PENGARUH APLIKASI
WATER INJECTION
TERHADAP
PRESTASI MOTOR BENSIN 4
-
LANGKAH 1600 CC
(Skripsi)
Oleh
YOGI RAHMAN ARIEFIANTO
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRAK
PENGARUH APLIKASI WATER INJECTION
TERHADAP PRESTASI MOTOR BENSIN 4-LANGKAH 1600 CC
Oleh
Yogi Rahman Ariefianto
Kendaraan bermotor dapat bergerak merupakan hasil konversi energi, dari energi kimia (bahan bakar) menjadi energi gerak. Proses konversi tersebut berada pada ruang pembakaran mesin (silinder piston). Prosesnya secara sederhana dapat dijelaskan bahwa campuran antara beberapa mili liter bahan bakar dan udara dibakar secara bersamaan, sehingga menghasilkan energi gerak pada roda kendaraan. Water injection atau sering disingkat dengan Wa-i, yaitu menginjeksi air ke dalam ruang bakar mesin. Water injection merupakan suatu sistem yang efisien untuk meningkatkan prestasi dan membantu sistem pendinginan pada mesin pembakaran dalam (internal combustion engine).
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan motor bensin 4-langkah Honda Accord 1600 cc, empat silinder. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian konsumsi bahan bakar pada kondisi stasioner ±900 rpm selama 10 menit, pengujian konsumsi bahan bakar (jarak tempuh 12 km), dan pengujian waktu akselerasi (0-60 km/jam, 60-80 km/jam, 0-100 km/jam dan jarak tempuh 400 m). Pada penelitian ini air yang digunakan pada Wa-i adalah air kondensasi sisa hasil pendingin udara, dan campuran antara air+alkohol dengan persentase 10%, 30%, dan 50%. Media yang digunakan untuk mengabutkan air yang diinjeksikan yaitu menggunakan jarum suntik 24G, 25G, dan 26G.
Dari hasil pengujian dan analisa menunjukkan bahwa dengan menggunakan water injection mampu memberikan peningkatan prestasi motor bensin 4-langkah Honda Accord 1600 cc. Penggunaan Wa-i mampu menghemat konsumsi bahan bakar sebesar 19,6% (40 ml) dengan menggunakan jarum 26G (0,45 mm) dan konsentrasi air+alkohol 50% dari keadaan normal tanpa penggunaan Wa-i, serta mempercepat waktu akselerasi rata-rata (meningkatkan daya mesin) sebesar 25% dengan menggunakan jarum 25G (0,50 mm) dan konsentrasi air+alkohol 50% bila dibandingkan tanpa penggunaan Wa-i.
PENGARUH APLIKASI
WATER INJECTION
TERHADAP
PRESTASI MOTOR BENSIN 4
-
LANGKAH 1600 CC
Oleh
YOGI RAHMAN ARIEFIANTO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
Judul Skripsi : PENGARUH APLIKASI WATER INJECTION
TERHADAP PRESTASI MOTORBENSIN
4-LANGKAH 1600 CC.
Nama Mahasiswa : Yogi Rahman Ariefianto
Nomor Pokok Mahasiswa : 0315021093
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
MENYETUJUI
1. Komisi Pembimbing
Ir. Herry Wardono, M.Sc. Yulliarto Raharjo, S.T.,M.T.
NIP. 19660822 199512 1 001 NIP. 19660713 199903 1 002
2. Ketua Jurusan Teknik Mesin
Dr. Asnawi Lubis
MENGESAHKAN
1. Tim Penguji
Ketua : Ir. Herry Wardono, M.Sc. ……….
Sekretaris : Yulliarto Raharjo, S.T.,M.T. ...
Penguji Bukan Pembimbing :
Anggota : Muhammad Irsyad, S.T.,M.T. ……….
2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung
Dr. Ir. Lusmelia Afriani, DEA.
NIP. 19650510 199303 2 008
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 23 Desember tahun 1984, sebagai anak kedua dari tiga bersaudara pasangan Sugiarto dan Siti Rahmawati.
Penulis menyelesaikan pendidikan di Taman Kanak-Kanak (TK) Dharma Wanita PTPN VII Natar Lampung Selatan pada tahun 1991, pendidikan Sekolah Dasar (SD) Negeri 7 Merak Batin Lampung Selatan pada tahun 1997, SLTP Negeri 22 Bandar Lampung pada tahun 2000, SMUN 9 Bandar Lampung pada tahun 2003, dan pada tahun yang sama penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).
“
Sesungguhnya Allah beserta orang-
orang yang sabar.”
(
Al-Baqarah: 153
)
“
Keberhasilan bukan berasal dari apa yang telah kita
pikirkan, akan tetapi berasal apa yang telah kita
kerjakan.
”
(Tuwilujaraji)
“
Anda tak harus menjadi pahlawan yang luar biasa
untuk memenangkan kompetisi. Menjadi seorang biasa
yang penuh motivasi, itu sudah cukup.
”
(Edmund Hillary)
”I may never find all the answers
I may never understand why
I may never prove what I know to be true
But I know that I still have to try.”
Dengan kerendahan hati
dan
harapan menggapai ridho Illahi Robbi
ku persembahkan karya kecil ini untuk :
Bapak dan Ibu
Atas segala pengorbanan yang tak
terbalaskan, kesabaran, keikhlasan, doa,
cinta dan kasih sayangnya
Kakak dan Adikku
Almamater tercinta
Teknik Mesin Universitas Lampung
Indonesia ku
SANWACANA
Assalamu’alaikum Wr.Wb.
Segala puji dan syukur tidak lupa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat, hidayah dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam tidak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad SAW yang telah membimbing dan mengantarkan kita menuju zaman yang lebih baik seperti sekarang ini.
Skripsi dengan judul “Pengaruh Aplikasi Water Injection Terhadap Prestasi Motor Bensin 4-Langkah 1600 CC” adalah salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada segenap pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun tak langsung sehingga pelaksanaan dan penulisan skripsi ini dapat berjalan dengan baik. Ucapan terima kasih tersebut layak penulis hanturkan kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Lusmelia Afriani, DEA. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.
3. Ibu Dr. Eng Shirley Savetlana, M.Met., sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.
4. Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc., selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir yang telah berkenan memberikan ilmu, bimbingan, dan pengarahan selama proses penyelesaian skripsi ini.
5. Bapak Yulliarto Raharjo, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II Tugas Akhir yang telah berkenan memberikan ilmu, bimbingan, dan pengarahan selama proses penyelesaian skripsi ini.
6. Bapak Muhammad Irsyad, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah memberikan kritik, saran dan masukan selama proses penyelesaian skripsi ini.
7. Ibu Novri Tanti, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan, dan pengarahan selama perkuliahan.
8. Bapak M. Dyan Susila E.S, S.T., M.Eng selaku Dosen Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.
9. Seluruh Dosen Pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah banyak memberikan ilmu selama penulis melaksanakan studi, baik berupa materi perkuliahan maupun tauladan dan motivasi sehingga dapat kami jadikan bekal untuk terjun ke tengah-tengah masyarakat.
10. Staf Administrasi Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.
11. Ayahanda Sugiarto dan ibunda Siti Rachmawati tercinta yang terus menerus mendo’akan dan memberikan dukungan baik secara moril dan juga materi
12. Teteh Neneng Riska Widayanti serta Adikku Gilang Rahman Widianto yang selalu mengingatkan dan memberi semangat selalu.
13. Segenap keluarga besar penulis, atas segala doa dan bantuannya.
14. Rekan-rekan angkatan 2003: Ajie Susandi, Adrian Nurdiasyah, Ahmad Munandar, Akhmad Fitrizal, Andi Darmawan, Anthonyus (Alm), Benny Fajar, Bobby Purnama, Elwin Handika, Riyanto, Rudy Okto, Sandra Yance, Wachid Yusa, Yuda Meihendra (Komunitas ”Siang-Malam”), Abdul Yamin, Akmad Khulaifi, Anton Fitriadi, Anton Martono, Andriyanto, Arif Yusrian, Dedi Irawan, Eko Darmadi, Eko Efendi, Ikhwan Sulaiman, Krepty, Reo Novalando, Syarif Hasan, Taufik Rangga, ZF Arif, dan rekan–rekan M’03 lain yang telah membantu dan memberikan dukungannya. Semoga persaudaraan kita tetap terjaga di manapun kita berada dan selalu ingat slogan kita ”Solidarity Forever”.
15. Rekan-rekan Teknik Mesin, Agung Yudhi M’02, MT Intan Barlian, Rendy Candika, Hengki Inata, Ichan Yudha, Egi Naratama, Berthoni Chandra dan rekan-rekan M’04 yang lainya, Jefri Anto dan Efri M’07, Hendra Prawira dan Refdi M’08, Yudhi Refka’DJ atas dukungannya.
16. Rekan-rekan Komunitas Mesin seluruh angkatan, semoga kebersamaan ini tetap terjaga hingga akhir hayat,
17. Mas Manto, Adi, Eby, Agung, Yan Eka (Alm), Liong, Ketut, Obin dan teman-teman lain dari Natar yang tidak sempat disebutkan.
19. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan namanya satu persatu, yang telah ikut serta membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan serta jauh dari kesempurnaan. “Tak Ada Gading Yang Tak Retak”, oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat membangun demi perbaikan skripsi ini. Sedikit harapan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembacanya. Amien.
Bandar Lampung, Mei 2010 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR SIMBOL ... xiii
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Penelitian ... 3
C. Batasan Masalah ... 4
D. Sistematika Penulisan ... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Motor Bakar ... 6
B. Motor Bensin 4-Langkah ... 6
C. Sistem Pengapian ... 9
D. Sistem Bahan Bakar ... 12
E. Bahan Bakar ... 15
F. Water Injection ... 19
G. Proses Pembakaran ... 22
III.METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Pengujian ... 26
B. Cara Kerja Water Injection ... 35
C. Prosedur Pengujian ... 37
D. Lokasi Pengujian ... 45
E. Diagram Alir Prosedur Pengujian ... 46
IV.HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengujian Stasioner ... 47
B. Pengujian Berjalan ... 51
V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 67
B. Saran ... 69
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel
1. Spesifikasi premium ... 16 2. Data spesifikasi Honda Accord 1985 ... 26 3. Data jenis pengujian water injection dengan variasi jarum
dan campuran air dengan alkohol ... 37 4. Format data stasioner konsumsi bahan bakar normal
dan menggunakan Wa-i ... 38 5. Format data konsumsi bahan bakar untuk kondisi berjalan normal
dan menggunakan Wa-i ... 40 6. Format data akselerasi 0 – 60 km/jam normal
dan menggunakan Wa-i ... 42 7. Format data akselerasi 60 – 80 km/jam tanpa perpindahan
perseneling normal dan menggunakan Wa-i ... 43 8. Format data akselerasi 0 – 100 km/jam normal
dan menggunakan Wa-i ... 44 9. Format data akselerasi jarak 400 m normal
10.Data stasioner konsumsi bahan bakar normal
dan menggunakan Wa-i ... 48 11.Data konsumsi bahan bakar berjalan normal
dan menggunakan Wa-i ... 53 12.Data akselerasi 0-60 km/jam normal
dan menggunakan Wa-i ... 58 13.Data akselerasi 60 – 80 km/jam tanpa perpindahan
perseneling normal dan menggunakan Wa-i ... 61 14.Data akselerasi 0 – 100 km/jam normal
dan menggunakan Wa-i ... 63 15.Data akselerasi jarak 400 m normal
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Siklus Motor Bakar Bensin 4-Langkah ... 7
2. Diagram P-v Motor Bakar Bensin 4-Langkah ... 7
3. Sistem Pengapian Mesin 4-Silinder ... 10
4. Diagram Sistem Bahan Bakar ... 12
5. Karburator ... 13
6. Penampang Bagian Dalam Karburator... 14
7. Komponen Water Injection ... 21
8. Perakitan Water Injection ... 22
9. Jarum Suntik ... 27
10.Tempat Air ... 27
11.Selang Aquarium ... 28
12.Filter ... 28
13.Intake Vacuum Advancer ... 29
14.Tangki Bahan Bakar Buatan ... 29
15.Stopwatch ... 30
16.Perangkat Analog ... 30
17.Mangkan ... 31
19.Konsep Kerja Water Injection ... 35
20.Perakitan Water Injection ... 36
21.Diagram Alir dan Prosedur Pengujian ... 46
22.Grafik konsumsi bahan bakar rata-rata pada kondisi stasioner ± 900 rpm selama 10 menit ... 48
23.Grafik konsumsi air rata-rata pada kondisi stasioner ± 900 rpm selama 10 menit ... 50
24.Grafik konsumsi bahan bakar rata-rata pada jarak tempuh 12 km... 52
25.Grafik konsumsi air rata-rata pada jarak tempuh 12 km ... 53
26.Grafik waktu akselerasi 0-60 km/jam ... 58
27.Grafik waktu akselerasi 60-80 km/jam ... 60
28.Grafik waktu akselerasi 0-100 km/jam ... 62
x
DAFTAR SIMBOL
V1 Volume campuran bensin dan alkohol (Liter)
V2 Volume alkohol (Liter)
N1 Konsentrasi alkohol akhir (%)
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan teknologi otomotif saat ini semakin pesat, hal ini didasari atas pemikiran dan kebutuhan manusia yang juga berkembang pesat. Atas dasar itulah penerapan teknologi pada dunia otomotif terus berevolusi hingga tercipta teknologi yang kian canggih sesuai dengan perkembangan jaman. Perkembangan teknologi juga diikuti peningkatan jumlah pemakaian kendaraan bermotor setiap harinya sehingga semakin mengurangi persediaan minyak bumi di dunia. Namun, peningkatan tersebut tidak dapat dipungkiri karena semakin lama manusia semakin membutuhkan kendaraan bermotor sebagai media transportasi guna memenuhi mobilitas kehidupan.
2
Kendaraan bermotor dapat bergerak merupakan hasil konversi energi, dari energi kimia (bahan bakar) menjadi energi gerak. Proses konversi tersebut berada pada ruang pembakaran mesin (silinder piston). Prosesnya secara sederhana dapat dijelaskan bahwa campuran antara beberapa mili liter bahan bakar dan udara dibakar secara bersamaan, sehingga menghasilkan energi gerak pada roda kendaraan.
Wa-i bekerja dengan cara menyuntikkan kabut air hingga bercampur dengan bahan bakar dan udara. Akibat adanya kabut air tersebut, campuran udara dan bahan bakar akan menjadi lebih dingin dan menurunkan temperatur ruang bakar yang tinggi, dengan demikian dapat memperlambat terbakarnya bahan bakar. Hal ini bisa disetarakan dengan menggunakan bahan bakar beroktan tinggi. Dengan Wa-i, waktu pengapian bisa dibuat lebih maju (advance) tanpa gejala knocking
(ngelitik), dan daya yang dihasilkan mesin menjadi lebih besar. Secara teori, butir halus air akan terpecah menjadi uap pada temperatur panas ruang bakar, dan hal ini menghasilkan tenaga tambahan ekstra bagi mesin. Imbas nyata yang diharapkan dari penggunaan Wa-i ialah semakin menghemat konsumsi bahan bakar, mengingat proses pembakarannya lebih optimal. Selain itu, karena pembakarannya lebih optimal maka akan menurunkan emisi gas buang kendaraan bermotor (Saftari, 2007)..
3
bahan bakar spesifik (bsfc) terbaik yaitu sebesar 0,083 kg/kWh (33,59%), dengan menggunakan campuran aquadest (50%) + alkohol (50%) (Ismono, 2008).
Oleh karena itu, pada penelitian ini, penulis mengaplikasikan water injection
pada mobil untuk melihat pengaruh pemasangan alat ini terhadap prestasi mesin mobil Honda Accord tahun 1985 pada berbagai konsentrasi air dengan alkohol yang digunakan dalam water injection.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini ialah:
1. Aplikasi perangkat tambahan berupa perangkat water injection pada sistem bahan bakar mesin kendaraan bermotor.
2. Mengetahui pengaruh penggunaan water injection (dengan variasi jarum) terhadap konsumsi bahan bakar dan daya mesin (akselerasi dan kecepatan), dibandingkan dengan tanpa menggunakan water injection pada mesin bensin 4-langkah.
3. Membandingkan penggunaan water injection menggunakan air kondensasi dengan campuran alkohol terhadap konsumsi bahan bakar dan daya mesin. 4. Mengetahui perubahan karakteristik yang terjadi pada mesin setelah
4
C. Batasan Masalah
Dalam penelitian tugas akhir ini, dilakukan beberapa pembatasan masalah, yakni:
1. Pengujian perangkat dilakukan dengan skala lapangan menggunakan parameter kecepatan, putaran mesin, akselerasi, waktu tempuh dan konsumsi bahan bakar.
2. Penelitian hanya terbatas pada jenis mesin langkah dengan spesifikasi 4-silinder, kapasitas 1600 cc, dan sistem pemasukan bahan bakar menggunakan karburator.
3. Air yang digunakan pada water injection adalah air kondensasi dari air conditioner (AC) mobil.
4. Alkohol yang digunakan dengan konsentrasi 70%.
5. Cuaca, lokasi pengujian, kondisi jalan dan beban kendaraan pada saat pengujian adalah sama.
E. Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab, yaitu:
I. PENDAHULUAN
Memuat latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
5
III. METODE PENELITIAN
Memuat langkah-langkah penelitian yang dilakukan diantaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan dan pengujian alat.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisikan data-data yang didapat dari hasil penelitian dan pembahasannya.
V. SIMPULAN DAN SARAN
Berisikan tentang simpulan yang dapat ditarik serta saran-saran yang ingin
disampaikan dari penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Motor Bakar
Motor bakar adalah suatu sistem yang dapat mengubah energi yang terkandung di dalam bahan bakar dan udara menjadi energi panas untuk dapat dimanfaatkan menjadi daya energi mekanik.
Proses pembakaran yang terjadi pada motor adalah suatu reaksi kimia yang berlangsung pada temperatur yang tinggi dan dalam waktu yang singkat. Reaksi seperti ini disebut exoterm, dimana dari reaksi ini dihasilkan sejumlah besar panas. Panas tersebut merupakan tenaga aliran yang kuat untuk mendorong piston sehingga piston akan bergerak dan diteruskan ke poros engkol menjadi gerak putar ( Arismunandar, 1983).
Berdasarkan dari siklus prosesnya motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu motor bakar 2-langkah dan motor bakar 4-langkah. Sedangkan menurut bahan bakar yang digunakan, motor bakar diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu motor bakar diesel dan motor bakar bensin.
B. Motor Bensin 4-Langkah
7
silinder. Motor bakar bensin 4-langkah beroperasi menggunakan udara bercampur dengan bensin yang dibakar dengan menggunakan percikan api dari busi, karena itu motor bensin 4-langkah disebut juga Spark Ignition engine (SI engine) dan untuk menyelesaikan satu siklusnya diperlukan empat langkah piston atau dua kali putaran poros engkol, seperti ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Siklus Motor Bakar Bensin 4-Langkah (Heywood, 1988).
Untuk lebih jelasnya proses-proses yang terjadi pada motor bakar bensin 4-langkah dapat dijelaskan melalui siklus ideal dari siklus udara volume konstan seperti ditunjukkan pada gambar 2.
8
Keterangan mengenai proses-proses pada siklus udara volume konstan dapat dijelaskan sebagai berikut (Wardono, 2004):
a. Proses 0 1 : Langkah hisap (Intake)
Pada langkah hisap campuran udara-bahan bakar dari karburator terhisap masuk ke dalam silinder dengan bergeraknya piston ke bawah, dari TMA menuju TMB. Katup hisap pada posisi terbuka, sedang katup buang pada posisi tertutup. Di akhir langkah hisap, katup hisap tertutup secara otomatis. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik konstan. Proses dianggap berlangsung pada tekanan konstan.
b. 1) Proses 1 2 : Langkah kompresi (Compression)
Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB menuju TMA. Akibatnya campuran udara-bahan bakar terkompresi. Proses kompresi ini menyebabkan terjadinya kenaikan temperatur dan tekanan campuran tersebut, karena volumenya semakin kecil. Campuran udara-bahan bakar terkompresi ini menjadi campuran yang sangat mudah terbakar. Proses kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik.
2) Proses 2 3 : Langkah pembakaran volume konstan
9
c. Proses 3 4 : Langkah kerja/ekspansi (Expansion)
Kedua katup masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang terjadi selanjutnya mampu mendorong piston untuk bergerak kembali dari TMA menuju TMB. Dengan bergeraknya piston menuju TMB, maka volume gas pembakaran di dalam silinder semakin bertambah, akibatnya temperatur dan tekanannya turun. Proses ekspansi ini dianggap berlangsung secara isentropik. d. 1) Proses 4 1 : Langkah buang volume konstan (Exhaust)
Saat piston telah mencapai TMB, katup buang telah terbuka secara otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup. Langkah ini dianggap sebagai langkah pelepasan kalor gas pembakaran yang terjadi pada volume konstan.
2) Proses 10 : Langkah buang tekanan konstan
Selanjutnya piston bergerak kembali dari TMB menuju TMA. Gas pembakaran didesak keluar melalui katup buang (saluran buang) dikarenakan bergeraknya piston menuju TMA. Langkah ini dianggap sebagai langkah pembuangan gas pembakaran pada tekanan konstan.
C. Sistem Pengapian
10
Pembakaran pada ruang bakar dalam silinder pada motor bensin dapat berlangsung apabila ketiga syarat pembakaran terpenuhi, yaitu: bahan bakar (bensin), udara (oksigen), dan temperatur yang cukup tinggi untuk memulai pembakaran. Temperatur yang cukup tinggi untuk memulai pembakaran pada motor bensin diperoleh dari percikan atau loncatan bunga api listrik (spark) antara elektroda busi (spark plug) pada saat piston menjelang TMA ketika akhir langkah kompresi (Affandi, 2009). Sistem pengapian pada mesin 4-silinder dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Sistem Pengapian Mesin 4-Silinder (Affandi, 2009).
Komponen sistem pengapian terdiri dari (Ridwan, 2008): 1. Baterai (Accu)
Komponen ini berfungsi menyediakan arus tegangan rendah (12 Volt) untuk
ignition coil.
2. Kunci kontak (Ignition switch)
11
3. Ignition coil
Komponen ini berfungsi untuk menaikan tegangan rendah (12 V) menjadi tegangan tinggi (15 KV sampai 20 KV) yang diperlukan untuk pengapian. 4. Distributor
Komponen ini berfungsi sebagai alat untuk membagi-bagikan tegangan tinggi yang diperoleh dari ignitioncoil ke busi yang terdapat pada tiap silinder. 5. Modul pengapian/CDI (Capasitor Discharge Ignition)
Komponen ini berfungsi untuk mengendalikan ignition coil sehingga menghasilkan api pada busi.
6. Kabel tegangan tinggi (High-tension cord)
Komponen ini berfungsi sebagai penghantar tegangan tinggi yang dihasilkan
ignitioncoil ke busi-busi melalui distributor tanpa ada kebocoran. 7. Busi (Spark plug).
Komponen ini berfungsi sebagai penghasil loncatan bunga api sehingga dapat membakar campuran udara-bahan bakar yang telah dikompresi dalam ruang bakar.
12
busi. Tiap busi akan melakukan pengapian setiap 90° perputaran distributor cam, maka pada satu putaran penuh distributor cam (360°) keseluruhan busi pada silinder telah melakukan pengapian. Pendistribusian tegangan tinggi hasil output
koil pengapian ke masing-masing busi menggunakan rotor pada cap distributor.
D. Sistem Bahan Bakar
[image:31.595.121.504.446.720.2]Fungsi dari sistem bahan bakar adalah menyediakan bahan bakar untuk pembakaran. Bahan bakar dialirkan dari tangki melalui saringan, selang dan pipa hisap (suction tube). Bahan bakar yang sudah disaring dikirim ke karburator oleh pompa bahan bakar, dan karburator mencampurnya dengan udara dengan suatu perbandingan tertentu menjadi campuran udara dan bahan bakar. Sebagian campuran udara dan bahan bakar menguap dan menjadi kabut saat mengalir melalui intake manifold silinder. Sistem bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.
13
[image:32.595.197.428.360.553.2]Karburator merupakan bagian dari sistem bahan bakar (fuel system) pada kendaraan yang berfungsi untuk mencampurkan bahan bakar dengan udara yang dikendalikan oleh pergerakan throttle dan kemudian dimasukkan ke ruang bakar. Mesin membutuhkan karburator karena bahan bakar yang dikirim ke dalam silinder mesin harus berada dalam kondisi mudah terbakar. Ini penting agar tenaga yang dihasilkan mesin bisa optimal. Bensin sedikit sulit terbakar bila tidak diubah menjadi bentuk gas. Selain itu bensin tidak dapat terbakar sendiri, harus dicampur dengan udara dalam perbandingan yang tepat. Karburator harus mencampur udara dan bahan bakar dengan perbandingan sekitar 14,7 : 1 agar pembakaran dapat sempurna (Daryanto, 2000).
Gambar 5. Karburator (Wikipedia, 2010).
14
[image:33.595.112.510.284.511.2]besarnya aliran udara yang dapat masuk kedalam ruang bakar. Udara bergerak dalam karburator inilah menyebabkan terjadinya penurunan kevakuman. Perbedaan tekanan kevakuman ini menarik bahan bakar masuk melalui lubang khusus. Jumlah udara maksimum yang masuk ke karburator, terjadi saat mesin berputar pada kecepatan tinggi dengan posisi katup throttle terbuka secara penuh (Daryanto, 2000). Gambar 6 menunjukan bagian-bagian dalam karburator dan menunjukan arah aliran udara yang masuk karburator.
Gambar 6. Penampang Bagian Dalam Karburator (Wikipedia, 2010).
Pada saat beroperasi karburator harus memiliki kemampuan sebagai berikut:
1. Mengatur besarnya aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar.
2. Menyalurkan bahan bakar dengan jumlah yang tepat sesuai dengan aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar sehingga rasio bahan bakar/udara tetap terjaga.
15
Karburator harus tetap mampu memproduksi campuran bensin-udara yang tepat dalam kondisi apapun karena karburator harus beroperasi dalam temperatur, tekanan udara, putaran mesin, dan gaya sentrifugal yang sangat beragam. Hal tersebut akan mudah dilakukan jika saja bahan bakar dan udara adalah fluida ideal. Tetapi pada kenyataannya, dengan adanya sifat alami fluida, yaitu: viskositas, gaya gesek fluida, inersia fluida, dan sebagainya, akan menyebabkan karburator sulit untuk mencampur udara-bahan bakar secara ideal. Selain itu karburator juga harus mampu beroperasi dalam keadaan sebagai berikut (Wikipedia, 2010):
1. Start mesin dalam keadaan panas atau dingin. 2. Stasioner/idle atau berjalan pada putaran rendah. 3. Akselarasi ketika tiba-tiba membuka throtle. 4. Kecepatan tinggi dengan throtle terbuka penuh.
5. Kecepatan stabil dengan throtle terbuka sebagian dalam jangka waktu yang lama.
6. Karburator juga harus mampu menekan jumlah emisi kendaraan.
E. Bahan Bakar
16
dinyatakan dengan kemampuan anti-knock bahan bakar. Semakin besar bilangan oktana suatu bahan bakar, maka semakin kecil kemungkinan terjadinya knocking
pada proses pembakaran bahan bakar tersebut (Wardono, 2004).
1. Premium
[image:35.595.114.408.358.690.2]Premium adalah bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan yang jernih. Warna kuning tersebut akibat adanya zat pewarna tambahan (dye). Bahan bakar ini memiliki angka oktan 88 (RON 88) untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 1 tentang spesifikasi premium (www.Pertamina.com, 2007).
Tabel 1. Spesifikasi Premium.
No Sifat Batasan
Min Max
1 Angka Oktan 88
2 Kandungan Timbal, gr/lt 0,3
3
Distilasi :
10 % volume penguapan, ºC 74
50 % volume penguapan, ºC 88 125
90 % volume penguapan, ºC 180
4 Titik didih akhir, ºC 205
5 Residu, % volume 2
6 Tekanan Uap Reid pada 37,8 ºC,
Psi 9
7 Getah Purwa, mg/100ml 4
8 Priode Induksi, menit 240
9 Kandungan belerang, % massa 0,2
10 Kandungan mercaptan, % massa 0,002
11 Kandungan senyawa oksigenat, %
volume 11
12 Kandungan pewarna, gr/100 lt 0,5
13 Warna kuning
17
untuk menaikkan daya keluaran. Bilangan oktana bahan bakar bensin adalah besarnya perbandingan volume iso-oktana dalam kandungan/komposisi iso-oktana (C8H18) dan n-heptana (C7H16). Oktana murni (iso-oktana murni) memiliki
kemampuan anti knocking yang sangat baik yaitu dengan RON = 100, sedangkan untuk n-heptana murni memiliki kemampuan anti knocking yang sangat buruk yaitu dengan RON = 0. Adanya percabangan rantai karbon dalam suatu senyawa hidrokarbon akan menurunkan kecenderungan untuk terjadinya knocking. Yaitu apabila percabangan rantai karbon semakin bertambah dan letaknya makin jauh ke tengah (Hardjono, 2001). Struktur kimia dari n-Heptane dan Iso-Octane adalah sebagai berikut :
n-Heptane C7H16 Iso-Octane C8H18
2. Alkohol
Alkohol merupakan senyawa-senyawa organik yang mengandung atom oksigen yang berikatan tunggal. Kedudukan atom oksigen di dalam alkohol mirip dengan kedudukan atom oksigen yang terikat pada molukel air. Oleh karena itu dapat dikatakan struktur alkohol adalah sama dengan struktur air dimana satu atom H pada air diganti dengan R. Gugus R pada alkohol dapat berbentuk akil atau aril (Suminar, 1983). Rumus molekul alkohol atau alkanol adalah CnH2n+1OH.
Berdasarkan strukturnya, alcohol dibagi menjadi tiga golongan yang berdasarkan pada atom karbon yang mengikat gugus hidroksil, yaitu: primer, sekunder dan tersier. Etanol dan metanol adalah alkohol primer. Alkohol sekunder paling
H H H H H H H
H C C C C C C C H
H H H H H H H
H CH3 H CH3 H
H C C C C C H
18
sederhana adalah propan-ol, dan alkohol tersier paling sederhana adalah 2-metilpropan-2-ol (Sabirin, 1993).
Alkohol digunakan secara luas dalam industri dan sains sebagai pereaksi, pelarut dan bahan bakar. Alkohol komersial adalah campuran dengan titik didih tetap, mengandung 95% etanol dan 5% air yang tidak dapat dimurnikan lebih lanjut dengan penyulingan. Untuk menghilangkan sisa air agar didapat alkohol murni, ditambahkan kapur (CaO) yang bereaksi dengan air membentuk kalsium hidroksida, tetapi tidak bereaksi dengan etanol (Suminar, 1983).
3. Air
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O : satu molekul air tersusun
atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik (Achmad, 1992).
19
kalor dalam suatu reaksi kimia disebut perubahan entalpi. Penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen merupakan reaksi endoterm (Wood, 1984).
( ) 2 1 ) ( )
( 2 2
2O l H g O g
H ΔH = + 285,83 KJ
F. Water Injection
Panas adalah masalah utama pada mesin, dan dapat menyebabkan cepatnya kerusakan komponen mesin sehingga menurunkan prestasi mesin itu sendiri. Panas pada ruang bakar mesin bisa mencapai 1100ºC, apalagi mesin tersebut menggunakan Turbo atau Super Charger (Saftari, 2007). Temperatur udara di dalam intake manifold dan ruang bakar (Combustion Chamber) yang tinggi dapat menyebabkan miskinnya kandungan oksigen yang terdapat di dalam udara, sehingga dapat menyebabkan campuran yang miskin dan gejala knocking
(ngelitik) yang terjadi karena campuran udara dan bahan bakar minyak terbakar terlalu cepat atau terbakar tidak tepat.
Water injection atau sering disingkat dengan Wa-i, yaitu suatu alat yang menginjeksi air ke dalam ruang bakar mesin. Penggunaan air yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar mesin, karena air memiliki tingkat ketahanan terhadap panas dibanding dengan bahan bakar premium atau pertamax sekalipun. Air memiliki tingkat penguapan yang sangat tinggi, yaitu dibutuhkan sekitar 540 kalori per gram untuk dapat merubah air menjadi uap dibandingkan dengan bahan bakar biasa yang hanya cukup dengan 135 kalori untuk menguapkannya. Ini menjelaskan kenapa air adalah yang terbaik untuk menurunkan temperatur pada
20
sehingga waktu pengapian mesin bisa dibuat menjadi lebih maju untuk mendapat
power yang dihasilkan mesin menjadi lebih besar, tanpa gejala knocking
(ngelitik), dan resiko mesin menjadi terlalu panas (over heat). Secara teori, butir halus air akan terpecah menjadi uap pada temperatur panas ruang bakar yang terurai menjadi hidrogen dan oksigen, ini menghasilkan tenaga tambahan bagi mesin (Saftari, 2007).
Debit air yang diinjeksikan ke dalam mesin kecil sekali, bisa dibilang dalam satuan butir air. Ketika masuk ke dalam ruang bakar yang bertemperatur tinggi butir air akan terpecah menjadi uap air, jadi tidak dalam wujud air utuh. Dengan kata lain Wa-i tidak menyebabkan water hammer. Water hammer adalah kondisi dimana air masuk ke dalam silinder dalam jumlah besar, sehingga menyebabkan kerusakan pada piston dan silinder. Berikut beberapa keuntungan menggunakan Wa-i (Saftari, 2006) :
1. Memungkinkan untuk menyetel campuran bensin seirit mungkin.
2. Memungkinkan untuk menyetel waktu pengapian lebih maju untuk mendapatkan torsi lebih besar.
3. Menjaga ruang bakar tetap bersih, karena semua bahan bakar terbakar dengan sempurna, sehingga tidak meninggalkan kerak di ruang bakar.
4. Mencegah penumpukan karbon di ruang bakar. 5. Menjaga stabilitas temperatur mesin.
6. Mencegah terjadinya knocking/pinging (ngelitik).
21
8. Dapat dicampur dengan alkohol/methanol untuk mendapatkan nilai oktan yang lebih tinggi.
Kerugian menggunakan Wa-i antara lain (Saftari, 2006) :
1. Karena tidak terjadi knocking/pinging (ngelitik), susah untuk mendeteksi kualitas bensin.
2. Bisa membatalkan kontrak servis bagi kendaraan baru yang masih dalam garansi servis.
3. Knalpot akan lebih rentan terhadap karat.
Air yang digunakan untuk Wa-i ini adalah air murni (aquadest) atau air accu botol warna biru serta dapat juga menggunakan air kondensasi. Air yang mengandung mineral seperti, air sumur, air ledeng, air minum mineral, dan sebagainya dapat menyebabkan korosi pada komponen mesin. Untuk mendapatkan performa yang lebih bertenaga lagi air yang digunakan untuk Wa-i dapat dicampur dengan Alkohol atau Etanol dengan capuran 1:5 sampai 1:3 (Saftari, 2007).
[image:40.595.124.478.553.715.2]Komponen-komponen yang digunakan dalam water injection dapat dilihat pada gambar 7, dengan penjelasan sebagai berikut sebagai berikut:
Keterangan: 1.Filter penghisap 2.Regulator air/keran 3.One Way Filter
4.Jarum suntik
5.Cabang selang akuarium T 6.One Way Filter
7.Selang akuarium
22
[image:41.595.126.502.150.421.2]Sedangkan untuk perakitan perangkat water injection secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 8. Perakitan Water Injection (Saftari, 2006)
Jarum suntik yang digunakan dalam Wa-i yaitu ukuran 24G, 25G, dan 26G. Ukuran jarum suntik yang digunakan dalam Wa-i memiliki diameter jarum yang berbeda sehingga debit air yang diinjeksikan ke dalam mesin berbeda pada setiap jarum.
G. Proses Pembakaran
23
mampu bakar atau combustible yang utama adalah karbon dan oksigen. Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan bakar menjadi elemen komponennya, yaitu hidrogen dan karbon, akan bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Kalau tidak cukup tersedia oksigen, maka sebagian dari karbon, akan bergabung dengan oksigen menjadi karbon monoksida. Akibat terbentuknya karbon monoksida, maka jumlah panas yang dihasilkan hanya 30 persen dari panas yang ditimbulkan oleh pembentukan karbon monoksida sebagaimana ditunjukkan oleh reaksi kimia berikut (Wardono, 2004).
reaksi cukup oksigen: CO2 CO2 393.5kJ, reaksi kurang oksigen: C 2O2 CO 110.5 kJ
1
.
Keadaan yang penting untuk pembakaran yang efisien adalah gerakan yang cukup antara bahan bakar dan udara, artinya distribusi bahan bakar dan bercampurnya dengan udara harus bergantung pada gerakan udara yang disebut pusaran. Energi panas yang dilepaskan sebagai hasil proses pembakaran digunakan untuk menghasilkan daya motor bakar tersebut. Reaksi pembakaran ideal dapat dilihat di bawah ini :
C8H18 + 12,5(O2 + 3,773N2) 8 CO2 + 9 H2O+ 12,5 (3,773 N2)
24
Sedangkan reaksi pembakaran sebenarnya atau aktual dapat berupa seperti dibawah ini (Heywood, 1988) :
CxHy + (O2 + 3,773N2) CO2 + H2O +N2 + CO + NOx + HC
Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa proses pembakaran adalah proses oksidasi (penggabungan) antara molekul-molekul oksigen (‘O’) dengan molekul -molekul (partikel-partikel) bahan bakar yaitu karbon (‘C’) dan hidrogen (‘H’) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) pada kondisi
pembakaran sempurna. Disini proses pembentukan CO2 dan H2O hanya bisa
terjadi apabila panas kompresi atau panas dari pemantik telah mampu memisah/memutuskan ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi partikel ‘O’
dan ‘O’, dan juga mampu memutuskan ikatan antar partikel bahan bakar (C-H
dan/atau C-C) menjadi partikel ‘C’ dan ‘H’ yang berdiri sendiri. Baru selanjutnya
partikel ‘O’ dapat beroksidasi dengan partikel ‘C’ dan ‘H’ untuk membentuk CO2
dan H2O. Jadi dapat disimpulkan bahwa proses oksidasi atau proses pembakaran
antara udara dan bahan bakar tidak pernah akan terjadi apabila ikatan antar partikel oksigen dan ikatan antar partikel bahan bakar tidak diputus terlebih dahulu (Wardono, 2004).
Proses terjadinya pembakaran pada motor bensin setelah penambahan H2O
(penggunaan Wa-i) :
Peledakan = Bensin + Udara + Api + H2O
Proses pembakaran H2O menyebabkan perubahan bentuk air dari cair menjadi
25
Oksigen. Energi yang dibutuhkan oleh H2O pada saat perubahan bentuk dari cair
menjadi uap kurang lebih 283 KJ (Wood, 1984). Hidrogen yang terurai dari H2O
akan bergabung dengan rantai Hidrogen yang ada di bensin, sedangkan oksigen yang berasal dari H2O akan bergabung dengan oksigen yang dihisap dari udara.
Proses pemisahan unsur dari H2O dan bergabung dengan unsur bensin akan
mensimulasikan seolah-olah bensin yang dipergunakan mempunyai oktan yang lebih tinggi (Wijayanto, 2006).
H. Parameter Prestasi Motor Bensin 4-Langkah
Untuk mengukur prestasi kendaraan bermotor bensin 4-langkah dalam aplikasinya diperlukan parameter sebagai berikut :
1. Konsumsi bahan bakar, semakin sedikit konsumsi bahan bakar kendaraan bermotor bensin 4-langkah, maka semakin tinggi prestasinya.
2. Akselerasi, semakin tinggi tingkat akselerasi kendaraan bermotor bensin 4-langkah maka prestasinya semakin meningkat.
3. Waktu tempuh, semakin singkat waktu tempuh yang diperlukan pada kendaraan bermotor bensin 4-langkah untuk mencapai jarak tertentu, maka semakin tinggi prestasinya.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Pengujian
Alat-alat dan bahan yang digunakan dalam proses pengujian ini meliputi : mesin bensin 4-langkah, alat ukur yang digunakan, bahan utama dan bahan tambahan.
1. Mobil Honda Accord Tahun 1985
[image:45.595.114.470.466.749.2]Dalam Pengambilan data ini menggunakan mesin bensin 4-langkah, empat silinder pada mobil Honda Accord tahun 1985 dengan spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 2. Data Spesifikasi Honda Accord 1985 (www.cartofolio.com).
Type
4-S SOHC
3 valves per cylinder
Bore x stroke 77 mm × 86 mm
Displacement 1602 cc
Compression 8.8 : 1
Fuel system 1 Keihin carburator
Aspiration Normal
Max. output 81.1 PS (80 bhp) (59.6 kW)
@ 5300 rpm
Max. torque 126 Nm (93 lbft) (12.8 kgm)
@ 3000 rpm
Transmission 5 Speed manual
Drive Front
Coolant Water
L x W x H 4410 mm x 1650 mm x 1355 mm
Curb weight 1237 kg
27
2. Alat Yang Digunakan
Berikut adalah alat-alat yang digunakan selama penelitian beserta keterangannya:
a. Jarum Suntik
[image:46.595.181.470.278.448.2]Digunakan sebagai media penginjeksian air ke dalam ruang bakar. Jarum suntik yang digunakan ada tiga jenis yaitu 24G (0,55 mm), 25G (0,50 mm), dan 26G (0,45 mm) dengan diameter lubang yang berbeda dari setiap jarumnya.
Gambar 9. Jarum Suntik.
b. Tempat Air
Digunakan sebagai wadah air yang akan diinjeksikan ke dalam mesin mobil.
[image:46.595.168.476.554.720.2]28
c. Selang Aquarium
[image:47.595.182.453.165.342.2]Selang aquarium ini berfungsi untuk mengalirkan air yang akan diinjeksikan ke dalam mesin mobil.
Gambar 11. Selang Aquarium.
d. Filter
Filter berfungsi sebagai penyaring kotoran dalam air agar yang diinjeksikan menjadi bersih dan tidak menyumbat lubang jarum suntik.
[image:47.595.173.451.496.718.2]29
e. Intake Vacuum Advancer
[image:48.595.200.430.180.346.2]Digunakan sebagai saluran masuknya air yang terhisap vacuum advancer dan kemudian diinjeksikan ke dalam mesin mobil.
Gambar 13. Intake Vacuum Advancer.
f. Tangki Bahan Bakar Buatan
Digunakan sebagai wadah bahan bakar ketika proses pengambilan data stasioner. Sehingga tidak menggunakan tanki bahan bakar mobil agar lebih mudah dalam proses pengukuran konsumsi bahan bakar. Seperti ditunjukkan pada Gambar 14 di bawah ini.
[image:48.595.126.497.548.716.2]30
g. Stopwatch
[image:49.595.176.460.550.725.2]Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu tempuh saat pengujian.
Gambar 15. Stopwatch.
h. Perangkat Analog
Dalam penelitian ini, speedometer, tachometer dan odometer sudah berada dalam satu unit panel analog mobil. Speedometer berfungsi untuk mengukur kecepatan motor dengan ketelitian 10 km/jam, tachometer berfungsi untuk mengukur putaran mesin dengan ketelitian 250 rpm sedangkan odometer untuk mengukur jarak tempuh kendaraan dengan ketelitian 100 m. Speedometer, dan odometer
dapat dilihat pada Gambar 16 di bawah ini.
31
i. Gelas ukur dan magkan 500 ml
Gelas ukur yang digunakan mempunyai ketelitian hingga 1 ml. Sedangkan
magkan 1000 ml yang digunakan mempunyai ketelitian hingga 10 ml. Alat-alat ini digunakan untuk mengukur konsumsi bahan bakar selama pengujian.
Gambar 17. Magkan.
3. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Premium
Premium yang digunakan mempunyai angka oktan 88, kandungan timbal 0,3%, kandungan belerang 0,2% massa, kandungan senyawa oksigennat 11% volume, memiliki warna kuning dengan kandungan pewarna sebesar 0,5 gr/100 lt.
b. Air Kondensasi
32
kecil sehingga masih layak digunakan sebagai bahan Wa-i. Air kondensasi ini yang akan diinjeksikan ke dalam ruang bakar.
c. Alkohol
Alkohol yang digunakan memiliki konsentrasi sebesar 70%, alkohol ini akan dicampur dengan air yang kemudian akan diinjeksikan ke dalam ruang bakar.
B. Proses Pencampuran Air Dengan Alkohol
Pada penelitian ini digunakan tiga variasi campuran air dan alkohol dengan konsentrasi alkohol 10%, 30% dan 50%. Untuk mendapatkan ketiga konsentrasi tersebut dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Air + alkohol 10%
Untuk mendapatkan 1 liter campuran air + alkohol 10% dari alkohol 70% dilakukan dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut:
V1 =1 Liter (1000 ml) V2 =?
N1 =10% N2 = 70%
V1 x N1 = V2 x N2
1000 x 10 = V2 x 70
10000 = V2 x 70
V2 = 10000 / 70 = 142,8 ml
Air yang dibutuhkan = 1000 ml – 142,8 ml = 857,2 ml
33
2. Air + alkohol 30%
Untuk mendapatkan 1 liter campuran air + alkohol 30% dari alkohol 70% dilakukan dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut:
V1 =1 Liter (1000 ml) V2 =?
N1 =30% N2 = 70%
V1 x N1 = V2 x N2
1000 x 30 = V2 x 70
V2 = 30000 / 70 = 428,6 ml
Air yang dibutuhkan = 1000 ml – 428,6 ml = 571,4 ml
Sehingga untuk membuat 1 liter campuran air + alkohol 30% adalah dengan mencampurkan 571,4 ml air dengan 428,6 ml alkohol 70%.
3. Air + alkohol 50%
Untuk mendapatkan 1 liter campuran air + alkohol 50% dari alkohol 70% dilakukan dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut:
V1 =1 Liter (1000 ml) V2 =?
N1 =50% N2 = 70%
V1 x N1 = V2 x N2
1000 x 50 = V2 x 70
V2 = 50000 / 70 = 714,3 ml
Air yang dibutuhkan = 1000 ml – 714,3 ml = 285,7 ml
34
Pada penelitian ini konsentrasi alkohol maksimal yang digunakan adalah 50%, hal ini dikarenakan jika menggunakan konsentrasi alkohol yang lebih tinggi akan mengakibatkan semakin tinggi pula angka oktan bahan bakar. Pada bab 2 dijelaskan bahwa semakin tinggi nilai oktan bahan bakar, maka bahan bakar akan semakin sulit terbakar sehingga diperlukan pengaturan lebih lanjut dari mesin yang digunakan, seperti memajukan timing pengapian atau menaikkan kompresi ruang bakar (King's Club Djakarta, 2005).
[image:53.595.234.412.514.727.2]Penelitian kali ini menggunakan mesin 4 langkah 1600 cc pada mobil Honda Accord pada kondisi standar tanpa mengubah timing pengapian atau menaikkan rasio kompresi ruang bakar. Pada pengujian awal penelitian ini, dengan menggunakan konsentrasi alkohol 70%, didapatkan kondisi putaran mesin yang tidak stabil karena bahan bakar menjadi sulit terbakar. Sehingga penggunaan konsentrasi alkohol di atas 50% akan menjadi tidak efektif atau bahkan dapat menurunkan performansi dari mesin itu sendiri. Alkohol yang digunakan pada penelitian dapat dilihat pada gambar 18.
35
C. Cara Kerja Water Injection
Pengaplikasian dari rangkaian water injection akan dijelaskan sebagai berikut :
1. Konsep kerja water injection
[image:54.595.130.497.227.495.2]Rangkaian water injection secara umum dapat dijelaskan pada gambar 19.
Gambar 19. Konsep Kerja Water Injection.
36
2. Perakitan water injection
Urutan perakitan water injection yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada Gambar 20.
Tangki air Selang
Intake Vacuum
Filter
[image:55.595.160.490.182.480.2]Jarum Suntik
Gambar 20. Perakitan Water Injection.
Dari Gambar 20 dijelaskan urutan perakitan water injection yang digunakan dalam penelitian. Proses air mengalir menuju ruang bakar dikarenakan tekanan ruang bakar lebih rendah dari pada tekanan pada Wa-i. Dengan demikian air yang ada di dalam tangki air akan terhisap oleh vacuum advancer melalui selang, filter
37
D. Prosedur Pengujian
Data yang diambil dalam pengujian ini adalah :
a. Prestasi mesin dengan kondisi mobil tanpa menggunakan Wa-i.
b. Prestasi mesin dengan kondisi mobil menggunakan Wa-i, dengan variasi jarum 24G, 25G, 26G, air yang digunakan adalah air kondensasi.
c. Prestasi mesin dengan kondisi mobil menggunakan Wa-i, dengan variasi jarum 24G, 25G, 26G, air kondensasi yang digunakan dicampur dengan alkohol yang memiliki konsentrasi 10%, 30%, 50%.
[image:56.595.114.512.471.608.2]Pengujian prestasi mesin ini dikelompokan menjadi dua yaitu pengujian kondisi stasioner dan kondisi berjalan. Pengujian Prestasi kendaraan bermotor ini dikelompokkan menjadi seperti yang terlihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Data jenis pengujian water injection dengan variasi jarum dan campuran air dengan alkohol.
Jenis pengujian Keterangan
Pengujian ke-1 Kondisi mobil normal
Pengujian ke-2 Memakai Wa-i dengan ukuran jarum 24G (air) Pengujian ke-3 Memakai Wa-i dengan ukuran jarum 25G (air) Pengujian ke-4 Memakai Wa-i dengan ukuran jarum 26G (air)
Pengujian ke-5 Memakai Wa-i dengan ukuran jarum 24G ( air+alkohol ) Pengujian ke-6 Memakai Wa-i dengan ukuran jarum 25G ( air+alkohol ) Pengujian ke-7 Memakai Wa-i dengan ukuran jarum 26G ( air+alkohol )
1. Pengujian stasioner
38
perbedaan karakteristik prestasi mesin mobil tanpa menggunakan Wa-i, menggunakan Wa-i dengan variasi jarum dan campuran alkohol.
Persiapan yang pertama kali dilakukan adalah melakukan pemanasan terhadap mesin agar kondisi mesin saat pengujian sudah optimal, serta mengatur rpm pada kondisi ± 900 rpm. Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar sebanyak 500 ml pada tangki buatan. Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi tanpa menggunakan Wa-i selama 10 menit menggunakan stopwatch, setelah 10 menit mesin dimatikan dan mengukur bahan bakar yang tersisa menggunakan gelas ukur. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menggunakan Wa-i, baik dengan air kondensasi murni maupun dengan air kondensasi yang telah dicampur alkohol dengan variasi jarum yang berbeda. Metode pengambilan data yang dilakukan sama seperti tanpa menggunakan Wa-i. Format pencatatan data stasioner untuk konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Format data stasioner konsumsi bahan bakar normal dan menggunakan Wa-i.
no Keadaan mobil
Konsumsi bahan bakar (ml) Rata
-rata (ml)
Konsumsi air (ml) Rata -rata
(ml)
1 2 3 1 2 3
1 Normal
2
Wa-iJarum 24G (air kondensasi)
Wa-i Jarum 25G (air kondensasi)
Wa-i Jarum 26G (air kondensasi)
3
Wa-i Jarum 24G (air + alkohol 10%)
Wa-i Jarum 25G (air + alkohol 10%)
Wa-iJarum 26G (air + alkohol 10%)
4
Wa-iJarum 24G (air + alkohol 30%)
Wa-i Jarum 25G (air + alkohol 30%)
Wa-i Jarum 26G (air + alkohol 30%)
5
Wa-i Jarum 24G (air + alkohol 50%)
Wa-i Jarum 25G (air + alkohol 50%)
[image:57.595.115.509.501.763.2]39
2. Pengujian berjalan
Pengujian ini digunakan untuk melihat perbandingan karakteristik mobil pada kondisi normal (tanpa Wa-i) dan dengan menggunakan Wa-i. Data yang diambil
tiap pengujiannya melalui “ROAD TEST” pada lokasi pengujian yang sama
dengan beban kendaraan dan cara berkendara yang juga sama. Data-data yang ditampilkan pada pengujian road test adalah data konsumsi bahan bakar (km/ml), data akselerasi dari keadaan diam 0-60 km/jam (detik), data akselerasi tanpa perpindahan perseneling 60-80 km/jam (detik), data akselerasi dari keadaan diam 0-100 km/jam dan data akselerasi dari keadaan diam (detik) dengan jarak 400 m
a. Konsumsi bahan bakar (km/ml)
Pengujian ini dimulai tanpa menggunakan Wa-i, kemudian dilanjutkan dengan menggunakan Wa-i, baik dengan air kondensasi murni maupun dengan air kondensasi yang telah dicampur alkohol dengan variasi jarum yang berbeda. Persiapan yang dilakukan yaitu mengisi tangki bahan bakar mobil dengan bensin sebanyak 4 liter. Jarak tempuh kendaraan dapat diukur pada odometer, sedangkan waktu tempuh diukur dengan menggunakan stopwacth. Kemudian waktu tempuh pada stopwacth
40
[image:59.595.153.512.454.739.2]sama, terutama pada posisi gigi dan cara buka tutup gas. Posisi gigi yang digunakan disesuaikan dengan kondisi lalu lintas, teknik buka tutup katup gas sesuai dengan berkendara normal (termasuk melakukan buka tutup-tutup katup gas yang wajar ketika proses perpindahan gigi, akselerasi dan deselerasi). Selanjutnya untuk pengujian dengan menggunakan Wa-i yang harus dilakukan pertama-tama yaitu memasang Wa-i yang telah dirakit ke mobil, setelah terpasang terlebih dahulu mesin dihidupkan supaya mesin beradaptasi. Setelah mesin dihidupkan beberapa saat baru dilakukan pengujian dengan metode yang sama seperti pengujian kondisi normal. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada tabel 5.
Tabel 5. Format data konsumsi bahan bakar untuk kondisi berjalan normal dan menggunakan Wa-i.
No Keadaan mobil Pengujian
ke Waktu
(menit) Konsumsi bahan bakar (ml) Konsumsi air (ml)
1 Normal
1
2
3
rata-rata
41
b. Akselerasi dari keadaan diam 0-60 km/jam (detik)
Pengujian ini dimulai dengan pengujian tanpa Wa-i, kemudian dilanjutkan dengan menggunakan Wa-i yaitu menggunakan air kondensasi murni
3 Wa-i (air kondensasi + Alkohol 10%) jarum 24G 1 2 3 rata-rata Jarum 25G 1 2 3 rata-rata jarum 26G 1 2 3 rata-rata
4 Wa-i (air kondensasi + Alkohol 30%) jarum 24G 1 2 3 rata-rata jarum 25G 1 2 3 rata-rata jarum 26G 1 2 3 rata-rata
42
[image:61.595.148.511.330.541.2]maupun air kondensasi yang telah dicampur alkohol dengan variasi jarum yang berbeda. Metode pengujian yang dilakukan yaitu ketika gas mulai dibuka stopwacth dihidupkan dan ketika telah berada pada kecepatan 60 km/jam stopwacth dinon-aktifkan. Untuk mencapai kecepatan yang diinginkan, pengendara melakukan perpindahan gigi yang teratur dan sesuai setiap pengujian. Format mengenai pencatatan data akselerasi (0-60 km/jam) kendaraan bermotor dapat dilihat pada tabel 6.
Tabel 6. Format data akselerasi 0-60 km/jam normal dan menggunakan Wa-i.
No Keadaan Mobil Waktu (detik) Rata-rata
(detik)
1 2 3
1 Normal
2
Wa-i Jarum 24G (Air Kondensasi) Wa-iJarum 25G (Air Kondensasi) Wa-i Jarum 26G (Air Kondensasi)
3
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 10%)
4
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 30%)
5
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 50%)
c. Akselerasi tanpa perpindahan perseneling (60-80 km/jam)
43
perseneling. Format mengenai pencatatan data akselerasi (60-80 km/jam) kendaraan bermotor dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Format data akselerasi 60-80 km/jam tanpa perpindahan perseneling normal dan menggunakan Wa-i.
No Keadaan Mobil Waktu (detik) Rata-rata
(detik)
1 2 3
1 Normal
2
Wa-i Jarum 24G (Air Kondensasi) Wa-i Jarum 25G (Air Kondensasi) Wa-i Jarum 26G (Air Kondensasi)
3
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 10%)
4
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 30%)
5
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 50%)
d. Akselerasi dari keadaan diam 0-100 km/jam (detik)
44
Tabel 8. Format data akselerasi 0-100 km/jam normal dan menggunakan Wa-i.
No Keadaan Mobil Waktu (detik) Rata-rata
(detik)
1 2 3
1 Normal
2
Wa-i Jarum 24G (Air Kondensasi) Wa-i Jarum 25G (Air Kondensasi) Wa-i Jarum 26G (Air Kondensasi)
3
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 10%)
4
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 30%)
5
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 50%)
e. Akselerasi jarak 400 m
45
Tabel 9. Format data akselerasi jarak 400 m normal dan menggunakan Wa-i
No Keadaan Mobil Waktu (detik) Rata-rata
(detik)
1 2 3
1 Normal
2
Wa-i Jarum 24G (Air Kondensasi) Wa-i Jarum 25G (Air Kondensasi) Wa-i Jarum 26G (Air Kondensasi)
3
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 10%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 10%)
4
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 30%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 30%)
5
Wa-i Jarum 24G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 25G (Air + Alkohol 50%) Wa-i Jarum 26G (Air + Alkohol 50%)
E. Lokasi pengujian
46
Servis rutin & tune up
Mulai Persiapan bahan, alat uji & ukur
Pemasangan Wa-i
Tidak Evaluasi,
sesuai? Benar
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan dan saran
Penulisan laporan Laporan Tugas
Akhir
Pengujian normal
Uji konsumsi bbm Uji akselerasi, konsumsi bbm, waktu tempuh, putaran dan kecepatan maksimum
Data
Pengujian dengan variasi jarum dan campuran air
Pengujian stasioner
Pengujian berjalan
F. Diagram Alir Prosedur Pengujian
A24 A25 A26 B24 B25 B26
[image:65.595.113.508.85.563.2].
Gambar 21. Diagram Alir dan Prosedur Pengujian. Keterangan :
A24 : Menggunakan Wa-i jarum 24G (dengan air kondensasi) A25 : Menggunakan Wa-i jarum 25G (dengan air kondensasi) A26 : Menggunakan Wa-i jarum 26G (dengan air kondensasi)
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan dari data-data yang didapatkan dan dibahas dari pengujian perangkat Wa-ipada motor bensin 4-langkah 1600 cc maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada pengujian stasioner ± 900 rpm penghematan konsumsi bahan bakar terbaik didapatkan pada penggunaan jarum 26G (0,45 mm) dengan konsentrasi campuran air + alkohol 50% yaitu sebesar 40 ml (19,6%) dari keadaan normalnya, dan lebih baik 10,65% dari penggunaan air kondensasi murni.
2. Konsumsi terbaik yang didapatkan dari hasil pengujian berjalan (road test) dengan menempuh jarak 12 km yaitu menggunakan jarum 25G (0,50 mm) dengan konsentrasi campuran air + alkohol 50%, diperoleh penghematan sebesar 208 ml ( 16,5%) dari keadaan normalnya, dan lebih baik 18,19% dari penggunaan air kondensasi murni.
68
4. Akselerasi 60-80 km/jam dengan menggunakan jarum 25G dengan konsentrasi campuran air + alkohol 50%, dapat mempercepat waktu tempuh terbaik sebesar 1,08 detik (26,2%) dari kondisi normalnya, dan lebih baik 0,5 detik (14,1%) dari penggunaan air kondensasi murni.
5. Akselerasi 0-100 km/jam dengan menggunakan jarum 25G dengan konsentrasi campuran air + alkohol 50%, dapat mempercepat waktu tempuh terbaik sebesar 2,18 detik (11,5%) dari kondisi normalnya, dan lebih baik 1,3 (11,5%) detik dari penggunaan air kondensasi murni.
6. Akselerasi jarak 400 m dengan menggunakan jarum 25G dengan konsentrasi campuran air + alkohol 50%, dapat mempercepat waktu tempuh terbaik sebesar 2,01 (10%) detik dari kondisi normalnya, dan lebih baik 1,12 detik (5,8%) dari penggunaan air kondensasi murni.
69
B. Saran
Adapun saran-saran yang ingin penulis sampaikan untuk penelitian yang lebih baik adalah:
1. Perlu diperhatikan kondisi air agar bersih dari kotoran sehingga tidak menyumbat aliran air yang melewati jarum suntik.
2. Pengambilan data berjalan sebaiknya dilakukan pada jalan yang bebas hambatan dengan tujuan untuk mengurangi kesalahan sewaktu pengambilan data.
3. Pengujian statis sebaiknya juga di lakukan diatas dynotest untuk mendapatkan nilai torsi maksimum dan daya maksimum.
DAFTAR PUSTAKA
Achmadi, Suminar. 1983. Kimia Organik. Erlangga, Jakarta.
Achmad, Hiskia. 1992. Elektrokimia dan Kinetika Kimia, Citra Aditya Bakti, Bandung.
Affandi, Ronny. 2009. Prinsip Kerja, Konstruksi, Dan Komponen-Komponen Sistem Penyalaan Listrik Pada Motor Bensin, Jakarta.
Arismunandar, W. 1983. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. ITB, Bandung. Astra Internasional. 2005. Sistem Bahan Bakar Honda. PT Astra Internasional,
Jakarta.
Daryanto. 2000. Motor Bakar Untuk Mobil. Rineka Cipta, Jakarta. Go2alam, 2008. Alcohol & Water (injection) Project.
http://go2alam.wordpress.com. 16 September 2009
Hardjono, A. 2001. Teknologi Minyak Bumi. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Honda. 1985. Honda Accord 1985 Technical Data.
http//www.cartofolio.com. 22 Agustus 2009
Heywood J.B., 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Book Company Inc, New York.
Ismono. 2008. Pengaruh Penggunaan Water Injection Pada Mesin 2-Langkah. Jurusan Teknik Mesin-Universitas Lampung, Bandar Lampung.
King's Club Djakarta. 2005. Water/Alcohol Injection-Hydro Atomization System.
http://www.kcdj.org. 24 April 2010
Kurniawan, D. 2008. Fungsi Vacuum Advancer. Indonesia EF Community Forum. http://www.grandcivic.com. 2 Desember 2009
Nanda, Dian. 2008. Cara Merubah Konsentrasi Alkohol.
http://id.answers.yahoo.com. 22 Agustus 2009 Pertamina. 2007. Spesifikasi Premium.
http://www.pertamina.com/indonesia/head_office/hupmas/news.htm. 18 Agustus 2009
Ridwan. 2008. Sistem Pengapian Dengan Baterai.
http://www.otomotif.web.id/sistem-pengapian-dengan-batere-a46.html 14 Februari 2010
Saftari, Firmansyah. 2006. Utak – atik Otomotif Berbagi Pengalaman Ala Saft7.com. Elex Media Komputindo. Jakarta. 18 Agustus 2009
Saftari, Firmansyah. 2007. Water Injectionstage 1.
http://saft7.com/automotive tips and sharing, html. 18 Agustus 2009 Suhariyono, L. 2009. Sistem Bahan Bakar Karburator Mobil.
http://www.docstoc.com. 26 Agustus 2009
Suwito, Indra. 2003. Pengolahan Air Buangan AC Menjadi Akuades Dengan Teknik Pertukaran Ion. Universitas Diponegoro, Semarang.
5 November 2009
Wardono, H. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Jurusan Teknik Mesin – Universitas Lampung, Bandar Lampung.
Wijayanto, A. 2006. Sistem Injeksi Air Pada Ruang Bakar. The Vision Jurusan Teknik Elektro–Universitas Lampung, Bandar Lampung.
Wikipedia, 2009. Motor Bensin 4-Langkah.
http://id.wikipedia.org/wiki/Motor Bensin 4-Langkah. 20 Mei 2010 Wikipedia, 2010. Karburator.
http://id.wikipedia.org/wiki/Karburator. 2 Mei 2010
Wood dan Kleinfelter., alih bahasa Aloysius H P. 1984. Kimia Untuk Universitas.
