PENGGUNAAN GAS SEBAGAI BAHAN BAKAR PADA SEPEDA MOTOR BERMESIN INJEKSI
Arijanto1, a*, M. Bimo Irfani Usman2
Jl. Delima Raya 150 Depkes Kramat Magelang, Indonesia Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro Semarang
a[email protected] b[email protected]
telp : +6285741338475 ABSTRAK
Jumlah kendaraan bermotor di Indonesia telah mencapai 100 juta unit dan 85 % di dominasi oleh sepeda motor, bertambah 10 juta unit sepeda motor dan 1 juta unit mobil pertahun, peningkatan tiap tahun cukup besar Hal ini mengakibatkan polusi udara dan persediaan minyakbumi semakin menipis sehingga mendorong manusia mencari bahan bakar lain. Berbagai penelitian dilakukan untuk mencari bahan bakar alternatif selain bahan bakar minyak. Bahan bakar yang sebelumnya tidak diperhitungkan sebagai bahan bakar diuji coba dan dikaji kelayakannya sebagai bahan bakar alternatif.
Gas LPG (Liquified Petroleum Gasses) adalah salah satu bahan bakar yang layak digunakan sebagai bahan bakar alternatif. LPG adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Komponen utama LPG terdiri dari Hidrokarbon ringan berupa Propana (C3H8) dan Butana (C4H10), serta sejumlah kecil Etana (C2H6) dan Pentana (C5H12). Keuntungan penggunaan LPG adalah emisi gas buang yang ramah lingkungan. Disamping itu, persediaan gas alam di Indonesia masih cukup banyak bila dibandingkan dengan persediaan minyak bumi, dan bahan bakar gas Methan (yang bisa di buat dalam proses industri, sehingga merupakan energi terbarukan) juga akan di uji pada tahap berikutnya,. Pengujian dilakukan pada mesin sepeda motor Verza injeksi, dengan variasi putaran mesin, menggunakan bahan bakar premium dan gas LPG. Pada pengujiaan pengukuran emisi gas buang menggunakan alat Gas Analyzer Stargas mod 898 dan pengukuran daya torsi. Dari hasil pengujian pengunaan LPG menurunkan kadar CO sebesar 14 % sampai 25 % dan kadar HC sampai 50 %. Blue gaz mengalami penurunan kadar CO sebesar 26,16% sampai 80,92 %. Demikian juga setelah dilakukan pengujian torsi pengereman didapatkan nilai torsi maksimum pertamax sebesar 23,45 N.m dan Gas LPG sebesar 22,8 N.m serta Blue gas Sebesar 22 N.m. Untuk Nilai daya yang dicapai pada nilai maksimum adalah Sebesar 2,65 KW untuk pertamax, 2,55 KW untuk gas LPG, dan 2,45 KW untuk Blue Gas, sehingga berdasarkan hasil pengujian ini bahan bakar bakar gas dapat digunakan jika minyak bumi habis, dengan harapan pengujian selanjutnya menggunakan motor injeksi akan lebih hemat bahan bakar serta lebih ramah lingkungan.
Kata Kunci : bahan bakar gas, LPG, sepeda motor injeksi.
I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pemanasan global dan pencemaran udara akibat polusi gas buang kendaraan serta industry, menjadi momok bagi kehidupan manusia. Program pemerintah untuk mengkonversikan energi dari premium ke bahan bakar gas adalah salah satu alternative
untuk mengatasinya. Prediksi bahwa minyak bumi akan segera habis dalam kurun waktu dua dasawarsa lagi makin mempersulit keadaan saat ini karena kebutuhan BBM yang meningkat sangat tajam yaitu sepeda motor bertambah 8 sampai 9 juta unit dan mobil 1,2 juta unit pertahunnya. Disisi lain bahan bakar gas masih cukup berlimpah sehingga penggunaan gas untuk kendaraan diharapkan dapat berjalan
dengan baik dan dalam pelaksanaannya cukup murah. Perlu dipasang sebuah regulator converter agar gas dapat disupply dengan sempurna. Penggunaan gas diharapkan mampu menghasilkan daya dan torsi lebih besar sementara konsumsi bahan bakar lebih hemat serta gas buang yang dikeluarkan lebih ramah lingkungan, sehingga mengurangi pencemaran lingkungan dan pemanasan global.
1.2. Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh pemakaian gas
LPG dan Bluegas sebagai bahan bakar pada sepeda motor injeksi, penelitian ini merupakan rangkaian penelitian sebelumnya menggunakan mesin karburator yang menghasil banyak kelemahan.
2. Mengetahui perubahan daya dan torsi serta gas buang yang dikeluarkan mesin akibat pergantian bahan bakar premium menjadi gas, sekaligus mengukur konsumsi gas yang diharapkan lebih hemat pada mesin injeksi
1.3. Keutamaan Penelitian
Pada penelitian pengunaan bahan bakar gas untuk mesin sepeda motor injeksi ini diharapkan mampu menaikkan daya dan torsi serta mengurangi dampak gas buang. Untuk mendapatkan hasil penelitian yang baik digunakan alat alat uji yang memadai yaitu
1. Pengujian dilakukan menggunakan mesin sepeda motor injeksi pada kondisi standart kemudian di uji performasinya dengan BBM selanjutnya diganti BBG.
2. Memasang pengganti converter sebelum injeksi ke mesin (selinoid) untuk mencari performasi terbaik meliputi daya-torsi dan gas buang yang lebih ramah lingkungan serta mengkonsumsi
bahan bakar yang lebih hemat. Karena harga converter membrane yang cukup mahal sekitar Rp. 6.000.000,-, namun sulit diperoleh.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Industri dan kendaraan bermotor menjadi salah satu pemicu utama meningkatnya kebutuhan bahan bakar, sekaligus memacu pencemaran lingkungan serta pemanasan global. Kebutuhan akan minyak bumi sekarang ini tidak bisa ditawar lagi. Semakin bertambahnya manusia semakin meningkat pula kebutuhan akan sumber daya alam dengan bahan baku dari fosil ini, sedangkan ketersediaanya di bumi semakin menurun. Salah satu jenis hasil tambang yang lazim digunakan masyarakat adalah BBG, yang pada umumnya didominasi gas propana, normal butana, iso butana dan sedikit gas lainnya. Bahan bakar jenis ini sangat diminati masyarakat karena lebih praktis dan ekonomis jika di bandingkan dengan premium, BBG juga bisa diproses pembuatan nya dalam industri sehingga merupakan bahan bakar yang terbarukan.
Program konversi dari premium ke BBG yang dicanangkan pemerintah juga menjadi salah satu faktor semakin meningkatnya pengguna BBG untuk kendaraan bermotor, mengingat bahwa ketersediaan bahan bakar minyak akan segera habis dalam satu dua dasawarsa.
2.1 Prinsip Kerja
Premium merupakan salah satu hasil dari pengolahan minyak bumi. Bahan bakar jenis ini merupakan campuran senyawa hidrokarbon dengan sedikit zat lain parafin, naften dan aromatik.
Premium mempunyai kisaran titik didih 40-200°C, yang beredar di pasaran didapatkan dari campuran berbagai jenis senyawa yang diolah dengan proses- proses tertentu. Oleh karena itu maka BBM yang keluar dari kilang minyak tidak bisa langsung dikonsumsi tetapi harus mempunyai karakteristik yang sesuai dengan kondisi operasi mesin. Gambar di bawah ini merupakan rumus molekul kedua senyawa tersebut.
Gambar 2.1. Struktur Kimiawi Ikatan Hidrokarbon, Heptana Normal dan Iso-oktana.
Berikut beberapa syarat-syarat bahan bakar premium, antara lain :
1. Karakteristik knocking
Karakteristik mudah sulitnya mesin mengalami suatu knocking ditentukan oleh besarnya bilangan oktan dari bahan bakar yang dipakainya, semakin tinggi bilangan oktan maka mesin lebih sukar untuk knocking. Syarat bilangan oktan untuk bensin berkisar antara 87 sampai 92. Yang ada dipasaran 88 sampai 95.
2. Karakteristik volatility (Penguapan)
Menunjukkan mudah sulitnya bensin menguap, bensin harus cukup mudah menguap di dalam mesin tetapi tidak boleh terlalu mudah menguap dalam kondisi atmosfer karena bisa menyebabkan terjadinya kebakaran. sifat penguapan ini
akan mempengaruhi starting dan akselerasi.
BBG adalah bahan bakar gas yang memiliki komposisi gas yaitu campuran propane (C3H8), iso-butana dan normal-butana (C4H10). Yang mempunyai titik didih sangat rendah propane – 42.1 oC dan butane -6 oC pada tekanan 1 atm sehingga LPG mempunyai titik didih sekitar – 30 oC sampai -10 oC tergantung komposisi campurannya. Bahkan selain untuk bahan bakar, BBG juga dapat digunakan untuk pengisi mesin pendingin sebagai refrigerant hidrokarbon yang dipakai sebagai pengganti Freon, misalnya produk pertamina bernama Musicool, Artek, Safe dan lain lain.
Mesin uji adalah seperti tampak pada skema di bawah ini:
Gambar 2.2 skema alat uji Gambar 2.2 skema alat uji
Iso-oktana (2,3,4-trimethyl-pentane
Keterangan Gambar:
1. Display Electronic Charging Scale 2. Electronic Charging Scale
3. Panjang lengan 4. Lengan ukur beban 5. Gear bekakang 6. Rantai penghubung 7. Gear depan
8. Knalpot 9. Mesin uji
10.Blower
11.Alat ukur konsumsi udara 12.Karburator
13.BahanBakar (pertamax/LPG/blue gas) 14.Tangki bahan bakar
15.Stargas
16.Display Pulse Meter
17.Display temperature controller
Spesifikasi Mesin uji : Mesin Honda Verza, 150 cc, Injektion, Kompresi Ratio 9,5 4 Takt, SOHC, silinder Tunggal, buatan tahun 2014.
2.2 Persamaan Reaksi Pembakaran
Pembakaran premium dengan asumsi terjadi reaksi pembakaran sempurna sebagai berikut
C8H18+ 12,5 O2+ 12,5 (3,76) N2 8 CO2+ 9 H2O + 47 N2+ panas
Reaksi pembakaran teoritis LPG :
(0,30C3H8+ 0,70 C4H10) + 6,05 O2+ 22,83 N2
® 3,7 CO2+ 4,7 H2O + 22,83 N2
Bila reaksi yang terjadi seperti di atas, maka reaksi pembakarannya disebut proses pembakaran stoikiometris, semua atom oksigen bereaksi sempurna dengan bahan bakar. Reaksi tersebut secara teoritis dapat terjadi, namun dalam kenyataannya reaksi yang terjadi tidak hanya menghasilkan CO2 dan H2O saja. Hasil-hasil reaksi lainnya antara lain HC, CO, NH3, NO, NO2, SO2, SO3, H2SO4, OH dan O3. Hasil reaksi tersebut karena adanya suhu tinggi pada pembakaran tersebut. Reaksi-reaksi yang menghasilkan gas tersebut menjadikan proses menjadi tidak sempurna sekaligus mengurangi jumlah panas yang diperoleh pada proses pembakaran.
3 METODOLOGI PENELITIAN
Langkah-langkah yang dipakai untuk melengkapi penelitian ini adalah :
1.Studi Literatur
Studi literatur diperlukan untuk memahami teori dasar yang berfungsi mendukung
penulisan ini diantaranya tentang motor bakar torak, bahan bakar minyak bumi dan bahan bakar gas. Studi literatur diperoleh dari buku- buku pustaka, karya ilmiah, internet/situs-situs teknik tertentu, katalog, dan jurnal lain yang mendukung.
2.Pengujian dilakukan dilaboratorium Teknik Mesin sebagai berikut :
a.Set up alat dilakukan dengan memasang beberapa alat ukur yang diperlukan pada mesin uji.
b.Pengujian dan analisa data
Setelah semua komponen yang digunakan berjalan baik maka pengujian dapat dilakukan, dimulai dengan menggunakan bahan bakar premium, di atur pada putaran mesin tertinggi 8000 rpm dihitung berapa kebutuhan bahan bakar, kebutuhan udara tanpa beban, kemudian diberi beban untuk proses pengereman sehingga putaran menjadi 7000 rpm, setiap posisi rpm dipertahankan 5 menit untuk mengukur torsi pengereman, komposisi gas buang dan ratio bahan bakar udara. Seterusnya ditambahkan pemberat sehingga putaran turun menjadi 6000, 5000, 4000, dan 3000 rpm. Sedangkan untuk pengujian metal
konten-viscositas oli, mesin akan dijalankan sekurang2nya 1000 jam.
Setelah selesai, digunakan bahan bakar gas untuk membandingkan nilai nya terhadap bahan bakar premium. Dari hasil pengujian tersebut diharapkan memperoleh hasil yang bagus, yaitu kenaikan daya torsi, gas buang lebih ramah lingkungan dan umur mesin lebih panjang.
Gambar 3.1 Mesin uji 3.1 Dinamometer
Dinamometer jenis gesekan (sepatu rem), menyerap energi yang dihasilkan mesin melalui sebuah rem cakram yang berputar, penekanan pada kampas rem yang dihasilkan akibat beban pemberat, menyebabkan putaran mesin berkurang, dan dapat ditentukan torsi pengereman serta daya pengereman nya.
Adapun alat uji yang digunakan dapat dilihat pada gambar
Gambar 3.2 Dinamometer 3.2 Conventer kit
Conventer kit termasuk aksesoris dalam dunia otomoti adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mengkonversi bahan bakar pada suatu mesin pada kendaraan.
Gambar 3.3 Conventer Kit.
3.3. Solenoida
Solenoid valve pneumatic adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan plunger yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, untuk mengatur masuknya konsumsi gas kedalam ruang bakar.
Gambar 3.4 solenoida
4 HASIL PENGUJIAN
Dari pengujian yang telah dilakukan pada mesin sepeda motor injeksi, didapatkan data data yang berubah terhadap putaran mesin, antara lain torsi pengereman, daya pengereman, konsumsi bahan bakar, komposisi gas buang CO, CO2, O2 dan HC, seperti terlihat pada curve curve dibawah ini
Gambar 4.1. Grafik perbandingan Torsi.
Gambar 4.2 Grafik perbandingan Daya.
Gambar 4.3. Grafik Konsumsi Bahan bakar.
Hasil pengujian torsi dan daya mesin yang sebanding dengan torsi dan daya pengereman, memperlihatkan dua bahan bakar tersebut menghasil kan nilai yang berbeda 5 %, namun konsumsi bahan bakar nya lebih hemat LPG 50
% sehingga jika di modifikasi, dengan bahan bakar yang sama pasti akan diperoleh torsi dan daya yang jauh lebih besar.
Hasil pengujian gas buang dari mesin injeksi, terlihat perubahan komposisi gas disebabkan oleh putaran mesin, karena semakin tinggi putaran mesin bahan yang digunakan semakin banyak.
Gambar 4.4 Grafik gas CO terhadap putaran mesin
Gambar 4.5 Grafik gas CO2terhadap putaran mesin
Gambar 4.6. Perubahan HC dalam gas buang.
Gambar 4.7 Grafik gas O2terhadap putaran mesin
Dari pengujian gas buang juga diperoleh nilai komposisi gas ramah terhadap lingkungan karena hasil gas CO berkurang sampai 25 %, gas HC berkurang sampai 40 %.
5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
1. Gas LPG layak digunakan karena ramah lingkungan, hasil komposisi gas yang dihasilkan terjadi pengurangan gas CO, 15 %, gas CO2 , 25 % dan HC 50 %, sekaligus menghasilkan daya torsi yang memadai.
2. Gas LPG layak digunakan karena menghemat bahan bakar sampai 50 %.
Saran
1. Perlu dilakukan pengujian lanjutan yaitu penggunaan bahan bakar LPG dengan mesin yang dimodifikasi sehingga diperoleh kinnerja yang terbaik.
2. Di lakukan pengujian bahan bakar gas Methana yang memiliki karakter lebih baik dibanding LPG merupakan energy terbarukan.
DAFTAR PUSTAKA
[1. Khovakh M., “ Motor Vehicle Engines”, 3rd Edition, Mir Publishers, Moscow, 1989.
[2. Maleev, V.L.,“Internal-Combustion Engines”, McGraw Hill Book Company, Singapore, 1983.
[3. McKetta, John J., “Encyclopedia of Chemical
Dekker Inc., New York.
[4. PPDN, Direktorat., “Kutipan Spesifikasi Dirjen Migas; Bahan Bakar Minyak, Bahan Bakar Khusus, Bahan Bakar Gas Elpiji, dan Lampiran”, PERTAMINA, Jakarta, 2003.
[5. Pulkrabek, Willard W, “Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine”, Prentice-Hall International Inc, New Jersey, 1997.
[6.http://www.beritaiptek.com [7.http://www.pertamina.com [8.http://www.wikipedia.org
[9.Wayne C. Edmister & Byung Ik Lee, Applied Hydrocarbon Thermodynamics, Gulf Publ Co, Houston, 1983w
