BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat sebagai berikut: A. Pengujian Nilai Kalor bahan bakar di Laboratorium Motor Bakar
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara selama 1 hari
Gambar 3.1 Bom Kalorimeter
B. Pengujian torsi dilakukan di Jl. Harmonika, Gg.Flamboyan, No.43 selama 3 minggu
C. Pengujian emisi gas buang kendaraan dilakukan di Bengkel Toyota AUTO 2000 Jln. Sisingamangaraja IX. selama 1 Minggu.
Gambar 3.3 Pengujian emisi gas buang mesin
D. Pengujian Pemakaian Bahan bakar di Jl. Harmonika, Gg.Flamboyan, No.43 selama satu minggu
Gambar 3.4 Pengujian Pemakaian Bahan bakar
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
1.Mesin Sepeda Motor Mesin Otto 4 Langkah 110 PGMFI
Gambar 3.5 Sepeda Motor Mesin Otto 4 Langkah 110 PGMFI
Spesifikasi:
Panjang X lebar X tinggi : 1.863 x 675 x 1.072 mm
Jarak Sumbu Roda : 1.255 mm
Jarak terendah ke tanah : 140 mm
Berat kosong : 93 kg
Tipe rangka : Tulang punggung
Tipe suspensi depan : Telescopic
Tipe suspensi belakang : Lengan ayun dengan sokbreker tunggal Ukuran ban depan : 80/90 14 M/C 40P
Ukuran ban belakang : 90/90 14 M/C 46P
Rem depan : Cakram hidrolik, dengan piston tunggal
Rem Belakang : Tromol
Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 lt
Tipe mesin : 4 langkah, OHC
Diameter x langkah : 50 x 55 mm
Perbandingan kompresi : 9,2 : 1
Daya Maksimum : 6.92 kW (8,52 PS) / 8.000 rpm Torsi Masimum : 8.68 N.m (0,89 kgf.m) / 6.500 rpm Kapasitas minyak pelumas mesin : 0,8 liter pada penggantian periodik Kopling otomatis : Otomatis, sentrifugal, tipe kering Gigi transmisi : Otomatis, V-Matic
Pola Pengoperan gigi : -
Starter : Pedal dan Elektrik
Aki : MF battery, 12 V 3 Ah
Busi : NGK CPR9EA-9 ; DENSO U27EPR9
Sistem Pengapian : Full Transisterized, Baterai
2.Blower
Gambar 3.6 Blower
Blower merupakan alat yang dapat mengalirkan udara secara paksa dengan model seperti rumah keong dimana terdapat kipas di dalamnya. Disini blower digunakan sebagai supercharger elektrik untuk memaksakan udara masuk ke dalam ruang bakar. Dalam percobaan ini Blower menggunakan daya dari Listrik AC
Spesifikasi :
3.Alat Ukur Emisi Gas Buang Kendaraan
Gambar 3.7 Alat ukur emisi gas buang kendaraan
Alat ukur yang digunakan adalah Sukyoung SY-GA401, alat ini merupakan gasbuang analyzer CO, CO2, λ, HC, O2, NOx(opsional). Kondisi lingkungan pengukuran meliputi : temperatur, tekanan atmosfer, kelembaban relatif. Sukyoung SY-GA401 juga dapat memeriksa operasional dari probelam dan seluruh simulasi yang beroperasi. (1V/5V) Sukyoung SY-GA401 adalah unit multi fungsi opsional, tanpa perlu yang terhubung ke PC. Alat ini dapat dikendalikan dari jauh melalui keyboard opsional inframerah. Sukyoung SY-GA401 dapat digunakan dengan mudah untuk melakukan pengujian emisi gas buang kendaraan dan data yang diambil dapat disimpan dan dicetak langsung.
Spesifikasi:
Max Konsumsi 70W Tampilan LCD 320x240 Keyboard silicone karet,
Printer termal bi-warna (hitam /merah, 24kolom) Serial port COM1, COM2, RS232, RS485 Video konektorVGA, (PAL atau NTSC) Refresh rate 20 kali per detik
Tingkat arus <10 liter per menit Bekerja suhu 0 ~ 40 oC
Fitur jam, tanggal, waktu & cetak Ukuran 400mm x 180mm x 450mm
4.HiDS HD-30
Gambar 3.8 HiDS HD-30
HiDS adalah alat yang mampu berkomunikasi dengan Engine Control Module (ECM), data-data berupa sinyal dari ECM akan dibaca HiDS dan ditampilkan pada layar peraga dalam bentuk besaran-besaran fisika, seperti:
HiDS juga dilengkapi dengan fasilitas untuk menampilkan datadata kesalahan sensor yang terdeteksi ECM, baik data kesalahan yang sudah terjadi dan tersimpan dalam memory ECM ataupun data yang sedang terjadi yang terdeteksi ECM, data-data tersebut akan ditampilkan pada layar peraga HiDS dengan menggunakan Bahasa Indonesia sehingga mudah dimengerti dan informatif, HiDS juga memiliki fasilitas untuk melakukan re-set atau menghapus data-data kesalahan yang tersimpan di ECM dengan amat mudah, HiDS juga memiliki kemampuan untuk menampilkan data-data saat sepeda motor dalam kondisi stasioner.
Spesifikasi:
Dimensi : 122 x 82 x 33 mm ( p x l x t). Tegangan : 8 – 15 Volt DC.
Arus : 100 – 150 mA. Tampilan : Peraga 20 x 4 Sensor yang dapat dibaca
MAP (Manifold absolute pressure) sensor; berupa informasi (deteksi)
tekanan udara yang masuk ke intake manifold.
IAT (Engine air temperature) sensor; berupa informasi (deteksi) tentang
suhu udara yang masuk ke intake manifold.
TP (Throttle Position) sensor; berupa informasi (deteksi) tentang posisi
katup throttle/katup gas.
Engine oil temperature sensor; berupa informasi (deteksi) tentang suhu oli
mesin.
5. Tools, merupakan alat bantu perbengkelan seperti : kunci pas, kunci ring, obeng,
tang, dan palu.
6. Buret, digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar yang terpakai dengan
ketelitian 0,5 ml
Gambar 3.10 Buret
7. Tabung bertekanan dengan regulator, digunakan sebagai pengganti pompa
untuk menyuplai bahan bakar melalui injektor ke ruang bakar. Tekanan yang digunakan yaitu 2,97 bar dan selang yang digunakan menggunakan jenis selang tekanan tinggi.
8. Stop watch, untuk menghitung waktu tepat pada 30 s, untuk pengujian penggunaan bahan bakar.
Gambar 3.12 Stop Watch
9. Timbangan Digital, Untuk mengukur massa jenis daripada bahan bakar yang
digunakan.
Gambar 3.13 Timbangan Digital
10.Timbangan Pegas,
Timbangan pegas ini digunakan sebagai alat untuk mengukur daya dan torsi pada roda belakang motor sebagaimana halnya dyno test. Namun pada pengujian ini, data yang ditunjukkan oleh timbangan pegas akan diolah menggunakan rumus untuk mengetahui performansi mesin, karena daya yang didapat merupakan data pada roda, belum dikonversikan secara langsung pada data mesin yang sebenarnya sebagaimana halnya pada dyno test.
Spesifikasi
Gambar 3.14 Timbangan Pegas
11. Pengatur Bukaan Throttle,
Alat ini digunakan untuk mensetting rpm motor saat pengujian. Alat ini digunakan bertujuan agar rpm yang telah ditentukan tetap konstan sehingga pengujian akan lebih akurat
Gambar 3.15 Pengatur Bukaan Throttle
12. Takometer,
Gambar 3.16 Takometer
3.2.2Bahan
1. Shell v-power
Shell V-Power adalah bahan bakar yang diproduksi Shell, bahan bakar ini merupakan bahan bakar dengan pormula unggulan dengan adanya (Friction Modification Technology) (FMT) yang didesain untuk meningkatkan kinerja sebuah mesin, dan memiliki pormula teknologi pembersih yang kuat, yang dikembangkan untuk membantu meningkatkan kinerja & tingkat respons dalam berkendara.
Pada umumnya bahan bakar Shell V-Power digunakan sebagai bahan bakar, untuk motor bensin sepeti mobil dan motor . (PT.SHELL INDONESIA).
Shell v-power berwarna kekuningan yang jernih. Shell v-power merupakan BBM untuk kendaraan bermotor . RON 95
Gambar 3.17 Bahan Bakar Shell V-power
Penampilan : Kuning. Cairan terang, jernih
Bau : Hidrokarbon
Titik Didih Awal dan Rentang Didih : 25 - 215 °C / 77 - 419 °F Titik nyala api : < -40 °C / -40 °F
Tekanan uap : 600 hPa pada 20 °C / 68 °F Berat jenis : 0.75 g/cm3 pada 15 °C /59 °F
Viskositas kinematis : 0.5 - 0.75 mm2/s pada 40 °C /104 °F 2. Etanol
Etanol merupakan energi alternatif yang bisa digunakan sebagai bahan bakar campuran shell v-power untuk mesin otto, dalam pengujian kali ini digunakan etanol yang terbuat dari tebu.
Gambar 3.18 Ethanol 98%
Etanol merupakan energi alternatif yang bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin otto,dalam studi kinerja ini etanol yang digunakan adalah etanol 98% dengan spesikasi umum sebagai berikut :
Warna bening RON 117
Berat jenisnya adalah sebesar 0,7939 g/ml
Titik didihnya 78,320 0C pada tekanan 766 mmHg
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 masing – masing 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 yang ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1. Torsi motor ( T )
2. Daya motor ( N )
3. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc ) 4. Efisiensi thermal
5. Emisi gas buang
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin standar tanpa menggunakan blower 2. Pengujian mesin dengan menggunakan blower
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji
“Bom Kalorimeter”.
Peralatan yang digunakan meliputi :
● Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
● Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.
● Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin. ● Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
● Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
● Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
● Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada dudukannya.
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom.
3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset.
4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat.
5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus listrik. 9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk. 10.Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor.
11.Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12.Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13.Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14.Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
16.Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.
17.Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :
Gambar 3.19 Diagram Alir Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto
Adapun Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan dua cara yaitu : A. Pengujian tanpa blower dilakukan dengan langkah – langkah sebagai berikut :
1. Pemeriksaan kondisi motor secara umum dan pemeriksaan sambungan selang bertekanan pada tabung bertekanan.
2. Mengikat sepeda motor pada tiang tahanan
3. Memasukkan bahan bakar kedalam tabung bertekanan dan memastikan takanan pada tabung sebesar ±2,9 bar dengan menggunakan regulator.
mulai
mengisi cawan dengan bahan bakar
melakukan percobaan bom kalorimeter
membaca temperatur hasil uji
menganalisa data hasil uji
kesimpulan
4. Memastikan angka pada timbangan sudah tepat pada angka 0 kg dan mengikatnya salah satu ujungnya pada roda belakang dan ujung yang lain pada tiang penahan.
5. Menghubungkan HiDS dengan motor melalui conector yang terdapat pada bagian depan sepeda motor
6. Start mesin dengan starter.
7. Memilih jenis motor honda Beat 110 pada HiDS untuk mengaktifkan program pada HiDS.
8. Merekam hasil pengujian pada timbangan dengan video camera.
9. Mengatur putaran mesin pada putaran yang telah ditentukan dengan menggunakan tuas kecepatan dan memastikan putaran mesin tetap konstan dengan cara melihat putaran mesin pada alat HiDS HD-30.
10. Dilakukan 5 kali pengujian untuk setiap putaran
11. Memutar kembali rekaman video dan mencatat massa yang tercatat pada timbangan.
12. Mengulang pengujian menggunakan variasi putaran yaitu : RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, dan 8000.
B. Pengujian dengan blower dilakukan dengan langkah – langkah sebagai berikut : 1. Pemeriksaan kondisi motor secara umum dan pemeriksaan sambungan selang
bertekanan pada tabung bertekanan serta pengecekan pada kondisi blower. 2. Mengikat sepeda motor pada tiang tahanan
3. Memasukkan bahan bakar kedalam tabung bertekanan dan memastikan takanan pada tabung sebesar 2,9 bar dengan menggunakan regulator.
4. Memastikan angka pada timbangan sudah tepat pada angka 0 kg dan mengikatnya salah satu ujungnya pada roda belakang dan ujung yang lain pada tiang penahan.
5. Menghubungkan HiDS dengan motor melalui conector pada bagian depan sepeda motor
6. Start mesin dengan starter.
8. Mengatur putaran mesin pada putaran yang telah ditentukan dengan menggunakan tuas kecepatan dan memastikan putaran mesin tetap konstan dengan cara melihat putaran mesin pada alat HiDS HD-30.
9. Menghidupkan blower.
10. Merekam hasil pengujian pada timbangan dengan video camera.
11. Mematikan blower dan mengulang 5 kali pengujian untuk setiap putaran
12. Memutar kembali rekaman video dan mencatat massa yang tercatat pada timbangan.
13. Mengulang pengujian menggunakan variasi putaran yaitu : RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, dan 8000.
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :
Gambar 3.20 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin mulai
putaran mesin atau rpm, timbangan pada angka : 0
mengatur putaran gas,
mencatat massa yang tertarik pada timbangan
mengulang pengujian dengan putaran variasi, menghidupkan blower
menganalisa data hasil pengujian untuk mendapatkan torsi dan menghitung daya motor
kesimpulan
3.8 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat Sukyoung SY-GA401. Pengujian ini dilakukan dengan tujuan agar gas buang yang dihasilkan mesin diketahui kadar emisinya.
Prosedur pengujian emisi gas buang dilakukan dengan langkah berikut :
A. Pengujian tanpa menggunakan blower dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: 1. Memasang semua peralatan pengujian pada motor seperti pemasangan HiDs
HD-30, tabung bertekanan, bahan bakar.
2. Menghubungkan kabel utama gas analyzer ke sumber listrik.
3. Menekan tombol ON pada bagian belakang alat uji gas analyzer untuk menghidupkan alat.
4. Tunggu beberapa saat hingga tampil “auto zero” pada layar untuk mengkalibrasi alat dan layar menunjukkan “ready” yang berarti alat sudah siap digunakan.
5. Starting motor dan menentukan RPM yang akan diuji melalui alat pengatur bukaan gas dan HiDs HD-30
6. Memasukkan probe kedalam knalpot dan tunggu hingga data yang ditampilkan layar gas analyzer stabil
7. Memprint hasil pengujian.
8. Mengulangi langkah 4-7 dengan variasi RPM yang telah ditentukan.
B. Pengujian dengan menggunakan blower dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: 1. Memasang semua peralatan pengujian pada motor separti pemasangan HiDs
HD-30, tabung bertekanan, bahan bakar.
2. Menghubungkan kabel utama gas analyzer ke sumber listrik.
3. Menekan tombol ON pada bagian belakang alat uji gas analyzer untuk menghidupkan alat.
5. Starting motor dan menentukan RPM yang akan diuji melalui alat pengatur bukaan gas dan HiDs HD-30.
6. Hidupkan blower.
7. Memasukkan probe kedalam knalpot dan tunggu hingga data yang ditampilkan layar gas analyzer stabil
8. Memprint hasil pengujian. 9. Mematikan blower.
10.Mengulangi langkah 4-9 dengan variasi RPM yang telah ditentukan.
Secara ringkas prosedur pengujian dapat dilihat melalui diagram alir berikut ini :
Gambar 3.21 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang mulai
mengatur putaran mesin, tanpa blower
tunggu hingga "auto zero" alat dikalibrasi dan layar menunjukan kata "ready"
memasang probe tester pada lubang knalpot, tunggu hingga 30 detik kemudian print hasil uji
mengulangi prosedur penujian dan dengan penggunaan blower
menganalisa data hasil uji
kesimpulan
3.9 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar
Sebelum pengujian dilakukan, terlebih dahulu memasang alat yang akan digunakan, diantaranya :
1. Menghubungkan injector dengan perangkat tabung bertekanan dengan pipa besi melalui selang bertekanan tinggi sebagai conectornya.
2. Menghubungkan HiDS HD-30 dengan motor melalui conector pada bagian depan sepeda motor.
3. Memasukkan bahan bakar kedalam pipa besi dan menghilangkan gelembung udara dari pipa.
4. Memberikan tanda pada pipa. Tanda ini digunakan sebagai pertanda atau acuan untuk memulai penghitungan waktu dengan stopwatch dan pengukuran konsumsi bahan bakar.
Adapun Prosedur pengujian dilakukan dengan tahapan berikut : A. Pengujian tanpa blower dilakukan dengan tahapan berikut:
1. Mengisi bahan bakar kedalam tabung bertekanan sebanyak ±10 ml
2. Memasukkan udara kedalam tabung dan mengatur tekanan udara dengan menggunakan regulator hingga tekanan dalam tabung ±2,9 bar.
3. Menghidupkan motor dengan starter.
4. Memilih program pada HiDS HD-30 untuk jenis kendaraan honda Beat 110. 5. Menentukan RPM motor yang ditampilkan oleh HiDS HD-30 dengan
menggunakan alat pengatur bukaan gas.
6. Memulai stopwatch pada saat bahan bakar telah melalui tanda yang diberikan pada perangkat pipa besi.
7. Mematikan motor setelah 30 s.
8. Menghitung jumlah bahan bakar yang habis dengan menggunakan buret. 9. Mencatat hasil pengujian dan mengulanginya dengan RPM yang telah
ditentukan yaitu, RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 , 6000, 7000, dan 8000. B.Pengujian dengan blower dilakukan dengan tahapan berikut:
2. Memasukkan udara kedalam tabung dan mengatur tekanan udara dengan menggunakan regulator hingga tekanan dalam tabung ±2,9 bar.
3. Menghidupkan motor dengan starter.
4. Memilih program pada HiDS HD-30 untuk jenis kendaraan honda Beat 110. 5. Menentukan RPM motor yang ditampilkan oleh HiDS HD-30 dengan
menggunakan alat pengatur bukaan gas. 6. Menghidupkan blower.
7. Memulai stopwatch pada saat bahan bakar telah melalui tanda yang diberikan pada perangkat pipa besi.
8. Mematikan motor setelah 30 s.
9. Menghitung jumlah bahan bakar yang habis dengan menggunakan buret atau tabung ukur.
10.Mencatat hasil pengujian dan mengulanginya dengan RPM yang telah ditentukan yaitu, RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 , 6000, 7000, dan 8000. Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :
mengisi bahan bakar, mengatur putaran mesin, dan tekanan tabung
menghidupkan motor selama 30 detik
isi tabung bahan bakar hingga titik awal dengan buret
mengulangi pengujian dengan variasi putaran, dan dengan blower
menganalisa data hasil pengujian
kesimpulan
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Penelitian
Mesin Otto 4 Langkah 110 cc PGM FI yang akan digunakan sebagai alat uji
merupakan mesin yang dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin. Mesin ini merupakan mesin modern yang telah menggunakan sistem Fuel Injecton dibanding mesin sebelumnya yang menggunakan carburator sebaga alat pencampur bahan bakar dengan udara. Data lengkap hasil pengujian untuk bahan bakar campuran E10 dapat dilihat pada lampiran.
4.2. Spesifikasi Data Alat dan Bahan Pengujian
Untuk menghitung unjuk kerja diperlukan data-data seperti data pada mesin uji data alat yang digunakan pada mesin uji dan data bahan bakar yang diuji. Data ini nantinya akan digunakan dalam perhitungan performansi mesin. Data spesifikasi alatsebagai berikut :
4.2.1. Data Mesin :
Mesin yang digunakan dalam pengujian ini adalah mesin Mesin Otto 4 Langkah
110 EFI dengan data sebagai berikut : • Jumlah silinder : 1 silinder
Dalam pengujian ini, bahan bakar yang digunakan yaitu bahan bakar campuran
Tabel 4.1 Pengujian nilai kalor bahan bakar campuran 90% Shell V-Power dengan 10% etanol
NILAI KALOR BAHAN BAKAR
90% Shell V-power + 10%Bioetanol
NO T1 (oC) T2 (oC) HHV (Kj/Kg) LHV(Kj/Kg)
Rata-rata 43529,5232 40289,5232
V = ( 2 – 1 – kp) v... (4.1) Dengan menggunakan persamaan diatas dapat dihitung nilai HHV
V = ( 2 – 1 – kp) v
V = (26,08 oC – 25,42 oC –0,05oC) 73529,6 KJ/Kg oC
V = 44853,056 Kj/Kg
Untuk percobaan 2 hingga ke 5 menggunakan persamaan diatas, maka dari data di atas, nilai HHV rata-rata dari 5 kali percobaan didapat sebesar :
V = 43529,5232 Kj/Kg
Jadi, nilai kalor bawah bahan bakar campuran menjadi :
� V = HV – 2400 (15% + 9H2)... (4.2) � V = 43529,5232 Kj/Kg – 3240
� V = 40289,5232 Kj/Kg
Jadi, Nilai kalor bawah (LHV) bahan bakar campuran pada percobaan ini sebesar 40289,5232 Kj/Kg.
4.2.3. Data Blower
• Speed : 8000 rpm • Input power : 400 W • Rated volt : 220 V • Frequency : 50 Hz
Dari data spesifikasi diatas, diketahui bahwa daya yang diperlukan untuk menggerakkan blower hingga 8000 rpm sebesar 400 W, dalam pengujian ini, putaran blower ditetapkan pada putaran maksimal untuk setiap variasi putaran mesin pada saat pengujian.
4.3. Pengujian Performansi Mesin Otto
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin Mesin Otto 4 Langkah 110 EFI 110 cc melalui unit instrumentasi dan perlengkapan yang digunakan pada saat pengujian antara lain:
• Putaran (rpm) melalui pembacaan HIDs.
• Massa tarik melalui pembacaan Timbangan pegas.
• Konsumsi bahan bakar melalui pengukuran dengan buret atau tabung ukur. • Massa bahan bakar campuran melalui pembacaan timbangan digital.
4.3.1 Final Rasio
Final rasio merupakan perkalian perbandingan putaran yang dimulai dari putaran pada poros roda belakang, , dan poros engkol yang menyalurkan putaran dari poros utama transmisi ke poros engkol. Adapun perbandingan rasio yang didapat adalah :
• Perbandingan rasio gear sebesar : 45/12 = 3,75
• Perbandingan putaran mesin dan putaran roda : Putaran mesin : 2500
Putaran roda : 1000 2500/1000 = 2,5
Jadi untuk perbandingan rasio keseluruhan (final rasio) dapat diketahui dengan mengalikan perbandingan rasio di atas, yaitu 3,75 x 2,5
4.3.2 Torsi
Besarnya Torsi yang dihasilkan oleh mesin pada poros roda dengan bahan bakar 90% Shell V-Power + 10% Etanol tanpa blower elektrik dan saat menggunakan blower elektrik dapat dihitung dari massa yang tertarik pada timbangan pegas dan jari-jari roda. Besarnya gaya yang dihasilkan pada setiap percobaan untuk tiap variasi putaran mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
= ... (4.4) Dimana :
F = Gaya (N)
G = Percepatam gravitasi (9,86m/s2) m = Massa (Kg)
Sedangkan untuk menghitung torsi pada roda, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Troda = F x r... (4.5)
Torsi pada mesin sebelum nenggunakan blower dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :
Tmesin = �
�� � � � ... (4.6) Untuk pengujian menggunakan blower, maka torsi roda yang didapat akan dikurangkan dengan torsi blower. Adapun persamaannya adalah sebagai berikut :
Tmesin = � − �
�� � � � ... (4.7) Tblower = ��.
Dimana :
Tmesin = Torsi Mesin (Nm)
Tblower = Torsi Blower (Nm)
PB = daya blower (W)
n = putaran (rpm)
Tabel 4.2 Massa rata-rata pada pengujian sebelum dan setelah penggunaan blower
Putaran
Dari data diatas, torsi pada mesin sebelum dan setelah penggunaan blower untuk setiap variasi putaran 1000 rpm hingga 8000 rpm dapat dilihat besar torsi yang terjadi pada tabel 4.3 Perubahan nilai torsi setelah penggunaan blower dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.3 Perubahan torsi setelah penggunaan blower
rpm
Torsi tanpa blower
Torsi dengan
blower Selisih Torsi
6000 8,227 8,457 0,230
7000 8,508 8,551 0,043
8000 8,321 8,364 0,042
rata-rata peningkatan 0,312
Berikut grafik perbandingan torsi dengan putaran mesin sebelum dan setelah penggunaan Blower
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran sebelum dan setelah penggunaan blower Dari data diatas, dapat disimpulkan :
1. Torsi terendah mesin terjadi pada pengujian tanpa menggunakan blower (kondisi normal) pada putaran mesin 1000 rpm yaitu 1,121 Nm.
2. Torsi tertinggi mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan blower pada putaran mesin 7000 rpm yaitu 8,551 Nm.
3. Penggunaan blower dapat mengoptimalkan torsi mesin di semua variasi putaran. 4. Nilai torsi mengalami peningkatan rata-rata sebesar 0,312 Nm setelah penggunaan
blower.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
to
4.3.3 Daya
Dari data yang diperoleh setelah perhitungan di atas, maka daya dapat diperoleh
dengan menggunakan persamaan berikut:
P= �. T ... (4.10) putaran 1000 rpm hingga 8000 rpm dapat dilihat besar daya yang terjadi pada tabel 4.4 , berikut perubahan nilai daya setelah penggunaan blower:
Tabel 4.4 Perubahan daya setelah penggunaan blower
rpm
3000 1174,046 1451,936 277,890
4000 2739,754 2953,693 213,939
5000 3914,010 4083,570 169,560
6000 5166,556 5310,996 144,440
7000 6233,528 6265,032 31,504
8000 6967,450 7003,456 36,006
rata-rata peningkatan 120,877
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran sebelum dan setelah penggunaan Blower
Dari data diatas, dapat disimpulkan bahwa :
1. Daya terendah pada mesin ketika tidak menggunakan blower yaitu pada putaran 1000 rpm sebesar 117,331 W.
2. Daya tertinggi pada mesin ketika menggunakan blower yaitu pada putaran 8000 rpm yaitu sebesar 7003,456 W.
3. Semakin tinggi putaran mesin makan daya yang dihasilkan juga semakin besar. 4. Penggunaan blower jelas dapat mengoptimalkan daya yang dihasilkan oleh mesin. 5. Nilai daya rata-rata meningkat sebesar 120,877 W setelah penggunaan blower.
4.3.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik (Specific fuel consumption, Sfc) dari masing-masing pengujian pada tiap putaran dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
Sfc = ṁ . 3
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
D
Dimana :
Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (gr/kW.h)
̇
�= laju aliran bahan bakar (gr/jam)
Besarnya laju aliran massa bahan bahan bakar ( ̇�) dihitung dengan persamaan berikut :
̇ f = . 3
. x 3600... (4.12)
dimana :
� . = massa bahan bakar yang terpakai (gram)
�� = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (s)
Tabel 4.5 Hasil pengujian pemakaian bahan bakar tanpa dan dengan menggunakan blower
Putaran Tanpa Blower Dengan Blower
RPM Ml ml
1000 2,586 2,351
2000 2,821 2,586
3000 4,937 4,584
4000 6,817 6,347
5000 9,050 8,580
6000 11,401 11,166
7000 13,164 12,929
8000 15,867 15,515
Dengan menggunakan persamaan (4.12), maka nilai ̇f untuk tiap variasi putaran 1000
rpm hingga 8000 rpm dapat dilihat pada tabel 4.6 , berikut perubahan nilai ̇f setelah
Tabel 4.6 Nilai ̇f sebelum dan setelah penggunaan blower
Putaran Tanpa Blower Dengan Blower
RPM ṁf (kg/jam) ṁf (kg/jam)
Dengan menggunakan persamaan (4.11), maka nilai Sfc mesin uji untuk tiap variasi putaran 1000 rpm hingga 8000 rpm dapat dilihat pada tabel 4.6 , berikut perubahan nilai Sfc setelah penggunaan blower:
Tabel 4.7 Perubahan nilai Sfc setelah penggunaan blower
Berikut grafik perbandingan nilai Sfc sebelum dan sesudah menggunakan blower dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar 4.3 Grafik Sfc vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan Blower Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa :
1. Sfc terendah terjadi pada pengujian sesudah menggunakan blower pada putaran mesin 7000 rpm yaitu 0,17557kg/kWh.
2. Sfc tertinggi terjadi pada pengujian sebelum menggunakan blower pada putaran mesin 1000 rpm sebesar 1,87503 kg/kWh.
3. Konsumsi bahan bakar lebih irit setelah penggunaan blower dengan rata-rata sebesar 0,08525 kg/kW h
4.3.5 Efisiensi Thermal Brake
Efisiensi termal brake (brake thermal eficiency,ηb) merupakan perbandingan
antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata–rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar.
Efisiensi thermal brake dari masing-masing pengujian pada tiap variasi putaran sebelum dan sesudah menggunakan blower dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
sf
ηb = � � . −3
.��� x 3600... (4.13)
dimana :
η
b : Efisiensi thermal brakeLHV : Nilai kalor bahan bakar (kj/kg)
Dengan menggunakan persamaan di atas, maka Efisiensi termal brake (ηb) mesin uji untuk tiap variasi putaran 1000 rpm hingga 8000 rpm dapat dilihat pada tabel 4.7 , berikut perubahan nilai ηb setelah penggunaan blower:
Tabel 4.8 Perubahan nilai ηb sesudah penggunaan blower
rpm
rata-rata peningkatan 3,73
Gambar 4.4 Grafik ɳb vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan Blower
Dari gambar 4.12 dijelaskan bahwa :
1. Efisiensi thermal brake tertinggi terjadi pada pengujian setelah menggunakan blower pada putaran mesin 7000 rpm yaitu 50,89 %.
2. Efisiensi thermal brake tertendah terjadi pada pengujian sebelum menggunakan blower pada putaran mesin 1000 rpm yaitu 4,76 %.
3. Nilai efisiensi thermal brake rata-rata meningkat sebesar 3,73 % setelah penggunaan blower.
4.3.6 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR)
Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut
AFR = = ṁ
ṁ ... (4.14) Dimana:
ma = Massa udara di dalam silinder per siklus (Kg/cyl-cycle)
mf = Massa bahan bakar di dalam silinder per siklus (Kg/cyl-cycle)
̇a = Laju aliran udara didalam mesin (Kg/jam)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
ɳb
rpm
̇f = Laju aliran bahan bakar di dalam mesin (Kg/jam)
Pada perhitungan sebelumnya telah diketahui nilai ̇f untuk setiap variasi putaran dan beban jumlah lampu, sehingga yang perlu di hitung berikutnya adalah madan ̇a yang
dihitung menurut persamaan berikut: Ti = Temperatur udara masuk silinder
B = Bore (m) S = Stroke (m) rc = Rasio kompresi
Mesin otto pada pengujian ini, memiliki volume langkah sebesar : Vd = . .
Vd = . , 5 . , 55
= 0.000107937 m3 = 1,079 x 10-04 m3
Vc = .
, − = 1,316 10−5 3
1. Laju aliran bahan bakar per siklus tanpa menggunakan blower
Dari HiDS-HD30, Tekanan udara masuk (Pi) berbeda-beda dan temperatur udara
(Ti) tetap yaitu 300 K, sedangkan konstanta udara (R) sebesar 0,287 , maka laju
aliran bahan bakar dapat diperoleh sebagai berikut :
Untuk tiap variasi putaran hingga 8000 rpm dapat dilihat besar laju aliran udara (̇a) sebelum penggunaan blower yang terjadi pada tabel 4.8
Tabel 4.9 ̇a pengujian sebelum penggunaan blower Putaran
2. Laju aliran bahan bakar per siklus dengan menggunakan blower
Dari HIDS-HD30, Tekanan udara masuk (Pi) berbeda-beda dan temperatur udara (Ti) tetap yaitu 353 K. Konstanta udara (R) = 0,287 , maka laju aliran bahan bakar dapat diperoleh sebagai berikut :
Tabel 4.10 ̇a pengujian setelah penggunaan blower
Dari data di atas, AFR untuk setiap variasi putaran 1000 rpm hingga 8000 rpm dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.11 Perbandingan AFR sesudah penggunaan blower
rpm AFR tanpa
rata-rata peningkatan 2,798
Gambar 4.5 Grafik AFR vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan Blower Berdasarkan grafik di atas, maka nilai AFR pada setiap variasi putaran dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Nilai AFR dengan penggunaan blower cenderung lebih tinggi di setiap variasi putaran, hal ini dikarenakan pasokan udara ke ruang bakar lebih banyak setelah penggunaan blower.
2. Perbandingan AFR sebelum dan sesudah penggunaan blower cenderung lebih tinggi pada saat rpm rendah, hal ini dikarenakan bukaan katup buang dan katup isap lebih lama terbuka saat rpm rendah, sehingga memungkinkan pasokan udara lebih banyak masuk ke ruang bakar.
3. Nilai AFR setelah penggunaan blower mengalami peningkatan rata-rata sebesar 2,798 %.
4.3.7 Efisiensi Volumetris
Untuk menghitung Efisiensi Volumetris digunakan persamaan berikut : ɳv = � . ... (4.19)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
A
Dimana :
ɳv = Efisiensi Volumetris (%)
�= massa udara dalam silinder persiklus (Kg/cyl-cycle) V = Volume langkah (m3)
� = Density udara (Kg/m3)
1. Efisiensi volumetris tanpa blower
Tamperatur udara masuk (Ti) pada ruang bakar sebelum penggunaan blower untuk
setiap variasi putaran diketahui sebesar 300 K, Volume langkah (Vd) = 1,25 x 10-4
m3, Patm = 100 kpa dan R = 0,287.
Maka, nilai ρ tanpa blower adalah :
ρ = �� .�
�
ρ = , ×
ρ = 1,1614 Kg/m3
Jadi, nilai ρ untuk pengujian sebelum penggunaan blower adalah 1,1614 Kg/m3.
2. Efisiensi volumetris dengan blower
Tamperatur udara masuk (Ti) pada ruang bakar sesudah penggunaan blower untuk
setiap variasi putaran diketahui sebesar 353 K, Volume langkah (Vd) = 1,079 x 10-4
m3, Patm = 100 kpa dan R = 0,287.
Maka, nilai ρ dengan blower adalah : ɳv =
Jadi, nilai ρ sesudah penggunaan blower adalah 0,987 Kg/m3.
Tabel 4.12 Perbandingan Efisiensi Volumetris sesudah penggunaan blower
rata-rata peningkatan 9,50
Berikut Grafik perbandingan Efisiensi Volumetris sebelum dan sesudah menggunakan blower dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.6 Grafik ɳv vs Putaran sebelum dan sesudah penggunaan blower
50
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
ɳ
v
rpm
Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa :
1. Semakin tinggi rpm mesin, maka Efisiensi Volumetris semakin menurun, baik sebelum dan sesudah penggunaan blower.
2. Efisiensi Volumetris paling tinggi berada pada pengujian sesudah penggunaan blower pada rpm 1000 sebesar 95,35 %.
3. Efisiensi Volumetris rata-rata meningkat sebesar 9,50 % setelah penggunaan blower.
4.4 Pengujian Emisi Gas Buang
Pada pengujian ini, data yang diperoleh merupakan hasil perbandingan absorbance
(energi yang terserap) masing-masing sample absorbent yang telah mengadsorpsi emisi dari gas buang terhadap kurva masing-masing emisi Carbon
Monoksida(CO), Nitrogen oksida (NOX), Hidrocarbon (HC), dan Karbondioksida (CO2) sehingga besarnya kadar emisi yang terkandung didalam absorbent dapat
ditentukan.
4.4.1. Emisi Gas Buang sebelum Menggunakan Blower
Kadar emisi gas buang dari hasil pengujian sebelum menggunakan blower pada masing-masing putaran dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
Tabel 4.13 Emisi Gas Buang sebelum penggunaan blower
4.4.2. Emisi Gas Buang setelah Penggunaan Blower
Kadar emisi gas buang dari hasil pengujian penggunaan blower pada masing-masing putaran dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
Tabel 4.14 Emisi Gas Buang setelah penggunaan blower
rpm CO (%Vol) CO2 (%Vol) HC (ppm vol) O2 (%vol)
Dari data diatas, dapat disimpulkan bahwa :
1. Perbandingan emisi gas buang CO sesudah penggunaan blower menurun rata-rata 0,249%.
2. Semakin meningkat rpm mesin, maka emisi gas buang CO semakin menurun. 3. Perbandingan emisi gas buang CO2 sesudah penggunaan blower menurun
rata-rat 0,4 %.
4. Hasil pembakaran setelah penggunaan blower lebih sempurna dibanding sebelum penggunaan blower.
5. Perbandingan emisi gas buang HC sesudah penggunaan blower meningkat rata-rata 12,625 ppm.
6. Perbandingan emisi gas buang O2 sesudah penggunaan blower menurun rata-rata
0,711 %.
Dari data diatas, perbandingan emisi gas buang O2 sesudah penggunaan blower
blower, dimana udara yang masuk ke ruang bakar lebih banyak dapat dilihat dari peningkatan efisiensi volumetris dan efisiensi thermal, sehingga dalam bahan bakar yang terbakar kadar O2 dalam emisi gas buang lebih sedikit ketika penggunaan blower.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Terjadinya pengoptimalan Torsi seiring dengan meningkatnya putaran, dengan peningkatan torsi rata-rata setelah menggunakan Blower yaitu sebesar 0,312 Nm. 2. Terjadinya pengoptimalan Daya seiring dengan meningkatnya putaran, dengan
peningkatan daya rata-rata yang terjadi setelah menggunakan Blower yaitu sebesar 120,877 Watt .
3. Konsumsi Bahan Bakar spesifik menurun dengan meningkatnya putaran dengan penurunan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik rata-rata setelah menggunakan Blower yaitu sebesar 0,08525 kg/kw.h.
4. Efisiensi Thermal Brake menjadi lebih optimal seiring dengan meningkatnya putaran mesin, tetapi terjadi penurunan pada putaran 8000 rpm, Rata-rata peningkatan Efisiensi Thermal Brake setelah menggunakan Blower yaitu sebesar 3,73 % .
5. Nilai AFR menjadi lebih optimal seiring dengan meningkatnya putaran mesin, hal ini dikarenakan pasokan udara ke ruang bakar lebih banyak setelah penggunaan blower, Rata-rata peningkatan Nilai AFR setelah menggunakan Blower yaitu sebesar 3,73 % . Nilai AFR dengan penggunaan blower cenderung lebih tinggi di setiap variasi putaran,
6. Efisiensi Volumetris rata-rata meningkat sebesar 9,50 % setelah penggunaan blower, hal ini dikarenakan terjadinya pemampatan pasokan udara ke ruang bakar lebih banyak setelah penggunaan blower.
5.2 Saran
1. Melengkapi alat ukur pengujian untuk memperoleh hasil pengujian yang lebih baik dan lebih akurat.
2. Menggunakan variasi putaran yang lebih spesifik demi meningkatkan ketelitian pengujian.
