PERFORMANSI MESIN SEPEDA MOTOR SATU SILINDER
BERBAHAN BAKAR PREMIUM DAN
PERTAMAX PLUS DENGAN MODIFIKASI RASIO
KOMPRESI
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ROBERTUS SIMANUNGKALIT
NIM. 080401078
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa karena atas
rahmat dan karunia-Nya lah penulis akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan judul “PERFORMANSI MESIN SEPEDA MOTOR SATU SILINDER
BERBAHAN BAKAR PREMIUM DAN PERTAMAX PLUS DENGAN
MODIFIKASI RASIO KOMPRESI”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan
Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub Bidang Konversi Energi,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi
penulis, namun berkat dorongan, semangat, doa dan bantuan baik materil, moril,
maupun semangat dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk
itu sebagai manusia yang harus tahu berterima kasih, degan penuh ketulusan hati
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Tulus B. Sitorus, ST, MT selaku dosen pembimbing, yang dengan
penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Dr. Eng Himsar Ambarita, ST, MT selaku dosen pembanding I dan
Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan masukan dan saran dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
5. Kedua orang tua penulis, almarhum P. Simanungkalit dan M. Sihombing
yang tidak pernah putus-putusnya memberikan dukungan, doa serta kasih
sayangnya yang tak terhingga kepada penulis.
6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang
7. Rekan-rekan satu tim kerja, Hotlan Nababan, Rio Arinedo Sembiring, dan
Sepvinolist Tulus Pardede yang telah bersama-sama untuk menyelesaikan
skripsi ini.
8. Teman-teman seperjuangan dari Tim HORAS seperti Munawir R. Siregar,
Nehemia Sembiring, Sepvinolist T. Pardede, Fernando B. Siagian, Irham
Fadillah, Ekawira Napitupulu, Hotlan Nababan, Ary Fadila, Sony A.
Sembiring, Rio Arinedo Sembiring, Zulfadhli, Ramadhan, dan Putra
Setiawan,
9. Rekan-rekan mahasiswa 2008 yang tidak mungkin disebutkan satu-persatu,
para abang senior dan adik-adik junior semua yang telah mendukung dan
memberi semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kesalahan dan kekeliruan dalam
penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis akan sangat berterima kasih dan
dengan senang hati menerima saran dan kritik yang membangun demi tercapainya
tulisan yang lebih baik. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat
memberi manfaat kepada pembaca. Terima kasih.
Medan, Maret 2013
ABSTRAK
Pengujian secara langsung adalah cara paling efektif untuk mengetahui performa
sebuah mesin, dalam hal ini mesin otto empat langkah berkapasitas 109,1 cc diuji
menggunakan hidrolik dinamometer. Pada penelitian ini digunakan bahan bakar
premium dan pertamax plus. Rasio kompresi mesin dimodifikasi menjadi 11:1
agar mendapat data perbandingan sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi.
Effisiensi terbaik dari mesin diperoleh pada saat sebelum modifikasi rasio
kompresi pada kecepatan 30 km/jam beban 60 kg menggunakan bahan bakar
premium dimana konsumsi bahan bakar spesifik 224,28 gr/kWh dan effisiensi
termalnya mencapai 37,27%.
ABSTRACT
Direct testing is the most effective way to determine the performance of a engine,
in this case otto engine capacity of 109.1 cc four-stroke tested using hydraulic
dynamometer. In this study the use of premium fuel and pertamax plus. The
compression ratio of the engine is modified to 11:1 in order to obtain comparative
data before and after the modification of the compression ratio. Best efficiency of
the engine is obtained before the modification of the compression ratio at a speed
of 30 km/h with 60 kg load using premium fuel in which the specific fuel
consumption of 224.28 g/kWh and thermal efficiency reached 37.27%.
DAFTAR ISI
1.2 Tujuan Penelitian ...1
1.3 Batasan Masalah ...2
1.4 Manfaat Penelitian ...2
1.5 Sistematika Penulisan ...3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...4
2.1. Motor Bakar ...4
2.1.1. Mesin Diesel. ...5
2.1.2.Mesin Otto ...8
2.1.2.1.Siklus Ideal Ottto (Siklus Volume Konstan) ...9
2.1.2.2.Siklus Aktual ...12
2.1.2.3. Mesin Otto 2 Langkah...14
2.1.2.4. Mesin Otto 4 Langkah...16
2.1.3. Mesin Wankel ...20
2.1.4. Rasio Kompresi...22
2.3.3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ...26
2.3.4. Effisiensi Mesin ...26
2.4. Analisis Ketidakpastian ...27
2.5. Lomba Kendaraan Hemat Energi...28
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN ...30
3.1. Waktu dan Tempat ...30
3.2. Bahan Pengujian ...30
3.3. Alat Pengujian ...31
3.4. Prosedur Pengujian ...38
3.5. Bagan Alir Pengerjaan ...41
3.6. Modifikasi Rasio Kompresi...42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...45
4.1. Pengujian Performansi. ...45
4.1.1 Torsi ...46
4.1.2 Daya ...49
4.1.3 Perbandingan Udara dengan Bahan Bakar (AFR). ...52
4.1.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC). ...56
4.1.5. Effisiensi Termal. ...59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...63
5.1. Kesimpulan ...63
5.2. Saran ...64
DAFTAR PUSTAKA ...65
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Standar Stoikometeri Beberapa Bahan Bakar ...37
Tabel 3.2. Format Pengujian Kecepatan Terhadap Putaran Dengan Variasi Bahan
Bakar Premium dan Pertamax Plus ...39
Tabel 4.1. Hasil Prediksi Performansi Mesin Mobil Hemat Energi Secara
Teoritis...45
Tabel 4.2. Hasil pengujian torsi terhadap putaran dengan variasi bahan bakar
premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi. ...46
Tabel 4.3. Perbandingan persen galat torsi pada bahan bakar premium terhadap
kecepatan sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi. ...47
Tabel 4.4. Perbandingan persen galat torsi pada bahan bakar pertamax plus
terhadap kecepatan sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi ...47
Tabel 4.5. Hasil perhitungan daya terhadap putaran dengan variasi bahan bakar
premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi. ...49
Tabel 4.6. Perbandingan persen galat daya pada bahan bakar premium sebelum
dan setelah modifikasi rasio kompresi. ...50
Tabel 4.7. Perbandingan persen galat daya pada bahan bakar pertamax plus
sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi ...51
Tabel 4.8. Hasil pengujian AFR terhadap putaran dengan variasi bahan bakar
premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi ...52
Tabel 4.9. Perbandingan persen galat AFR terhadap kecepatan dengan variasi
Tabel 4.11. Hasil perhitungan SFC terhadap putaran dengan variasi bahan bakar
premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi. ...56
Tabel 4.12. Perbandingan persen galat SFC dengan variasi bahan bakar premium
sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi ...57
Tabel 4.13. Perbandingan persen galat SFC dengan variasi bahan bakar pertamax
plus sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi ...57
Tabel 4.14. Hasil perhitungan effisiensi termal terhadap putaran dengan variasi
bahan bakar premium dan pertamax plus setelah perubahan rasio kompresi ...59
Tabel 4.15. Perbandingan persen galat effisiensi termal terhadap kecepatan
dengan variasi bahan bakar premium sebelum dan setelah modifikasi rasio
kompresi. ...60
Tabel 4.16. Perbandingan persen galat effisiensi termal terhadap kecepatan
dengan variasi bahan bakar pertamax plus sebelum dan setelah modifikasi rasio
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram P-v Mesin Diesel Aktual dan Ideal ...5
Gambar 2.2. Diagram T-s Mesin Diesel ...6
Gambar 2.3. Langkah Kerja Mesin Diesel ...7
Gambar 2.4. Diagram P-v Mesin Otto Ideal ...9
Gambar 2.5. Diagram Siklus P-v Mesin Otto Aktual...12
Gambar 2.6. Diagram T-S Mesin Otto ...13
Gambar 2.7. Mesin Otto 2 langkah ...15
Gambar 2.8. Langkah kerja mesin Otto 2 langkah...15
Gambar 2.9. Mesin Otto 4 langkah ...16
Gambar 2.10. Langkah hisap mesin otto 4 langkah ...17
Gambar 2.11. Langkah kompresi mesin Otto 4 langkah ...17
Gambar 2.12. Langkah usaha mesin Otto 4 langkah ...18
Gambar 2.13. Langkah buang mesin Otto 4 langkah ...19
Gambar 2.14. Mesin Wankel...21
Gambar 3.1. Mesin “MESIN USU” ...30
Gambar 3.2. Bahan Bakar Premium ...32
Gambar 3.3. Bahan Bakar Pertamax Plus ...32
Gambar 3.7. Timbangan Digital ...35
Gambar 3.8. Timbangan Analog ...36
Gambar 3.9. AFR Meter...36
Gambar 3.10. Toolbox ...38
Gambar 3.11. Bagan Alir Prosedur Pengerjaan ...41
Gambar 3.12. Piston Lama dan Piston Baru.... ...42
Gambar 3.13. Pengikisan Packing pada Cylinder Block...42
Gambar 3.14. Posisi Mesin Saat Mengukur Rasio Kompresi. ...44
Gambar 4.1. Grafik Torsi vs Kecepatan...48
Gambar 4.2. Grafik Daya vs Kecepatan...51
Gambar 4.3. Grafik AFR vs Kecepatan ...55
Gambar 4.4. Grafik SFC vs Kecepatan ...58
DAFTAR NOTASI
Notasi, symbol dan singkatan yang digunakan dalam laporan ini adalah
sebagai berikut :
AFR Perbandingan udara dengan bahan bakar
QHV Nilai kalor bahan bakar kJ/kg
Vd Volume langkah m3
Vc Volume sisa m3
ma Massa udara kg/siklus
mf Massa bahan bakar kg/siklus
�̇� Laju aliran bahan bakar ke ruang bakar kg/sec
�̇� Laju aliran udara ke mesin kg/sec
ηt Effisiensi termal %
sfc Spesific fuel consumption gr/kWh
ηc Effisiensi pembakaran
