ANALISA KINERJA MESIN MOTOR 4 LANGKAH BERBAHAN BAKAR ETHANOL 94 – 100 %
DENGAN PENERAPAN 2 BUSI
TUGAS AKHIR
DiajukanKepada
UniversitasMuhammadiyah Malang Untuk memenuhi syarat memperoleh gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh: Wiki Setiyoadi 2011 1012 0311 131
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAKS
Seiring dengan menurunya bahan bakar fosil dan memburuknya kualitas udara di bumi yang di diakibatkan emisi gas buang kendaraan bermotor menjadi problem yang perlu untuk segera kita cari solusinya. Ethanol merupakan bahan bakar alternative yang dapat di hasilkan dari bahan-bahan hasil pertanian di harapkan mampu untuk menjadi solusi dari problem diatas.
Percobaan untuk mengidentifikasi kelayakan penggunaan bahan bakar ethanoml 94-100% ini menggunakan mesin silinder tunggal 110cc Yamaha LM-5. Dalam percobaan ini, kondisi di setting pada stoichiometric pembakaran ethanol. Putaran mesin antara 1500 – 4000 rpm. Perubahan yang dilakukan pada mesin adalah menambahkan busi 1 menjadi busi 2.
Hasil percobaan yang didapatkan busi 2 lebih efisien dibandingkan dengan busi 1 untuk pembakaran ethanol 94-100%. Data hasil pengujian di analisa dan di bandingkan dengan konsentrasi pada emisi gas buang, konsumsi bahan bakar, torsi dan daya.
ABSTRACT
Along with declining fossil fuel and deteriorating air quality in the earth in exhaust
emissions caused by motor vehicle is a problem that we need tofind solution. Ethanol is an
alternative fuel that can be produced from ingredients of agricultural products. It is expected
become a solution for this problem.
The aim of the experimentis identify the feasibility of using fuel ethanol about 94-100%
with a single cylinder enginecalled 110cc Yamaha LM-5. In this experiment, the conditions set
in the stoichiometriccombustion of ethanol. Round the engine between 1500 - 4000 rpm.The changes of mechine is made byspark plugs 1 to 2.
The results issparkplug 2 much more more efficient than the spark plug 1 for combustion
94-100% ethanol. Thedata is analyzed and compared with concentrations in exhaust emissions,
fuel consumption, torque and power.
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR KONSULTASI ... iv
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... v
ABSTRAKSI INDONESIA ... vi
ABSTRAKSI ENGLISH ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI... ix
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Cakupan Penelitian dan Batasan Masalah ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistem Penelitian ... 4
BAB II DASAR TEORI 2.1 Bahan Bakar ... 6
2.1.1 Gasoline ... 6
2.1.2 Ethanol ... 6
2.2 Angka Oktan ... 7
2.3 Nilai Kalor Bahan Bakar ... 7
2.4 Kemurnian Ethanol dan Toleransi Air dalam Ethanol... 8
2.5 Prinsip Kerja Motor Otto 4 Langkah ... 8
2.1.1 Analisa pada Karburator Standart ... 16
2.7 Sistem Pengapian AC ... 18
2.7.1 Flywheel Mangneto dan Alternator ... 21
2.7.2 Koil Pengapian (Ignition Coid) ... 22
2.7.3 Busi ... 24
2.7.4 Twin Spark Ignition ... 26
2.7.5 CDI (Capacitive Discharge Ignition) ... 28
2.8 Parameter Untuk Kerja Motor Otto Ethaol 94-100% ... 36
2.8.1 Daya ... 36
2.8.2 Torsi ... 37
2.8.3 Pemaikaian Bahan Bakar Spesifik (bsfc) ... 38
2.8.4 Efisiensi Termis ... 38
2.9 Emisi Gas Buang ... 39
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Penelitian ... 40
3.2 Waktu dan Tempat ... 40
3.3 Alat dan Bahan ... 41
3.4 Variabel Penelitian ... 43
3.4.1 Variabel Bebas ... 43
3.4.2 Variabel Terikat ... 44
3.4.3 Variabel Kontrol ... 48
3.5 Variabel Penelitian ... 48
3.5.1 Penyusunan Alat Penelitian ... 48
3.5.2 Tahap Penelitian ... 49
3.6 Diagram Alir Penelitian ... 51
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS 4.1 Torsi Engine ... 52
4.2 Daya Engine ... 55
4.3 Konsumsi Bahan Bakar ... 58
4.3.1 Data Konsumsi Bahan Bakar 1 Busi... 58
4.3.2 Data Konsumsi Bahan Bakar 2 Busi... 59
4.5 Data Emisi Gas Buang ... 61
4.5.1 Data Emisi Gas Buang Dengan 1 Busi ... 61
4.5.2 Data Emisi Gas Buang Dengan 2 Busi ... 62
4.6 Analisis Emisi Gas Buang ... 63
4.6.1 Analisa Kandungan CO pada Gas Buang ... 63
4.6.2 Analisis Kandungan CO2 Pada Emisi Gas Buang ... 65
4.6.3 Analisis Kandungan O2 Pada Emisi Gas Buang ... 66
4.6.4 Analisis Kandungan HC Pada Emisi Gas Buang ... 66
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan ... 68
5.2 Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA
Daftar Gambar
Gambar 2.1. Langkah Hisap ... 8
Gambar 2.2. Langkah Kompresi ... 9
Gambar 2.3. Langkah Pembakaran ... 9
Gambar 2.4. Langkah Buang ... 10
Gambar 2.5. Diagram P-v siklus Otto ideal ... 11
Gambar 2.6. Karburator... 16
Gambar 2.7. Sistem Pengapian Langsung (AC) Sepedah Motor 4 Langkah ... 21
Gambar 2.8. Koil Pengapian ... 23
Gambar 2.9. Busi ... 25
Gambar 2.10. Mesin 4 langkah konvensional dan mesin 2 percikan api ... 28
Gambar 2.11. Konfigurasi penemuan pulser dan sinyal yang terbaca ... 30
Gambar 2.12 skema sistem pengapian (CDI) ... 31
Gambar 2.13. Diagram CDI AC ... 34
Gambar 2.14 gambar diagram CDI DC... 36
Gambar 3.1 Mesin Yamaha ... 42
Gambar 3.2 Gas Analyzer ... 42
Gambar 3.3 Blok head ... 44
Gambar 3.4 Instalasi Kelistrikan Pengapian ... 48
Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian ... 51
Gambar: 4.1 Grafik torsi busi 1 dan 2 ... 54
Gambar: 4.2 Grafik daya busi 1 dan 2... 57
Gambar: 4.3 Grafik konsumsi bahan bakar busi 1 dan 2 ... 60
Gambar: 4.4 Grafik rata-rata pengujian emisi gas buang busi 1 ... 64
Gambar: 4.5 Grafik rata-rata pengujian emisi gas buang busi 2 ... 64
Daftar Tabel
Tabel 4.1 torsi busi 1 ... 53
Tabel 4.2 Torsi busi 2 ... 54
Tabel 4.3 daya busi 1 ... 56
Tabel 4.4 daya busi 2 ... 56
Tabel 4.5 Konsumsi bahan bakar dengan 1 busi... 58
Tabel 4.6 Konsumsi bahan bakar dengan 2 busi... 59
Tabel 4.7 Data hasil emisi gas buang dengan 1 busi ... 61
Tabel 4.8 Rata-rata dari pengujian emisi gas buang 1 busi ... 62
Tabel 4.9 Data hasil emisi gas buang dengan busi ... 62
DAFTAR PUSTAKA
Badan Pengendalian Dampak lingkungan (2002), Sumber Dan Standart Emisi Gas Buang.
Dirjen perhubungan darat, 2000, program langit biru dan konservasi energi (jurnal). Dowden D.A., atall, 1970, Catalytic Hand Book, Verlag New York, Inc
Edward F. Obret. 1973. Unternal Combution Engine And Air Polution. Harper & Row. Publisher. New York.
Heinz Heisler , 1995, advanced technology hodder headline group, London. Heisler H., 1995, Advanced Engine Tecnology Hodder Headline Group, London.
Intisari, 1999, upaya mengurangi emisi gas buang kendaraan bermotor (jurnal).
Obert. Erdward F. , 1973, Internal Combustion Engine and Air Pollution, Third Edition. Harper & Row, Publisher, Inc, New York
Wisnu Arya Wardhana :"Dampak Pencemaran Lingkungan", ISBN 979-533-251-1, Andi Offset, Yogyakarta, 1995
Taryono.(2006). Teknologi Budidaya Jarak Pagar (Jatropha Curcas): Suatu Kajian Pustaka, Makalah Seminar Nasional UGM, 19-20 Desember 2006.
Bambang Sulistiyo, Jayan Sntanuhady, Adhi Susanto. (2009). Pemanfaatan Ethanol sebagai Octane Improvef Bahan Bakar bensin Pada sistem Bahan Bakar Injeksi Sepedah Motor 4 Langkah 1 Silinder. : Procceding Thermofluid Seminar Nasional 2009.
Atok Setiyawan. (2012) Kajian Eksperimental Pengaruh Ethanol Pada Premium Terhadap Karakteristik Pembakaran Kondisi Atmosferik Dan Bertekanan Di motor Otto Silinder Tunggal Sistem Injeksi. : Desertasi Universitas Indonesia
Willard W. Pulkrabek. (2000). Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine. New Jersey. Prentine Hall.
1 BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kehidupan manusia tidak akan pernah terlepas dari teknologi. Untuk
mengoptimalkan sumber daya potensial yang ada dilingkungan sekitar,
pengembangan teknologi di Indonesia masih terus dilakukan, tak terkecuali
dunia otomotif. Salah satunya perkembangan sektor transportasi di Indonesia
khususnya sepeda motor yang semakin hari semakin bertambah, dampak
terjadinya peningkatan polusi udara serta peningkatan konsumsi bahan bakar.
Terlebih pada umumnya kendaraan bermotor di Indonesia mengkonsumsi
bahan bakar minyak jenis premium untuk motor bensin dan solar untuk mesin
diesel, sedangkan cadangan minyak bumi yang ada di dalam perut bumi
semakin menipis dan terancam habis serta polusi udara yang terus bertambah.
Berbagai cara dapat di lakukan untuk mengatasi masalah ini yaitu
mengembangkan sumber energy dapat diperbarui, namun cara ini untuk
periode jangka panjang. Cara lain untuk jangka pendek adalah dengan
mengoptimalkan penggunaan sumber energy tidak dapat di perbaharui
terutama minyak bumi agar pemakaian minyak bumi biasa efisien.
Mengacu pada situasi di atas, maka ethanol sebagai pengganti bahan
bakar premium dapat menjawab beberapa persoalan krusial yang akhir-akhir
ini menjadi perhatian masyarakat umum, yaitu kondisi lingkungan dan udara
semakin memburuk dengan bertambahnya kendaraan dan emisi gas buang
dari kendaraan yang di sebabkan gas HC dan CO yang berbahaya untuk
2
baik. Upaya melestarikan lingkungan terus dilakukan yaitu dengan
berkembangnya teknologi untuk menekan emisi gas buang.
Untuk menurunkan emisi dan menghasilkan performa mesin bahan
bakar ethaol yang baik, salah satunya dibutuhkan pembakaran yang sempurna
dalam combustion camber. Namun pada kenyataanya, pembakaran yang
sempurna sama sekali tidak mungkin karena untuk berbagai kerugian di ruang
pembakaran serta desain mesin pembakaran internal. Selain itu proses
pembakaran bahan bakar ini juga tidak seketika . Namun alternatif solusi
untuk itu adalah dengan membuat pembakaran bahan bakar secepat mungkin.
Ini dapat dilakukan dengan mengubah dan menggunakan 2 busi pada mesin
tersebut .
Penerapan penyalaan bahan bakar ethanol dengan mengubah 1 busi
dengan menggunakan 2 busi ini masih terbatas pada kendaraan bermotor
khususnya sepeda motor. Penyalaan bahan bakar ethanol yaitu dengan
mengubah pengapian pada mesin sehingga pembakaran lebih efisien.
1.2Perumusan Masalah
Berdasarkan pada latar belakang yang telah dikemukakan diatas
menimbulkan rumusan masalah, bagaimana pengaplikasian mesin otto 4
langkah berbahan bakar ethanol dengan membandingkan penggunaan busi 1
dengan penggunaan 2 busi serta meningkatkan performa mesin dan
3
1.3Tujuan Penelitian.
a. Mengaplikasikan penerapan penggunaan teknologi 2 busi pada motor
bakar 4 langkah dengan bahan bakar ethanol 94 - 100%.
b. Membandingkan penggunaan busi 1 dan penggunaan 2 busi dengan
parameter emisi gas buang dan konsumsi bahan bakar.
1.4Cakupan Penelitian dan Batasan Masalah.
Agar pengujian yang dilakukan tidak terlalu melebar dari tujuan yang
hendak dicapai, maka ditentukan batasan permasalahan. Adapun batasan
masalahnya adalah sebagai berikut :
a. Ethanol yang digunakan dalam penelitian adalah ethanol yang
mempunyai kemurnian lebih besar dari 94 - 100%.
b. Tidak membahas mengenai proses pembuatan ethanol dan reaksi
kimianya.
c. Mesin yang digunakan dalam penelitian adalah motor otto satu silinder
dengan kapasitas 110cc dengan system karburasi.
d. Hanya memodifikasi beberapa komponen dari mesin standart pabrikan
agar mampu dioperasikan dengan komposisi bahan bakar ethanol 94
-100%.
1.5Manfaat Penelitian.
Manfaat penelitian yang diharapkan adalah antara lain sebagai berikut:
a. Sebagai media pemahaman penggunaan ethanol komposisi 94 - 100%
b. Sebagai acuan rancang bangun atau modifikasi mesin otto berbahan bakar
4
1.6Sistematika Penelitian.
Penulisan tugas akhir ini terdiri atas 5 bab, daftar pustaka dan
lampiran-lampiran, dengan 5 bab tersebut adalah sebagai berikut:
Bab 1 Pendahuluan.
Menjelaskan pendahuluan tentang studikasus dan pemecahan masalah
yang berisi antara lain latar belakang, perumusan masalah, cakupan
penelitian dan batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian,
sistematika penulisan.
Bab 2 Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori.
Merupakan dasar teori dan studi literatur yang mendasari penelitian ini.
Tinjauan pustaka meliputi review dari penelitian yang telah dilakukan
yang berkaitan dengan penelitian ini. Landasan teori berisi tentang
rumus dasar serta konstanta dan variable-variable pengaruh yang dipakai
dalam pengolahan data penelitian ini.
Bab 3 Metode Penelitian.
Berisi kerangka pemikiran dan langkah yang dilakukan untuk
mengidentifikasi permasalahan, beserta variable yang akan diukur dan
perlengkapan pengujian tersebut. Meliputi waktu dan tempat penelitian,
peralatan pengujian, bahan pengujian dan prosedur pengujian.
Bab 4 Hasil dan Pembahasan.
Berisi tentang data hasil pengujian pada pengapian motor otto berbahan
bakar ethanol serta analisa, evaluasi dan pembahasan yang diperlukan
5
Bab 5 Kesimpulandan Saran.
Berisi kesimpulan yang telah didapat dari hasil penelitian yang telah
dilakukan. Dan saran mengenai penyempurnaan hasil penelitian untuk
generasi selanjutnya.
DaftarPustaka
Berisi sumber yang digunakan sebagai referansi dalam penelitian ini baik
dalam bentuk buku, jurnal dan paper.
Lampiran.
Berisi data-data dalam bentuk table dan grafik sebagai pendukung dan
