“
STUDI PENGARUH PENGGUNAAN BLOWER ELEKTRIK
TERHADAP PERFORMANSI MESIN OTTO KAPASITAS 110cc
DENGAN BAHAN BAKAR CAMPURAN SHELL V-POWER DAN
ETANOL
”
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh:
MUHAMMAD IQBAL NIM :110401157
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
i
Abstrak
Motor bakar telah mengalami banyak pengembangan, beberapa pengembangan telah dilakukan untuk dapat meningkatan efisiensi motor bakar, tetapi umumnya pengembangan dilakukan pada motor bakar dengan kapasitas besar, padahal di Indonesia penggunaan motor bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda motor jumlah penggunanya sangat banyak, lebih banyak dibandingkan kendaraan lain. Alat Supercharger yang merupakan sebuah kompresor gas yang digunakan untuk memompa udara ke silinder mesin pembakaran dalam. Massa oksigen tambahan yang dipaksa masuk ke silinder membuat mesin membakar lebih banyak bahan bakar, dan meningkatkan efisiensi volumetrik mesin dan membuatnya lebih bertenaga. Supercharger elektrik dengan biaya yang lebih murah dibandingkan dengan versi mekanis atau yang diputar oleh mesin (drive belt). Pemasangannya pun dinilai lebih mudah karena tidak memerlukan banyak lagi modifikasi. Pada penelitian ini dilakukan 4 pengujian yaitu uji performansi, pemakaian bahan bakar spesifik, emisi gas buang dan uji nilai kalor bahan bakar. Dari hasil pengujian didapat bahwa penggunaan blower sebagai supercharger elektrik dapat meningkatkan torsi, daya, efisiensi dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik.
Kata kunci : Mesin Otto EFI, Performansi Mesin Otto, Supercharger Elektrik
ii
Abstract
Combustion engine has undergone a lot of development, some development has been done in order to improve the efficiency of motor fuel, but generally the development carried out on motor fuel with a large capacity, whereas in Indonesia the use of motor fuel a small capacity as the motorcycle numbers of users, more than a vehicle other. Supercharger tool which is a gas compressor used to pump air into the cylinder combustion engine. Massa extra oxygen is forced into the cylinder making the engine to burn more fuel and increases the engine's volumetric efficiency and make it more powerful. Electric supercharger with a cheaper cost than the mechanical version or rotated by the engine (drive belt). The installation was considered more convenient because it does not require much longer modification. In this study conducted four tests that test the performance, specific fuel consumption, exhaust emissions and fuel calorific value test. From the test results obtained that use electric blower as supercharger can increase torque, power, efficiency and lower specific fuel consumption
Keywords: Otto engine, Performance of otto engine, Electric Supercharger,
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan
rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam
rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelas Sarjana Teknik Jurusan
Teknik Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari
bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan
sampai pada penyusunan sikripsi ini, sangatlah sulit bagi penulis untuk
menyelesaikan sikripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terimakasih
kepada :
1. Kedua orang tua penulis, Ayahanda Drs. Masrial dan Ummi Yasmawilis S.Pd
telah memberikan dukungan doa, semangat dan dukungan materi kepada penulis
untuk dapat mengikuti pendidikan di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
USU.
2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Ir. A Halim Nasution, MSc, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan
waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan penulis dalam penyusunan
sikripsi ini.
4. Bapak/Ibu staff pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Laboran Laboratorium Prestasi Mesin Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan arahan
kepada penulis selama pengujian berlangsung.
6. Bengkel AUTO 2000, yang memberikan fasilitas pengujian emisi kendaraan.
7. Saudaraku tercinta, Fatma Adiaty S.Pd, Ihsan Khalid A,Md, dan Latifah Khansa
yang telah memberikan dukungan doa dan semangat kepada penulis selama
pengerjaan tugas akhir ini.
iv
8. Seluruh teman-teman penulis, angkatan 2011 teknik mesin yang tidak dapat
penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan
serta semangat kepada penulis
9. Saudara Angga Surenda dan teman –teman Grup Embun yang telah membantu
doa dan tenaga dalam pengujian
10.Teman teman HMI Komisariat FT USU, IMIB USU, kost H22 yang membantu
memberi doa dan masukan
Akhir kata, semoga Allah SWT membalas segala kebaikan semua pihak yang telah
membantu penulis. Semoga sikripsi ini memberi manfaat bagi pengembangan ilmu
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Pengujian ... 3
1.3 Manjaat Pengujian ... 3
1.4 Ruang Lingkup Pengujian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Supercharger ... 6
2.2 Blower Elektrik ... 8
2.3 Motor Bakar Empat Langkah ... 9
2.3.1 Prinsip kerja motor bakar empat langkah... 11
2.3.2 Parameter prestasi motor bakar empat langkah ... 13
2.4 Performansi Mesin Otto ... 14
2.4.1 Nilai Kalor Bahan Bakar ... 15
2.4.2 Torsi ... 16
2.4.3 Daya Poros ... 18
2.4.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ... 19
2.4.5 Efisiensi Thermal ... 19
2.4.6 Rasio Udara - Bahan Bakar (AFR) ... 20
2.4.7 Efisiensi Volumetris ... 21
2.5 Emisi Gas Buang ... 22
2.5.1 Sumber ... 22
2.5.2 Komposisi Kimia ... 22
vi
2.4.3 Bahan Penyusun ... 23
2.6 Bahan Bakar Shell v-power ... 28
2.6 Bahan Bakar Etanol... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 34
3.1Waktu dan Tempat ... 34
3.2 Alat dan Bahan ... 35
3.2.1 Alat ... 35
3.2.2 Bahan ... 44
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 47
3.4 Metode Pengolahan Data ... 47
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian ... 47
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 47
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto ... 49
3.8 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 52
3.9 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ... 54
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 56
4.1 Data Hasil Penelitian ... 56
4.2 Spesifikasi Data Alat dan Bahan Pengujian ... 56
4.2.1 Data Mesin ... 56
4.2.2 Data Bahan Bakar ... 56
4.2.3 Data Blower ... 57
4.3 Pengujian Performansi Mesin Otto ... 58
4.3.1 Final Rasio ... 58
4.3.2 Torsi ... 59
4.3.3 Daya ... 62
4.3.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 63
4.3.5 Efisiensi Thermal Brake ... 66
4.3.6 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ... 68
4.3.7 Efisiensi Volumetris ... 72
4.4 Pengujian Emisi Gas Buang ... 75
4.4.1 Emisi Gas Buang SebelumMenggunakan Blower ... 75
4.4.2 Emisi Gas Buang Setelah Penggunaan Blower ... 76
vii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 78
5.1 Kesimpulan ... 78
5.2 Saran ... 79
DAFTAR PUSTAKA ... xii
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Supercharger... 7
Gambar 2.2 Blower ... 9
Gambar 2.3 Diagram P-v siklus otto ... 11
Gambar 2.4 Diagram T-S Siklus otto ... 12
Gambar 2.5 Prinsip kerja motor 4 (empat) langkah ... 13
Gambar 2.6 Diagram Alir Prestasi Mesin ... 14
Gambar 2.7 Skema Torsi... 17
Gambar 2.8 Bahan Bakar Shell V-power ... 30
Gambar 2.9 Struktur dari molekul etanol ikatan tunggal ... 32
Gambar 2.10 Etanol 98% ... 33
Gambar 3.1 Bom Kalorimeter ... 34
Gambar 3.2 Pengujian Torsi Mesin ... 34
Gambar 3.3 Pengujian Emisi Gas Buang Mesin ... 35
Gambar 3.4 Pengujian Pemakaian Bahan Bakar... 35
Gambar 3.5 Sepeda Motor Honda Honda Beat110 PGMFI ... 36
Gambar 3.6 Blower ... 37
Gambar 3.7 Alat ukur emisi gas buang kendaraan ... 38
Gambar 3.8 HiDS HD-30 ... 39
Gambar 3.9 Tools ... 40
Gambar 3.10 Buret ... 41
Gambar 3.11 Tabung bertekanan dan Regulator... 41
Gambar 3.12 Stopwatch ... 42
Gambar 3.13 Timbangan Digital ... 42
Gambar 3.14 Timbangan Pegas ... 43
Gambar 3.15 Pengatur Bukaan Throttle atau Bukaan Gas ... 43
Gambar 3.16 Takometer... 44
Gambar 3.17 Bahan Bakar Shell V-Power ... 45
Gambar 3.18 Ethanol 98% ... 46
Gambar 3.19 Diagram Alir Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 49
Gambar 3.20 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin ... 51
Gambar 3.21 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 53
ix
Gambar 3.22 Diagram Alir Prosedur Pengujian Pemakaian Bahan Bakar ... 55
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran sebelum dan setelah penggunaan blower .... 61
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran sebelum dan setelah penggunaan Blower ... 63
Gambar 4.3 Grafik Sfc vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan Blower .... 66
Gambar 4.4 Grafik ɳb vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan Blower ... 68
Gambar 4.5 Grafik AFR vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan Blower .. 72
Gambar 4.6 Grafik ɳv vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan blower ... 74
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengujian nilai kalor bahan bakar campuran 90% Shell V-Power dengan
10% etanol ... 57
Tabel 4.2 Massa rata-rata pada pengujian sebelum dan setelah penggunaan blower ... 60
Tabel 4.3 Perubahan torsi setelah penggunaan blower ... 60
Tabel 4.4 Perubahan daya setelah penggunaan blower ... 62
Tabel 4.5 Hasil pengujian pemakaian bahan bakar tanpa dan dengan menggunakan blower ... 64
Tabel 4.6 Nilai ṁf sebelum dan setelah penggunaan blower... 65
Tabel 4.7 Perubahan nilai Sfc setelah penggunaan blower ... 65
Tabel 4.8 Perubahan nilai ηb sesudah penggunaan blower ... 67
Tabel 4.9 ṁa pengujian sebelum penggunaan blower ... 70
Tabel 4.10 ṁa pengujian setelah penggunaan blower ... 71
Tabel 4.11 Perbandingan AFR sesudah penggunaan blower ... 71
Tabel 4.12 Perbandingan Efisiensi Volumetris sesudah penggunaan blower... 74
Tabel 4.13 Emisi Gas Buang sebelum penggunaan blower ... 75
Tabel 4.14 Emisi Gas Buang setelah penggunaan blower ... 76
xi
DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
CV Nilai Kalor
ṁ� Laju massa udara dalam Silinder Kg/jam
ṁ� Laju Aliran Bahan Bakar Kg/cyl-cycle
AFR Rasio campuran bahan bakar dan udara
ηb Efisiensi Thermal Brake %
P Tekanan kpa
B Bore (Diameter Silinder) mm
S Stroke (Panjang Langkah) mm
Ma Masa aliran udara persiklus Kg/cyc
n Putaran rpm
R Konstanta udara
ɳv Efisiensi Volumetris %
Sfc Komsumsi bahan bakar spesifik Kg/kW.h
t Waktu Jam
Ti Temperatur udara masuk ruang bakar K
Vc Volume sisa m3 m3
Vd Volume langkah m3
