otto 6 langkah. Siklus Otto 2 langkah dan 4 langkah banyak digunakan pada kendaraan yang beredar sebagai transportasi.
2.5.1. Siklus Otto Ideal
Dalam siklus ini, terjadi penyalaan bunga api dengan menggunakan busi (spark ignition) yang akan membakar campuran bahan bakar dengan udara setelah melewati proses pengabutan yang dilakukan oleh karburator atau injektor. Siklus Otto ideal memiliki 4 langkah disebut juga mesin 4-langkah (four stroke
engine). Gambar 2.3 menjelaskan proses 4 langkah pada siklus Otto:
Gambar 2.3 Pembagian Langkah pada Siklus Otto [22]
Langkah-langkah yang terjadi pada motor bensin siklus Otto ideal adalah sebagai berikut:
1. Langkah Kompresi
Pada langkah kompresi terjadi campuran udara dan bahan bakar berada dalam ruang silinder. Piston akan bergerak mulai dari TMB ke TMA.
Kedua katup dalam keadaan tertutup. Energi yang dibutuhkan melakukan kompresi ini berasal dari kerja pada langkah sebelumnya yang tersimpan pada roda gila (flywheel).
2. Langkah Ekspansi
Pada langkah ekspansi terjadi percikan bunga api oleh busi yang akan membuat campuran udara dan bahan bakar terbakar (meledak) dan membuat piston terdorong ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup. Akibat dorongan ini piston menghasilkan kerja.
3. Langkah Pembuangan
Pada langkah pembuangan terjadi proses pembuangan gas hasil pembakaran (exhaust). Katup buang akan terbuka sementara katup masuk tetap tertutup.
4. Langkah Hisap
Pada langkah hisap terjadi prose masuknya campuran udara dan bahan bakar kedalam ruang bakar. Katup hisap terbuka sementara katup buang tertutup.
Dalam kondisi ideal siklus Otto dibatasi dua garis isentropik dan dua garis isovolume. Gambar 2.4 akan menjelaskan diagram siklus otto ideal.
Masing-masing proses diagram P-v dan T-s pada siklus Otto ideal adalah sebagai berikut:
1. Proses titik 1- titik 2 adalah proses kompresi isentropik dimana piston bergerak dari titik mati bawah (TMB) menuju titik mati atas (TMA). 2. Proses titik 2 - titik 3 adalah proses perpindahan panas dari bahan bakar
ke fluida kerja (pembakaran). Proses ini terjadi saat piston berada di TMA atau terjadi secara isovolum.
3. Proses titik 3 – titik 4 adalah proses ekspansi secara isentropik.
4. Proses titik 4 – titik 1 adalah proses pembuangan panas ke lingkungan dimana piston berada pada TMB. [24]
2.6. Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin
Performansi dapat disebut juga sebagai unjuk kerja dari motor bakar bensin. Beberapa hal yang mempengaruhi performansi motor bakar bensin antara lain seperti rasio udara dan bahan bakar, dan rasio kompresi dari volume silinder ruang bakar. Kedua hal tersebut saling berpengaruh dengan peningkatan unjuk kerja mesin, efisiensi mesin dan emisi dari gas buang mesin motor bakar bensin.
2.6.1. Torsi (Torque)
Perkalian antara gaya dengan jarak dapat disebut sebagai Torsi. Disaat proses pembakaran pada ruang bakar, dimana piston akan bergerak translasi dan poros engkol yang menghubungkan piston dengan batang piston akan merubah gerak translasi menjadi gerak rotasi. Persamaan (2.1) dapat digunakan untuk menghitung torsi.
...2.1 Dimana : Pb = Daya (W)
n = Putaran mesin (rpm)
Pengujian torsi yang dilakukan menggunakan timbangan pegas tarik sehingga yang terhubung dengan roda belakang. Maka akan terjadi gaya antara roda belakang pada timbangan pegas tarik dalam pengujian torsi rem [25].
Persamaan (2.2) dapat digunakan untuk menghitung gaya yang diberikan roda belakang.
F = g x m ...2.2 Dimana : F = Gaya yang diberikan roda belakang (N)
g = Percepatan gravitasi (9,807 m/s2) m = Massa tarik timbangan pegas (kg)
Persamaan (2.3) dapat digunakan untuk menghitung torsi roda belakang:
τ
roda = F x r ...2.3 Dimana :τ
roda = Torsi roda belakang (N.m)F = Gaya yang diberikan roda belakang (N) r = Jari-jari roda belakang (m)
Putaran pada roda belakang diberikan oleh putaran poros engkol yang terhubung dengan sistem transmisi. Persamaan (2.4) dapat digunakan untuk mencari final ratio.
Final Ratio = perbandingan final gear x perbandingan rasio gigi 3
x perbandingan rasio poros engkol dengan transmisi ...2.4 Persamaan (2.5) dapat digunakan untuk menghitung torsi mesin.
τ
mesin =...2.5 Dimana :
τ
mesin = Torsi mesin (Nm)τ
roda = Torsi roda belakang (Nm)FR = Final Ratio
2.6.2. Daya (Power)
Kerja mesin selama waktu tertentu dapat disebut sebagai daya. Besarnya poros engkol yang bekerja dengan pembebanan merupakan daya poros. Daya poros berasal dari langkah kerja disaat campuran udara dan bahan bakar
meledak dan menyebabkan piston mengalami dorongan yang menghasilkan kerja pada poros engkol yang mengubah gerak translasi menjadi gerak rotasi. Prestasi mesin motor bakar ditentukan oleh daya poros yang telah dibebankan akibat gesekan seperti pada torak, dinding silinder, poros, dan bantalan. Frekuensi putaran motor atau disebut dengan RPM (Revolution per Minute) mempengaruhi besarnya daya poros dimana semakin banyak putaran poros yang terjadi maka semakin besar daya poros tersebut[26]. Persamaan (2.6) dapat digunakan untuk menghitung daya poros.
...2.6
Dimana : τmesin = Torsi mesin (Nm)
2.6.3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific Fuel Consumption)
Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu. Persamaan (2.7) dapat digunakan untuk menghitung laju aliran massa bahan bakar.
̇ ...2.7 Jika diketahui rasio massa jenis zat (pertalite/aditif)–air maka massa jenis zat tersebut dapat dicari dengan persamaan (2.8).
...2.8 Dimana : ̇ = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)
= Rasio massa jenis zat = Massa jenis zat (kg/m3)
= Massa jenis bahan bakar (kg/m3) = Massa jenis air (kg/m3)
= Volume bahan bakar yang diuji (m3)
Jika terdapat beberapa jenis campuran zat yang terkandung dalam bahan bakar maka rasio massa jenis campuran bahan bakar-air dihitung dengan persamaan (2.9).
...2.9 Dimana: A = Rasio volume zat aditif-campuran bahan bakar
P = Rasio volume pertalite-campuran bahan bakar ρa =Massa jenis zat aditif (kg/m3)
ρp = Massa jenis pertalite (kg/m3)
Persamaan (2.10) dapat digunakan untuk menghitung besarnya konsumsi bahan bakar spesifik.
...2.10 Dimana : sfc = Konsumsi bahan bakar spesifik (g/kWh)
ṁf = Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam) Pb = Daya (Watt)
2.6.4. Rasio Udara-Bahan Bakar (Air Fuel Ratio)
Perbandingan udara dan bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar adalah AFR. Secara kimia dibutuhkan rasio udara/bahan bakar yang tepat unutk berlangsungnya pembakaran yang sempurna. Rasio udara bahan bakar dalam sistem bahan bakar bervariasi, bergantung pada kondisi operasi saat itu. Hal yang dapat mempengaruhi rasio udara bahan bakar yaitu temperatur mesin, temperatur udara yang dihisap, tekanan udara yang terhisap dan kerapatan udara sekitar. Saat beroperasi dengan beban ringan dengan kecepatan medium, dan rancangan ruang bakar yang baik, campuran bahan bakar miskin (dalam kisaran 16:1-18:1) masih dimungkinkan untuk terbakar. Campuran miskin meningkatkan ekonomi bahan bakar, mengurangi emisi, tetapi juga mengurangi daya keluaran. Campuran udara dan bahan bakar yang stokiometri (14:1-14,7:1) menghasilkan daya keluaran yang optimal. Campuran bahan bakar yang kaya (11,5:1-13,5:1) mengurangi nilai ekonomi bahan bakar tetapi mempunyai daya yang terbesar. Jika campuran udara
bahan bakar terlalu miskin (diatas 18:1), campuran tidak akan menyala yang menyebabkan kondisi kegagalan penyalaan.[27] Persamaan (2.11) dapat digunakan untuk menghitung rasio udara-bahan bakar.
̇ ̇ ...2.11 Dimana : ̇ = Laju Aliran Massa Udara (kg/jam)
̇ = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)
Persamaan (2.12-2.15) dapat digunakan untuk menghitung laju aliran massa udara. ... 2.12 ...2.13 ...2.14 ... 2.15
Dimana: Pi = Tekanan udara masuk silinder (kPa) Ti = Temperatur udara masuk silinder (Kelvin) R = Konstanta udara (0,287 kJ/kg.K)
Vd = Volume silinder/displacement (m3) Vc = Volume sisa/clearence (m3)
ma = Massa udara masuk silinder per siklus (kg) Nd = Jumlah silinder (silinder)
n = Putaran mesin (rpm)
a = Putaran poros dalam satu siklus (putaran) B = Diameter piston (m)
S = Panjang langkah (m3) RC = Rasio Kompresi
2.6.5. Efisiensi Volumetris (Volumetric Efficiency)
Jika sebuah mesin empat langkah dapat menghisap udara pada kondisi isapnya sebanyak volume langkah toraknya untuk setiap langkah isapnya, maka