KAJIAN STUDI PERBANDINGAN PERFORMANSI MESIN OTTO EMPAT LANGKAH DENGAN BAHAN BAKAR PERTAMAX 92 DAN VARIASI BAHAN
BAKAR CAMPURAN PERTAMAX 92-KAPUR BARUS
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ILHAM AULIA 110401031
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2016
ABSTRAK
Angka oktan merupakan acuan untuk mengukur kualitas bensin yang digunakan sebagai bahan bakar motor bensin. Makin tinggi angka oktan maka makin rendah kecenderungan bensin untuk terjadi knocking. Zat aditif khususnya kapur barus merupakan suatu larutan kimia yang memberikan pengaruh positif untuk meningkatkan angka oktan dari bensin. Tulisan ini membahas tentang studi perbandingan performansi motor bensin kapasitas 125 CC berbahan bakar pertamax 92-kapur barus dengan komposisi zat aditif 1gr, 1,5gr, dan 2 gr. Hasil pengujian menunjukkan bahwa motor bensin yang menggunakan bahan bakar campuran zat pertamax 92-kapur barus dengan komposis 1gr, 1,5 gr, dan 2 gr zat aditif menghasilkan torsi dan daya yang lebih tinggi dari pada motor yang sama berbahan bakar pertamax 92 murni dikarenakan nilai kalor yang lebih tinggi, dan untuk konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) mengalami kenaikan di rpm 2000, 5000, dan 6000. Untuk hasil tes uji emisi menujukkan adanya partikel, hidrokarbon dan karbon monoksida yang relative lebih tinggi dikarenakan penggunaan zata ditif. Hal ini dapat di minimalisir apabila penggunaan pada saluran pembuangan emisi motor telah menggunakan katalis konverter.
Kata kunci :Pertamax 92-kapur barus, Mesinotto 4 langkah, Performansi mesin otto satu silinder.
ABSTRACT
Octane number is reference to measure quality of gasolineused as a motor fuel gasoline. The octane number progressively high, make tendency of gasoline lower to happen knocking.Additives in particular camphor is a chemical solution that provides a positive influence to increase the octane number of gasoline. This paper discusses comparison about study performance of gasoline engine capacity 125 CC fueled pertamax92-camphor with the composition of additives 1 g, 1.5 g and 2 g.The test results indicate that the motor gasoline usefuel mixture of substances pertamax92-camphor with compositions of additives 1 g, 1.5 g, and 2 g produce more torque and higher power than the same engine fueled purely pertamax92 due to higher heating value, and for specific fuel consumption (SFC) be through increase in rpm 2000.5000, and 6000. The result of the emission test is shown that their particles, hydrocarbons and carbon monoxide are relatively higher cause using of additives. This result can be minimized if application of the sewer emissions motor using a catalytic converter.
Keywords: PERTAMAX 92-camphor, otto engine 4 stroke, single-cylinder performance otto engine.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT atas segala karunia, kesehatan dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Kajian Studi Perbandingan Performansi Mesin Otto Empat Langkah Dengan Bahan Bakar Pertamax 92 dan Variasi Bahan Bakar Campuran Pertamax 92-Kapur Barus”.
Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua tercinta,IbundaIisaisyahdanAyahanda Edi Satrio (Alm) yang telah memberikan segala dukungan tak terhinggabaik dukungan moril dan materil.
2. BapakIr. MulfiHazwi, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen Ketua Jurusan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4. Abangdasenioren 2009, 2010, yang telah banyak membagikan ilmunya kepada penulis.
5. Seluruh Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin.
6. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya untuk stambuk 2011, yang telah banyak memberikan dukungan dan sharing dalam penyelesaian skripsi ini.
7. Kakak-kakakku tercinta Inggit Tiarni, Imam Mutaqinyang terus mendukung dan memberikan motivasi hingga skripsi ini selesai.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik maupun dari segi materi. Oleh sebab itu, demi penyempurnaan skripsi ini kritik dan saran sangat penulis harapkan.
Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pada khususnya.
Medan, Agustus 2016 Penulis,
NIM : 110401031 IlhamAulia
DAFTAR ISI
BAB HALAMAN
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR NOTASI ... xii
I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Pengujian ... 3
1.3 Ruang Lingkup Pengujian ... 3
1.4 Sistematika Penulisan ... 4
II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Motor Bakar ... 5
2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar Empat langkah ... 6 2.3 Komponen Motor Bakar yang Mempengaruhi Proses
Pembakaran ... 8
2.4 Performansi Motor Bakar Empat langkah ... 12
2.4.1 Torsi (Torque) ... 13
2.4.2 Daya (Power) ... 14
2.4.3 Konsumsi Bahan bakar Spesifik (SFC) ... 14
2.4.4 Rasio Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) ... 16
2.4.5 Emisi Gas Buang ... 17
DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB HALAMAN 2.4.6 Efisiensi Termal (Thermal Efficiency) ... 18
2.5 Nilai Bahan Kalor ... 18
2.6 Pertamax 92 ... 20
2.7 Zat Aditif ... 23
2.7.1 Jenis Jenis Zat Aditif ... 23
2.7.2 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Pelumasan ... 24
2.7.3 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Distribusi Bahan Bakar dan Sistem Pembakaran ... 24
2.7.4 Manfaat Aditif pada Fungsi Bahan Bakar ... 25
2.7.5 Zat Aditif Secara Umum ... 26
2.8 Kapur Barus ... 27
2.8.1 Sejarah Kapur Barus ... 27
2.8.2 Sumber Kapur Barus ... 28
2.8.3 Kapur Barus Sebagai Zat Aditif Untuk Meningkatkan
Angka Oktan ... 29
III METODOLOGI PENELITIAN ... 30
3.1 Waktu dan Tempat ... 30
3.2 Alat dan Bahan ... 32
3.2.1 Alat ... 32
3.2.2 Bahan ... 34
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 35
3.4 Metode Pengolahan Data ... 35
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian ... 35
3.6 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ... 37
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin ... 37
3.8 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 38
DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB HALAMAN 3.9 Prosedur Penelitian AFR dan Emisi Gas Buang ... 40
IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 41
4.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 41
4.2 Pengujian Performansi Motor Bakar ... 44
4.2.1 Torsi ... 46
4.2.2 Daya ... 48
4.2.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific fuel consumption) ... 50
4.2.4 Efisiensi Termal ... 53
4.3 Pengujian Emisi Gas Buang ... 55
4.3.1 Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang ... 55
4.3.2 Kadar Karbon Dioksida (CO2) Dalam Gas Buang ... 56
4.3.3 Kadar Sisa Hidrokarbon (HC) Dalam Gas Buang ... 57
4.3.4 Kadar Sisa Oksigen (O2) Dalam Gas Buang ... 58
4.3.5 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ... 59
V KESIMPULAN DAN SARAN ... 61
5.1 Kesimpulan ... 61
5.2 Saran ... 61
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR HALAMAN
2.1 Diagram P-V Siklus Otto ... 6
2.2 Diagram T-S Siklus Otto ... 7
2.3 Prinsip Kerja Motor 4 (Empat) Langkah ... 8
2.4 Pohon Kapur ... 28
3.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 30
3.2 Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ... 31
3.3 Pengujian Torsi ... 31
3.4 Pengujian Emisi Gas Buang ... 32
3.5 Bom Kalorimeter ... 32
3.6 Sepeda Motor ... 33
3.7 Pertamax 92 ... 34
3.8 Diagram Alir Penelitian ... 36
4.1 Grafik Perbandingan Nilai kalor Atas Bahan Bakar (HHV) dengan Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar (LHV) ... 43
4.2 Grafik Massa Tarik Timbang Pegas (Kg) Vs Putaran Mesin (RPM) Vs Waktu Konsumsi 10 ml Bahan Bakar ... 45
4.3 Grafik Torsi (Nm) Vs Putaran Mesin (RPM) ... 47
4.4 Grafik Daya (Watt) Vs Putaran Mesin (RPM) ... 50
4.5 Grafik Sfc (Gr/Kwh) Vs Putaran Mesin (RPM) ... 52 4.6 Grafik Efisiensi Termal Ηth,B (%) Vs Putaran Mesin (RPM) . 54
4.7 Grafik Kadar Karbon Monoksida (CO) ... 55
4.8 Kadar Karbon Dioksida (CO2) ... 56
4.9 Kadar Hidro Karbon (PPM) ... 57
4.10 Kadar Sisa Oksigen (O2) Dalam Gas Buang ... 58
4.11 Ratio Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) ... 59
DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
Laju massa udara dalam silinder Kg/jam
Laju aliran bahan bakar Kg/jam
AFR Rasiocampuranbahanbakardanudara
B Diameter silinder mm
CV NilaiKalor Kj/Kg
F Gaya N
G Gaya gravitasi m/s2
HHV Nilaikaloratas Kj/Kg
LHV Nilaikalorbawah Kj/Kg
ma massaaliranudara per siklus Kg/cyc-cyc
n putaran rpm
nv EfisiensiVolumetris
PB Daya W
Pi Tekananudaramasukruangbakar kpa
rc Rasiokompresi
S Panjanglangkah mm
Sfc Konsumsibahanbakarspesifik g/W.jam
t waktu jam
T Torsi N.m
Ti Temperaturudaramasukruangbakar K
Vc Volume sisa m3
Vd Volume langkah m3
ηb Efisiensithermal brake
DAFTAR TABEL
TABEL HALAMAN 2.1 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Jenis Bensin
92 (Pertamax) ... 22
4.1 Data Hasil Massa Bahan Bakar (M) Dan Temperatur Air (T) Pada Bom Kalorimeter. ... 41
4.2 Data Hasil Pengujian Dan Perhitungan HHV Dan LHV ... 42
4.3 Nilai Rata-Rata Pengujian Massa Tarik Timbangan Pegas Dan Konsumsi 10 ml Bahan Bakar ... 44
4.4 Data Torsi (Nm) Vs Putaran Mesin (RPM) ... 47
4.5 Nilai Daya (Watt) Vs Putaran Mesin (RPM) ... 49
4.6 Data Massa Jenis Bahan Bakar ... 51
4.7 Data Hasil Perhitungan Laju Aliran Bahan Bakar (Ṁf) Dan Konsumsi Bakar Spesifik (Sfc) ... 51
4.8 Data Hasil Perhitungan Efisiensi Termal ... 53
4.9 Nilai Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang ... 55
4.10 Nilai Kadar Karbon Dioksida (CO2) Dalam Gas Buang ... 56
4.11 Nilai Kadar Sisa Hidro Carbon (HC) Dalam Gas Buang ... 57
4.12 Nilai Kadar Sisa Oksigen (O2) Dalam Gas Buang ... 58 4.13 Nilai Hasil Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) . 59
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini teknologi merupakan sudah menjadi kebutuhan manusia, dikarenakan dengan adanya teknologi dapat membantu dan mempermudah pekerjaan manusia. Oleh karena itu, teknologi saat ini berkembang semakin pesat terutama dibidang teknologi motor bakar. Perkembangan terjadi pada sistem pembakaran dimana sistem tersebut memiliki rasio kompresi yang tinggi sehingga perlu adanya inovasi bahan bakar yang sesuai agar proses pembakaran bekerja dengan sempurna. Di Indonesi sendiri terdapat beberapa jenis bahan bakar seperti Premium, Pertalite, Pertamax dan Pertamax Plus. Masing-masing bahan bakar ini memiliki kualitas yang berbeda-beda pada proses pembakaran di ruang bakar/combustion chamber. Pemilihan bahan bakar yang berkualitas rendah dapat menyebabkan proses pembakaran yang tidak sempurna seperti gejala detonasi/knocking, timbulnya endapan karbon dalam ruang bakar, turunnya performansi mesin, turunnya efisiensi mesin, dan sampai pada kerusakan pada komponen mesin sehingga mesin tidak dapat bekerja dengan maksimal. Oleh karena itu diperlukan bahan bakar yang mempunyai kualitas yang cukup baik.
Salah satu cara untuk meningkatkan kualitas bahan bakar adalah dengan cara menambahkan aditif ke dalam bahan bakar. Aditif ini berfungsi untuk menaikkan angka oktan bahan bakar, mengurangi pengotoran ruang bakar/endapan karbon, meminimalisir deposit di dalam sistem masukan dan mencegah pelekatan katup.[1]
Bilangan Oktan adalah bilangan yang menunjukkan karakteristik bahan bakar untuk tidak menyala sendiri karena tekanan dan temperatur ruang bakar.
Jika temperatur campuran udara-bahan bakar terlalu tinggi, campuran akan menyala sendiri tanpa membutuhkan busi atau pematik eksternal lain. Jika penyalaan sendiri terjadi pada motor bensin, maka akan dihasilkan pulsa tekanan yang lebih tinggi dibanding yang dikehendaki. Pulsa tekanan yang tinggi disebut ketukan (knock). Terdapat dua metode untuk mengetahui bilangan oktan dari bahan bakar. Metode pertama adalah metode RON (research octane number)
dimana bahan bakar diuji melalui mesin satu silinder dengan putaran mesin dan temperatur udara masuk yang lebih kecil. Metode kedua adalah metoda MON (motor octane number) dimana bahan bakar diuji melalui mesin yang sama tetapi pada putaran mesin yang lebih tinggi dan temperatur udara masuk bahan bakar yang lebih tinggi. Kualitas bahan bakar dipengaruhi oleh nilai RON dan nilai MON. Jika suatu bahan bakar mempunyai nilai RON yang sama, belum tentu mempunyai nilai MON yang sama juga. Hal tersebut dipengaruhi oleh proses pengolahan bahan bakar dan kandungan yang terdapat pada bahan bakar tersebut.
Rata-rata penjumlahan dari nilai RON dan MON disebut sebagai indeks anti ketukan (AKI/anti-knock index).[2]
Pada bulan Juli 2006 Indonesia meluncurkan bahan bakar baru yaitu Pertalite yang di jual oleh PT Pertamina (Persero). Pertamax 92 mempunyai karakteristik operasi bilangan oktan 92 (research octane number). Untuk menaikkan angka oktan dari suatu bahan bakar dapat diperoleh dengan memberikan TEL (Tetra Ethyl Lead), Methanol¸ Ethanol dan memberikan aditif iso-oktana. TEL telah digunakan sebagai peningkat bilangan oktan sejak tahun 1920-an. Tetapi pada tahun 1940-an TEL digantikan dengan penggunaan MMT (methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl) benzena, toulena, dan naftalena.[3]
Pada penelitian ini aditif yang akan digunakan untuk meningkatkan nilai oktan dari Pertamax 92 adalah kapur barus. Di dalam kapur barus terdapat senyawa kimia yaitu naftalena yang memungkinkan kapur barus sebagai aditif bahan bakar. Adapun proses pengujian yang dilakukan adalah :
1. Pengujian pertama, Pertamax 92 murni (100%) akan digunakan sebagai bahan bakar.
2. Pada pengujian kedua, dilakukan penambahan kapur barus pada pertamax 92 dengan rumus molekul C10H24+ C10H8.
3. Pengujian ketiga, dan pengujian keempat mempunyai metode yang sama dengan pengujian kedua dengan perbedaan dari kadar dari kapur barus. Dari keempat pengujian tersebut akan ditinjau unjuk kerja dari mesin bensin 4 langkah dengan spesifikasi mesin yang sama setiap pengujiannya. Unjuk kerja dari mesin tersebut antara lain performansi dan efisiensi
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai kalor bahan bakar pertamax 92 dan campuran pertamax 92-kapur barus.
2. Untuk memperoleh unjuk kerja motor bakar berbahan bakar pertamax 92 dan campuran pertamax 92-kapur barus
3. Untuk memperoleh hasil emisi gas buang dari bahan bakar pertamax 92 dan campuran pertamax 92-kapur barus.
1.3 Ruang Lingkup Pengujian
Adapun ruang lingkup pengujian dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Mesin uji yang digunakan adalah Mesin Honda Supra-X 125 dengan sistem pengkabutan karburator, 4-Langkah, 1 silinder dengan rasio kompresi 9:1.
2. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah pertamax RON 92 dan campuran pertamax 92-kapur barus.
3. Alat uji yang digunakan untuk menghitung nilai kalor pembakaran bahan bakar adalah Bom Kalorimeter.
4. Unjuk kerja mesin bensin yang dihitung adalah:
a. Torsi b. Daya
c. Konsumsi bahan bakar spesifik d. Rasio udara-bahan bakar e. Efisiensi Volumetris f. Efisiensi termal
5. Alat uji yang digunakan untuk memperoleh komposisi emisi gas buang motor bakar bensin adalah Gas Analyzer.
6. Emisi gas buang yang diamati adalah karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), unburned hidrokarbon (UHC), dan oksigen (O2).
7. Variasi putaran mesin yang dilakukan pada pengujian motor bensin 4 langkah tersebut pada putaran 2000-rpm, 3000-rpm, 4000-rpm, 5000-rpm, dan 6000- rpm.
1.4 Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka dilakukan pembagian bab berdasarkan isinya.
Pada bab I pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. Bab II berisi tinjauan pustaka, yaitu berisi landasan teori yang diperoleh dari litelatur untuk mendukung pengujian. Bab III metodologi penelitian, yaitu berisi metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai langkah-langkah pengujian, pengolahan dan analisa data yang akan digunakan untuk menyelesaikan teori dari topik yang akan diangkat. Bab IV analisa data dan pembahasan, pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai data-data yang diperoleh dari hasil pengujian yang telah dilakukan. Bab V berisi kesimpulan dan saran dari hasil pengujian. Kemudian daftar pustaka dan lampiran.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja.
Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal nya, maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongnan yaitu motor pembakaran luar dan pembakaran dalam. Motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) ialah motor bakar yang pembakarannya terjadi di dalam pesawat itu sendiri.
Motor bakar dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara ini menghasilkan daya. Di dalam siklus otto (siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstanta.[4]
Ntienne Lenoir yang lahir pada tahun 1822 dan meniggal dunia pada tahun 1900 adalah seorang berkebangsaan Perancis yang pertama kali menemukan motor bakar 2 tak. Sedangkan August Otto yang hidup antara 1832 sampai 1891 adalah seorang berkebangsaan Jerman yang membuat cikal bakal ramainya industri Mobil sipenemu mesin 4 tak. Pada tahun 1860, Otto mendengar kabar ada ilmuwan jenius yang bernama Leonir, yang mampu membuat mesin pembakar dengan dua dorongan putaran alias 2 tak. Sayangnya mesin 2 tak ini memakai bahan bakar gas. Otto menilai ini kurang praktis. Otto kemudian menciptakan karburator, sayangnya ditolak lembaga paten, karena ada yang mendahului.
Namun ia menyempurnakan mesin 2 tak dengan 4 dorongan alias 4 langkah. Hasil ini dipatenkan di Jerman pada tahun 1863. Mendapat formula jitu, lalu ia membuat mesin yang dibiayai oleh Eugene Langen. Konstruksi buatannya mendapatkan medali World Fair di Paris 1867.
Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa silinder.
Salah satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung terjadinya pembakaran
pada motor bakar. Tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran diteruskan torak ke batang torak, kemudian diteruskan ke poros engkol yang mana poros engkol nantinya akan diubah menjadi gesekan putar.
2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar Empat Langkah
Yang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu) kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2 (dua) kali putaran poros engkol. Pada dasarnya prinsip kerja pada motor adalah sebagai berikut :
1. Langkah isap (0-1) merupakan proses tekanan konstan.
2. Langkah kompresi (1-2) ialah proses isentropik.
3. Proses pembakaran volume-konstan (2-3) dianggap sebagai proses pemasukan kalor pada volume konstan.
4. Langkah kerja (3-4) ialah proses isentopik.
5. Proses pembuangan (4-1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume-konstan.
6. Langkah buang (1-0) ialah proses tekanan konstan.
Siklus ideal volume kostan ini adalah siklus untuk mesin otto. Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus ledakan (explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba. Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu dengan loncatan bunga api. Nikolaus August Otto menggunakan siklus ini untuk membuat mesin sehingga siklus ini sering disebut dengan siklus otto.
Gambar 2.1 Diagram P-v Siklus Otto [5]
Gambar 2.2 Diagram T-S Siklus Otto
Katup masuk dan katup buang terbuka tepat ketika pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut:
1. Langkah Hisap
Piston bergerak dari TMA ke TMB. Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar diisap ke dalam silinder. Katup isap terbuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu piston bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar (atmospheric pressure).
2. Langkah Kompresi
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan/dimampatkan. Katup isap dan katup buang tertutup. Waktu torak mulai naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) campuran udara dan bahan bakar yang diisap tadi dikompresikan.
Akibatnya tekanan dan temperaturnya menjadi naik, sehingga 3. Langkah Usaha
Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan pemuaian yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak
dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.
4. Langkah Buang
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, gas yang terbakar dibuang dari dalam silinder. Katup buang terbuka, piston bergerak dari TMB ke TMA mendorong gas bekas pembakaran ke luar dari silinder.Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu langkah isap.
Gambar 2.3 Prinsip Kerja Motor 4 (Empat) Langkah [6]
2.3 Komponen Motor Bakar yang Mempengaruhi Proses Pembakaran Bagian komponen utama motor bakar yang dinamis adalah bagian komponen yang melakukan gerakan mekanik yang berupa gerakan translasi mapun rotasi dimana gerakan ini timbul dari hasil reaksi pembakaran dalam silinder kerja. Bagian komponen utama motor yang dinamis ini berlaku dalam semua pesawat kerja.. Adapun bagian komponen utama motor bakar yang dinamis yang mempengaruhi proses pembakaran ini antara lain :
1. Silinder
Silinder merupakan tempat terjadinya pembakaran pada motor bakar dalam ( internal combustion engine) .Pada silinder berlaku hukum Boyle dan hukum Gay Lussac. Pada silinder, terjadi perubahan bentuk tenaga, yang semula adalah tenaga kimia (pada bahan bakar), kemudian dirubah menjadi tenaga
panas (pada saat proses pembakaran), yang akhirnya dirubah menjadi tenaga mekanik (yaitu terjadinya putaran poros engkol).
Berlakunya hukum Boyle pada silinder, karena proses terjadi pada ruang tertutup. Berdasarkan hukum Boyle, pada ruang tertutup, maka perkalian dari tekanan dan volume adalah tetap, asalkan suhunya tetap. Sedangkan hukum Gay Lussac berlaku pada kondisi terjadinya kenaikan suhu.
Pada motor letup (atau motor eksplosi) (misalnya motor bensin), pembakaran terjadi pada waktu yang singkat. Suhu tinggi untuk memulai terjadinya pembakaran tersebut dihasilkan dari elektroda busi. Sesuai dengan namanya, motor letup atau motor letusan, dikarenakan pembakaran terjadi cepat sekali.
Pembakaran pada silinder ini terjadi pada saat torak berada di Titik Mati Atas (TMA).
Ada istilah perbandingan kompresi (compression ratio), yaitu perbandingan volume silinder pada saat torak berada pada Titik Mati Bawah (TMB) terhadap volume silinder pada saat torak berada di TMA.
Pada motor bensin, fluida yang dikompresi (atau ditekan) pada silinder adalah campuran bahan bakar dan udara. Pada motor diesel, yang masuk ke silinder melalui saluran pemasukan (atau saluran hisap) adalah udara murni, jadi pada motor diesel tersebut, yang ditekan (atau dikompresi) juga hanya udara murni.
Pada motor diesel, kompresi yang dilakukan pada silinder dilakukan agar menghasilkan suhu yang cukup tinggi untuk memulai pembakaran. Proses pembakaran pada silinder motor diesel terjadi setelah bahan bakar dimasukkan (atau disemprotkan) ke dalam silinder (melalui nozzle).
Secara umum, tujuan kompresi adalah untuk mempertinggi rendemen panas (thermal efficiency). Rendemen panas merupakan hasil bagi dari daya mekanis yang dihasilkan pada silinder, dengan daya kimia yang terkandung pada bahan bakar. Nilai compression ratio untuk motor diesel adalah 18 : 1, sedangkan untuk motor bensin adalah 8 : 1. Perbandingan kompresi motor diesel pada umumnya berkisar antara 12 dan 20 [21].
Pada motor diesel, tekanan pada silinder dapat mencapai 30 kg/cm2, dan temperatur pada silinder dapat mencapai 550 oC (Arismunandar dan Tsuda, 1986).
2. Torak
Torak bergerak naik turun didalam silinder untuk langkah hisap, kompressi, pembakaran, dan pembuangan. Fungsi utama torak untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan untuk memutarkan poros engkol melalui batang torak ( connetcting rod ). Torak terus menerus menerima temperature dan tekanan yang tinggi sehingga hartus dapat tahan saat engine beroperasi pada kecepatan tinggi untuk periode yang lama. Pada umumnya torak terbuat dari paduan alumunium, selain lebih ringan radiasi panasnya juga lebih efisien dibandingkan material lainya.
Pada saat torak menjadi panas akan terjadi sedikit pemuaian dan mengakibatkan diameternya akan bertmbah. Hal ini menyabakan adanya gaya gesek besar yang dapat merusak dinding silinder sehingga kinerja mesin menjadi berkurang dan menyebabkan over heating. Untuk mencegah hal ini pada engine harus ada semacam celah yaitu jarak yang tersedia untuk temperatur ruang yaitu kurang lebih 25º antara torak dan silinder. Jarak ini disebut piston clearance celah ini bervariasi dan ini tergantung dari model mesinnya, dan pda umumnya antara 0,02-0,12 mm. Pegas torak mempunyai peranan dalam proses pembakaran diantaranya adalah Mencegah kebocoran campuran udara dan bahan bakar dan gas pembakaran yang melalui celah antara torak dan dinding silinder.
3. Batang Torak ( Connecting Rod )
Batang torak ( connecting rood ) menghubungkan torak ke poros engkol dan selanjutya meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh torak ke pores engkol.
Bagian ujung batang torak yang berhubungan dengan pena torak sidebut small rod. Sedang yang lainnya yang berhubungan dengan poros engkol disebut big end. Crank pin berputar pada kecepatan tinggi didalam big end, dan mengakibatkan temperature mejadi tinggi. Untuk menghindari hal tersebut yang diakibatkan panas, metal dipasangkan didalam big end. Metal harus dilumasi dengan oli dan sebagian dari oli dipercikan dari lubang oli kebagian dalam torak untuk mendinginkan torak.
4. Pena Torak (Piston Pin)
Pena torak menghubungkan torak dengan bagian ujung yang kecil (small end) pada batang torak. Dan meneruskan tekanan pembakaran yang berlaku pada batang torak. Pena torak berlubang didalamnya untuk mengurangi berat yang berlebihan dan kedua ujung ditahan oleh bussing pena torak ( piston pin boss).
Pada kedua ujung pena ditahan oleh dua buah pegas pengunci 9 snap ring ).
Pada mesin dua langkah pena torak dilapisi bantalan yang berupa bearing.
5. Poros Engkol ( Crank Shaft )
Tenaga yang digunakan untuk menggerkan roda kendaraan dihasilkan oleh gerakan batang torak dan dirubah menjadi gerak putar pada poros engkol.
Poros engkol menerima beban yang besar dari torak dan batang torak serta berputar pda kecepatan tinggi. Dengan alasa tersebut poros engkol umumnya dibuat dari baja carbon dengan tingkatan serta mempunyai daya tahan yag tinggi.
6. Roda Penerus ( Fly Weel )
Roda penerus dibuat dari baja tuang denan mutu yang tinggi yan diikat oleh baut pada bagian belakang poros engkol pada kendaraan yang menggunakan transmisi manual. Poros engkol menerima tenaga putar ( rotational force ) dari torak selama langkah usaha. Tapi tenaga itu hilang pada langkah-langkah lainnya seperti, inertia loss, dan kehilangan akibat gesekan.
Roda penerus menyimpan tenaga putar ( inertia ) selama proses langkah lainya kecuali langkah usaha oleh sebab itu poros engkol berputar secara terus-menerus. Hal ini menyebabkan engine berputar dengan lembut diakibatkan getaran tenaga yang dihasilkan.
7. Karburator (motor bensin)
Sistem karburasi mempunyai output yaitu terjadinya pencampuran bahan bakar (bensin) dan udara dengan perbandingan tertentu. Pada pencampuran di karburator tersebut, cairan dijadikan kabut, istilahnya dikabutkan, kemudian kabut tersebut dicampur denggan udara.
Guna karburator adalah merubah bahan bakar cair menjadi kabut, memberikan campuran bahan bakar ke dalam silinder, dan mencampur bahan bakar dan udara dengan perbandingan tertentu.
8. Pump Injection (pada motor disel)
Injection pump merupakan pompa tekan bahan bakar, yang merupakan suatu sistem yang merubah bahan bakar cair menjadi kabut (pada nozzle) yang ditekan oleh injection pump. Makin besar tekanannya maka makin halus ukuran partikel bahan bakar yang dihasilkan.
Fungsi kompresi pada motor diesel adalah : menaikkan efisiensi panas (thermal efficiency), dan menghasilkan suhu yang tinggi untuk memulai pembakaran.
9. Sistem Pendingin (radiator)
Suhu yang dihasilkan pada silinder motor bakar oleh sistem penyalaan dapat mencapai 1200 oC. Torak dan silinder terbuat dari logam. Jika panas cukup tinggi, maka kekuatan logam berkurang, bahkan bisa meleleh. Utulah sebabnya diperlukan sistem pendinginan pada motor bakar. Pendinginan sebenarnya merugikan, sebab mengurangi rendemen panas. Namun demikian, pendinginan harus ada, agar motor tidak rusak. Pendinginan juga berguna untuk mencegah agar minyak pelumas pada motor bakar tidak terbakar.
Sistem pendinginan dipasang pada sepanjang selah torak pada silinder motor bakar.
2.4 Performansi Motor Bakar Empat Langkah
Performansi dapat disebut juga sebagai unjuk kerja dari motor bakar bensin. Ada beberapa hal yang mempengaruhi performa motor bakar, antara lain besarnya perbandingan kompresi, tingkat homogenitas campuran bahan bakar dengan udara, angka oktan bensin sebagai bahan bakar, tekanan udara masuk ruang bakar. Semakin besar perbandingan udara motor akan semakin efisien, akan tetapi semakin besar perbandingan kompresi akan menimbulkan knocking pada motor yang berpotensi menurunkan daya motor, bahkan bisa menimbulkan kerusakan serius pada komponen motor. Untuk mengatasi hal ini maka harus dipergunakan bahan bakar yang memiliki angka oktan tinggi. Angka oktan pada bahan bakar motor Otto menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum waktunya (self ignition) yang menimbulkan knocking tadi. Untuk memperbaiki kualitas campuran bahan bakar dengan udara
maka aliran udara dibuat turbulen, sehingga diharapkan tingkat homogenitas campuran akan lebih baik.
2.4.1 Torsi (Torque)
Perkalian antara gaya dengan jarak dapat disebut sebagai Torsi. Disaat proses pembakaran pada ruang bakar, dimana piston akan bergerak translasi dan poros engkol yang menghubungkan piston dengan batang piston akan merubah gerak translasi menjadi gerak rotasi. Persamaan (2.1) dapat digunakan untuk menghitung torsi.
... 2.1
Dimana : Pb = Daya (W)
n = Putaran mesin (rpm)
Pengujian torsi yang dilakukan menggunakan timbangan pegas tarik sehingga yang terhubung dengan roda belakang. Maka akan terjadi gaya antara roda belakang pada timbangan pegas tarik dalam pengujian torsi rem.[7]
Persamaan (2.2) dapat digunakan untuk menghitung gaya yang diberikan roda belakang.
F = g x m ... 2.2 Dimana : F = Gaya yang diberikan roda belakang (N)
g = Percepatan gravitasi (9,807 m/s2) m = Massa tarik timbangan pegas (kg)
Persamaan (2.3) dapat digunakan untuk menghitung torsi roda belakang:
τ roda = F x r...2.3 Dimana : τ roda = Torsi roda belakang (N.m)
F = Gaya yang diberikan roda belakang (N) r = Jari-jari roda belakang (m)
Putaran pada roda belakang diberikan oleh putaran poros engkol yang terhubung dengan sistem transmisi. Persamaan (2.4) dapat digunakan untuk mencari final ratio.
Final Ratio = perbandingan final gear x perbandingan rasio gigi 3 x perbandingan rasio poros engkol dengan transmisi... 2.4
Persamaan (2.5) dapat digunakan untuk menghitung torsi mesin.
…... 2.5
Dimana : τmesin = Torsi mesin (Nm)
τroda = Torsi roda belakang (Nm) FR = Final Ratio
2.4.2 Daya (Power)
Kerja mesin selama waktu tertentu dapat disebut sebagai daya. Besarnya poros engkol yang bekerja dengan pembebanan merupakan daya poros. Daya poros berasal dari langkah kerja disaat campuran udara dan bahan bakar meledak dan menyebabkan piston mengalami dorongan yang menghasilkan kerja pada poros engkol yang mengubah gerak translasi menjadi gerak rotasi. Prestasi mesin motor bakar ditentukan oleh daya poros yang telah dibebankan akibat gesekan seperti pada torak, dinding silinder, poros, dan bantalan. Frekuensi putaran motor atau disebut dengan RPM (Revolution per Minute) mempengaruhi besarnya daya poros dimana semakin banyak putaran poros yang terjadi maka semakin besar daya poros tersebut[26]. Persamaan (2.6) dapat digunakan untuk menghitung daya poros.
... 2.6 Dimana : τmesin = Torsi mesin (Nm)
2.4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific Fuel Consumption)
Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan
mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu. Persamaan (2.7) dapat digunakan untuk menghitung laju aliran massa bahan bakar.
̇
... 2.7
Jika diketahui rasio massa jenis zat (permax 92/aditif)–air maka massa jenis zat tersebut dapat dicari dengan persamaan (2.8).
... 2.8 Dimana : ṁf = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)
Sgz = Rasio massa jenis zat ρz = Massa jenis zat (kg/m3)
ρf = Massa jenis bahan bakar (kg/m3) ρair = Massa jenis air (kg/m3)
Vf = Volume bahan bakar yang diuji (m3)
t f = Waktu menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (detik)
Jika terdapat beberapa jenis campuran zat yang terkandung dalam bahan bakar maka rasio massa jenis campuran bahan bakar-air dihitung dengan persamaan (2.9).
... 2.9 Dimana: A = Rasio volume zat aditif-campuran bahan bakar
P = Rasio volume pertamax 92-campuran bahan bakar ρa = Massa jenis zat aditif (kg/m3)
ρp = Massa jenis pertamax 92 (kg/m3)
Persamaan (2.10) dapat digunakan untuk menghitung besarnya konsumsi bahan bakar spesifik.
... 2.10
Dimana : sfc = Konsumsi bahan bakar spesifik (g/kWh) ṁf = Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam) Pb = Daya (Watt)
2.4.4 Rasio Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio)
Perbandingan udara dan bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar adalah AFR. Secara kimia dibutuhkan rasio udara/bahan bakar yang tepat unutk berlangsungnya pembakaran yang sempurna. Rasio udara bahan bakar dalam sistem bahan bakar bervariasi, bergantung pada kondisi operasi saat itu. Hal yang dapat mempengaruhi rasio udara bahan bakar yaitu temperatur mesin, temperatur udara yang dihisap, tekanan udara yang terhisap dan kerapatan udara sekitar. Saat beroperasi dengan beban ringan dengan kecepatan medium, dan rancangan ruang bakar yang baik, campuran bahan bakar miskin (dalam kisaran 16:1-18:1) masih dimungkinkan untuk terbakar. Campuran miskin meningkatkan ekonomi bahan bakar, mengurangi emisi, tetapi juga mengurangi daya keluaran. Campuran udara dan bahan bakar yang stokiometri (14:1-14,7:1) menghasilkan daya keluaran yang optimal. Campuran bahan bakar yang kaya (11,5:1-13,5:1) mengurangi nilai ekonomi bahan bakar tetapi mempunyai daya yang terbesar. Jika campuran udara bahan bakar terlalu miskin (diatas 18:1), campuran tidak akan menyala yang menyebabkan kondisi kegagalan penyalaan.[1] Persamaan (2.11) dapat digunakan untuk menghitung rasio udara-bahan bakar.
̇ ... 2.11
Dimana : ̇ ṁ𝑎𝑎 = Laju Aliran Massa Udara (kg/jam)
̇ 𝑚𝑚f = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)
Persamaan (2.12-2.15) dapat digunakan untuk menghitung laju aliran massa udara.
... 2.12
... 2.13
... 2.14
... 2.15
Dimana: Pi = Tekanan udara masuk silinder (kPa) Ti = Temperatur udara masuk silinder (Kelvin) R = Konstanta udara (0,287 kJ/kg.K)
Vd = Volume silinder/displacement (m3) Vc = Volume sisa/clearence (m3)
ma = Massa udara masuk silinder per siklus (kg) Nd = Jumlah silinder (silinder)
n = Putaran mesin (rpm)
a = Putaran poros dalam satu siklus (putaran) B = Diameter piston (m)
S = Panjang langkah (m3) RC = Rasio Kompresi
2.4.5 Emisi Gas Buang
Emisi gas buang adalah gas sisa pembakaran kendaraan yang dilepaskan ke lingkungan. Efek yang ditimbulkan berbahaya jika terhirup oleh manusia dan menimbulkan polusi udara. Umumnya senyawa berbahaya yang dilepaskan kendaraan bermotor adalah karbon monoksida.
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna.Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Gas ini akan dihasilkan bila karbon yang terdapat dalam bahan bakar (kira–kira 85 % dari berat dan sisanya hidrogen) terbakar tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Hal ini terjadi bila campuran udara bahan bakar lebih gemuk dari pada campuran stoikiometris, dan terjadi
selama idling pada beban rendah atau pada output maksimum. Karbon monoksida tidak dapat dihilangkan jika campuran udara bahan bakar berlebih.
Kendaraan bermotor memiliki ambang batas emisi gas buang guna mengendalikan pelepasan senyawa berbahaya ke lingkungan. Pada Tabel 2.1 akan ditunjukkan ambang batas emisi gas buang pada kendaraan bermotor. Kategori L merupakan kendaraan bermotor roda 2 (dua), sedangkan kategori M, N, dan O merupakan kendaraan bermotor roda 4 (empat) atau lebih.
2.4.6 Efisiensi Termal ( Thermal Efficiency)
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah energi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis seperti gesekan, kerja pompa oli dan pompa pendingin, dan panas yang terbuang. Efisiensi termal pembakaran didefinisikan untuk menyatakan fraksi dari bahan bakar yang terbakar. Persamaan (2.18) dapat digunakan untuk menghitung efisiensi termal.
... 2.18
Dimana : Pb = Daya (Watt)
ṁf = Laju aliran bahan bakar (kg/jam) LHV = Nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg)
2.5 Nilai Kalor Bahan Bakar
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai kalor bahan bakar (Caloric Value). Berdasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nilai kalor bawah. Nilai kalor atas bahan bakar (High Heating Value), merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan bom kalorimeter dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sabagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hydrogen mengembun dan melepaskan panas latennya. Secara
teoritis, besarnya nilai kalor atas (HHV) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.19).[8]
... 2.19 Dimana : HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (oC) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (oC) Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (oC) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 kJ/kgoC)
Dan nilai kalor bawah bahan bakar dapat dihitung dengan persamaan (2.20).
LHV = HHV–3240 ... 2.20 Dimana : LHV = Nilai kalor bawah (kJ/kg)
HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar dapat menggunakan nilai kalor bawah (LHV) dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas buang meninggalkan mesin tidak terjadi pengembunan uap air. Namun dapat juga menggunakan nilai kalor atas (HHV) karena nilai tersebut umumnya lebih cepat tersedia. Besarnya nilai kalor bahan bakar mempengaruhi dari energi ledakan yang akan terjadi jika bahan bakar tersebut dibakar atau dinyalakan. Kandungan energi di dalam bahan bakar diukur dengan membakar semua bahan bakar di dalam bom kalorimeter serta mengukur peningkatan temperatur yang terjadi.
Energi yang tersedia tergantung wujud air yang dihasilkan dari pembakaran hidrogen. Jika air di dalam produk buangan berwujud gas (uap air), kemudian tidak dapat melepaskan panas penguapannya, maka dihasilkan nilai kalor bersih yang disebut nilai kalor bawah bahan bakar (Lower Heating value). Jika air dikondensasikan kembali ke temperatur asal bahan bakar hingga berwujud cair maka akan menghasilkan nilai kalor kotor (Higher heating value, HHV).
Peraturan pengujian berdasarkan ASME (American of Mechanical Engineers) menentukan penggunaan nilai kalor atas (HHV), sedangkan peraturan SAE (Society of Automotive Engineers) menetukan penggunaan nilai kalor bawah (LHV).[9]
Dilakukan 5 kali pengujian bom kalorimeter pada setiap bahan bakar yang digunakan dan dicari rata-rata dari nilai kalor bahan bakar dengan menggunakan persamaan (2.21) dan (2.22).
... 2.21
... 2.22
2.6 Pertamax 92
Fraksi minyak bumi yang paling banyak dimanfaatkan adalah bensin (Gasoline). Bensin digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor dan industri. Bensin yang berasal dari peyulingan merupakan senyawa hidrokarbon rantai lurus. Hal ini mengakibatkan pembakaran tidak merata dalam mesin bertekanan tinggi sehingga menimbulkan ketukan (Knocking). Peristiwa tersebut menyebabkan kerasnya getaran mesin dan mesin menjadi sangat panas yang mengakibatkan mesin menjadi mudah rusak. Komponen utama bensin adalah nheptana (C7H16) dan isooktana (C8H18). Kualitas bensin ditentukan oleh kandungan isooktana yang dikenal dengan istilah bilangan oktan.[10]
Angka Oktan Riset/Research Octane Number (RON) adalah nilai oktan yang memberikan gambaran tentang kecenderungan bahan bakar untuk mengalami pembakaran tidak normal pada kondisi pengendaraan sedang dan juga pada kecepatan rendah dan dilakukan dengan metode riset. Angka Oktan Motor/Motor Octane Number (MON) adalah nilai oktan yang memberikan gambaran kinerja pengendaraan pada kondisi operasi yang lebih berat, kecepatan tinggi atau kondisi beban tinggi. Indeks Anti Detonasi/Anti Knock Index (AKI) adalah rata-rata dari penjumlahan angka oktan riset dengan angka oktan motor.[11]
Untuk menentukan nilai kalor pertamax sendir dapat dicari melalui sifat kimianya sebagai berikut :
10 (C7H16) + 92 C10H24 + 1235 (0+3,7 N2) 790CO2 + 890 H2O + 4569,5 N2
Energi kalor setiap satu liter massa bensin Q heptana + Q oktana.
Q heptana = m.C.ΔT
= 75052,64 x 8/100
= 1434,07 Kkalori
Q oktana = m.C.ΔT
= 648267 x 92/100
= 142449 Kkalori
ΔT = 1434,07 + 142449
= 143,88 Mkal
Pertamax92 untuk heptana 8 % dan otana 92 % melalui persamaan ( m C ΔT ) diperloleh untuk Q heptana 1434,07 Kkal dan Q oktana diperoleh 142449 Kkal. Dan untuk kalor jenis ΔQ didapat 143,88 Mkal.
Pertamax92 % Oktana :
Cpertamax = 92/100 (46,7 Mj/kg) Nilai kalor yang dihasilkan sesuai dari literature [22]
Cpertamax = 42,96 mj/kg (Untuk nilai HHV)
C = 92/100 (42,5 mj/kg)
C = 39,1 Mj/kg (Untuk nilai LHV)
Berdasarkan keputusan Dirjen Migas No.313.K/10/DJM.T/2013 standar mutu bahan bakar pertamax dapat dilihat pada tabel 2.1.[12]
Tabel 2.1 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Jenis Bensin 92 (Pertamax)
Pertamax 92 dengan rumus molekul C10H24 membuat pembakaran pada mesin kendaraan dengan teknologi terkini lebih baik dibandingkan dengan premium yang memiliki RON 88.
Keunggulan pertamax 92 adalah:
1. Durability, pertamax 92 dapat dikategorikan sebagai bahan bakar kendaraan yang memenuhi syarat dasar durability/ketahanan, dimana bbm ini tidak akan menimbulkan gangguan serta kerusakan mesin, karena kandungan oktan 92 lebih sesuai dengan perbandingan kompresi kebanyakan kendaraan bermotor yang beredar di Indonesia.
2. Fuel Economy, kesesuaian oktan 92 Pertamax dengan perbandingan kompresi kebanyakan kendaraan beroperasi sesuai dengan rancangannya. Perbandingan Air Fuel Ratio yang lebih tinggi dengan konsumsi bahan bakar menjadikan kinerja mesin lebih optimal dan efisien untuk menempuh jarak lebih jauh karena perbandingan biaya dengan operasi bahan bakar dalam (Rupiah/kilometer) akan lebih hemat.
3. Performance, kesesuaian angka oktan Pertamax 92 dan aditif yang dikandungnya dengan spesifikasi mesin akan menghasilkan performa mesin yang jauh lebih baik dibandingkan ketika menggunakan oktan 88 ataupun 90.
Hasilnya adalah torsi mesin lebih tinggi dan kecepatan meningkat.[13]
2.7 Zat Aditif
Aditif adalah suatu senyawa yang ditambahkan kedalam suatu senyawa yang ditambahkan kedalam senyawa lain. Penggunaan zat aditif secara umum bertujuan untuk mengontrol pembakaran bensin agar menghasilkan energi yang maksimum dan suara ketukan minimum. Zat aditif pada bahan bakar bensin digunakan untuk meningkatkan angka oktan sedangkan pada bahan bakar diesel digunakan untuk meningkatkan angka setana. Penggunaan zat aditif untuk pelumas bertujuan untuk meminimalisir busa dan sebagai peningkat kualitas dan ketahanan pelumas.[14]
2.7.1 Jenis-Jenis Zat Aditif
Zat aditif yang digunakan sebagai senyawa yang ditambahkan pada motor bakar terbagi menjadi tiga jenis berdasarkan fungsinya, yaitu:
1. Fungsi bahan pelumasan
2. Fungsi sistem distribusi bahan bakar dan sistem pembakaran 3. Fungsi bahan bakar
2.7.2 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Pelumasan
Zat aditif ditambahkan pada oli sebagai bahan pelumas mesin motor bakar yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas pelumas[15], antara lain:
1. Viscosity Index Improver, untuk meningkatkan nilai indeks viskositas. Indeks viskositas adalah perubahan nilai viskositas akibat adanya perubahan temperatur.
2. Pour Point Depressant, untuk mencegah aglomerasi kristal lilin parafin akibat temperatur rendah.
3. Anti-Foam¸ untuk mencegah pelumas berbusa akibat adanya udara terperangkap dalam minyak pelumas.
4. Antiwear dan Extreme Pressure, untuk meningkatkan film dalam proses pelumasan sehingga dapat mengurangi keausan permukaan logam.
5. Detergents, untuk menetralisir asam pada larutan minyak pelumas.
6. Dispersants, untuk mencegah sisa pembakaran yang menumpuk pada larutan minyak pelumas.
7. Antirust, untuk melindungi permukaan logam dari korosi atmosfir.
8. Antioxidants, untuk menghambat proses pembusukan yang terjadi secara alami dalam minyak pelumas karena oksidasi dengan udara.
2.7.3 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Distribusi Bahan Bakar dan Sistem Pembakaran
Zat aditif ditambahkan pada bahan bakar atau diinjeksikan secara langsung ke dalam ruang bakar yang bertujuan untuk membersihkan dan merawat saluran bahan bakar, ruang bakar, dan saluran buang mesin motor bakar[16], antara lain:
1. Fuel System Cleaner, untuk membersihkan tangki bahan bakar, saluran bahan bakar, pompa bahan bakar, saringan bahan bakar, dan karburator dari endapan kotoran pada bahan bakar atau sisa-sisa pembakaran, sehingga bahan bakar dan udara dapat bercampur dengan baik dan terbakar sempurna di dalam ruang bakar.
2. Injectors Cleaner¸ untuk membersihkan injektor dari kerak karbon hasil pembakaran, adanya kandungan air pada bahan bakar dan endapan kotoran
bahan bakar yang dapat membuat mesin sulit untuk dinyalakan, kehilangan akselarasi dan langsam (Idle) yang tidak stabil.
3. Detergents, untuk menetralisir kotoran pada bahan bakar, endapan kotoran dari udara yang masuk ke dalam ruang bakar dan memberikan pelumasan pada ruang bakar.
4. Gas Treatment, untuk meningkatkan kemampuan membersihkan serta menjaga bahan bakar dari endapan karbon sisa pembakaran, menghilangkan kandungan air pada bahan bakar, dan mencegah pembekuan bahan bakar pada saluran bahan bakar.
5. Ethanol Treatment, untuk mencegah efek korosi pada mesin yang menggunakan bahan bakar campuran Ethanol.
6. Antirust, untuk mencegah pengeroposan mesin akibat korosi yang timbul pada mesin motor bakar yang digunakan di daerah panas dan lembab
2.7.4 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Bahan Bakar
Zat aditif ditambahkan pada bahan bakar mesin motor bakar yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas bahan bakar[16], antara lain:
1. Octane Booster, untuk meningkatkan angka oktan dari bahan bakar.
2. Restore Performance. untuk mengembalikan performansi dan efisiensi mesin yang hilang akibat kualitas bahan bakar yang rendah.
3. Reduce Knocking and Pinging, untuk mengurangi detonasi pada mesin dan ketidakstabilan putaran mesin sehingga suara mesin semakin halus.
4. Maximize Horsepower, untuk meningkatkan torsi dan daya dari mesin.
5. Lubricate Upper Cylinder, untuk melumasi bagian dari permukaan atas piston dengan ruang bakar sehingga tidak terjadi endapan karbon sisa pembakaran yang dapat menyebabkan kerusakan komponen mesin. Kerak karbon yang telah terbentuk akan terkikis oleh pelumas aditif seiring dengan proses pembakaran dan akan dibuang melalui saluran pembakaran.
2.7.5 Zat Aditif Secara Umum
Aditif mempunyai berbagai macam zat kimia yang terkandung di dalamnya dan mempunyai fungsi yang berbeda-beda, secara umum zat kimia tersebut adalah:
1. Tetraethyl Lead (TEL)
Zat aditif Tetrathyl Lead akan meningkatkan bilangan oktan bensin.
Mengandung senyawa timbal (Pb). Lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan alam dan kesehatan makhluk hidup.
2. Senyawa Oksigenat
Senyawa oksigenat adalah senyawa organik beroksigen (oksigenat) seperti alkohol (methanol, ethanol, isopropil alkohol) dan Eter (Metil Tertier Butil Eter/MTBE, Etil Tertier Butil Eter/ETBE dan Tersier Amil Metil Eter/TAME) dan minyak Atsiri. Oksigenat cair yang dapat dicampur ke dalam bensin untuk menambah angka oktan dan kandungan oksigennya. Alkohol seperti etanol dapat diperoleh dari fermentasi tumbuh-tumbuhan sehingga termasuk dalam energi terbaharukan. Kadar CO2 di atmosfer pun akan menurun seiring dengan budidaya tumbuhan yang dimanfaatkan untuk pembuatan ethanol.[10]
3. Naphtalene
Naftalena adalah salah satu komponen yang termasuk Benzena Aromatic Hidrocarbon dan dapat meningkatkan angka oktan. Proses pembakaran berjalan dengan baik dan tidak mudah menguap. Selain itu naftalena tidak meninggalkan getah padat pada bagian-bagian mesin. Penggunaan naftalena relatif aman untuk digunakan.[17]
4. Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl (MMT) MMT atau Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl adalah senyawa organik non logam yang digunakan sebagai pengganti bahan aditif TEL.
5. Benzene
Benzena banyak digunakan sebagai zat aditif untuk meningkatkan angka oktan seiring dengan penghapusan pengunaan bensin yang mengandung timbal.
Benzena dapat meningkatkan kualitas bahan bakar dan menurunkan ketukan pada mesin. International Agency for Research on Cancer (IARC) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa kontaminasi Benzena yang berlebihan
mempunyai dampak negatif pada kesehatan antara lain akan menyebabkan timbulnya berbagai macam jenis gangguan kesehatan.[18]
2.8 Kapur Barus
Kapur barus atau naftalena adalah hidrokarbon kristalin aromatik berbentuk padatan berwarna putih dengan rumus molekul C10H8 dan berbentuk dua cincin benzena yang bersatu. Senyawa ini bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar.
Naftalena paling banyak dihasilkan dari destilasi tar batu bara, dan sedikit dari sisa fraksionasi minyak bumi. Senyawa ini bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar. Naftalena paling banyak dihasilkan dari destilasi tar batu bara, dan sedikit dari sisa fraksionasi minyak bumi. Naftalena merupakan suatu bahan keras yang putih dengan bau tersendiri, dan ditemui secara alami dalam bahan bakar fosil seperti batu bara dan minyak.[19]
2.8.1 Sejarah Kapur Barus
Kapur barus dahulu kala dibuat dari potongan kayu batang pohon Cinnamomum camphora yang banyak tumbuh di kawasan Barus. Dimana potongan-potongan kecil kayu ini direbus dan melalui proses penyulingan dan penghabluran diperoleh kristal kamfer sebagai bahan baku untuk diproses di pabrik. Jadi tidak mengherankan kalau akhirnya kamfer ini dalam bahasa Melayu dinamakan ’kapur barus’. Istilah camphor pun sebetulnya juga berasal dari bahasa Sanskerta karpoor atau bahasa Arab kafur yang dalam bahasa kita diserap menjadi ’kapur’. Sejak abad ke 9 Kota Barus terkenal sebagai penghasil bahan baku kamfer, bahkan hingga semua saudagar dari seluruh penjuru dunia berlayar ke Barus untuk membeli kayu penghasil kamfer ini. Cladius Prolomeus, seorang gubernur kerajaan yunani yang berpusat di Iskandariyah Mesir, membuat sebuah peta dan menyebutkan bahwa di pesisir barat Sumatera ada barousai yang dikenal sebagai penghasil wewangian dari kapur.
2.8.2 Sumber Kapur Barus
Perlu diketahui bahwa pohon Kamfer (Cinnamomum camphora) termasuk dalam suku Lauraceae selain dari kayu manis (Cinnamomu iners). Tumbuhan ini dapat tumbuh di dataran tinggi, pegunungan, dengan ciri-cirinya sebagai berikut : 1. memiliki bau khas kulit manis
2. berkelamin ganda (diaceous) 3. pohon, tinggi lebih dri 40 meter
4. kulit batang coklat, dan memiliki retakan vertical 5. bunga majemuk berwarna kuning agak putih 6. buah hijau, setelah tua menjadi biru
Tumbuhan ini mengandung zat naftalena yang merupakan salah satu senyawa aromatik. Dimana sebutir kapur barus biasanya mengandung 250-500 mg naphthalene.
Gambar 2.4 Pohon Kapur
Selain tumbuhan Cinnamomum campora pohon kapur atau Dryobalanops aromatica merupakan salah satu tanaman penghasil kapur barus atau kamper.
Kapur barus dari pohon Kapur ini telah menjadi komoditi perdagangan internasional sejak abad ke-7 Masehi. Untuk mendapatkan kristal kapur barus dari Pohon Kapur dimulai dengan memilih, menebang, dan memotong-motong batang pohon Kapur (Dryobalanops aromatica). Potongan-potongan batang pohon Kapur kemudian dibelah untuk menemukan kristal-kristal kapur barus yang terdapat di dalam batangnya.[20]
2.8.3 Kapur Barus sebagai Zat Adiktif untuk Meningkatkan Angka Oktan Kapur barus (naftalena) adalah salah satu komponen yang termasuk benzena aromatik hidrokarbon, tetapi tidak termasuk polisiklik. Naftalena memiliki kemiripan sifat yang memungkinkannya menjadi aditif bensin untuk meningkatkan angka oktan. Sifat-sifat tersebut antara lain: sifat pembakaran yang baik, mudah menguap sehingga tidak meninggalkan getah padat pada bagian- bagian mesin. Penggunaan Naftalena sebagai aditif memang belum terkenal karena masih dalam tahap penelitian. Sampai saat ini memang belum diketahui akibat buruk penggunaan naftalena terhadap lingkungan dan kesehatan, namun ia relatif aman untuk digunakan. Satu molekul napthalena merupakan perpaduan dari sepasang cincin benzena. Naftalena merupakan salah satu jenis hidrokarbon polisiklik aromatik .
Naftalena digunakan sebagai reaksi intermediet dari berbagai reaksi kimia industri, seperti reaksi sulfonasi, polimerisasi, dan neutralisasi. Selain itu, naftalena juga berfungsi sebagai fumigan (kamper, dsb), surfaktan, dan sebagainya.[19]
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat dengan waktu kurang lebih 1 bulan dimulai pada tanggal 6 juni 2016 sampai dengan tanggal 6 Juli 2016.
1. Pengujian nilai kalor bahan bakar dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Universitas Harapan Medan selama 3 hari.
Pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut.
Gambar 3.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
2. Pengujian konsumsi bahan bakar dilakukan di Jl. Bayur Komplek Deli Garden II Blok G No. 49 Deli Tua Medan, Sumatera Utara selama satu minggu. Pengujian konsumsi bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3.2 berikut.
Gambar 3.2 Pengujian Konsumsi Bahan Bakar
3. Pengujian Torsi dilakukan di Jalan. Cinta Karya No. 45 kelurahan Sari rejo selama tiga minggu. Pengujian torsi ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut.
Gambar 3.3 Pengujian Torsi
4. Pengujian AFR dan emisi gas buang dilakukan selama satu minggu di Bengkel Toyota Auto 2000 SM. Raja. Pengujian AFR dan emisi gas buang ditunjukkan Gambar 3.4 berikut.
Gambar 3.4 Pengujian Emisi Gas Buang
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bom kalorimeter, alat yang digunakan untuk mengukur nilai kalor bahan bakar.
Bom kalorimeter ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut.
Gambar 3.5 Bom Kalorimeter
2. Mesin otto 4 lngkah 1 silinder, yaitu mesin sepeda motor Honda Supra X 125 cc. Sepeda motor yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.6 berikut.
Gambar 3.6 Sepeda Motor
Spesifikasi sepeda motor sebagai berikut:
Kapasitas tangki bahan bakar : 3,6 liter.
Tipe Mesin : 4 langkah, SOHC, pendingin udara.
Diameter langkah : 52,4 x 57,9 mm Volume langkah : 124,9 cc.
Perbandingan kompresi : 9,0 : 1.
Daya maksimum : 9,3 PS @ 7500 RPM Torsi maksimum : 10,1 Nm @ 4000 RPM
Kapasitas Minyak Pelumas : 0,7 liter pada pergantian periodik.
Kopling : Otomatis, basah, ganda
Transmisi : 4 kecepatan rotari / bertautan tetap.
Pola pengoperan gigi : N-1-2-3-4-N (rotari).
Starter : Pedal dan elektrik.
Aki : 12 V – 3,5 Ah.
Busi : ND U20EPR9 / NGK CPR6EA-9.
Sistem pengapian : CDI-DC, Battery
3. Tachometer, alat yang digunakan untuk mengukur berapa jumlah putaran mesin per menit (Revolutions Per-Minute).
4. Tools, alat yang digunakan seperti kunci ring, kunci pas, obeng, tang, dan lain- lain untuk membongkar atau memasang alat penelitian.
5. Timbangan Digital, digunakan untuk mengukur massa bahan bakar dan kapur barus yang akan dilakukan pengujian.
6. Timbangan Pegas, digunakan untuk mencari massa tarik dari sepeda motor melalui roda belakang.
7. Stopwatch, digunakan untuk menghitung waktu konsumsi bahan bakar yang dihabiskan saat pengujian.
8. Tali tambang, digunakan untuk pengikat timbangan pegas dengan roda belakang dalam pengujian torsi.
9. Tabung ukur terdiri dari Spuit sebagai wadah bahan bakar dan terhubung dengan selang bahan bakar yang digunakan dalam pengujian konsumsi bahan bakar.
Spesifikasi :
a. Display Counts : 60 cc Analog b. Range : 0 – 60 cc
c. Ketelitian : 1 cc
10. Selang bahan bakar, digunakan sebagai saluran bahan bakar dari tabung ukur ke karburator saat melakukan pengujian.
3.2.2 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Pertamax 92, adalah bahan bakar produk PT.PERTAMINA(Persero) dengan
RON 92. Pertamax yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.15 berikut.
Gambar 3.7 Pertamax 92
2. Kapur barus (naftalena) merk Swallow, digunakan sebagai zat aditif untuk bahan bakar pertamax 92. Kapur barus (naftalena) ini mempunyai manfaat untuk menambahkan bilangan oktan bahan bakar dan dapat meningkatkan torsi dan daya motor bakar.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi:
1. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masingmasing pengujian.
2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang digunakan dalam pengujian.
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus empiris. Kemudian hasil dari perhitungan diajukan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah:
1. Nilai kalor atas bahan bakar (HHV) dan nilai kalor bawah bahan bakar (LHV) 2. Torsi motor (T)
3. Daya motor (N)
4. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) 5. Rasio udara bahan bakar (AFR) 6. Efisiensi termal (ηth,B)
Prosedur pengujian yang dilakukan adalah:
1. Pengujian nilai kalor bahan bakar
2. Pengujian unjuk kerja motor bakar dengan menggunakan bahan bakar pertamax 92 murni.
3. Pengujian unjuk kerja motor bakar gasoline dengan menggunakan bahan bakar campuran pertamax 92-kapur barus
4. Pengujian emisi gas buang dengan bahan bakar pertamax 92 murni dan campuran pertamax 92-kapur barus.
Adapun diagram alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut.
Gambar 3.8 Diagram Alir Penelitian Mulai
Survei Lapangan dan Studi Literatur
Pengadaan Alat dan Bahan Bakar
Pemasangan Alat dan pengecekan sepeda motor
Pengujian performansi dengan bahan bakar pertamax 92 dan campuran
pertamax 92 –kapur barus
Variasi putaran mesin (RPM) 2000, 3000, 4000, 5000, 6000
Kesimpulan
Selesai
Torsi, Daya, SFC, Efisiensi Termal, AFR, Emisi Gas Buang
3.6 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Peralatan yang digunakan dalam pengujian meliputi:
1. Tabung ukur 2. Tachometer 3. HIDS 4. Stopwatch 5. Tools
Tahapan pengujian yang dilakukan dalam pengujian konsumsi bahan bakar adalah sebagai berikut:
1. Mengisi bahan bakar kedalam tabung ukur sampai pada garis 60 ml.
2. Menghidupkan motor dengan electric stater.
3. Mengaktifkan HIDS HD-30
4. Menentukan putaran mesin yang ditampilkan pada tachometer dengan cara memutar bukaan gas pada karburator memakai obeng (tools).
5. Memulai stopwatch pada saat bahan bakar telah melalui garis 50 ml.
6. Mematikan stopwatch saat bahan bakar telah melalui garis 10 ml.
7. Mematikan motor.
8. Mencatat waktu melalui pembacaan stopwatch.
9. Mencatat IAT dan MAP melalui pembacaan HIDS HD-30.
10. Mengulang pengujian sebanyak 5 kali dengan variasi putaran dan variasi jenis bahan bakar (Pertamax 92 100%, K 1 gr, K 1,5 gr, K 2 gr).
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin
Peralatan yang digunakan dalam pengujian meliputi:
1. Tabung ukur 2. Tachometer 3. Video Recorder 4. Rantai
5. Tools
6. Timbangan pegas
Tahapan pengujian yang dilakukan dalam pengujian konsumsi bahan bakar adalah sebagai berikut:
1. Pemeriksaan kondisi motor secara umum dan tabung ukur bahan bakar.
2. Mengikat sepeda motor pada tiang tahanan.
3. Memasukkan bahan bakar ke dalam tabung ukur.
4. Memastikan angka pada timbangan sudah tepat pada angka 0 kg dan mengikatkan salah satu ujungnya pada roda belakang dan ujung yang lain pada tiang penahan.
5. Memposisikan gigi gtransmisi pada posisi gigi ketiga.
6. Start mesin dengan electric stater sambil menekan perseneling gigi (kopling otomatis).
7. Atur variasi putaran mesin dengan melihat angka yang ditampilkan tachometer dengan memutar bukaan gas pada karburator dan memastikan putaran mesin sudah konstan.
8. Merekam hasil pengujian pada timbangan pegas dengan video kamera.
9. Melepaskan perseneling gigi sehingga timbangan tertarik oleh roda belakang hingga mesin berhenti pada beban maksimal.
10. Mematikan motor.
11. Memutar kembali rekaman video dan mencatat massa yang terlihat pada timbangan.
12. Mengulang pengujian sebanyak lima kali untuk setiap variasi putaran dan variasi jenis bahan bakar (Pertamax 92 100%, K 1 gr, K 1,5 gr, K 2 gr).
3.8 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah Bom Kalorimeter. Peralatan yang digunakan meliputi:
1. Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom 2. Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji 3. Tabung gas oksigen
4. Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
5. Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.01°C
6. Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin 7. Split, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar
![Gambar 2.1 Diagram P-v Siklus Otto [5]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3726484.3920894/20.892.311.633.157.492/gambar-diagram-p-v-siklus-otto.webp)
![Gambar 2.3 Prinsip Kerja Motor 4 (Empat) Langkah [6]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3726484.3920894/21.892.170.769.375.687/gambar-prinsip-kerja-motor-empat-langkah.webp)
