TUGAS AKHIR ANALISA KINERJA DAN EMISI GAS BUANG MESIN BAJAJ 2 LANGKAH DAN 4 LANGKAH

(1)

ANALISA KINERJA DAN EMISI GAS BUANG

MESIN BAJAJ 2 LANGKAH

DAN 4 LANGKAH

Diajukan Sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jenjang

Strata Satu ( S1 )

Disusun Oleh :

ANDRI DWI MAILANA 01302 – 008

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA

(2)

ANALISA KINERJA DAN EMISI GAS BUANG

MESIN BAJAJ 2 LANGKAH

DAN 4 LANGKAH

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta

Disetujui dan Diterima Oleh :

Pembimbing Tugas Akhir

(3)

ANALISA KINERJA DAN EMISI GAS BUANG

MESIN BAJAJ 2 LANGKAH

DAN 4 LANGKAH

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana Jakarta

Disetujui dan Diterima Oleh :

Koordinator Jurusan Koordinator Tugas Akhir

(4)

mf : Massa Bahan Bakar (kg)

n : Putaran Kerja (rpm atau min-1)

P : Daya (W) & HP

Pf : Massa Jenis Bahan Bakar (gram/h)

T : Torsi (Nm)

t : Waktu (second)

(5)

Jakarta telah memiliki tingkat polusi udara yang sangat tinggi. Sekitar 70% polusi yang terjadi disebabkan oleh kendaraan bermotor, termasuk Bajaj. Kendaraan roda tiga dengan mesin 2 langkah yang sering terlihat diarea perumahan dengan jalan sempit. Dengan lebih dari 14.000 Bajaj yang terdaftar menjadi penyumbang utama bagi tingginya tingkat Hidrokarbon dan Karbon Monoksida yang disebabkan oleh teknologi mesin, pencampuran bahan bakar yang salah dan perawatan mesin yang buruk. Dalam rangka mencanangkan “Kebijikan Langit Biru”, Pemerintah Daerah telah berusaha mencari solusi untuk masalah ini. Sebagai contoh, telah dirancang pengganti Bajaj 2 tak dengan kendaraan kecil Kancil & Bajaj bensin yang memakai mesin 4 langkah. Program ini mendapat tentangan keras dari para pemilik Bajaj lama karena membutuhkan biaya besar. Skripsi ini bertujuan membandingkan efisiensi, performa, & emisi antara Bajaj 2 tak dengan Bajaj 4 tak bensin.

Metode pengujian yang dilakukan ; membandingkan konsumsi 100 ml bahan bakar, & diukur waktu yang mampu dicapai hingga bbm tsb habis. Uji akselerasi juga dilakukan dengan jarak tempuh 50 & 100 m. Uji emisi juga dilakukan dengan menggunakan alat dari Swiss-contact.

Hasil tes ini menunjukkan bahwa Bajaj 4 langkah memiliki tingkatan emisi yang rendah dan dapat mengurangi pemakaian bahan bakar dibandingkan dengan Bajaj 2 langkah. Walaupun begitu akselerasi yang dicapai oleh Bajaj 2 langkah masih lebih baik dibandingkan dengan Bajaj 4 langkah. Hasil ini biasa diimplementasikan dan diganti oleh pemilik Bajaj.

(6)

Puji Syukur Alhamdulillah Kehadirat Allah SWT yang melimpahkan Rahmat, Maghfirah, dan Itkum Minan Naar, kesempatan yang sangat berharga untuk mensucikan jiwa dan memompa semangat dalam berusaha menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan sebaik-baiknya.

Shalawat dan Salam kepada Rasulullah SAW, uswatun hasanah, pembawa cahaya kebenaran, penuntun jiwa dan hati yang kelam.

Kemajuan teknologi roda dua pada saat ini sangat berkembang pesat, tidak cukup hanya mengutamakan fungsi saja sebagai alat transportasi, akan tetapi dikemas dengan sentuhan seni agar terlihat indah.

Menyatukan antara fungsi dan keindahan adalah sesuatu hal yang tidak mudah, akan tetapi sangatlah menarik untuk dilakukan, sebab para desainer dapat menuangkan ide kreatifnya menjadi sebuah produk yang artistik dengan sentuhan seni yang tinggi tanpa mengabaikan segi keamanannya.

Hal inilah yang membuat penulis merasa tertarik untuk menyumbangkan sedikit ide, masukan, pemikiran dengan menjadikannya sebagai bahan Tugas Akhir yang Insya Allah dapat direalisasikan menjadi suatu produk yang bernilai seni serta dapat dipertanggung jawabkan.

(7)

tujuan tersebut.

Pada kesempatan ini, tidak lupa penulis ucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya. 2. Kedua Orang saya atas do’a, perhatian, bantuan dan nasehatnya. 3. Kepada Kakak dan Adik2 yang telah memberikan semangat.

4. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, M.Eng, selaku dekan Fakultas Teknologi Industri - Universitas Mercu Buana.

5. Bapak Dr. H. Mardani Ali Sera, M.Eng, selaku dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini.

6. Bapak Ir. Rully Nutranta, M.Eng, ketua program studi teknik mesin dan pembimbing tugas akhir yang telah memberikan arahan kepada penulis.

7. Bapak Ir. Nanang Ruhiyat, MT, selaku koordianator tugas akhir yang telah memberikan masukan dan dukungan.

8. Bapak dan Ibu dosen jurusan teknik mesin yang telah banyak memberikan ilmunya dalam perkuliahan.

9. Kepada Neng Marsih,,Yang telah memberikan dorongan Semangat dan Motifasi dalam menjalankan Tugas Akhir sampai selesai.

10. Kepada M’02_Ade Firdianto S.T, Yang telah memberikan jalan dan saran dalam memilih Judul Tugas Akhir gw dan selalu Ngribetin..

(8)

penyusunan data Tugas Akhir dan banyak terima kasih atas waktu nya yang disempatkan untuk gw,,,Tankss Bro,,atas gambar Bajaj nya. Smoga betah di Kalimantan “Kapan nich Ngumpul bareng & Nginep lagi”,,,

12. Kepada M’02_Anong, yang telah membantu & menyempatkan waktunya dalam pengujian & data Tugas Akhir gw,,,Tanks Sobat !! Kapan nich Sidang TA. “Semangat Dong”

13. Kepada M’02_Raden S.T, yang telah membantu & memecahkan masalah dalam Tugas Akhir hingga Sidang T.A.,,Tanks Sobat,,Semoga sukses di Kalimantan. “ Kapan nich Qt pada main Bilyar lagi”

14. Kepada M’02_Sepno, yang telah bersama-sama mencari data T.A. dan mendapatkan Pembimbing yang sama Dr. Mardani Ali Sera M.eng.. Sory brader gw dulu an, Kapan nich Sidang T.A. “Semangat Dongg..” 15. Kepada M’02_Cemonk S.T, yang telah membantu & bersama-sama

merancang T.A. gw hingga sidang Bareng,,,Tanks atas komputer nya. “Kapan nich Qt nginep lagi”

16. Kepada M’02_Idunk S.T, yang telah bersama-sama dalam menyiapkan data T.A. hingga Selesai ,,,

17. Kepada M’06_Pikal, yang telah membantu dalam perhitungan T.A. gw,,,” Ayo bantu teman-teman kau”

(9)

Dimas, Wick, Ncek, Wayan, Ecko, Beni dan yang ga bisa gw sebutkan satu-persatu,,”Ayo Berjuang Terus,,Kapan Lo Pada Sidang T.A” 20. Kepada Deni ( Pol-Air), yang telah memberikan semangat,,kapan nich

Sidang T.A.,,Qt kumpul dan berjuang bersama,” Tunggu gw di Medan Peeeraaanngg”...

21. Kepada Mesin’02, M’01, M’04, M’05, M’06, dan M’07, Berjuang Terus Pantang Mundur. “FOREVER”.

22. Kepada Aris & anak2 Trisakti, Tanks atas Data,waktu & semangatnya. 23. Kepada May, yang telah membantu dalam pengetikan T.A. gw,,,”

Tanks..semoga betah dalam Pekerjaan nya & jadi orang Aceh nich..” 24. Kepada Abie (Njen), yang telah membantu dalam Sidang T.A. ,,Tanks

atas semangatnya dan Doa nya...

25. Kepada Bang Njek, yang telah membantu & memberikan semangat selama dalam T.A..Tanks,,,”KAROMAH”

26. Kepada Bang ARI (Roxi), Tanks atas Informasinya tentang Pengujian Bajaj di Pulo Gadung.

27. Perpustakaan Universitas Mercu Buana dengan buku-buku berharganya yang sangat berguna dan berarti dalam proses pembelajaran.

28. Bpk. Dedi Supriadi,SH,MM.Tr dan Bpk. Faturi serta rekan-rekan UPT Pengujian Kendaraan Bermotor Pulo Gadung.

(10)

kebaikan yang telah diberikan. Sangat disadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan pada tugas akhir ini, oleh karena itu, penulis mengharapakan kritik dan saran yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini dan pengembangan dari analisis ini menjadi desain yang baik. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan mahasiswa teknik mesin dan industri pada umumnya.

Jakarta, Agustus 2008 Penulis

(11)

LEMBAR PENGESAHAN ………. ……. i

LEMBAR PERSETUJUAN ……….…… ii

DAFTAR NOTASI ... iii

ABSTRAK ………... …….. iv

KATA PENGANTAR ……….….. v

DAFTAR ISI ……….……. viii

DAFTAR GAMBAR ………. xii

DAFTAR TABEL ……….………. xiv

BAB I PENDAHULUAN ……….…. 1 1.1 Latar Belakang ………...……….….…. 1 1.2 Tujuan Penulisan ………..…… 3 1.3 Prosedur Pengujian ………...…. 3 1.4 Pembatasan Masalah ……….. 4 1.5 Sistematika Penulisan ………..……….. 4

BAB II LANDASAN TEORI ………..………...……… 6

2.1 Four Stroke Engine ……….………...…… 6

(12)

2.3.1 Umum ……….……….. 10

2.3.2 Siklus Dari Motor Bakar Torak ……...……….. 11

2.3.3 Siklus Motor 2 Langkah ……..……...……….. 13

2.4 Kecepatan Putar Mesin ……….... 14

2.5 Daya ………..….………..……… 16

2.6 Bahan Bakar Minyak ………...…… 18

2.7 Proses Pembakaran ………..……..………..…… 19

2.8 Perbandingan Udara – Bahan Bakar ………. 21

2.8.1 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ………. 23

2.9 Emisi Gas Buang ………..………...…. 23

2.9.1 Pembentukan Karbon Monoksida (CO) ………….….. 25

2.9.2 Pembentukan Hidro Karbon (HC) ………. 26

2.9.3 Pembentukan Oksigen Nitrogen (NOx) ………. 28

2.10 Pengaruh Emisi Gas Buang Terhadap Lingkungan ...………. 29

2.10.1 Kabut Asap ……….….. 32

2.10.2 Hujan Asam ………. 33

2.10.3 Penipisan Lapisan Ozon ..………. 34

2.10.4 Efek Rumah Kaca (Green House Effect) …….……… 34

(13)

3.4 Deskripsi Alat-alat Uji ……..……… 38 3.3.1 Odometer ...………... 38 3.3.2 Stopwatch ……….. 38 3.3.3 Gas Analyzer ………. 39 3.3.4 Gelas Ukur ………. 39 3.4 Prosedur Pengujian ……… 40

3.4.1 Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ……… 40

3.4.2 Pengujian Akselerasi Pada Jalan Raya ..………. 42

3.4.3 Pengukuran Emisi Gas Buang ………... 42

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN ………..…….. 43

4.1 Hasil Pengujian Pada Bajaj 2 Tak ……….…….. 43

4.1.1 Hasil Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ………….….. 47

4.1.2 Pengujian Akselerasi ………...….. 45

4.1.3 Hasil Pengujian Emisi Gas Buang ….……….….. 48

4.2 Hasil Uji Pada Bajaj 4 Tak ………..………….…….. 48

4.2.1 Hasil Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ………….….. 48

4.2.2 Pengujian Akselerasi ………...….. 50

4.2.3 Hasil Pengujian Emisi Gas Buang ….……….….. 53

4.3 Analisa Hasil Uji ………..………….…….. 53

4.3.1 Analisa Hasil Uji Konsumsi Bahan Bakar ………...….. 53

(14)

BAB V PENUTUP ……….……….. 61

5.1 Kesimpulan ………. 61

5.2 Saran ………...……… 63

DAFTAR PUSTAKA ... 64

(15)

1. Gambar 2.1 Proses Kerja Mesin 4 Langkah...……...…...….. 8

2. Gambar 2.2 Proses Kerja Mesin 2 Langkah……..…...…………..…...….. 9

3. Gambar 2.3 Siklus Motor 4 Langkah ………... 11

4. Gambar 2.4 Siklus Motor 2 Langkah …...…. 13

5. Gambar 2.5 Skema Pergeraakn Piston dan Poros Engkol..………...….. 15

6. Gambar 2.6 Grafik prestasi sebuah motor bensin…………..…... ... 19

7. Gambar 2.7 Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin dan AFR untuk motor dan motor bensin……….…...….. 22

8. Gambar 2.8 Sumber Emisi Gas buang pada Kendaraan Bermotor…... ... 24

9. Gambar 2.9 Kadar Konsentrasi Dari HC, CO, NO Pada Sistem Pembaungan Mesin SI Yang Dipengaruhi Oleh Perbandingan Bahan Bakar Dengan Udara ………..….. 30

10. Gambar 2.10 Jalur Pembentukan Melalui Proses Fotokimia...……...….. 33

11. Gambar 3.1 Bajaj 150 cc 2 Tak ………..…...……….…...….. 36

12. Gambar 3.2 Bajaj 110 cc 4 Tak ……….……….…...….. 37

13. Gambar 3.3 Odometer ……….…...….. 38

14. Gambar 3.4 Gas Analyzer OPTIMA 4040.…….……...……...….. 39

15. Gambar 3.5 Gelas Ukur dengan Kapasitas 100 ml …..…..……….. 40

16. Gambar 3.6 Skema Saluran Konsumsi Bahan Bakar.…...…...….. 41

17. Gambar 4.1 Diagram Konsumsi Bahan Bakar Bajaj 2 Tak & 4 Tak Untuk Berbagai Tingkat Kecepatan………...….. 54

(16)

19. Gambar 4.3 Diagram CO Pada Bajaj …...….. 56

20. Gambar 4.4 Diagram HC Pada Bajaj ….………...…..…...….. 57

21. Gambar 4.5 Diagram CO2Pada Bajaj ….………...…..…...…. 58

(17)

1. Tabel 2.1 Komposisi Udara………...….. 20

2. Tabel 4.1. Konsumsi Bahan Bakar Bajaj 2 Tak dengan Kecepatan 20 km/jam………...….. 44

5. Tabel 4.4. Akselerasi 0-20 km/jam….………...….. 45

10. Tabel 4.9. Emisi Gas Buang……..….………...….. 48

11. Tabel 4.10. Konsumsi Bahan Bakar Bajaj 4 Tak dengan Kecepatan 20 km/jam………..….………...….. 48

(18)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pemakaian kendaraan bermotor di Indonesia telah mencapai tahap yang sangat mengkhawatirkan dalam hubungannaya dengan tingkat polusi udara. Tingkat polusi udara yang sangat tinggi tersebut tidak hanya menyebabkan udara menjadi kotor akan tetapi juga dapat mengakibatkan menurunnya kondisi kesehatan kita, karena turut serta menghidupkan udara yang tercemar itu. Pengaruh gas buang kendaraan seperti CO, HC, Pb, NOx, dan SOx dapat merusak syaraf, tubuh dan otok manusia.

Tidak hanya mengakibatkan polusi akan tetapi cadangan minyak bumi di Dunia yang semakin menipis menurut kita untuk lebih di perhatikan didalam

(19)

melalui Kebijakan Langait Biru. Waluupun begitu sudah seharusnya pemerintah ikut serta didalam mencari solusi sebagai jawaban dari permasalahan yang timbul akibat perturan tersebut tanpa harus menyebabkan kerugian bagi pihak-pihak yang terkait.

Bajaj sebagai salah satu kendaraan yang memakai mesin 2 tak dengan lebih dari 14.000 Bajaj terdaftar termasuk sebagai kendaraan umum uang berumur lebih dari 20 tahun merupakan sarana transportasi yang berperannya belum terganti hingga saat ini. Hal tersebut mungkin dikarenakan kemampuan dalam melakukan suatu manuver berputar dan merupakan salah satu kendaraan yang dapat digunakan bagi kalangan menengah ke bawah dengan kapasitas angkut serta daya tampung yang lumayan besar.

Tidak hanya iti saja, perlu kita cermati bahwa Jakarta sebagai ibukota dari Republik yang kita cintai ini tidak lebih merupakan kumpulan dari kampung-kampung besar. Hal tersebut dibuktikan dengan masih banyaknya jalan-jalan sempit yang di sesaki oleh perkampungan kumuh. Terlepas dari kenyataan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa peran bajaj belum terganti sebagai kebutuhan masyarakat kecil khususnya.

Sekalipun pemerintah telah mengeluarkan sebuah produk sebagai penganti bajaj akan tetapi belum bias diterima oleh para pemilik bajaj/ Ini disebabkan karena terdapatnya selisih yang terlalu jauh antara harga jual dengan kemampuan memiliki dari pemilik babaj tersebut.

Permasalahan sebenarnya adalah mencari solusi penganti bagi mesin 2 tak sebagai salah satu penyumbang terbesar dalam tingginya tingkat polusi udara

(20)

khususnya di DKI Jakarta. Dengan memakai mesin 4 tak dan merekonduksi Bajaj-babaj maka diharapkan dapat memberikan jawaban yang tepat bagi masing-masing pihak yang terkait dengan kapasitas Bajaj sebagai sumber polusi udara maupun kemampuannya yang belum tergantikan.

1.2. Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui bahan bakar dari mesin 2 tak maupun 4 tak pada Bajaj.

2. Mengetahui kemampuan berakselerasi mesin 2 tak dan mesin 4 tak pada Bajaj.

3. Membandingkan hasil pengujian dari mesin 2 tak dengan mesin 4 tak pada Bajaj.

1.3. Prosedur Pengujian

Prosedur Pengujian yang akan dilakukan dalam penilisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Studi pustaka 2. Persiapan alat 3. Pengujian 4. Analisa data

(21)

1.4. Pembatasan Masalah

Dalam Tugas Akhir ini Dalam Tugas Akhir ini adalah Pengujian kendaraan bermotor Bajaj 2 langkah dan 4 langkah yang meliputi :

1. Pengukuran konsumsi bahan bakar yaitu Pengukuran volume bahan bakar terhadap waktu.

2. Kinerja mesin yaitu Efisiensi pengunaan bahan bakar terhadap yang dihasilkan pada mesin 2 tak dan 4 tak pada Bajaj.

3. Pengujian akselerasi yaitu Untuk mengetahui perbedaan percepataan mesin 2 tak da 4 tak pada Bajaj.

4. Pengukuran emisi gas buang yaitu Untuk mengetahui polutan yang terkandung pada emisi gas buang yang dihasilkan

1.5. Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi uraian mengenai isi dari karya tulis yang meliputi latar belakang pemilihan judul, tujuan, identifikasi masalah sistematika penulisan, dan metode penelitian.

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan diuraikan landasan teori yang akan digunakan sebagai panduan didalam melakukan analisa sehingga dapat menjawab permasalahan yang ada.

(22)

BAB III PROSUDER PENGUJIAN

Bagian ini berisi langkah-langkah pengujian beserta alat-alat pengujian serta prosedur-prosedur pengujian yang digunakan.

BAB IV HASIL DAN ANALISA

Berisi data yang telah didapat dari pengujian dan analisanya, developer dan aksternal terhadap penghuni di sekitar lokasi.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi mengenai kesimpulan yang berasal dari hasil analisa dan saran.

(23)

BAB II

LANDASAN TEORI

Dalam Internal Comburtion Engines menurut sistem pembakaran dapat dikalfikasikan menjadi 2 yaitu, four – stroke engine dan two – stroke engine. Berarti pembakaran atau oksidasi bahan bakar untuk menghasilkan energi dilakukan didalam mesin. Energi yang dihasilkan itu nantinya akan menjadi tenaga penggerak.

2.1. Four Stroke Engine

Motor empat langkah adalah motor yan menyelesaikan siklusnya (1 kali pembakaran) dalam 2 kali engkol. Ini terlihat pada gambar 2.1. Proses kerja yang terjadi pada motor 4 langkah adalah :

(24)

1. Langkah Hisap

Udara terhisap masuk ke dalam (katup masyuk terbuka) bersama bahan baker. Pada situasi ini tekanan didalam ruang baker lebih rendah dari pada tekanan atmosfir.

2. Langkah Kompresi

Katup tertutup dan mengakibatkan tempratur udara meningkat. Energi hasilkan ketika piston pada posisi Top Dead Center (TDC).

3. Langkah Kerja (Ekspansi)

Pada langkah ini terjadi transfer tenaga dari proses pembakaran (kedua katup tertutup).

4. Langkah Buang

Pada kondisi ini terjadi proses pembuangansisa gas buang dari dalam silinder agar terbebas dari gas pembakaran yang mengakibatkan tekanan dalam ruang baker lebih tinggi dibandingkan tekanan atmosfir (luar).

(25)

Gambar 2.1. Proses Kerja Mesin 4 Langkah

2.2. Two – Stroke Engine

Motor 2 langkah adalah motor yang menyelesaikan siklusnya (1 kali pembakaran) dalam 1 kali poros engkol. Proses ini lebih singkat, menghasilkan tenaga lebih cepat akan tetapi membutuhkan lebih banyak bahan baker bila dibandingkan dengan motor 4 langkah. Proses kerja motor 2 langkah ini adalah sebagai berikut :

1. Langkah Kompresi

Dimulai dengan tertutupnya saluran masuk bahan bakar oleh piston saat bergerak menuju titik mati atas yang bergerak mengkompresi isi silinder. Pada langkah ini engkol akan berputar san menarik udara masuk ke dalam crankcase. Pada saat piston mendekti TMA proses

(26)

pembakaran dimulai dan berlangsung setelah piston mendekati Titik Mati Atas.

2. Langkah Kerja / Ekspansi

Sesaat setelah piston bergerak, saluran akan terbuka dan ikut bagian masuk terbuka. Sebagai besar gas hasil pembakaran akan keluar dari silinder dalam proses blowdown pembuangan. Ketika bagian masuk terbuka, udara baru yang sudah tertekan dalam crank case mengaliri masuk kedalam silinder. Piston dan bagian-bagiannay secara umum mempunyai bentuk yang memudahkan pembelokan aliran udara baru dari bagian masuk langsung menuju bagian buang untuk mencapai pembilasan / scavenging yang baik dari gas sisa.

(27)

2.3. Sirklus Termodinamika Dari Motor Torak 2.3.1. Umum

Asumsi yang dipergunakan dalam siklus termodinamika :

1. Jumlah medium kerja dalam silinder motor konstan dan beroprasi dalam siklus tertutup. Dalam kondisi nyata akan merupakan siklus terbuka dimana keluaran gas dari siklus sebelumnya harus dibuang dari sirkulasi motor dan medium kerja yang baru dimasukan.

2. Panas yang diterima dari atmosifr pada waktu tertentu dari siklus disesuaikan dengan sifat alaminya. Dalam konteks sebenarnya, panas merupakan hasil dari reaksi kimia yang terjadi antara bahan baker degnan oksigen dalam udara. 3. Kapasitas panas pada medium kerja dalam silinder

merupakan hal yang konstan dan tidak tergantung dari tempraturnya.

4. Proses yang terjadi baik kompresi maupun ekspresi terjadi tanpa pertukaran panas dengan lingkungan (proses adiabatic). Kenyataannya perbedaan termpratur antara medium kerja dengan dinding silinder untuk kedua proses dan puncak mengahasilkan kerugian panas.

(28)

2.3.2. Siklus Dari Motor Bakar Torak 1. Siklus Motor 4 Langkah

Gambar 2.3. Siklus Motor 4 Langkah

a. Langkah Masuk atau Hisap

Di kala langkah hisap tekanan dalam silinder hampir tetap dan kira-kira 0,1 bar lebih rendah dari pada tekanan atsmofer.

Oleh karena perbedaan tekanan terlampau kecil untuk dapat dinyatakan dalam diagram, tekanan atsmofer diumpakan juga tekanan hisap.

(29)

b. Langkah Kompresi

Pada langlah kompresi tekanan gas naik hingga tercapai

tekanan akhir kompresi,Kompersi diumpamakan dengan garis kompresi 2 – 6. Jarak vertical 1 – 6 menunjukan

tekanan akhir kompresi.

c. Pembakaran

Pada akhir langkah kompersi pembakaran dilangsungkan,tekanan gas meningkat pada isi silinder tetap dari tekanan akhir kompresi sesuai titik 6 himgga tekanan pembakaran sesuai titik 7. Tekanan pembakaran diumpamakan dengan jarak vertical 1 – 7.

d. Langkah Kerja atau Langkah Ekspansi

Ekspansi gas diumpamakan dengan garis 7 – 11 . Pada

titik 11 katup pembuangan terbuka dan gas bekas berekspansi pada isis silinder tetap hingga tekanan atmosfer . Penurunan tekanan ini diumpamakan dengan gris vertical 11 – 2.

(30)

e. Langkah Pembuangan

Akhirnya gas bekas didorong keluar dari dalam silinder oleh tekenan pada waktu langkah pembuangan.

Tekanan selama langkah pembungan adalah 0,1 bar pembungan 2–1 yang berhempitan dengan garis atmosfer.

2.3.3 Siklus Motor 2 Langkah

Gambar 2.4. Siklus Motor 2 Langkah

Gambar 2.4 adalah diagram tekanan isi teroritis motor dua tak. Kompresi mulai pada titik 1 setelah penutup lubang pembuangan. Garis1 – 2 adalah garis kompresi.

Pada saat digambarkan dengan tekana titik 2, campuran terbakar dengan ledakan dan tekanan naik hingga titik 3. Garis

(31)

Garis ekspansi digambarkan dengan garis 3 – 4.

Titik 4 adalah permulaan pembuangan: gas bekas mengalir ke udara luar.

Hal ini digambarkan dengan garis 4 – 5. Titik 5 adalah permulaan pembilas.

Campuran baru mengalir kedalam silinder dan mendedak ke lubang pembungan.

Tekanan dalam silinder hampir sama dengan tekakan atmosfer. Pembilasan dan pengisian silinder digambarkan dengan garis 5 – 6 – 5. Pada saat itu proses berulang kembali.

Luas bidang diagram yang diarsir mengumpamakan pada suatu

skala tertentu kerja teoritis yang dihasilkan tiap proses kerja.

2.4 Kecepatan Putar Mesin

Kecepatan mesin (engine speed) adalah kecepatan putar dari poros engkol, yang dinyatakan dengan putaran per menit (revolution per minute/rpm). Frekuensi mesin (engine frequency) juga menunjukan besarnay putaran poros engkol, namun dalam radian per detik (radian per second). Flywheel (roda gila) dipasang dengan kegunaan untuk meredam fluktuasi dari kecepatan mesin yang disebabkan oleh gaya torsi yang terputus-putus.

(32)

Gambar 2.5. Skema Pergerakaan Piston dan Poros Engkol

Dan gambar 2.14 dapat dilihat hubungan volume dan kecepatan piston pada suatu sudut engkol dan frekuensi tertentu. Kecepatan rata-rata dari torak adalah parameter yang penting dalam merancang mesin, misalnya tegangan dan factor skala kecepatan pisto dan kecepatan mesin.

Gerakan torak adalah dua kali langkah tiap satu putaran poros engkol, sehingga terdapat hubungan :

(33)

S = panjang langkah piston (mm) Rs = kecepatan putar mesin (rpm)

2.5 Daya

Daya yang dihasilkan pada motor bakar besarnya selalu tidak konstan. Besarnya daya yang dihasilkan salah satunya tergantung pada tinggi rendahnya putaran mesin. Sehingga tinggi putaran mesin maka daya yang dihasilkan akan bertambah besar, namun putaran tertentu (putaran maksimum) daya akan mencapai maksimum, dan satelah itu besarnya daya yang dihasilkan akan menurun.

Adanya daya mekanis yang dihasilkan motor adalah :  Tenaga Indikasi (Indicated Horse Power)

Z i n V P N i d i . 45 , 0 . . .

 (hp)...(Ref. Arismunandar W, hal 9 )

Keterangan :

Ni = Daya indikasi (indicated horse power) (hp)

Pi = Tekanan indikasi (kg/cm2)

Vd = Volume langkah (m3)

n = Putaran poros engkol (rpm) i = Jumlah silinder

(34)

 Tenaga Pada Mechanical Losses (rugi-rugi mekanik) Z i n V P N m d m . 45 , 0 . . .

 (hp) ...( Ref. Arismunandar W, hal 12 )

Keterangan :

Nm= Tenaga yang hilang (hp)

Pm = Rugi tekanan (N/m2)

 Tenaga Efektif (Brake Horse Power)

Z i n V P N b d b . 45 , 0 . . .

 (hp)...( Ref. Arismunandar W, hal 12 )

Keterangan :

Nb= Daya efektif (brake horse power) (hp)

Pc = Tekanan efektif (N/m2)  Efisiensi Mekanik Nb= Ni– Nm % 100 x N N N i m i m  

 ...( Ref. Arismunandar W, hal 12 )

Sehingga % 100 x N N i b m 

 ...( Ref. Arismunandar W, hal 12 )

(35)

2.6 Bahan bakar minyak

Bahan bakar minyak yang berasal dari minyak bumi yang mengandung senyawa hidrokarbon yang terdiri dari atom hidrogen dan atom karbon merupakan jenis bahan bakar yang paling banyak digunakan pada motor bakar piston, baik

Spark Ignition Engine (SI) maupun Compresion Ignition Engine (CI). Pada

senyawa hidrokarbon, atom hidrogen dan atom karbon dihubungkan oleh suatu rantai ikatan yang dapat mempengaruhi sifat fisik dan sifat kimia dari hidrokarbon itu sendiri. Selain hidrokarbon, minyak bumi juga mengandung sulfu, oksigen dan nitrogen.

Pada bahan bakar untuk mesin SI kita mengenal angka oktan. Suatu bahan bakar diukur dengan mesin CFR (Coordinating Fuel Research), yaitu sebuah mesin penguji yang perbandingan kompresinya dapat diubah-ubah. Disalam pengukuran itu ditetapkan kondisi standar opersinya (putaran, temperature tekanan, kelembapan udara masuk, dan sebagainya).

(36)

Gambar 2.6. Grafik prestasi sebuah motor bensin

2.7 Proses Pembakaran

Pembakaran pada motor bakar torak adalah proses reeaksi kimia antara bahan bakar dan oksigen yang terjadi didalam ruang bakar, yang menghasilkan energi kalor. Oksigen ini diperoleh dari campuran bahan bakar dengan udara yang masuk kedalam mesin. Komposisi dari udara tersebut sebagian besar tergantung oksigen dan nitrogen serta sebagian kecil dari udara tersebut

(37)

Tabel 2.1. Komposisi Udara

Nama Simbol Mol Berat Oksigen Nitrogen Argon Karbondioksida Gas lain Total udara O2 N2 A CO2 -32,0 28,02 40,0 44,0 -28,95

Adapun reaksi pembakaran bahan bakar hidrokarbon secara umum adalah: CnHm+ (n+m) (O2+ 3,764 N2) nCO2+ m/2 H2O + 3.674 (n+m/4) N2(2.11)

Sedangkan reaksi pembakaran antara bahan bakar bensi dengan karbon adalah:

C8H18+

2 25

02 8 CO2+ 9 H2O

Persamaan reaksi kimia di atas menunjukkan reaksi pembakaran yang sempurna dari 1 mol bahan bakar. Selama proses pembakaran, senyawa hidrokarbon terurai menjadi senyawa-senyawa hidrogen dan karbon yang masing-masing bereaksi dengan oksigen membentuk CO2dan H2O.

Pada saat proses pembakaran dimana terdapat kelebihan udara, α > 1, gas hasil pembakaran akan mengandung O2, maka reaksi pembakaran di atas akan

berubah menjadi :

(38)

Dimana :

α = koefisien kelebihan udara x = jumlah mol pada sisa oksigen

= 0,5 [ 2α (n + ¾) – (2n + m/2) ]

Untuk komposisi campuran bahan bakar dan udara dimana α<1, maka akan terjadi kekurangan O2 untuk proses pembakaran. Sehingga membuat reaksi

pembakaran berlangsung tidak sempurna. Akibat kekurangan ini, akan terbentuk gas CO serta terdapat sisa gas H2 dan hidrokarbon HC yang belum sempat

terbakar. Reaksi ini dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut : CnHm+ α (O2+3,764 N2) bCO2+cH2O+dN2+eCO+fH2+gHC... (2.13)

Jumlah mol dari masing-masing gas buang tersebut dapat diketahui melalui pengukuran dan analisa gas buang.

Nitrogen tidak berperan pada proses pembakaran, namun pada temperatur yang tinggi nitrogen akan bereaksi membentuk senyawa NO. Setelah proses pembakaran, NO ini masih bereaksi dengan oksigen membentuk NO2, yang

merupakan gas berbahaya bagi kesehatan.

2.8 Perbandingan Udara – Bahan Bakar

Perbandingan antara massa udara untuk pembakara dengan massa bahan bakar disebut perbandingan udara – bahan bakar atau air fuel ratio (AFR). Secara teoriritis AFR berperan penting dalam kesempurnaan pembakaran yang

(39)

Besarnya AFR adalah : m2 AFR = ...(2.14) mf mf AFR = ...(2.15) mf Keterangan :

ma= massa udara yang dibutuhkan untuk pembakaran (kg)

mf= massa bahan bakar yang dipergunakan untuk proses pembakaran (kg)

Perbandingan yang biasa dipakai untuk mesin konvensional SI yang menggunakan bahan bakar bensin adalah 12≤ A/F ≤ 18(0,056≤ F/A ≤ 0,083)(5)

Gambar 2.7. Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin dan AFR untuk motor dan motor bensin

(40)

Dari gambar. 2.8. diatas terlihat bahwa AFR pada motor bensin mempunyai kecenderungan meningkatkan dengan naiknya putaran mesin sampai nilai tertentu. Kemudian akan kembali turun setelah mencapai harga AFR tertinggi tersebut. Dan untuk motor diesel mempunyai kecenderungan yang berbeda dan mempunyai harga AFR yang lebih tinggi daripada motor bensin.

2.8.1 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Konsumsi bahan bakar spesifik adalah banyaknya bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan satuan daya:

Sƒc(mg/s) ) 8 3 2 2 ( 8 70 515 3 , 7365 18 2 x x x x x x   ………....(2.16.)

2.9 Emisi Gas buang

Emisi gas buang dapat didefinisikan sebagai gas sisa yang dibuang oleh kendaraan bermotor. Gas sisa yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor tidak hanya melalui system pembuangannya akan tetapi sebenarnya ada sumber lain yaitu evaporasi sistim bahan bakar, dan emisi dari dalam tangki bahan bakar sendiri terdiri dari beberapa senyawa hidrokarbon yang terjadi pembakaran sempurna dengan oksigen yang akan menghasilkan karbondioksida (CO2) dan air

(H20) yang tidak berbahaya bagi kesehatan umat manusia dan lingkungan. Tetapi

(41)

Udara yang dibutuhkan untuk pembakaran dalam ruang bakar diambil dari udara bebas, dimana pada udara bebas mengandung 78% nitrogen, sehingga pada gas buang mengandung polutan NOx. Sebenarnay pada temperatur rendah,

nitrogen tidak bereaksi dengan oksigen sshingga polutan NOx tidak dihasilkan

oleh reaksi pembakaran, tetapi pada temperatur lebih dari 1800 °C, nitrogen akan bereaksi dengan oksigen pada saat pembakaran sehingga menghasilkan polutan NOx.

Sedangkan untuk polutan karbon monoksida (CO) dapat dihasilkan oleh reaksi pembakaran yang terjadi adanya temperatur yang rendah pada sekeliling dinding silinder (quenching) dan ketidak seimbangan campuran antara udara dengan bahan bakar dalam ruangan bakar. Dengan adanya temperatur yang rendah disekitar dinding silinder maka pembakaran sulit terjadi karena api sulit mencapai kedinding silinder.

(42)

2.9.1. Pembentukan karbon monoksida (CO)

Karbon monoksida adalh suatu gas yang dihasilkan oleh reaksi pembakaran yang kurang sempurna karena kekurangan oksigen pada saat pembakaran atau kurang lamanya waktu pembakaran. Secara teoritis gas CO2 tidak akan terbentuk bila campuran udara dengan bahan bakar pada saat terjadi reaksi pembakaran lebih dari 16 : 1 (campuran miskin).

Prosentase gas CO yang dihasilkan oleh mesin akan meningkat jika mesin tersebut dalam kondisi langsam (iddle) dan akan berkurang seiring meningkatnya putaran mesin. Dan data yang sudah sebelumnya bahwa pada kendaraan penumpang kadar emisi gas CO lebih dari 7% dengan campuran udara – bahan bakar kaya dan hanya 1,25% untuk campuran stoikiometri. Konsentrasi CO akan jadi lebih rendah pada saat kendaraan berakselerasi dan pada saat kendaraan tersebut berjalan dengan konstan.

Sebenarnya gas CO dapat diubah menjadi CO2dengan jalan

reaksi oksidasi, yaitu :

2 CO + O2 2 CO2

Dimana reaksi diatas tersebut dalam reaksi lambat, sehingga tidak dapat mengubah selama CO menjadi CO2.

(43)

2.9.2. Pembentukan Hidrokarbon (HC)

Hidrokarbon yang tidak terbakar merupakan hasil langsung dari pembakaran yang tidak sempurna. Disamping dari hasil pembakaran yang tidak sempurna, hidrokarbon berasal dari penguapan bahan bakar, baik dari sistim bahan bakar itu sendiri, maupun dari tangki bahan bakar. Penguapan bahan bakar ini akan membentuk gas HC yang dilepaskan ke atmosfir. Pada saat campuran udara – bahan bakar dipanaskan pada tempratur yang tinggi dalam ruang bakar, maka akan teroksidaasi secara cepat, sehingga terjadi pembakaran yang tidak sempurna dan terdapat bagian dari bahan bakar yang tidak terbakar.

Factor-faktor yang mempengaruhi kadar HC dalam emisi gas buang kendaraan bermotor antara lain adalah :

1. AFR yang tidak tepat

Kandungan HC dalam emisi gas buang akan meningakat seiring dengan semakin kayanya campuran udara – bahan bakar. Hal ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak sempurna, karena jika campuran semakin kaya maka jumlah udara dalam campuran akan semakin sedikit yang mengakibatkan kuranganya udara untuk menunjang proses pembakaran. Dengan demikian bahan bakar tidak terbakar seluruhnya dan keluar bersamaan dengan gas buang.

(44)

2. Valve (Overlap Blow By)

Adanya saatnya ketika piston sedang mengalami langkah kompresi, katup hisap dan buang belu menutup secara sempurna, sehingga ada sebagian campuran udara –bahan bakar yang ikut terbuang keluar.

3. Rasio Kompresi Yang Terbuang Rendah

Ketika kendaraan mengalami deslerasi atau perlambatan, secara otomatis katip gas udara yang terhisap kedalam silinder. Pada saat yang sama terdapat sisa bahan bakar sidalam saluran katup masuk kedalam silinder. Karena kautp render dalam silinder dan campuran udara bahan bakar dalam silinder relative kaya. Dengan rasio komoresi akan mengakibatkan proses penyalaan menjadi kurang sempurna sehingga pembakaran menjadi kurang sempurna pula.

4. Quenching

Faktor lain yang mempengaruhi komsentrasi HC dalm gas buang adalah daerah pendingin (quenching). Pada daerah

(45)

suatu daerah dimana tempratur nyala api akan menurun secara dratis karena proses penyebaran panas sebelum nyala api sampai ke dinding silinder dank arena perpindahan panas ke dinding silinder terlalu besar.

2.9.3 Pembentukan Oksigen Nitrogen (NOx)

Oksigen nitrogen juga ditemukan dalam emisi gas buang pada kendaraan bermotor yang berupa nitrogen oksida (NO) atau nitrogen dioksida (NO2). Nitrogen merupakan gas yang bersifat stabil (inert) jika dalam kondisi normal. Pada umunmya NO yang terdapat dalam emisi gas buang kendaraan bermotor terjadi justru pada saat pembakaran sempurna, berbeda dengan proses pembentukan CO dan HC. Karena pada proses pembakaran sempurna, temperatur cukup tinggi untuk dapat terbentuknya NOx.

Jika tempereatur dalam ruang bakar relative rendah (< 1800°C ) maka O2 dan N2 akan keluar ke atmosfir dalam bentuk unsure sendiri-sendiri.

NOx yang terdapat dalam emisi gas buang kendaraan

bermotor biasanya sebagian besar berupa NO yang terbentuk menurut reaksi sebagai berikut :

N2 + O2 → 2 NO

NO kemudian bereaksi dengan O2 dari udara luar menjadi : 2 NO + O2 → 2 NO2

(46)

Faktor utama yang mempengaruhi konsentrasi NO dalam emisi gas buang adalah diantaranya temperatur maksimum dalam ruang bakar dan perbandingan udara bahan bakar (AFR). Konsentrasi NO, maksimum pada ratio antara 14 : 1 sampai 16 : 1. Cara-cara yang dilakukan untuk menekan konsentrsai NOx anatara lain adalah dengan mengupayakan agar temperatur dalam ruang bakar tidak mencapai 1800°C atau mengupayakan agar waktu ruang bakar untuk mencapai temperatur maksimum T sesingkat mungkin. Selain itu, untuk mengurangi konsentrasi NO dalam emisi gas buang adalah dengan mengurangi konsentrasi oksigen untuk pembakaran.

2.10 Pengaruh Emisi Gas Buang Terhadap Lingkungan

Secara umum pengaruh emisi gas buang terhadap lingkungan dapat dikelompokkan kedalam 5 kategori, yaitu :

1. Pengaruh terhadap kesehatan dan keselamatan manusia. 2. Pengaruh terhadap tumbuhan dan binatang.

3. Penagruh terhadap material dan bangunan.

4. Pengaruh terhadap gangguan baut an nilai estetika. 5. Pengaruh terhadap ekosistem (udara, tanah, dan air).

(47)

1 CO (Karbon Monoksida).

Senyawa karbon monoksida dapat mengakibatkanantara lain gejala kekurangan oksigen dalam darah terjadinya sesak nafas, sakit kepala, dan dalam akumulasi yang cukup tinggi mengakibatkan kematian.

Gambar 2.9 Kadar Konsentrasi Dari HC, CO, NO Pada Sistem Pembaungan Mesin SI Yang Dipengaruhi Oleh Perbandingan Bahan Bakar Dengan Udara

2 Pb (Timbal atau Timah Hitam)

Timbale atau timah hitam merupakan logam barat yang bila terhisap tidak bisa hilang dari dalam tubuh manusia.

(48)

3 HC (Hidro Carbon)

Hidro corbon dalam tubuh manusia dapat menyebabkan antara lain rusaknya jaringan lemak dalam tubuh dan tergantunya fungsi hati.

4 SOx(Sulffur Oksida)

Sulfur oksida dalam tubuh manusia dapat mengakibatkan terjadinya pada sistim pernapasan manusia atau bahkan dapat menyebabkan terjadinya bronchitis.

5 NOx(Nitrogen Oksida)

Nitrogen oksida merupakan gas yang berbahaya karena mengganggu saraf pusat. Dengan adanya O2 akan bereaksi

membetuk NO2 yang mengeluarkan bau yang merangsang dan

dapat menyebabkan edema paru-paru bronchitis. NO2da;lam tubuh

manusia dapat mengakibatkan terganggunya kinerja haemoklobin dan darah sehingga dapat menyebabkan lemas atau bahakn dan rusak organ dalam paru-paru.

(49)

mengganggu pernapasan dan dapat mengganggu proses metabolisme tubuh.

2.10.1 Kabut Asap

Reaksi kimia yang terjadi antara unsur nitrogen oksida (NO) dengan hidro karbon (HC) yang dipengaruhi oleh radiasi sinar ultra violet menyebabkan kabut asap diudara, dan biasanya terjadi pada saat cuaca panas atau pada hari-hari musim panas. Kabut asap yang terjadi akibat dari emisi gas buang ini sangat merugikan manusia dan lingkungan karena dapat mengakibatkan terjadinya antara lain :

□ Iritasi mata dan gangguan pernapasan

□ Berkurangnya jarak pandang tertama bagi para pengendara kendaraan.

□ Kerusakan kehidupan tumbuhan karena proses fotosintesis terganggu.

Untuk mengurangi resiko terjadinya kabut asap akibat dari emisi gas buang teritama NO dan HC dapat dilakukan dengan cara mengubah unsur-unsur tersebut menjadi lebih tidak berbahaya bagi lingkungan. Untuk melakukan hal tersebut dapat dipasang suatu

(50)

alat katalisator pada sistim gas buang kendaraan bermotor yang disebut catalytic konferter.

Gambar 2.10 Jalur Pembentukan Melalui Proses Fotokimia

2.10.2 Hujan Asam

(51)

Konsentrasi asam di atmosfir yan terlalu tinggi akan mengubah keseimbangan pH yang ada sehingga akan menyebabkan kerusakan pada kehidupan tumbuhan, kerusakan struktur bangunan, kerusakan tanah, korosi, dan lain-lain.

2.10.3 Penipisan Lapisan Ozon

Lapisan ozon (O3) di atmosfir sangat berparan penting

dalam mengurangi efek radiasi sinar ultra violet dan dari matahari. Adanya reaksi kimia antara chloro fluoro karbon (CFC), hidro karbon dan oksida nitrogen menyebabkan lapisan ozon terserap karena reaksi tersebut memerlukan O3 sebagai perantaranya.

Akibat dari penyerapan tersebut maka akan terjadi penipisan ozon sehingga initensitas radiasi sinar ultra violet yang sampai ke permukaan bumi menjadi sangat tinggi.

2.10.4 Efek Rumah Kaca (Green House Effect)

Adanya kabut asap pada permukaan bumi mengakibatkan permukaan bumi seakan-akan diselimuti oleh suatu lapisan yang menyebabkan panas matahari yang sudah masuk bumi tidak dapat dipantulkan kembali keluar karena lapisan tersebut menghalanginya, sehingga terjadi pemanasan global dibumi.

(52)

BAB III

METODE PENGUJIAN

3.1 Mesin-mesin dan Alat Uji

Persiapan mesin serta alat uji harus dipersiapkan sebelum dilakukan pengujian. Kendaraan uji yang dipersiapkan yaitu :

a. Bajaj 2 tak b. Bajaj 4 tak

Alat-alat serta bahan-bahan pengujian adalah sebagai berikut : a. Alat uji emisi ( Gas Analyzer )

b. Stopwatch

(53)

3.2 Spesifikasi Kendaraan Uji 3.2.1 Spesifikasi Bajaj 2 Tak

Merek : Bajaj

Tahun Pembuatan : 1970 Kapasitas : 150 cc

Torsi Maks : 7.5 Nm / 3500 rpm Tenaga Maks : 7.1 kw / 4500 rpm Bahan Bakar : Bensin campur oli 2 tak Transmisi : 4 Kecepatan manual

(54)

3.2.2 Spesifikasi Bajaj 4 Tak

Merek : Re - Bajaj Tahun Pembuatan : 2004

Power Maks : 7.2 Ps / 8000 rpm Kapasitas : 110 cc

Bahan Bakar : Bensin Murni Transmisi : 4 Kecepatan manual

(55)

3.3 Deskripsi Alat-alat Uji 3.3.1 Odometer

Odometer adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan serta jarak tempuh kendaraan.

Gambar 3.3. Odometer

3.3.2 Stopwatch

Stopwatch disini digunakan untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakar dan laju percepatan/akselerasi kendaraan.

Stopwatch yang digunakan dan spesifikasi teknisnya adalah

sebagai berikut :

Nokia 6610 dengan range 0 s/d 60 s, dan fasilitas

(56)

3.3.3 Gas Analyzer

Gas analyzer adalah alat uji untuk mengukur volume gas

dari emisi gas buang yang dihasilkan.

Merek / Tipe : OPTIMA 4040 Tegangan Listrik : 220/240 V

Gambar 3.4. Gas Analyzer OPTIMA 4040

3.3.4 Gelas Ukur

Pada pengujian ini gelas ukur digunakan untuk mengukur volume bahan bakar yang dikonsumsi mesin selama pengujian.

(57)

Gambar 3.5. Gelas Ukur dengan Kapasitas 100 ml

3.4 Prosedur Pengujian

Pengujian bentuk bajaj 2 Tak dilakukan di bengkel pelaksana. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui akselerasi dan konsumsi bahan bakarnya. Pengujian yang sama juga dilakukan pada bajaj 4 Tak di bengkel pelaksana.

3.4.1 Pengujian Konsumsi Bahan Bakar

Gelas ukur yang sudah diisi dengan bahan bakar sebanyak 100 ml dituangkan ke dalam jirigen yang berfungsi sebagai tanki bahan bakar. Hal ini dilakukan karena mengingat sehingga harus langsung disalurkan pada karbulator seperti skema berikut ini :

(58)

Gambar 3.6. Skema Saluran Konsumsi Bahan Bakar

Setiap 100 ml digunakan pada variasi kecepatan berbeda secara konstan dengan metode seperti berikut :

Gelas Ukur

Jirigen (tangki)

Saluran supply

(59)

3.4.2 Pengujian Akselerasi Pada Jalan Raya

Setiap kali pengujian akselerasi selalu dimulai dari titik berhenti. Pengujian yang dilakukan meliputi kecepatan :

 0 – 20 km/jam  0 – 30 km/jam  0 – 40 km/jam  0 – 50 km/jam  0 – 60 km/jam

3.4.3 Pengukuran Emisi Gas Buang

Sebelum dilakukan pengukuran emis gas buang maka dilakukan test awal (pelimary test) dengan menginjak pedal gas hingga putaran maksimal sebanyak 3 kali untuk mengurangi kotoran di dalam sistem knalpot. Pengujian ini dilakukan hanya pada tingkat putaran tertentu. Tingkat putaran yang dilakukan untuk pengujian adalah pada putaran sebagai berikut :

 Putaran 3000 rpm.  Putaran 5000 rpm .

(60)

BAB IV

HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN

4.1 Hasil Pengujian Pada Bajaj 2 Tak

Adapun hasil yang diperoleh dari setiap pengujian dapat dilihat pada data berikut :

4.1.1 Hasil Pengujian Konsumsi Bahan Bakar A. Pengujian Pertama

Pada pengujian pertama, kecepatan yang diambil 20 km/jam dengan bahan bakar bajaj 2 tak.

(61)

Tabel 4.1. Konsumsi Bahan Bakar Bajaj 2 Tak dengan Kecepatan 20 km/jam

Kecepatan km/jam

Volume bahan

bakar (ml) Percobaan Waktu (S)

20 100 I 231 20 100 II 220 20 100 III 218 20 100 IV 227 20 100 V 223 B. Pengujian Kedua

Pada pengujian kedua, kecepatan yang diambil 30 km/jam dengan volume bahan bakar 100 ml.

Volume bahan

30 100 I 141

30 100 II 137

30 100 III 145

30 100 IV 149

(62)

C. Pengujian Ketiga

Pada pengujian kedua, kecepatan yang diambil 40 km/jam dengan volume bahan bakar 100 ml.

Volume bahan

40 100 I 97 40 100 II 99 40 100 III 102 40 100 IV 93 40 100 V 103 4.1.2 Pengujian Akselerasi A. Pengujian Pertama

Pada pengujian ini percepatan yang diambil adalah dengan kecepatan dari 0-20 km/jam.

Tabel 4.4. Akselerasi 0-20 km/jam Kecepatan

km/jam Gigi

Waktu (S)

(63)

B. Pengujian Kedua

Tabel 4.5. Akselerasi 0-30 km/jam Kecepatan km/jam Gigi Waktu (S) 0-30 2 11 0-30 2 12 0-30 2 11 C. Pengujian Ketiga

Tabel 4.6. Akselerasi 0-40 km/jam Kecepatan km/jam Gigi Waktu (S) 0-40 3 15 0-40 3 16 0-40 3 17

(64)

D. Pengujian Keempat

Tabel 4.7. Akselerasi 0-50 km/jam Kecepatan km/jam Gigi Waktu (S) 0-50 4 18 0-50 4 20 0-50 4 20 E. Pengujian Kelima

Tabel 4.8. Akselerasi 0-60 km/jam Kecepatan km/jam Gigi Waktu (S) 0-60 4 24 0-60 4 25

(65)

4.1.3 Hasil Pengujian Emisi Gas Buang

Tabel 4.9 Emisi Gas Buang

Emisi

RPM CO (%) HC (ppm) CO2(%) NO (ppm)

3000 7,98 1252 6,08 67

5000 6,32 1586 7,64 75

4.2 Hasil Uji Pada Bajaj 4 Tak

Adapun hasil yang diperoleh dari setiap pengujian dapat dilihat pada data berikut :

4.2.1 Hasil Pengujian Konsumsi Bahan Bakar A. Pengujian Pertama

Pada pengujian ini kecepatan yang dipakai adalah 20 km/jam dengan volume bahan bakar 100 ml.

Volume bahan

20 100 I 514

(66)

20 100 III 521

20 100 IV 515

20 100 V 519

Pada pengujian ini kecepatan yang dipakai 30 km/jam dengan volume bahan bakar 100 ml.

Volume bahan

30 100 I 141 30 100 II 137 30 100 III 145 30 100 IV 149 30 100 V 139 C. Pengujian Ketiga

(67)

Volume bahan

40 100 I 247

40 100 II 244

40 100 III 243

40 100 IV 249

40 100 V 241

4.2.2 Hasil Pengujian Akselerasi A. Pengujian Pertama

Pada pengujian ini laju percepatan yang diambil dengan kecepatan dari 0-20 km/jam.

(68)

Tabel 4.14. Akselerasi 0-30 km/jam Kecepatan km/jam Gigi Waktu (S) 0-30 2 14 0-30 2 14 0-30 2 14 C. Pengujian Ketiga

Tabel 4.15. Akselerasi 0-40 km/jam Kecepatan km/jam Gigi Waktu (S) 0-40 3 18 0-40 3 19

(69)

D. Pengujian Keempat

Tabel 4.16. Akselerasi 0-50 km/jam Kecepatan km/jam Gigi Waktu (S) 0-50 4 23 0-50 4 24 0-50 4 25 E. Pengujian Kelima

(70)

4.2.3 Hasil Pengujian Emisi Gas Buang

Tabel 4.18 Emisi Gas Buang Emisi

RPM CO (%) HC (ppm) CO2(%) NO (ppm)

3000 7,55 1466 4,57 89

5000 4,18 462 7,08 63

4.3 Analisa Hasil Uji

4.3.1 Analisa Hasil Uji Konsumsi Bahan Bakar

Bila kita perhatikan antara tabel 4.1 dengan tabel 4.10 dan tabel 4.2 dengan tabel 4.11, kemudian tabel 4.3 dengan tabel 4.12 maka akan terlihat perbedaan-perbedaan. Dari tabel 4.1 konsumsi rata-rata 223,8 s / 100 ml bahan bakar sedangkan dari tabel 4.10 konsumsi rata-rata 517,2 s / 100 ml bahan bakar.

Dari tabel 4.2 konsumsi rata-rata 142.2 ml/s sedangkan dari tabel 4.11 konsumsi rata 332.8 ml/s. Dari tabel 4.3 konsumsi rata-rata 98.8 ml/s. Sedangkan dari tabel 4.12 konsumsi rata-rata-rata-rata 244.8 ml/s.

(71)

223.8 142.2 98.8 517.2 332.8 244.8 0 100 200 300 400 500 600 20 30 40

Tingkat kecepatan (Km/Jam)

L a ju K o n s u m s i (m l/ s ) 2 Tak 4 Tak

Gambar 4.1. Diagram Konsumsi Bahan Bakar Bajaj 2 Tak & 4 Tak Untuk Berbagai Tingkat Kecepatan

Dari diagram di atas terlihat bahwa waktu yang diperlukan untuk menghabiskan 100 ml bahan bakar untuk bajaj 4 Tak lebih lama bila dibandingkan dengan 2 Tak lebih lama bila dibandingkan dengan 2 Tak. Hal ini terjadi karena proses 1 siklus bajaj 4 Tak lebih panjang dibandingkan dengan bajaj 2 Tak sehingga hanya memerlukan sedikit bahan bakar.

Hasil uji akselerasi untuk kecepatan 0-20 km/jam dari tabel 4.4 waktu tempuh rata-ratanya 8 s sedangkan dari 4.13 waktu tempuh rata-ratanya 10 s. Untuk kecepatan 0-30 km/jam dari tabel

(72)

4.5 waktu tempuh rata-ratanya 11.3 s sedangkan dari tabel 4.14 waktu tempuh rata-ratanya 14.3 s.

Untuk kecepatan 0-40 km/jam dari tabel 4.6 waktu tempuh rata-ratanya 16 s dan dari tabel 4.15 waktu tempuh rata-ratanya 18.6 s. Kemudian untuk kecepatan 0.50 km/jam dari tabel 4.7 waktu tempuh rata-ratanya 19.3 s sedangkan dari tabel 4.16 waktu tempuh rata-rata 24 s. Untuk kecepatan 0-60 km/jam dari tabel 4.8 waktu tempuh rata-ratanya 24.6 s sedangkan dari tabel 4.17 waktu tempuh rata-ratanya 30.6s.

Gambar 4.2. Diagram Akselerasi Bajaj

Diagram tersebut memperlihatkan bahwa bajaj 2 Tak

8 11.3 16 19.3 24.6 10 14.3 18.6 24 30.6 0 5 10 15 20 25 30 35 0-20 0-30 0-40 0-50 0-60

Tinggi Kecepatan (km/jam)

Wa k tu (s ) 2 Tak 4 Tak

(73)

7.98 6.32 7.55 4.16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3000 5000 n (rpm) C o (% ) 2 Tak 4Tak

cepat dibandingkan dengan mesin bajaj 4 Tak yang membuat tenaga maksimal pada bajaj 2 Tak dapat dengan cepat dicapainya.

4.3.2 Analisa Hasil Uji Emisi Gas Buang A. CO

Dari 4 kali pengambilan data, volume CO yang didapat pada putaran 3000 rpm pada mesin 2 Tak 7,55% sedangkan pada waktu 4 Tak 6%. Dan pada putaran 5000 rpm pada mesin 2 Tak 6,32%. Sedangkan pada mesin 4 Tak 4,18%.

Gambar 4.3. Diagram CO Pada Bajaj

Terlihat bahwa volume CO pada bajaj 2 Tak maupun bajaj 4 Tak mengalami penurunan volume. Hal ini dimungkinkan

(74)

1252 1586 1466 462 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 3000 5000 n (rpm) H c (p p m ) 2 Tak 4Tak

terjadi karena pembakaran pada putaran tinggi merupakan pembakaran yang mendekati sempurna.

B. HC

Terlihat pada data di bawah, HC pada putaran 3000 rpm mesin 2 Tak 1252 ppm sedangkan pada mesin 4 Tak 1466 ppm. Pada putaran 5000 rpm mesin 2 Tak 1586 ppm, sedangkan pada mesin 4 Tak 462 ppm.

(75)

6.08 7.64 4.57 7.08 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3000 5000 n (rpm) C o 2 (% ) 2 Tak 4Tak

bahan bakar yang tidak terbakar sempurna bila dibandingkan dengan bajaj 4 Tak.

C. CO2

Untuk pengujian CO2terlihat pada putaran 3000 rpm mesin 2

Tak 6,08% sedangkan mesin 4 Tak 4,57%. Pada putaran 5000 rpm mesin 2 Tak 7,64% sedangkan pada mesin 4 Tak 7,08%.

Gambar 4.5. Diagram CO2Pada Bajaj

Dari gambar tersebut CO2 pada bajaj 2 Tak maupun bajaj 4

(76)

67 75 89 63 0 20 40 60 80 100 3000 5000 n (rpm) N O (ppm ) 2 Tak 4Tak

oleh pembakaran yang mendekati sempurna menyebabkan CO dapat berubah menjadi CO2.

D. NO

Terlihat pada gambar 4.6 pengujian NO pada putaran 3000 rpm mesin 2 Tak 67 ppm dan pada mesin 4 Tak 63 ppm. Sedangkan pada putaran 5000 rpm mesin 2 Tak 75 ppm dan pada mesin 4 Tak 68 ppm.

(77)

Dari gambar di atas NO pada bajaj 2 Tak mengalami peningkatan volume yang dimungkinkan disebabkan oleh temperatur yang lebih tinggi.

Sebagai bahan pertimbangan dalam pengujian Emisi Gas Buang di bawah ini terdapat grafik hasil penelitian pada bajaj 2 Tak.

(78)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian pada bajaj tersebut, terdapat perubahan kinerja mesin dan emisi gas buang antara mesin 4 Tak dengan mesin 2 Tak:

1. Untuk pengujian konsumsi bahan bakar, bajaj 4 Tak lebih baik/irit dibandingkan dengan bajaj 2 Tak. Pada pengujian pertama dengan tingkat kecepatan 20 km/jam bajaj 4 Tak 2,31 % lebih hemat bahan bakarnya dibandingkan dengan bajaj 2 Tak untuk konsumsi 100 ml bahan bakar. Untuk 30 km/jam, bajaj 4 Tak 2,34 % lebih hemat bahan bakarnya dibandingkan dengan bajaj 2 Tak. Sedangkan untuk

(79)

kecepatan 0-20 km/jam bajaj 2 Tak 0,8 % lebih cepat dari pada bajaj 4 Tak. Untuk tingkat kecepatan 0-30 km/jam bajaj 2 Tak 0,81 % lebih cepat dibandingkan bajaj 4 Tak. Untuk tingkat kecepatan 0-40 km/jam, bajaj 2 Tak lebih baik 0,86 % dari pada bajaj 4 Tak. Sedangkan untuk tingkat kecepatan 0-50 km/jam bajaj 2 Tak lebih cepat 0,8 % dari pada bajaj 4 Tak. Dan untuk kecepatan 0-60 km/jam, bajaj 2 Tak 0,8 % lebih cepat.

3. Untuk pengujian Co, bajaj 4 Tak pada putaran 3000 rpm 0,43 % lebih baik dari pada bajaj 2 Tak. Sedangkan pada putaran 5000 rpm bajaj 4 Tak 2,14 % lebih baik daripada bajaj 2 Tak.

4. Untuk pengujian HC, bajaj 4 Tak menghasilkan 1,17 % lebih banyak HC dari pada bajaj 2 Tak pada putaran 3000 rpm. Sedangkan pada putaran 5000 rpm bajaj 2 Tak menghasilkan 0,29 % lebih banyak dari pada bajaj 4 Tak.

5. Untuk pengujian CO2 pada putaran 3000 rpm bajaj 2 Tak

menghasilkan 1,51 % lebih banyak CO2 dari pada bajaj 4 Tak. Dan

pada putaran 5000 rpm bajaj 4 Tak menghasilkan 0,56 % lebih sedikit dari pada bajaj 2 Tak.

6. Untuk pengujian NO pada putaran 3000 rpm bajaj 2 Tak meghasilkan 1,33 % lebih sedikit NO dari pada bajaj 4 Tak, dan pada putaran 5000 rpm bajaj 2 Tak menghasilkan pembakaran 0,86% lebih banyak NO dari pada bajaj 4 Tak.

(80)

7. Mesin bajaj 4 Tak memiliki standarisasi emisi gas buang yang lebih baik dari pada bajaj 2 Tak, walaupun kemampuan akselerasi bajaj 2 Tak lebih baik daripada bajaj 4 Tak.

8. Efisiensi konsumsi bahan bakar pada bajaj 4 Tak lebih baik daripada bajaj 2 Tak.

9. Bajaj 4 Tak secara umum dapat digunakan sebagai pengganti dari bajaj 2 Tak dalam memenuhi kebijakan langit biru yang dikeluarkan oleh Pemda DKI Jakarta.

5.2 Saran

1. Pengujian dilakukan hendaknya dengan meelakukan rekondisi mesin terlebih dahulu.

2. Dilakukan pengujian lebih lanjut untuk bajaj 4 Tak dengan volume silinder yang lebih besar lagi.

(81)

DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunandar, Wiranto, “Pengerak Mula Motor Bakar”, Edisi Kelima, Penerbit ITB, Bandung : 2002

2. Chigier, Norman, “Energi, Combustion and Environment”, Mc Braw Hill Book Company,inc, USA,1981.

3. Ferguson C., “Iternal , Combustion Engines, Aplied Tremosesciences”, John Willey Sons, New York, 1985.

4. Heywood, J.B, “Internal Combustion Engines Fundamentas”, Mc Braw Hill Book Company,inc.

5. Mahtur, M.L, Sharma, “ In Internal Combustion Engines “, 3. Edition Dhanpat Rai &Sons, Nai Srak Delhi, 1982.

6. Malee V, V,L, Sharma, R.P, “Internal Combustion Engines”, Second Edition, Mc Braw Hill Book Company,inc.

7. Obert, Edwad, f, “Internal Combustion Engines & AirPollution”, Edition, Harper & Row Publisher, USA,1973.

8. Pertamina, “Fluesfo Vehilcle, Household, Industy and Marines”, May 2002 Edition.