KAJIAN EKSPERIMENTAL PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN BAKAR PREMIUM, PERTALITE DAN PERTAMAX TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR 2 LANGKAH 135 CC

(1)

UNJUK KERJA MOTOR 2 LANGKAH 135 CC

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Sarjana Strata-1

Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun oleh : ILHAM HAFIZZULLAH

20100130025

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

(2)

Ilham Hafizzullah Tugas Akhir

20100130025 Tahun 2016

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN ... iii

HALAMAN MOTTO ... iv

KATA PENGANTAR ... v

ABSTRACT ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I. PENDAHULAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II. KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 4

2.1 Kajian Pustaka ... 4

2.2 Dasar Teori... 5

2.2.1 Pengertian Motor Bakar ... 5

2.2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar ... 6

2.2.2.1 Motor Bensin 4 Langkah ... 6

(3)

2.2.5 Kestabilan Kimia dan Kebersihan Bahan Bakar ... 22

2.2.6 Sistem Pembakaran ... 22

2.2.7 Efisiensi Bahan Bakar dan Efisiensi Panas ... 23

2.2.8 Sistem Pengapian ... 24

2.2.9 Dynamometer Test ... 24

2.2.9.1 Manfaat Umum Penggunaan Dynamometer ... 26

2.2.10 Perhitungan Torsi, Daya dan Konsumsi Bahan Bakar

3.6 Parameter Yang Digunakan Dalam Perhitungan ... 43

(4)

20100130025 Tahun 2016

3.8 Metode Pengujian ... 45

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 46

4.1 Perhitungan ... 46

4.2 Pembahasan Hasil Pengujian Daya dan Torsi Penggunaan Bahan Bakar Premium, Pertalite dan Pertamax... 48

4.2.1 Torsi (N.m) ... 48

4.2.2 Daya (HP) ... 50

4.3 Pembahasan Hasil Pengujian Konsumsi Bahan Bakar (mf) Terhadap Pengaruh Penggunaan Pada Bahan Bakar Premium, Pertalite, dan Pertamax ... 51

4.4 Pembahasan Hasil Pengujian Emisi Gas Buang Terhadap Pengaruh Penggunaan Pada Bahan Bakar Premium, Pertalite dan Pertamax ... 54

4.4.1 Karakteristik Emisi Gas Buang CO Pada Bahan Bakar Premium, pertalite dan pertamax ... 54

4.4.2 Karakteristik Emisi Gas Buang CO₂ Pada Bahan Bakar Premium, pertalite dan pertamax ... 56

4.4.3 Karakteristik Emisi Gas Buang HC Pada Bahan Bakar Premium, pertalite dan pertamax ... 58

4.4.4 Karakteristik Emisi Gas Buang O₂ Pada Bahan Bakar Premium, pertalite dan pertamax ... 60

4.4.5 Karakteristik Emisi Gas Buang λ Pada Bahan Bakar Premium, pertalite dan pertamax ... 62

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 64

5.1 Kesimpulan ... 64

5.2 Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... 66

(5)

(6)

Ilham Hafizzullah Tugas Akhir 20100130025 Tahun 2016

KAJIAN EKSPERIMENTAL PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN BAKAR PREMIUM, PERTALITE DAN PERTAMAX TERHADAP

UNJUK KERJA MOTOR 2 LANGKAH 135 CC Ilham hafizzullah

INTISARI

Pada mesin 2-langkah peran bahan bakar sangatlah penting untuk meningkatkan performa mesin. Untuk mendapatkan kinerja mesin yang maksimal maka dilakukan pengujian bahan bakar premium, pertalite dan pertamax. Maka dalam hal ini perlu dilakukan penelitian tentang kinerja mesin yang dihasilkan jika kondisi mesin menggunakan bahan bakar premium, pertalite dan pertamax.

Dalam penelitian ini diambil data Torsi (T), Daya (P), konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang dengan kondisi mesin standar. Pengambilan data Torsi (T) dan Daya (P) menggunakan metode throttle spontan adalah motor ditarik bukaan throttle secara spontan mulai dari 4000 RPM sampai 10000 RPM. Tahapan dalam throttle spontan ini pertama-tama motor dihidupkan kemudian dimasukkan presneling 1 sampai dengan 4, kemudian throttle dipertahankan pada 4000 RPM setelah stabil pada 4000 RPM baru throttle secara spontan sampai 10.000 RPM.

Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa Torsi tertinggi pada bahan bakar pertamax yaitu 18,63 N.m pada putaran 8739 rpm dan 8750 rpm. Daya tertinggi pada bahan bakar pertamax yaitu 23,7 HP pada putaran 9245 rpm. Torsi dan daya yang dihasilkan pada penggunaan bahan bakar pertamax menghasilkan torsi dan daya paling tinggi dibanding dengan bahan bakar premium dan pertalite, hal ini terjadi karena bahan bakar pertamax memiliki angka oktan 92. Semakin tinggi angka oktan suatu bahan bakar maka semakin besar kecenderungan mesin tidak mengalami ketukan (knocking). Dengan demikian pembakaran menjadi lebih sempurna sehingga torsi dan daya yang dihasilkan lebih tinggi.

(7)

20100130025 Tahun 2016

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Setiap tahun pemilik kendaraan bermotor semakin bertambah dengan

jumlah yang tidak sedikit baik sepeda motor maupun mobil. Disetiap keluaran

terbaru memiliki kelebihan-kelebihan yang ditawarkan, tapi tidak menutup

kemungkinan juga ada kelemahannya. Contoh motor 2 langkah yang masih

digemari banyak orang karena memiliki akselerasi kecepatan yang baik, daya

yang besar, getarannya kecil, konstruksi sederhana sehingga perawatan mesin

lebih mudah, oli mesin knalpotnya lebih awet.

Selain itu motor 2 langkah juga memiliki beberapa kelemahan diantaranya

pemakaian bahan bakar lebih boros, polusi yang ditimbulkan lebih banyak karena

mengeluarkan asap yang tebal, pelumasan pada dinding silinder kurang sempurna

sehingga memerlukan oli pelumas tambahan. Kendaraan bermotor sekarang sudah

berkembang, dimana kendaraan-kendaraan modern tersebut diproduksi dengan

rasio kompresi yang tinggi, oleh karena itu motor membutuhkan kandungan oktan

yang tinggi agar mendapatkan effisiensi termal yang lebih baik, sementara itu

premium memiliki kandungan oktan yang rendah dan bahkan tidak cukup untuk

memenuhi kebutuhan motor tersebut, apalagi dengan motor-motor bertenaga

besar.

Untuk mendapatkan rasio kompresi yang tinggi perlu bahan bakar dengan

oktan yang tinggi pula agar tidak terjadi knocking pada motor. Seharusnya

motor-motor modern tersebut menggunakan bahan bakar dengan kandungan oktan yang

tinggi agar mendapatkan effisiensi termal yang baik.

Pertamina mengeluarkan beberapa produk yang dipasarkan di Indonesia,

yaitu premium dengan kandungan oktan 88, pertalite dengan kandungan oktan 90,

dan pertamax dengan kandungan oktan 92. Maka perlu diadakannya peralihan

penggunaan bahan bakar yang mampu untuk memenuhi kebutuhan motor

(8)

20100130025 Tahun 2016

kebutuhan motor tersebut karena memiliki kandungan oktan tertinggi, sehingga

motor dapat bekerja dengan performa maksimal.

Tetapi pada kenyataannya masih banyak yang menggunakan bahan bakar

premium, hal ini dikarenakan adanya subsidi dari pemerintah sehingga harga

premium tersebut menjadi jauh lebih murah jika dibandingkan dengan harga

pertalite dan pertamax. Sementara itu pemerintah menggalakkan masyarakat

untuk menggunakan bahan bakar non subsidi.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah :

1. Bagaimana performa mesin 2 langkah 135 cc jika menggunakan

bahan bakar premium, pertalite dan pertamax.

2. Seberapa besar selisih kinerja motor 2 langkah 135 cc jika

dibandingkan ketika menggunakan bahan bakar premium, pertalite dan

pertamax.

3. Bagaimana emisi gas buang motor 2 langkah 135 cc jika menggunakan

bahan bakar premium, pertalite dan pertamax.

1.3 Batasan Masalah

Untuk memfokuskan pembahasan pada penelitian ini, maka ruang lingkup

pembahasannya dipersempit dengan memberikan batasan-batasan masalah

sebagai berikut :

1. Motor yang digunakan pada penelitian ini adalah Yamaha RX King 135

cc.

2. Pengujian menggunakan bahan bakar premium, pertalite dan pertamax.

3. Pengambilan data torsi, daya, dan SFC pada posisi gear ke 5.

4. Alat uji Dynotest di Mototech Yogyakarta.

5. Unsur-unsur yang diamati adalah Torsi, Daya, Emisi gas buang, Konsumsi

(9)

20100130025 Tahun 2016

1.4 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui perbandingan torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar pada

kinerja motor 2 langkah 135 cc jika menggunakan bahan bakar premium,

pertalite, dan pertamax.

2. Mengetahui perbandingan emisi gas buang yang dihasilkan dari bahan

bakar premium, pertalite, dan pertamax terhadap kinerja motor 2 langkah

135 cc.

1.5 Manfaat

Dari hasil penelitian dapat diperoleh manfaat sebagai berikut :

1. Pemilihan bahan bakar yang tepat untuk kendaraan bermotor.

2. Mengetahui unjuk kerja motor mesin 2 langkah 135 cc.

3. Memberikan informasi kepada peneliti dan masyarakat tentang pengaruh

penggunaan bahan bakar terhadap karakteristik unjuk kerja pada mesin 2

langkah 135 cc.

4. Penelitian ini dapat digunakan sebagai dasar acuan untuk memodifikasi

sistem penyuplai bahan bakar dari sistem karburator menjadi injeksi dan

pengembangan selanjutnya.

5. Penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai referensi untuk

(10)

20100130025 Tahun 2016

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Setiawan, 2011, melakukan penelitian "Studi Eksperimental Tentang

Kinerja Motor 2 Langkah 150 cc". Adapun hasil dari penelitian tersebut

menunjukkan pada putaran mesin rendah, gaya yang tercatat kecil, semakin tinggi

putaran mesin gaya yang tercatat semakin besar. Torsi puncak sebesar 14,55 Nm

pada putaran mesin 8800 RPM dan daya terbesar terjadi sebesar 17,97 HP pada

putaran mesin 8800 Rpm. SFC terbaik sebesar 0,422 kg/kW.jam pada putaran

mesin 10000 RPM.

Apriliyani, 2002, melakukan penelitian "Pengaruh Pemakaian Bahan

Bakar Premium Pertamax Dan Bensol Terhadap Unjuk Kerja Mesin Dua

Langkah". Adapun hasil dari penelitian menunjukkan bahwa pemakaian bahan

bakar Pertamax dan Bensol mesin akan mengalami kenaikan Torsi, Daya dan

tekanan effektif rata-rata. Pada putaran 6000 rpm pemakain bahan bakar Pertamax

meningkat Torsi 0,21 Nm, Daya 0,31 kW, tekanan effektif rata-rata 11,39 kPa,

dan SFC 0,0097 kg/kWh terhadap pemakaian bahan bakar Premium. Pemakaian

bahan bakar Bensol meningkatkan Torsi 1,26 Nm, Daya 0,79 kW dan tekanan

effektif rata-rata 70,88 kPa dan SFC 0,0206 kg/kWh terhadap pemakaian bahan

bakar Premium.

Mahendro, 2010, melakukan penelitian "Pengaruh Pemakaian Bahan

Bakar Shell Super, Petronas Primax 92 Dan Pertamax Terhadap Unjuk Kerja

Motor Empat Langkah". Adapun hasil dari penelitian tersebut menggunakan

metode gas spontan bahan bakar Petronas Primax 92 menghasilkan daya, torsi

BMEP tertinggi. Kinerja rata-rata terdapat perbedaan ± 2,5% antara penggunaan

bahan bakar yang satu dengan yang lain. Sedangkan dengan metode gas per rpm

bahan bakar Petronas Primax 92 menghasilkan daya tertinggi dan bahan bakar

Shell Super menghasilkan torsi dan BMEP tertinggi. Kinerja rata-rata terdapat

perbedaan ± 7,3% antara penggunaan bahan bakar yang satu dengan yang lain.

(11)

20100130025 Tahun 2016

perbedaan ± 9,7% antara bahan bakar yang satu dengan yang lain. Effisiensi

termal (ηbt) tertinggi diperoleh menggunakan Shell Super. Perbandingan

effisiensi termal (ηbt) terdapat perbedaan ± 4% antara bahan bakar yang satu

dengan yang lain. Dari pemaparan diatas dapat dapat diambil kesimpulan

penggunaan bahan bakar yang paling effisien dalam konsumsi bahan bakar

menggunakan Shell Super, tapi jika menginginkan akselerasi yang cepat dapat

menggunakan bahan bakar Petronas Primax 92.

Tarmuji, 2010, melakukan peneletian"Investigasi Pengaruh Penggantian

Sistem Suplai Bahan Bakar Dan Komponen Pengapian Terhadap Daya, Torsi,

Konsumsi Bahan Bakar, Emisi Gas Buang Dan Kebisingan Suara Pada Motor

Empat Langkah 110 cc". Adapun hasil dari penelitian menunjukkan bahwa Daya

maksimal pada putaran 8000 RPM, konsumsi bahan bakar (mf) pada kondisi ini lebih irit, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) rendah karena daya torsi rendah,

tingkat kebisingan suara knalpot terukur pada kisaran aman untuk pendengaran

manusia, karena nilai kebisingan sekitar 91.82 dB yang masih diperoleh dalam

waktu 2 jam. Hal ini konstruksi knalpot standart terdapat sekat-sekat peredam

suara sehingga suaranya menjadi nyaring.

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Pengertian Motor Bakar

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

mengubah energy termal untuk melakukan kerja mekanik atau mengubah tenaga

kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis. Sebelum menjadi tenaga mekanis,

energi kimia bahan bakar diubah dulu menjadi energy termal atau panas melalui

pembakaran bahan bakar dengan udara. Pembakaran ini ada yang dilakukan di

dalam mesin kalor itu sendiri dan ada juga yang dilakukan di luar mesin kalor.

Motor bakar terbagi menjadi 2 (dua) jenis utama, yaitu motor diesel dan

motor bensin. Perbedaan umum terletak pada sistem penyalaannya. Penyalaan

pada motor bensin terjadi karena loncatan bunga api listrik yang dipercikkan oleh

busi atau juga sering disebut Spark Ignition Engine, sedangkan pada motor diesel

(12)

20100130025 Tahun 2016

bakar disemprotkan oleh Nozzle atau juga sering disebut Compression Ignition

Engine. Persyaratan ini dapat terpenuhi apabila perbandingan kompresi yang

digunakan cukup tinggi, yaitu berkisar 12-25. (Arismunandar, 1988).

Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam, yaitu sebagai

berikut:

a. Berdasarkan sistem pembakarannya

a) Motor pembakaran dalam

Mesin pembakaran dalam atau sering disebut sebagai Internal

Combustion Engine (ICE), yaitu dimana proses pembakarannya

berlangsung di dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas

pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja.

b) Motor pembakaran luar

Motor pembakaran luar atau sering disebut Eksternal Combustion

Engine (ECE) yaitu dimana proses pembakaran terjadi di luar

mesin, energi dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida

kerja mesin.

2.2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar

Prinsip kerja motor bakar dibedakan menjadi 2 yaitu motor 4 langkah dan 2

langkah.

2.2.2.1 Motor Bensin 4 Langkah

Motor bensin 4 langkah (Four stroke engine) adalah sebuah mesin dimana

untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik-turun

piston, dua kali rotasi kruk as, dan satu putaran camshaft. Dapat diartikan juga

sebagai motor yang setiap satu kali pembakaran bahan bakar memerlukan 4

langkah dan 2 kali putaran poros engkol, dapat dilihat pada (Gambar 2.2) sebagai

(13)

20100130025 Tahun 2016

Gambar 2.1 Skema Gerakan Torak 4 langkah (Sumber: Arismunandar, 2005)

Prinsip kerja motor 4 langkah dapat dijelaskan sebagai berikut :

Langkah hisap :

Gambar 2.2 Skema langkah hisap torak motor 4 langkah (Sumber: Arismunandar, 2005)

Prosesnya sebagai berikut:

 Torak bergerak dari TMA ke TMB

 Katup masuk terbuka, katup buang tertutup

 Campuran bahan bakar dengan udara yang telah tercampur di dalam karburator masuk ke dalam silinder melalui katup masuk (katup inlet).

(14)

20100130025 Tahun 2016

Langkah kompresi :

Gambar 2.3 Skema langkah kompresi torak motor 4 langkah (Sumber: Arismunandar, 2005)

Tujuan dari langkah kompresi adalah untuk meningkatkan temperatur

sehingga campuran udara-bahan bakar dapat bersenyawa. Pada proses ini pemicu

bunga api berasal dari percikan api busi.

 Torak bergerak dari TMB ke TMA.

 Katup masuk dan katup buang kedua-duanya tertutup sehingga gas yang telah dihisap tidak keluar pada waktu ditekan oleh torak yang

mengakibatkan tekanan gas akan naik.

 Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA busi mengeluarkan api.

 Gas bahan bakar yang telah mencapai tekanan tinggi terbakar.

(15)

20100130025 Tahun 2016

Langkah kerja / ekspansi :

Gambar 2.4 Skema Langkah Kerja (ekspansi) torak motor 4 langkah (Sumber: Arismunandar, 2005)

 Katup masuk dan katup buang dalam keadaan tertutup.

 Gas terbakar dengan tekanan yang tinggi akan mengembang kemudian menekan torak turun ke bawah dari TMA ke TMB.

 Tenaga ini disalurkan melalui batang penggerak, selanjutnya oleh poros engkol diubah menjadi gerak berputar.

Langkah pembuangan :

(16)

20100130025 Tahun 2016

Langkah buang menjadi sangat penting untuk menghasilkan operasi kinerja

mesin yang lembut dan efisien. Piston bergerak mendorong gas sisa pembakaran

keluar dari silinder menuju pipa knalpot. Proses ini harus dilakukan dengan total,

dikarenakan sedikit saja terdapat gas sisa pembakaran yang tercampur bersama

pemasukkan gas baru akan mengurangi potensial tenaga yang dihasilkan.

 Katub buang terbuka, katub masuk tertutup.

 Gas sisa pembakaran terdorong oleh torak keluar melalui katup buang. 2.2.2.2 Motor Bensin 2 Langkah

Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses pembakarannya

dilaksanakan dalam satu kali putaran poros engkol atau dalam dua kali gerakan

piston.

Gambar 2.6 Skema Gerakan Torak 2 Langkah (Sumber : Jama, 2008 )

Gambar di atas merupakan kerja pada motor 2 langkah. Jika piston bergerak

naik dari titik mati bawah ke titik mati atas maka saluran bilas dan saluran buang

akan tertutup. Dalam hal ini bahan bakar dan udara dalam ruang bakar

(17)

20100130025 Tahun 2016

engkol, beberapa derajat sebelum piston mencapai titik mati atas, busi akan

meloncatkan api sehingga terjadi pambakaran bahan bakar.

Prinsip kerja dari motor 2 langkah :

Langkah hisap :

 Torak bergerak dari TMA ke TMB.

 Pada saat saluran bilas masih tertutup oleh torak, dalam bak mesin terjadi kompresi terhadap campuran bensin dengan udara.

 Di atas torak, gas sisa pembakaran dari hasil pembakaran sebelumnya sudah mulai terbuang keluar saluran buang.

 Saat saluran bilas terbuka, campuran bensin dengan udara mengalir melalui saluran bilas terus masuk kedalam ruang bakar.

Langkah kompresi :

 Rongga bilas dan rongga buang tertutup, terjadi langkah kompresi dan setelah mencapai tekanan tinggi busi memercikkan bunga api listrik untuk

membakar campuran bensin dengan udara.

 Pada saat yang bersamaan, di bawah (di dalam bak mesin) bahan bakar yang baru, masuk dalam bak mesin melalui saluran masuk.

Langkah kerja/ekspansi :

 Torak kembali dari TMA ke TMB akibat tekanan besar yang terjadi pada waktu pembakaran bahan bakar

 Saat itu torak turun sambil mengkompresi bahan bakar baru di dalam bak mesin.

Langkah buang :

(18)

20100130025 Tahun 2016

 Pada saat yang sama bahan bakar baru masuk ke dalam ruang bahan bakar melalui rongga bilas.

 Setelah mencapai TMB kembali, torak mencapai TMB untuk mengadakan langkah sebagai pengulangan dari yang dijelaskan di atas.

2.2.3 Sistem Pada Motor Bakar 2.2.3.1 Sistem Bahan Bakar

Motor bensin merupakan jenis dari motor bakar, motor bensin kebanyakan

dipakai sebagai kendaraan bermotor yang berdaya kecil seperti mobil, sepeda

motor, dan juga untuk motor pesawat terbang. Pada motor bensin selalu

diharapkan bahan bakar dan udara itu sudah tercampur dengan baik sebelum

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

menggunakan karburator. Pada gambar (2.7) diterangkan skema sistem

penyaluran bahan bakar.

Gambar 2.7 Skema sistem penyaluran bahan bakar (Sumber: Arismunandar, 2005)

Pompa bahan bakar memompakan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke

karburator untuk memenuhi jumlah bahan bakar yang harus tersedia tersedia

dalam karburasi. Pompa ini terutama dipakai apabila letak tangki lebih rendah dari

pada letak karburator. Untuk membersihkan bahan bakar dari kotoran yang dapat

(19)

20100130025 Tahun 2016

karburator, digunakan saringan atau filter. Sebelum masuk ke dalam saringan,

udara mengalir melalui karburator yang mengatur pemasukan, percampuran, dan

pengabutan bahan bakar ke dalam, sehingga diperoleh perbandingan campuran

bahan bakar dengan dengan udara yang sesuai dengan keadaan beban dan

kecepatan poros engkol. Penyempurnaan percampuran bahan bakar udara tersebut

berlangsung baik di dalam saluran isap maupun di dalam silinder sebelum

campuran itu terbakar. Campuran itu haruslah homogen serta perbandinganya

sama untuk setiap silinder, campuran yang kaya (rich fuel) diperlukan dalam

keadaan tampa beban dan beban penuh sedangkan campuran yang miskin (poor

fuel) diperlukan untuk oprasi normal.

2.2.3.2 Bahan Bakar

Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat terbakar, misalnya :

kertas, kayu, minyak tanah, batu bara, bensin, dan sebagainya. Untuk melakukan

pembakaran diperlukan beberapa unsur, yaitu :

a. Bahan bakar

b. Udara

c. Suhu untuk mulai pembakaran

Terdapat beberapa jenis bahan bakar, antara lain :

a. Bahan bakar padat

b. Bahan bakar cair

c. Bahan bakar gas

Kriteria umum yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan

untuk motor bakar adalah sebagai berikut :

a. Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus secepat

mungkin dan panas yang dihasilkan harus tinggi.

b. Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan endapan

atau deposit setelah proses pembakaran terjadi karena akan

(20)

20100130025 Tahun 2016

c. Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepaskan

ke atmosfer.

Karakteristik paling utama yang diperlukan dalam bahan bakar bensin

adalah sifat pembakaranya. Dalam pembakaran normal, campuran uap bensin dan

udara harus terbakar seluruhnya secara teratur dalam suatu front nyala yang

menjalar dengan rata dari busi pada mesin. Sifat pembakaran bensin biasanya

diukur dengan angka oktan.

2.2.3.2.1 Premium

Bahan bakar bensin adalah pemurnian dari naptha yang komposisinya

dapat digunakan untuk bahan bakar. Naptha adalah semua jenis minyak ringan

(light oil) yang memiliki sifat antara bensin (gasoline) dan kerosin. Kata bensin

berasal dari kata benzene (C6H6) bagian dari minyak bumi mentah yang berupa

campuran bahan hidrokarbon. Bensin sangat mudah menguap yaitu pada suhu 40o

C sebanyak 30-16 % kepadatan sekitar 700-750 kg/m, sifat mudah menguap

mempunyai akibat bahwa setelah dikabutkan menjadi tetesan-tetesan halus yang

dapat disalurkan ke dalam silinder oleh aliran udara. Bensin yang dapat

dipasarkan diberi tambahan zat aditif untuk memperbaiki sifat-sifat agar tidak

mudah menggumpal bila disimpan lama.

Bensin untuk motor-motor automobile terdiri dari campuran fluida sebagai

berikut:

a. Straight run naptha yaitu minyak bumi yang mendidih sampai suhu

400oF.

b. Reformed naptha diperoleh dengan cara pengolahan termis.

c. Casing head gasoline diperoleh dari hasil proses distilisasi kering gas

alam (natural gas).

Bahan bakar jenis distilat berwarna kekuning-kuningan yang jernih.Warna

kuning tersebut akibat adanya zat pewarna tambahan. Penggunaan premium pada

(21)

9 Uji dokter atau belerang mercapatan 0,00

10 Warna kuning 2

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

Bensin premium mempunyai sifat anti ketukan yang baik dan dapat

dipakai pada mesin kompresi tinggi pada saat semua kondisi. Sifat-sifat yang

perlu dipertahankan pada bahan bakar bensin adalah :

a. Kecepatan menguap (volatility)

b. Kualitas pengetukan (kecenderungan berdetonasi)

c. Kadar belerang

d. Titik nyala

(22)

20100130025 Tahun 2016

Bahan bakar mesin merupakan persenyawaan hidrokarbon yang diolah

dari minyak bumi. Untuk mesin bensin dipakai bensin dan untuk mesin diesel

disebut minyak diesel atau sering disebut solar. Sedangkan premium adalah

bensin dengan mutu yang diperbaiki. Unsur utama bensin adalah carbon (C) dan

hydrogen (H).

Bensin terdiri dari octane (C8H18) dan nepthane (C7H16). Pemilihan bensin

sebagai bahan bakar berdasarkan pertimbangan dua kualitas, yaitu nilai kalor

(calorific value) yang merupakan sejumlah energy panas yang bisa digunakan

untuk menghasilkan kerja/usaha dan volatility yang mengukur seberapa mudah

bensin akan menguap pada suhu rendah. Dua hal tadi perlu dipertimbangkan

karena semakin tinggi nilai kalor, volatilitynya akan turun, padahal volatility yang

rendah dapat menyebabkan bensin susah untuk terbakar.

Perbandingan campuran bensin dan udara harus ditentukan sedemikian

rupa agar bisa diperoleh efisiensi dan pembakaran yang sempurna. Secara tepat

perbandingan campuran bensin dan udara yang ideal (perbandingan

stoichiometric) untuk proses pembakaran yang sempurna pada mesin adalah 1 :

14,7. Namun pada prakteknya, perbandingan campuran optimum tersebut tidak

bisa diterapkan terus menerus pada setiap keadaan oprasional, contohnya saat

putaran ideal (langsam) dan beban penuh kendaraan mengkonsumsi campuran

udara bensin bisa mendekati yang ideal. Dikatakan campuran kurus/miskin, jika di

dalam campuran bensin dan udara tersebut terdapat lebih dari 14,7 prosentase

udara. Sedangkan jika kurang dari angka trsebut disebut campuran kaya/gemuk.

Untuk mengetahui apakah campuran bahan bakar yang masuk kedalam

ruang bakar mempunyai rasio yang tepat, bisa melihat kondisi motor di bagian

ruang bakar dan performa saat dinyalakan.

Campuran yang terlalu kurus/miskin, bisa ditandai dengan kondisi sebagai

berikut:

a. Electrode pada busi berwarna putih.

(23)

20100130025 Tahun 2016

c. Mesin terasa cepat panas dan sulit dihidupkan.

d. Mesin terjadi detonasi.

Campuran yang terlalu gemuk/kaya, bisa ditandai dengan kondisi sebagai berikut:

a. Electrode pada busi berwarna hitam dan basah.

b. Gas buang berwarna hitam

c. Bahan bakar sangat boros

d. Putaran mesin tidak stabil

e. Banyak deposit karbon di dalam ruang bakar

f. Mesin sulit untuk dinyalakan

Campuran yang tepat akan menghasilkan pembakaran yang sempurna

sehingga busi berwarna coklat keabu-abuan dan kering, deposit karbon tidak

banyak terbentuk, putaran mesin stabil dan mesin mudah dinyalakan.

2.2.3.2.2 Pertalite

Pertalite adalah bahan bakar minyak terbaru dari Pertamina dengan RON

90. Pertalite dihasilkan dengan penambahan zat aditif dalam proses

pengolahannya di kilang minyak. Pertalite diluncurkan tanggal 24 Juli 2015 sebagai varian baru bagi konsumen yang menginginkan BBM dengan kualitas di atas Premium, tetapi dengan harga yang lebih murah daripada Pertamax.

Harga pertalite dijual perdana dengan harga promo Rp 8.400/liter per 21 Juli 2015, sehingga berselisih lebih tinggi sebesar Rp 1.100/liter dengan Premium (pada waktu itu). Pertalite diuji coba di 101 SPBU yang tersebar pada sekitar wilayah Jabodetabek, Bandung, dan Surabaya. Selain itu, Pertalite memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan Premium. Pertalite direkomendasikan untuk kendaraan yang memiliki kompresi 9,1-10,1 dan mobil keluaran tahun 2000 ke atas, terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan Electronic Fuel Injection (EFI) dan catalytic converters (pengubah katalitik).

(24)

20100130025 Tahun 2016

88.Sehingga sesuai digunakan untuk kendaraan roda dua, hingga kendaraan multi purpose vehicle ukuran menengah. Hasil uji yang dilakukan Pertamina, untuk kendaraan seperti Toyota Avanza/Daihatsu Xenia, satu liter Pertalite mampu menempuh jarak 14,78 Km. Sementara, satu liter Premium mampu menempuh jarak 13,93 Km.

Tabel 2.2 Spesifikasi Pertalite

NO Sifat Min Max

1 Angka oktana riset RON 90

2 Kandungan Pb (gr/lt) -Injeksi timbal tidak diijinkan -Dilaporkan

9 Korosi bilah tembaga (merit) Kelas 1

10 Sulfur mercaptan 0,002

11 Warna Hijau

(Sumber :Dirjen Migas Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 313 Tahun 2013 tentang Spesifikasi BBM RON 90)

Untuk membuat Pertalite komposisi bahannya adalah nafta yang memiliki RON 65-70, agar RON-nya menjadi RON 90 maka dicampurkan HOMC (High Octane Mogas Component), HOMC bisa juga disebut Pertamax, percampuran

HOMC yang memiliki RON 92-95, selain itu juga ditambahkan zat aditif EcoSAVE. Zat aditif EcoSAVE ini bukan untuk meningkatkan RON tetapi agar mesin menjadi bertambah halus, bersih dan irit.

(25)

20100130025 Tahun 2016

1. Pelarut dry cleaning (pencuci) 2. Pelarut karet

3. Bahan awal etilen

4. Bahan bakar jet dikenal sebagai JP-4

b. HOMC (High Octane Mogas Component), merupakan produk naphtha

(komponen minyak bumi) yang memiliki struktur kimia bercabang dan ring (lingkar) berangka oktan tinggi (daya bakar lebih sempurna dan instant cepat), Oktan diatas 92, bahkan ada yang 95, sampai 98 lebih. Kebanyakan merupakan hasil olah lanjut Naphtha jadi ber-angka oktane tinggi atau hasil perengkahan minyak berat menjadi HOMC. Terbentuknya oktane number tinggi adalah hasil perengkahan katalitik ataupun sintesa catalityc di reaktor kimia Unit kilang RCC/FCC/RFCC atau Plat Forming atau proses polimerisasi katalitik lainnya.

2.2.3.2.3 Pertamax

Pertamax merupakan merupakan bahan bakar ramah lingkungan

(unleaded) dengan nilai oktan yang tinggi hasil dari penyempurnaan produk

Pertamina sebelumnya. Formula barunya yang terbuat dari bahan baku berkualitas

tinggi memastikan mesin kendaraan bermotor bekerja dengan baik, lebih

bertenaga, “knock free”, rendah emisi, dan memungkinkan menghemat konsumsi

bahan bakar. Pertamax ditunjukan untuk kendaraan yang mengharuskan

penggunaan bahan bakar beroktan tinggi dan tanpa timbale (unleaded).

Pertamax juga direkomendasikan untuk kendaraan yang diproduksi di atas

tahun 1990 terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan electronic

fuel injection dan catalytic converter. Bagi pengguna kendaraan yang diproduksi

tahun 1990 tetapi menginginkan peningkatan kinerja mesin kendaraanya juga

dapat menggunakan produk ini. Pertamax memiliki nilai oktan 92 dengan

stabilitas oksidasi yang tinggi dan kandungan olefin, aromatic dan benzene pada

level yang rendah sehingga menghasilkan pembakaran yang sempurna pada

mesin. Dilengkapi dengan adiktif generasi 5 dengan sifat detergency yang

(26)

20100130025 Tahun 2016

bersih untuk menjaga kinerja mesin tetap optimal. Pertamax sudah tidak

menggunakan campuran 20 timbal dan metal lainya yang sering digunakan pada

bahan bakar lain untuk meningkatkan nilai oktan sehingga pertamax merupakan

bahan bakar yang bersahabat dengan lingkungan atau ramah lingkungan.

Tabel 2.3 Spesifikasi Pertamax

9 Uji dokter atau belerang mercapatan 0,00

10 Warna Biru 2

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

2.2.4 Angka Oktan

Angka oktan adalah suatu bilangan yang menunjukan sifat anti

ketukan/detonasi. Semakin tinggi angka oktan suatu bahan bakar maka semakin

besar kecenderungan mesin tidak mengalami ketukan. Angka oktan suatu bahan

bakar dapat ditentukan dengan bantuan mesin CFRE (Cooperative Fuel Research

Engine), dimana bahan bakar dibandingkan dengan bahan bakar rujukan yang

(27)

20100130025 Tahun 2016

oktan bensin yang didefinisikan sama dengan persentase iso-oktan dalam bahan

bakar rujukan yang memberikan intensitas yang sama pada mesin uji.

Besar angka oktan bahan bakar tergantung pada presentase iso-oktan

(C8H18) dan normal heptana (C7H16) yang terkandung di dalamnya. Bensin yang

cenderung ke arah sifat heptane normal disebut bernila oktan rendah (angka oktan

rendah) karena mudah berdetonasi, sebaliknya bahan bakar yang lebih cenderung

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

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

sukar berdetonasi daripada dengan bensin beroktan 70. Jadi kecenderungan bensin

untuk berdetonasi dinilai dari angka oktanya iso-oktan murni diberi indeks 100,

sedangkan heptana normal murni diberi indeks 0. Dengan demikian, suatu bensin

dengan angka oktan 90 berarti bahwa bensin tersebut mempunyai kecenderungan

berdetonasi sama dengan campuran yang terdiri atas 90% volume iso-oktan dan

10% volume heptana normal.

Untuk mendapat bensin dengan angka oktan cukup tinggi, produsen bensin

dapat menempuh dengan beberapa cara, antara lain :

a. Menambah aditif peningkat angka oktan seperti timbal-tetra-etil (TEL)

dan timbal-tetra-metil (TML). Namun penambahan zat-zat aditif ini

mengakibatkan gas-gas hasil pembakaran bensin dari kendaraan

mengandung timbal yang pada konsentrasi tertentu dapat menimbulkan

pencemaran dan mengganggu kesehatan.

b. Menggunakan komponen beroktan tinggi sebagai bahan ramuan,

(28)

20100130025 Tahun 2016

Tabel 2.4 Angka oktan untuk bahan bakar NO Jenis Bahan Bakar Angka Oktan

1 Premium 88

2.2.5 Kestabilan Kimia dan Kebersihan Bahan Bakar

Kestabilan kimia bahan bakar sangat penting, karena berkaitan dengan

kebersihan bahan bakar yang selanjutnya berpengaruh terhadap sistem

pembakaran dan sistem saluran.Pada temperature tinggi, sering terjadi polimer

yang berupa endapan-endapan gum. Endapan gum (getah) ini berpengaruh kurang

baik terhadap sistem saluran, misalnya pada katup-katup dan saluran bahan bakar.

2.2.6 Sistem Pembakaran

Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi

kesenyawaan bahan bakar dengan oksigen. Mekanisme pembakaran sangat

dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran, sebagaimana

diketahui bahwa bensin mengandung unsure-unsur karbon dan hidrogen.

Ada 3 teori mengenai terbentuknya hidrogen tersebut :

a. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon

(29)

20100130025 Tahun 2016

b. Karbon terbakar lebih dahulu daripada oksigen.

c. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan

membentuk senyawa (hidroxilasi) yang kemudian dipecah secara

thermis(Yaswaki, K, 1994).

Dalam pembakaran hidrokarbon tidak terjadi gejala apabila kondisinya

memungkinkan untuk proses hidroxilasi, hal ini akan terjadi apabila campuran

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

cukup, sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam senyawa

hidrokarbon (Yaswaki, K, 1994).

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

terjadi proses crackingdimana akan timbul asap, pembakaran semacam ini disebut

pembakaran tidak normal.

Ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi pada pembakaran motor bensin :

a. Pembakaran normal, dimana bahan bakar akan dapat terbakar seluruhnya

pada saat dan kendaraan yang dikehendaki.

b. Pembakaran tidak normal, dimana bahan bakar tidak ikut terbakar atau

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

2.2.7 Efisiensi Bahan Bakar dan Efisiensi Panas

Nilai kalor (panas) bahan bakar perlu diketahui, agar neraca kalor dari

motor dapat dibuat. Efisiensi atau tidak kerjanya suatu motor, ditinjau atas dasar

nilai kalor bahan bakarnya.Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat

jenis.Pada umumnya makin tinggi berat jenis maka makin rendah nilai

kalornya.Pembakaran dapat berlangsung dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak

sempurna.

(30)

20100130025 Tahun 2016

a. Kerugian panas dalam motor menjadi besar, sehingga efisiensi motor

menjadi turun, usaha dari motor menjadi turun pada penggunaan bahan

bakar yang tetap.

b. Sisa pembakaran dapat menyebabkan pegas-pegas piston melekat pada

alurnya, sehingga tidak berfungsi lagi sebagai pegas torak.

c. Sisa pembakaran dapat pula melekat pada lubang pembuangan antara

katup dan dudukanya, terutama pada katup buang, sehingga katup tidak

menutup dengan rapat.

d. Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang melekat antara piston dan

dinding silinder menghalangi pelumasan, sehingga piston dan silinder

mudah aus.

Efisiensi bahan bakar dan efisiensi panas sangat menentukan bagi efisiensi

motor itu sendiri. Setiap motor mempunyai efisiensi yang berbeda-beda.

2.2.8 Sistem Pengapian

Fungsi pengapian adalah memulai pembakaran atau menyalakan campuran

bahan bakar dan udara pada saat dibutuhkan, sesuai dengan beban dan putaran

motor. Sumber api diambil dari tenaga listrik tegangan tinggi yang dapat

memercikan letusan api di antara elektroda busi. Sedangkan listrik tegangan tinggi

tersebut diperoleh dengan memanfaatkan magnet atau kumparan induksi dalam

koil.

2.2.9 Dynamometer Test

Dyno/dynamometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur

tenaga/kekuatan, gaya puntir (torsi). Contohnya adalah, tenaga yang dihasilkan

oleh mesin, yang dapat dihitung dengan mengukur secara simultan torsi dan

kecepatan rotasi per menit RPM (Revolutions Per Minute).

Dalam tulisan pertama telah dijelaskan bahwa horsepower merupakan

kemampuan untuk mengusung beban selama periode tertentu dan Torsi

(31)

20100130025 Tahun 2016

sehingga memiliki sudut relatif yang mempengaruhi besarnya gaya yang

dihasilkan dalam suatu masa.

Gambar 2.8 Mesin dynamometer test

Manfaat utama dari alat dynamometer (dyno) adalah untuk mendapatkan

nilai torsi (torque) dan horsepower (HP) yang dihasilkan oleh mesin pada

RPM (Revolutions Per Minute) tertentu.

Mengetahui nilai torsi dan horsepower pada RPM tertentu sangat penting

diketahui di ajang motorsport. Hal ini agar para tuner dan pembalap tahu kondisi

mesin yang digunakan, baik sebelum dimodifikasi ataupun peningkatan nilai Torsi

dan HP setelah dilakukan modifikasi. Hal ini sangat penting mulai saat

penyetingan mesin hingga komponen yang ada dan tersambung dari flywheel

(32)

20100130025 Tahun 2016

Gambar 2.9 Torsi (Torque) dan Horsepower (HP) pada RPM tertentu (http://mobil.sportku.com)

2.2.9.1 Manfaat Umum Penggunaan Dynamometer

Pengetesan lewat Dynometer memberikan beberapa manfaat antara lain:

Aman, karena pengetesan mesin dari RPM paling rendah hingga RPM

tertinggi pada gigi transmisi perbandingan 1:1, dilakukan menggunakan

mesin dynamometer (dyno), dan bukan dilakukan di jalan umum.

Hasil yang pasti, karena pengetesan dilakukan dengan menggunakan

parameter testing yang dibuat khusus untuk mencari hasil Torsi dan

Horsepower

Pada bererapa mesin Dyno, tersedia spesifikasi kendaraan OEM, sehingga

operator Dyno tinggal memilih jenis kendaraaan dan tipe mesin

Pada bererapa mesin Dyno, tersedia Weather Station, dimana pengetesan

menggunakan suhu udara, tekanan udara yang sama dan konsisten,

sehingga alat Dyno mampu memberikan hasil Torsi dan Horsepower yang

akurat

Dengan menggunakan parameter yang konsisten, maka pengetesan dapat

dilakukan berulang kali dengan kondisi yang sama dan konsisten sehingga

alat Dyno mampu memberikan hasil lebih akurat

Hasil yang konsisten, karena kondisi pengetesan dapat dibuat konsisten

dengan melakukan setting suhu udara, tekanan udara dan berbagai

(33)

20100130025 Tahun 2016

Hasil dari Dyno ini dapat memperlihatkan kondisi mesin sebenarnya,

apakah mesin tersebut dalam kondisi pembakaran sempurna, dan berbagai hal

lainnya.Dengan adanya report untuk kebutuhan standard, maka pemilik kendaraan

dapat melakukan tuning sehingga performa kendaraan dapat kembali sesuai

dengan spesifikasi pabrik.

2.2.10 Perhitungan Torsi, Daya, dan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Torsi adalah indicator baik dari ketersediaan mesin untuk kerja. Torsi

didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada jarak momen dan apabila

dihubungkan dengan kerja dapat ditunjukan dengan (Heywood, 1988):

T = F . L ………..(2.1)

T1 (Torsi Water Break Dynamometer ) = F . L (N.m)

T2 (Torsi Motor) = T1 : rasio gigi (N.m)

Dengan: T : torsi (N.m)

F : gaya yang terukur pada dynamometer (kgf)

L : x = panjang lengan pada dynamometer (0,21m)

Rasio gigi = 3,115

Daya adalah besar usaha yang dihasilkan oleh mesin tiap satuan waktu,

didefinisikan sebagai laju kerja mesin, ditunjukan dengan persamaan (Jhon B.

Heywood, 1988):

P = ……….(2.2)

Dengan : P : daya (W)

n : putaran mesin/dynamometer(RPM)

(34)

20100130025 Tahun 2016

Dalam hal ini daya secara normal diukur dalam kW, tetapi satuan HP

masih digunakan juga, dimana :

1HP = 0,7457 (kW)

1kW = 1,341 (HP)

Konsumsi bahan bakar spesifik adalah pemakaian bahan bakar yang

terpakai perjam untuk setiap daya yang dihasilkan pada motor bakar. Konsumsi

bahan bakar spesifik didefinisikan dengan persamaan (Aris munandar, 2002):

SFC = ………(2.3)

Dengan: ṁf =laju aliran bahan bakar masuk mesin

ṁf = pbb (kg/jam)

b = volume buret yang dipakai dalam pengujian (cc)

t = waktu yang diperlukan untuk pengosongan buret dalam

detik (s)

ρbb = massa jenis bahan bakar

ρbensin = 0,74 kg/l

P = daya mesin (kW)

Nilai kalor mempunyai hubungan berat jenis pada umumnya semakin

tinggi berat jenis maka semakin rendah kalornya. Pembakaran dapat berlangsung

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

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

sempurna sehingga hasil pembakaran berupa gas pembakaran saja.

Panas yang keluar dari pembakaran dalam silinder, motor akan

(35)

20100130025 Tahun 2016

memperoleh tekanan yang lebih tinggi juga. Tetapi bilamana bahan bakar tidak

terbakar dengan sempurna, sebagian bahan bakar itu akan tersisa. Dengan

demikian akan terjadi pembakaran gas yang tersisa, apabila dibiarkan lama

kelamaan akan menjadi liat bahkan menjadi keras. Akibatnya, panas yang terjadi

tidak banyak, sehingga suhu dari gas pembakaran turun dan tekanan gas akan

turun juga. Jadi dapat disimpulkan bahwa pembakaran yang kurang sempurna

dapat berakibat :

1. Kerugian panas dalam motor jadi besar, sehingga efisiensi motor menjadi

turun. Usaha dari motor turun juga pada penggunaan bahan bakar yang

tetap.

2. Sisa pembakaran terdapat juga pada lubang pembuangan antara katup dan

dudukannya, terutama pada katub buang sehingga katub tidak dapat

menutup dengan rapat. Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang

melekat antara torak dan dinding silinder menghalangi pelumasan,

sehingga torak dan silinder mudah aus.

3. Nilai kalor mempunyai hubungan berat jenis pada umumnya semakin

tinggi berat jenis maka semakin rendah kalornya. Pembakaran dapat

berlangsung dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna. Jika

bahan bakar tidak mengandung bahan-bahan yang tidak dapat terbakar,

maka pembakaran akan sempurna sehingga hasil pembakaran berupa gas

pembakaran saja.

4. Panas yang keluar dari pembakaran dalam silinder, motor akan

memanaskan gas pembakaran sedemikian tinggi, sehingga gas-gas itu

memperolehtekanan yang lebih tinggi. Tetapi bilamana bahan bakar tidak

terbakar dengan sempurna, sebagian bahan bakar itu akan tersisa, dengan

demikian akan terjadi pembakaran gas yang tersisa, apabila dibiarkan lama

kelamaan akan menjadi liat bahkan menjadi keras. Akibatnya, panas yang

terjadi tidak banyak, sehingga suhu dari gas pembakaran turun dan tekanan

gas akan turun juga. Jadi dapat disimpulkan bahwa pembakaran yang

(36)

20100130025 Tahun 2016

5. Kerugian panas dalam motor menjadi bertambah, sehingga efisiensi motor

menjadi turun.

6. Sisa pembakaran terdapat pada lubang pembuangan antara katup dan

dudukannya, terutama pada katup buang sehingga katup tidak dapat

menutup dengan rapat.

2.2.11 Emisi Gas Buang

Emisi gas buang adalah sisa gas hasil pembakaran yang keluar melalui

saluran buang atau kenalpot, gas yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor dibagi

menjadi tiga:

Dalam proses ini, yang terjadi adalah CO2. Apabila unsure-unsur oksigen

tidak cukup akan terjadi proses pembakaran yang tidak sempurna sehingga

karbon di dalam bahan bakar terbakar dalam suatu proses sebagai berikut:

(37)

20100130025 Tahun 2016

Pada kenyataanya gas CO yang dikeluarkan oleh mesin kendaraan banyak

dipengaruhi oleh perbandingan campuran dari jumlah suplai antara udara

dengan bahan bakar (setingan karburator) yang dihisap oleh mesin (A/F).

Jadi untuk mengurangi CO, perbandingan campuran ini harus dibuat kurus

(exses air), tetapi akibat lain HC dan NOx lebih mudah timbul serta output

mesin menjadi berkurang.

2. HC

Dari gas buang HC dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Bahan bakar yang tidak terbakar dan keluar menjadi gas hidrokarbon.

2. Bahan bakar terpecah karena reaksi panas berubah menjadi gugusan HC

yang lain, yang keluar bersama gas buang.

Berikut ini adalah sebab-sebab utama timbulnya HC:

a. Sekitar dinding-dinding ruang bakar yang bertemperatur rendah,

temperature itu tidak mampu melakukan pembakaran.

b. Adanya overlap (kedua valve sama-sama terbuka), jadi merupakan gas

pembilas.

3. NOx

Bila terjadi unsur-unsur N2 dan O2 pada temperature 1800-2000 oC akan

terjadi reaksi sebagai berikut:

N2O22NO

Gas NO dalam udara bebas berubah menjadi NO2, dalam pembakaran

mesin pada temperature 2000 oC gas NO akan terbuka. NOx dalam gas

buang terdiri dari 95% NO, 3-4% NO2 dan sisanya N2O, N2O3 dan

sebagainya.

Untuk memudahkan menganalisa kondisi mesin ada penjelasan sebagai

berikut ini:

1. CO tinggi: AFR terlalu kaya ( < 1.00). Secara umum CO menunjukan

angka efisiensi dari pembakaran di ruang bakar. Tingginya CO karena

(38)

20100130025 Tahun 2016

2. Normal CO: AFR dekat atau tetap pada titik ideal (AFR 14,7 atau λ=

1.00) maka emisi CO tidak akan lebih dari 1% untuk sistem injeksi dan

2.5 untuk sistem karburator.

3. CO rendah: Sebenarnya tidak ada batasan dimana CO dikatakan terlalu

rendah. Konsumsi CO terkadang masih terlihat normal walaupun

campuran yang sangat kurus.

4. HC tinggi: Menunjukan adanya kelebihan bensin yang tidak terbakar

karena kegagalan sistem pengapian atau pembakaran yang tidak

sempurna. Konsentrasi HC diukur dalam satuan PPM (part per million).

Penyebab umumnya adalah sistem pengapian tidak sempurna, ada

kebocoran di intake manifold atau AFR.

5. Konsentrasi Oksigen: Menunjukan jumlah udara yang masuk ke ruang

bakar berbanding dengan jumlah bensin. Angka ideal berkisar 1%

hingga 2%.

6. Konsentrasi oksigen tinggi: AFR terlalu kurus.

7. Konsentrasi oksigen rendah: AFR terlalu kaya.

8. Konsentrasi CO2 tinggi: AFR berada dekat atau tepat pada kondisi

ideal.

9. Konsentrasi CO2 rendah: AFR terlalu kurus atau terlalu kaya dan

kebocoran pada exhaust system.

10. Konsentrasi senyawa NOx: Termasuk nitrit oksida (NO) dan nitrat

oksida (NO2) terbentuk bila temperatur ruang bakar mencapai lebih dari

2500oF (1350oC) dan bila mesin mendapat beban berat.

11. Konsentrasi NOx tinggi: AFR terlalu kurus.

12. Konsentrasi NOx rendah: Umumnya NOx adalah 0 PPM saat mesin

ideal.

Standar emisi gas buang pada umumnya pada kendaraan dapat dibagi

menjadi 3 kategori, yaitu:

1. System Carburator

(39)

20100130025 Tahun 2016

3. System catalyst

Berikut ini adalah emisi gas buang standard EURO (Tedjo, 2013)

1. Emisi CO (Carbon Monoxide)

Mesin Carb : 1,5-3,5%

EFI : 0,5-1,5%

Cat : 0,0-0,2%

2. Emisi HC (hydro carbon)

Mesin Carb : 200-400 ppm

EFI : 50-200 ppm

Cat : 0-50 ppm

3. Emisi CO2 (carbondioxide)

Mesin Carb : 12-15%

EFI : 12-16%

Cat : 12-17%

4. Emisi O2 (oxygen)

Mesin Carb : 0,5-2%

EFI : 0,5-2%

Cat : 0%

Standar Indonesia (Tedjo, 2013)

Mesin Carb : Max CO 3,5%

Max HC 800% ppm

EFI : Max CO 2,5%

(40)

20100130025 Tahun 2016

BAB III

METODE PENELITIAN 3.1 Bahan dan Alat

3.1.1 Bahan Penelitian

1. Mesin uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin 2 langkah 135

cc dengan data sebagai berikut :

Gambar 3.1 Yamaha Rx King 135 cc

 Tipe Mesin : 2 Langkah

 Diameter x Langkah : 58,0 x 50,0 mm

 Volume Silinder : 135 cc

 Perbandingan Kompresi : 6,9 : 1

 Kopling : Manual, Basah, Multiplat

 Susunan Silinder : Satu/Miring

 Gigi Transmisi : 5 Kecepatan

 Pola Pengoperasian Gigi : 1-N-2-3-4-5

 Karburator : VM 26 x 1 MIKUNI

 Kapasitas Oli Samping : 1 Liter

(41)

20100130025 Tahun 2016

 Busi : BP 8HS-10

 Sistem Pengapian : CDI

 Sistem Pelumas : Autolube

2. Bahan bakar yang digunakan pada penelitian ini adalah :

Bahan Bakar Premium

Gambar 3.2 Bahan Bakar Premium

Bahan Bakar Pertalite

(42)

20100130025 Tahun 2016

Bahan Bakar Pertamax

Gambar 3.4 Bahan Bakar Pertamax

3.1.2 Alat Penelitian

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Dinamometer adalah alat yang untuk mengukur torsi sebuah mesin

Gambar 3.5 Dinamometer

2. Laptop berfungsi sebagai akuisasi dari data Dinamometer

3. Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran mesin

(43)

20100130025 Tahun 2016

Gambar 3.6 Buret

5. Stop watch adalah alat menghitung waktu komsumsi bahan bakar

Gambar 3.7 Stop watch

(44)

20100130025 Tahun 2016

Gambar 3.8 Thermometer

7. Blower berfungsi sebagai mendinginkan mesin motor dalam pengujian.

3.2. Diagram Alir Penelitian

Penelitian dilakukan dengan prosedur sebagaimana ditunjukkan pada diagram

(45)

20100130025 Tahun 2016

Mulai

Setting motor dan dynamometer

Variasi bahan bakar : Premium, Pertalite dan Pertamax

Variasi kecepatan putaran : 4000 rpm – 10000 rpm

Gambar 3.9 Flowchart Pengujian Daya dan Torsi Menghidupkan Mesin

Persiapan alat dan bahan

Data Output (Kecepatan putaran, Daya, Torsi) didapat dari computer

Mematikan Mesin

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Pengolahan Data dan Analisa Data Daya dan Torsi

Pembahasan

(46)

20100130025 Tahun 2016

Mulai

Setting motor dan Burret

Gambar 3.10 Flowchart Pengujian mf dan SFC Menghidupkan Mesin

Pencatatan data hasil pengujian: waktu dan bahan bakar

Mematikan Mesin

Selesai

Pengolahan Data dan Analisa Data mf dan SFC

Pembahasan

(47)

20100130025 Tahun 2016

Mulai

Setting motor dan mesin emisi

Gambar 3.11 Flowchart Pengujian Emisi Gas Buang Menghidupkan Mesin

Data Output (RPM, CO, CO2, HC, O2, λ) didapat dari computer

Mematikan Mesin

Selesai

Pengolahan Data dan Analisa Data Perbandingan Emisi Gas Buang

Pembahasan

(48)

20100130025 Tahun 2016

3.3 Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di HENDRIANSYAH-MARGO MOTOR

CENTER untuk pengujian konsumsi bahan bakar, di Laboratorium Teknik UNY

untuk pengujian emisi gas buang, dan di Mototech Yogyakarta untuk pengujian

torsi dan daya.

3.4 Persiapan Pengujian

Persiapan awal yang harus diperhatikan sebelummelakukan penelitian atau

percobaan adalahkeadaan alat dan mesin yang digunakan supaya data yang

diperoleh lebih akurat dan teliti.Adapun langkah-langkah meliputi :

1. Sepeda motor

Sepeda motor sebelum digunakan untuk pengujian harus diperiksa

terlebih dahulu. Mesin, komponen motor lainnya, dan oli mesin harus

dalam keadaan bagus dan berada pada jumlah yang sudah diatur oleh

pabrik pembuatnya. Dalam pengujian mesin harus dalam keadaan steady

terlebih dahulu.

2. Karburator

Karburator yang akan digunakan harus diperiksa terlebih dahulu.

Terutama kotoran yang menempel pada main jet dan pilot jet harus

dibersihkan dahulu agar mendapatkan hasil yang tepat pada penelitian.

3. Knalpot

Knalpotdipasang pada dudukan gas buang. Pemasangan harus

benar-benar kencang dan rapat. Jangan ada gas yang bocor karena akan

mempengaruhi tekanan gas buang yang keluar dari knalpot. Yaitu dengan

memasangkan perpak knalpot.

4. Alat Ukur

Alat ukur sebelum dipakai diperiksa keadaan normalnya atau

(49)

20100130025 Tahun 2016

3.5 Tahap Pengujian

Proses pengujian dan pengambilan data dapat dilakukan dengan

langkah-langkah sabagai berikut :

1. Mempersiapkan alat ukur seperti stopwatch, tachometer, dan

thermometer.

2. Mengisi tangki bahan bakar dengan bahan bakar, system saluran

bahan bakar dari tangki, burret sampai karburator diperiksa,

dipastikan tidak terjadi kebocoran.

3. Menempatkan sepeda motor pada unit dinamometer.

4. Melakukan pengujian daya, torsi, dan SFC sesuai prosedur yang

ditentukan, dengan mencacat waktu pemakaian bahan bakar pada

burret ukur.

5. Mencacat semua hasil pengujian, kemudian menghitung dalam bentuk

pemakaian bahan bakar spesifik (SFC).

6. Membersihkan bahan, alat, dan tempat kerja.

3.6 Parameter Yang Digunakan Dalam Perhitungan Parameter yang digunakan dalam perhitungan adalah :

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

2. Daya mesin (P), terukur pada hasil percobaan.

3. Pengujian konsumsi bahan bakar (sfc)

3.7 Skema Alat Uji

(50)

20100130025 Tahun 2016

A. Skema alat uji motor

Gambar 3.12 Skema alat uji motor

Keterangan gambar :

1.Mesin 6. Penahan motor

2. Knalpot 7. Laptop

3. Dinamometer 8. Torsimeter

4. Indikator petunjuk bahan bakar 9. Tachometer

5. Karburator

B. Prinsip Kerja Alat Uji (Dynamometer)

Dynamometer terdiri dari suatu rotor yang digerakkan oleh motor

yang akan diukur dan berputar dalam medan magnet. Kekuatan medan

magnetnya dikontrol dengan mengubah arus sepanjang susunan kumparan

yang ditempatkan pada kedua sisi rotor. Rotor ini berfungsi sebagai

(51)

20100130025 Tahun 2016

magnet tersebut maka terjadi arus dan arus diinduksikan dalam rotor

sehingga rotor menjadi panas.

3.8 Metode Pengujian

A. Metode throtle spontan

Metode throtle spontan adalah motor ditarik bukaan throtle secara

spontan mulai dari 4000 RPM sampai 10000 RPM. Tahapan dalam throtle

spontan ini pertama-tama motor dihidupkan kemudian dimasukan presnaling

1 sampai dengan 4, kemudian throtle dipertahankan pada 4000 RPM setelah

stabil pada 4000 RPM baru throtle secara spontan sampai 10.000 RPM. Hasil

pengujian dari metode ini adalah daya dan torsi yang dikeluarkan dari

dynotest.

B. Metode throtle per RPM

Metode throtle per RPM adalah motor ditarik bukaan throtle dari 4000

RPM kemudian dinaikan 10.000 RPM secara bertahap sampai dengan 10.000

RPM. Tahapan hampir sama dengan cuma yang membedakan throtle dibuka

secara bertahap. Pada metode ini grafik dari Dynotest tidak dapat dikeluarkan

hanya daya dan torsi yang terlihat. Karena grafik hanya terlihat dengan

metode throtle spontan. Hasil pengujian ini dengan metode ini adalah daya

(52)

20100130025 Tahun 2016

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perhitungan dan pembahasan dimulai dari proses pengambilan dan

pengumpulan data meliputi daya, torsi dan konsumsi bahan bakar. Data yang

dikumpulkan meliputi data spesifikasi obyek penelitian dan hasil pengujian. Data

tersebut diolah dengan perhitungan untuk mendapatkan variable yang diinginkan

kemudian dilakukan pembahasan. Berikut ini merupakan proses pengumpulan

data, perhitungan, danpembahasan.

4.1 Perhitungan

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

2. Daya (P), terukur padahasil pengujian.

Prata-rata = 6.67 HP

(53)

20100130025 Tahun 2016

Tabel 4.1 Berat Jenis Bahan Bakar Premium, Pertalite, dan Pertamax

(Sumber : ww.otosip.com/2016)

Premium Pertalite Pertamax

(54)

20100130025 Tahun 2016

Rumus menghitung kapasitas mesin :

Dimana :

V = volume silinder

D = diameter torak

S = langkah torak (stroke)

Rumus menghitung rasio kompresi :

Rk =

Dimana :

Rk = rasio kompresi

Vs = volum silinder

Vrb = volum ruang bakar

4.2 Pembahasan Hasil Pengujian Daya dan Torsi Penggunaan Bahan Bakar Premium, Pertalite dan Pertamax

4.2.1 Torsi (N.m)

Grafik 4.1 menunjukkan grafik hubungan antara kecepatan putar mesin

(rpm) dan torsi (N.m) dengan kondisi mesin standar menggunakan bahan bakar

yang berbeda yaitu bahan bakar premium, pertalite dan pertamax. Torsi tertinggi

diperoleh pada bahan bakar pertamax yaitu 18,63 N.m pada putaran 8739 rpm dan

8750 rpm, diikuti pertalite 18,47 N.m pada putaran 8455 rpm.

Berikut grafik perbandingan torsi untuk bahan bakar premium, pertalite dan

(55)

20100130025 Tahun 2016

Gambar 4.1 Grafik pengaruh jenis bahan bakar terhadap torsi

Pada saat awal throttle motor dibuka torsi mengalami penurunan secara

signifikan dari putaran 4000 rpm sampai 5000 rpm akibat adanya pengaruh siklus

yang cepat sehingga tidak sempat terjadi pembakaran ketika seluruh bahan bakar

yang masuk didalam ruang bakar dan menyebabkan terjadi gesekan pada

komponen mesin sehingga torsi menurun secara signifikan. Sedangkan pada

kecepatan putara mesin tinggi pada kisaran 5000 rpm sampai 9000 rpm torsi

mengalami peningkatan hal ini disebabkan karena adanya pengaruh konsumsi

bahan bakar yang meningkat dari hasil pembakaran didalam ruang bakar yang

meningkat, dan setelah 9000 rpm sampai 10000 rpm torsi kembali mengalami

penurunan

Torsi yang dihasilkan pada penggunaan bahan bakar pertamax dapat

dilihat pada grafik memiliki torsi paling tinggi dibanding dengan bahan bakar

premium dan pertalite hal ini terjadi karena bahan bakar pertamax memiliki angka

oktan 92, sehingga torsi yang dihasilkan oleh mesin meningkat. Sedangkan torsi

bahan bakar premium memiliki torsi paling rendah dibanding dengan bahan bakar

2

3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000

(56)

20100130025 Tahun 2016

pertamax dan pertalite, hal tersebut terjadi karena bahan bakar premium memiliki

angka oktan 88, sehingga torsi yang dihasilkan oleh mesin menurun. Semakin

tinggi angka oktan suatu bahan bakar maka semakin besar kecenderungan mesin

tidak mengalami ketukan (knocking). Dengan demikian pembakaran menjadi lebih

sempurna sehingga torsi yang dihasilkan lebih tinggi.

4.2.2 Daya (HP)

Grafik 4.2 menunjukkan grafik hubungan antara kecepatan putar mesin

(rpm) dan daya (HP) dengan kondisi mesin standar menggunakan bahan bakar

yang berbeda yaitu bahan bakar premium, pertalite dan pertamax. Daya tertinggi

diperoleh pada bahan bakar pertamax yaitu 23,7 HP pada putaran 9245 rpm,

diikuti pertalite 22,7 HP pada putaran 9408 rpm dan 9425 rpm.

Berikut grafik perbandingan daya untuk bahan bakar premium, pertalite dan

pertamax.

Gambar 4.2 Grafik pengaruh jenis bahan bakar terhadap daya

0

4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000