1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bahan bakar minyak merupakan sumber energi yang sangat penting
dalam kehidupan manusia dan dapat digunakan dengan mudah untuk
berbagai keperluan misalnya untuk kendaraan atau mesin industri, akan
tetapi bahan bakar ini tidak dapat diperbaharui. Sehingga suatu saat nanti
tentu akan habis. Meningkatnya populasi kendaraan dan industri
belakangan ini menyebabkan kebutuhan akan bahan bakar semakin besar
sementara cadangan bahan bakar di perut bumi semakin menipis. Selain
itu pembakaran bahan bakar fosil ini telah memberikan damapk negatif
terhadap lingkungan. Kualitas udara semakin menurun akibat asap
pembakaran bahan bakar minyak bumi yang mengandung gas-gas
berbahaya seperti CO, Nox, dan UHC ( unburn hydrocarbon ), juga unsur seperti timbal (Pb). Kemudian efek gas rumah kaca yang ditimbulkan oleh
gas CO2 hasil pembakaran minyak bumi yang menyebabkan terjadinya
pemanasan global (global warning).(Bambang Sulistiyo, 2009).
Di Indonesia kurang lebih 70% pencemaran udara disebabkan oleh
emisi kendaraan bermotor. Kendaraan bermotor mengeluarkan zat-zat
berbahya yang dapat menimbulkan dampak negatif, terhadap kesehatan
manisia maupun terhadap lingkungan, seperti timbal/timah hitam (Pb),
suspended particulate matter (SPM), oksida nitrogen (NOx), hidrokarbon
(HC), karbonmonoksida (CO), dan oksida fotokimia (Ox). Kendaraan
2
particulate matter (SPM) atau debu, 71-89% hidrokarbon, 34-73% NOx
dan karbon monoksida (CO) hamper seluruhnya (Riza Damanik, 2004).
Menemukan sumber energy alternative yang bersih dan dapat
terbarukan adalah salah satu solusi dari permasalahan diatas. Penggunaan
energy non fosil dalam dunia otomotif saat ini dianggap mampu untuk
mengatasi masalah lingkungan dan krisis energy. Senyawa alkohol
menjadi salah satu bahan bakar pengganti yang telah lama digunakan.
Ethanol merupakan senyawa hasil fermentasi dari tumbuh tumbuhan yang
sangat mudah terbakar. Ethanol memiliki karakteristik yang sama dengan
bensin dan secara teoritik kadar oktan ethanol diatas bahan bakar bensin
sehingga sering digunakan sebagai bahan subtitusi atau bahan bakar
pengganti dari mesin bensin. Dan ternyata penggunaan ethanol
memberikan efek positif terhadap kinerja mesin bensin, selain itu emisi
gas buang yang dihasilkan lebih rendah dibanding bahan bakar minyak
lainnya.
Bahan bakar bensin dan etanol memiliki beberapa perbedaan.
Perbedaan itu meliputi komposisi, dan nilai kalornya. Bensin merupakan
bahan bakar hasil penyulingan minyak bumi yang secara umum terdiri dari
heptana dan oktana dan diproses melalui teknologi yang mutakhir
sehingga kemurniannya terjamin. Sementara itu, etanol ialah merupakan
senyawa hasil fermentasi dari tumbuh tumbuhan yang sangat mudah
terbakar.. Nilai kalor bensin sekitar (±10.500 kcal/kg), sedangkan nilai
kalor etanol sekitar ( ±6.100 kcal/kg ) Perbedaan nilai kalor ini akan
3
antara bensin dan etanol. Stoikiometri udara/bahan bakar antara bahan
bakar bensin dengan etanol memliki perbedaan yaitu (Bensin14,5:1 ) dan
(Etanol 9,0:1 ). (Cahyono, 2006)
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan perbedaan - perbedaan diatas mengakibatkan perlunya
perancangan sistem penyaluran bahan bakar baru untuk aplikasi etanol
pada motor bensin. Bagian yang paling penting dalam penyaluran bahan
bakar pada motor bensin ialah karburator. Karburator berfungsi
mencampur bahan bakar dan udara pada rasio tertentu sebelum
dimasukkan ke dalam silinder untuk selanjutnya dibakar. Agar motor
bensin mampu bekerja secara optimal dengan menggunakan bahan bakar
etanol, maka suatu rancangan karburator baru harus dibuat agar memenuhi
kriteria-kriteria yang dimiliki etanol dan berbeda dengan bahan bakar
bensin pada umumnya.
1.3. Tujuan
Tujuan dari desain ini adalah
1. Merdesain karburator untuk bahan bakar ethanol yang dapat
digunakan pada motor bensin.
2. Menentukan bagian – bagian utama yang dirubah dari
karburator standard ke karburator etanol hasil rancangan.
3. Mengetahui Parameter prestasi mesin dengan menggunakan
4
1.4 Manfaat
Manfaat desain karburator etanol dapat meberikan rasio
campuran udra/bahan bakar yang pas pada proses pembakaran kedalam
mesin bensin 4 langkah, Agar motor bensin mampu bekerja secara optimal
dengan performa yang bagus serta dapat mengurai penggunaan bahan
bakar fosil.
1.5 Batasan Masalah
Permasalahan yang dibahas terbatas pada beberapa batasan masalah
berikut ini :
Karburator yang dipakai acuan Mikuni VM 18.
Motor yang digunakan adalah motor bensin empat langkah
dengan kapasitas mesin 110 CC.
Parameter yang dirubah luasan pada main jet dan luasan pada
leher karburator.
DESAIN MODIFIKASI KARBURATOR PADA MESIN BENSIN
4 LANGKAH BERBAHAN BAKAR ETANOL
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
DIO SEPTIAN PRATAMA YUDA NIM : 201110120311119
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrahmaanirrahiim
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat, taufik dan hidayahNya yang selalu diimpahkan kepada kita tanpa pernah terputus. Shalawat dan salam kita panjatkan kepada Junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai Nabi dan Rasul akhir zaman yang membimbing kita agar kelak diakui menjadi hamba Allah SWT.
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis memberikan judul “ Desain Modifikasi Karburator Pada Mesin Bensin 4 Langkah Berbahan Bakar Ethanol ”. Tugas akhir ini dibuat dengan tujuan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas akhir ini tidak akan tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik dalam segi material maupun spiritual dan karenanya penyusun mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu dan Bapak tercinta dirumah, beserta seluruh keluarga dan orang-orang yang penulis sayangi yang selalu memberikan doa, dan motivasi bagi penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Muhadjir Effendi, M.AP. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Sudarman, M.T selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, serta selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan ilmunya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 4. Bapak Ir. Daryono, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Malang.
5. Bapak Budiono, S.Si., M.T selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan tugas akhir ini.
7. Para karyawan dan juga staff jurusan Teknik Mesin yang sudah banyak membantu dan dengan sabar memberikan petunjuk dan arahan di dalam penyelesaian rangkaian kegiatan pada tugas akhir ini.
8. Teman-teman mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang, khususnya Septari Hardiyanti yang tidak henti-hentinya memberikan dorongan motivasi kepada penulis, serta teman-teman jurusan Teknik Mesin yang dengan sangat terbuka, baik dan ramah dalam menerima kehadiran kami selama ini. Baik pada saat mengikuti kegiatan perkuliahan di kelas, maupun dalam pergaulan sehari-hari.
Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat baik diri pribadi ataupun orang lain dan semoga kebaikan Bapak, Ibu, dan rekan – rekan semuanya mendapatkan balasan terbaik dari Allah SWT. Aamiin
Malang, 6 Agustus 2015
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR ASISTENSI ... iv
LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... v
ABSTRAKS ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Manfaat Penelitian . ... 4
1.5 Batasan Masalah ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Motor Bakar ... 5
2.2Motor Bensin ... 6
2.3Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langkah ... 7
2.4Parameter Performasi Mesin ... 8
2.4.1 Tekanan efektif indikator rata-rata ... 8
2.4.2 Daya indikator ... 9
2.4.3 Daya poros ... 10
2.4.4 Konsumsi bahan bakar (sfc) ... 10
2.4.5 Efesiensi thermal ... 11
2.4.7 Efesiensi volumetrik ... 11
2.5Karburasi ... 12
2.5.1 Definisi Karburasi ... 12
2.5.2 Campuran Udara – Bahan bakar ... 13
2.5.3 Prinsip Kerja Karburator ... 14
2.5.4 Bagian-bagian utama Karburator ... 15
2.5.5 Aliran Udara dan Bahan Bakar Pada Karburator ... 17
2.6Ethanol ... 18
BAB III METODOLOGI 3.1Study Literatur ... 20
3.2Teknik Desain Modifikasi ... 20
3.3Konsep DesainModifikasi ... 21
3.4Perhitungan Modifikasi ... 22
3.4.1 Perhitungan Massa Campuran Udara/bahan bakar ... 22
3.4.2 Perhitungan Luasan Pada Leher Karburator ... 22
3.4.3 Perhitungan Luasan Pada Main jet ... 22
3.4.4 Perhitungan Siklus Thermodinamika ... 22
3.5Diagram Alir ... 23
BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Desain Modifikasi Karburator ... 24
4.1.1 Analisa pada karburator standard ... 24
4.2 Desain Modifikasi Karburator ... 26
4.2.1 Mencari Luasan Pada leher Karburator (Ac) ... 26
4.2.1 Mencari Luasan Pada Main jet (At) ... 28
4.3 Analisa Siklus Thermodinamika ... 29
4.3.1 Parameter prestasi mesin ... 32
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 33
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Karakteristik ethanol sebagai bahan bakar kendaraan bermotor...
Tabel 2.2 : Data Kimia dan Fisika Ethanol...
Tabel 3.1 : Spesifikasi Mesin Yamaha Jupiter Z... ...
Tabel 4.1 : Data Hasil Perhitungan Untuk Debit Aliran... 19
19
20
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langkah...
Gambar 2.2 : Spesifikasi Karburator Mikuni Tipe VM...
Gambar 3.1 : Konsep Karburator...
Gambar 3.2 : Diagram Alir Modifikasi...
Gambar 4.1 : Grafik Perbandingan kecepatan dengan luasan... 7
17
20
23
DAFTAR PUSTAKA
1. Willard W. Pulkrabek. Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersy 07458
2. M.Khovakh. 1979. Motor Vehicle Engines. Moscow
3. Arismunandar Wiranto, ( 2002 ), Motor Bakar, ITB Press, Bandung.
4. Cahyono, Agus Eko. ( 2006 ). Gasohol BE 10, Bahan Bakar Minyak Alternatif Karya BPPT. http://www.bppt.go.id/index.php. Didownload pada tanggal 10 Maret 2007.
5. Bambang Sulistiyo. ( 2009 ). Pemanfaatan Etanol Sebagai Octane Improver Bahan Bakar Bensin Pada Sistem Bahan Bakar Injeksi Sepeda Motor 4 Langakah 1Silinder.
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/penelitian/Bambang/20Sulistyo,/20S. Didownload pada tanggal 19 juni 2015.
6. Joseph, Jr.,H. ( 2005 ) ,”Alcohol Fueled Vehicles & Flex Fuel Vehicles. Ethanol application as vehicular fuel in Brasil”,
presented at Assessing the Biofuels Option, IEA Headquarters,Paris, http://www.iea.org/work/2005/Biofuels/Biofuels_Joseph_Presentation.pdf (diakses ...Oktober 2008).
7. Ade Prisma. ( 2013 ). Rancang Bangun Karburator Biogas Untuk Motor Bensin. IPB, Bogor.
8. Riza Damanik. ( 2004 ). Peringkat Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Tipe Baru (Mandatory Disclosure of Automotive Emission)
