UJI PERFORMANSI MESIN OTTO SATU SILINDER DENGAN BAHAN BAKAR PREMIUM DAN PERTAMAX PLUS SKRIPSI

(1)

UJI PERFORMANSI MESIN OTTO SATU SILINDER

DENGAN BAHAN BAKAR PREMIUM DAN

PERTAMAX PLUS

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa karena atas

rahmat dan karunia-Nya lah penulis akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini

dengan judul “UJI PERFORMANSI MESIN OTTO SATU SILINDER DENGAN

BAHAN BAKAR PREMIUM DAN PERTAMAX PLUS”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan

Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub Bidang Konversi Energi,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi

penulis, namun berkat dorongan, semangat, doa dan bantuan baik materiil, moril,

maupun semangat dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk

itu sebagai manusia yang harus tahu berterima kasih, degan penuh ketulusan hati

penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Eng Himsar Ambarita, ST, MT selaku dosen pembimbing, yang

dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada

penulis.

2. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT dan Tulus B. Sitorus, ST, MT selaku dosen

pembanding I dan II yang telah memberikan masukan dan saran dalam

menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik

Mesin Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT. Selaku Sekretaris Departemen Teknik

(12)

8. Rekan-rekan satu tim kerja, Hotlan Nababan, Robertus Simanungkalit, dan

Sepvinolist Tulus Pardede yang telah bersama-sama untuk menyelesaikan

skripsi ini.

9. Teman-teman seperjuangan dari Tim HORAS seperti Munawir R. Siregar,

Nehemia Sembiring, Sepvinolist T. Pardede, Fernando B. Siagian, Irham

Fadillah, Ekawira Napitupulu, Hotlan Nababan, Ary Fadila, Sony A.

Sembiring, Robertus Simanungkalit, Zulfadhli, Ramadhan, dan Putra

Setiawan,

10. Rekan-rekan mahasiswa 2008 yang tidak mungkin disebutkan satu-persatu,

para abang senior dan adik-adik junior semua yang telah mendukung dan

memberi semangat kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kesalahan dan kekeliruan dalam

penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis akan sangat berterima kasih dan

dengan senang hati menerima saran dan kritik yang membangun demi tercapainya

tulisan yang lebih baik. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat

memberi manfaat kepada pembaca. Terima kasih.

Medan, 15 Februari 2013

(13)

ABSTRAK

Pengujian secara langsung adalah cara paling efektif untuk mengetahui performa

sebuah mesin, dalam hal ini mesin otto empat langkah berkapasitas 109,1 cc diuji

menggunakan hidrolik dinamometer dengan variasi bahan bakar premium dan

pertamax plus. Untuk kecepatan dan beban yang sama maka bahan bakar

premium lebih effisien, dimana effisiensi termalnya dapat mencapai 37,27%

dengan ketidakpastian ±1,92% ,sedangkan emisi gas buang pertamax plus

menghasilkan emisi yang lebih tinggi, untuk emisi karbon monoksida (CO)

meningkat 13,51%, emisi karbon dioksida (CO2) meningkat 13,73% dan oksigen

(O2)meningkat sebesar 0,68%.

(14)

ABSTRACT

Direct testing is the most effective way to determine the performance of a engine,

in this case otto engine capacity of 109.1 cc four stroke hydraulic dynamometer

tested using a variety of premium fuel and pertamax plus. For the same speed and

load the premium fuel more efficiently, which can achieve a thermal efficiency of

37.27% with ±1,92% uncertainty while the exhaust emissions pertamax plus

produce higher emissions, for emissions of carbon monoxide (CO) increased

13.51%, carbon dioxide emissions (CO2) increased 13.73% and oxygen (O2)

increased by 0.68%.

(15)

DAFTAR ISI

1.5 Sistematika Penulisan ... 2

(16)

2.4. Lomba Kendaraan Hemat Energi ... 24

BAB III METODOLOGI PENGUJIAN ... 26

3.1. Waktu dan Tempat ... 26

3.2. Bahan Pengujian ... 26

3.3. Alat Pengujian ... 27

3.4. Prosedur Pengujian ... 35

3.5. Bagan Alir Pengerjaan ... 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 38

4.1. Pengujian Performansi. ... 38

4.1.1 Torsi ... 38

4.1.2 Daya ... 40

4.1.3 Perbandingan Udara dengan Bahan Bakar (AFR). ... 43

4.1.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC). ... 46

4.1.5. Effisiensi Termal. ... 48

4.2. Pengujian Emisi Gas Buang. ... 51

4.2.1 Kadar Karbon Monoksida (CO) dalam Gas Buang.. ... 51

(17)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Standar Stoikometeri Beberapa Bahan Bakar ... 34

Tabel 3.2. Format Pengujian Kecepatan Terhadap Putaran Dengan Variasi Bahan

Bakar Premium dan Pertamax Plus ... 35

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Torsi Terhadap Putaran Dengan Variasi Bahan Bakar

Premium dan Pertamax Plus. ... 38

Tabel 4.2. Perbandingan Persen Galat Torsi Terhadap Putaran Dengan Variasi

Bahan Bakar Premium Dan Pertamax Plus. ... 39

Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Daya Terhadap Putaran Dengan Variasi Bahan

Bakar Premium dan Pertamax Plus. ... 41

Tabel 4.4. Perbandingan Persen Galat Daya Terhadap Putaran Dengan Variasi

Tabel 4.5. Hasil Pengujian AFR Terhadap Putaran Dengan Variasi Bahan Bakar

Tabel 4.6. Perbandingan Persen Galat AFR Terhadap Putaran Dengan Variasi

Tabel 4.7. Hasil Perhitungan SFC Terhadap Putaran Dengan Variasi Bahan Bakar

(18)

Tabel 4.11. Hasil Pengujian Kadar Karbon Monoksida (CO) Terhadap Putaran

Dengan Variasi Bahan Bakar Premium Dan Pertamax Plus. ... 52

Tabel 4.12. Perbandingan Persen Kadar Karbon Monoksida (CO) Terhadap

Putaran Dengan Variasi Bahan Bakar Premium Dan Pertamax Plus ... 53

Tabel 4.13. Hasil Pengujian Kadar Karbon Dioksida (CO2

Tabel 4.14. Perbandingan Persen Galat Kadar Karbon Dioksida (CO

) Terhadap Putaran

Dengan Variasi Bahan Bakar Premium Dan Pertamax Plus. ... 54

2

Tabel 4.15. Hasil Pengujian Kadar Oksigen (O

) Terhadap

Putaran Dengan Variasi Bahan Bakar Premium Dan Pertamax Plus ... 55

2

Tabel 4.16. Perbandingan Persen Galat Kadar Oksigen (O

) Terhadap Putaran Dengan

Variasi Bahan Bakar Premium Dan Pertamax Plus. ... 57

2) Terhadap Putaran

(19)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram P-v Mesin Diesel Aktual dan Ideal ... 5

Gambar 2.2. Diagram T-s Mesin Diesel ... 6

Gambar 2.3. Langkah Kerja Mesin Diesel ... 7

Gambar 2.4. Diagram P-v Mesin Otto Aktual dan Ideal ... 8

Gambar 2.5. Diagram T-S Mesin Otto ... 9

Gambar 2.6. Mesin Otto 2 Langkah ... 10

Gambar 2.7. Langkah Kerja Mesin Otto 2 Langkah ... 11

Gambar 2.8. Mesin Otto 4 Langkah ... 12

Gambar 2.9. Langkah Hisap Mesin Otto 4 Langkah ... 13

Gambar 2.10. Langkah Kompresi Mesin Otto 4 Langkah ... 13

Gambar 2.11. Langkah Usaha Mesin Otto 4 Langkah ... 14

Gambar 2.12. Langkah Buang Mesin Otto 4 Langkah ... 14

Gambar 2.13. Mesin Wankel ... 17

Gambar 2.14. Water Brake Dynamometer Operation Theory ... 18

Gambar 2.15. Daya dan Torsi Sebagai Fungsi Putaran ... 19

(20)

Gambar 3.6. Water Brake Dynamometer ... 30

Gambar 3.7. Timbangan Digital ... 31

Gambar 3.8. Timbangan Analog ... 31

Gambar 3.9. Alat Uji Emisi Gas Buang Kendaraan ... 32

Gambar 3.10. AFR Meter ... 33

Gambar 3.11. Toolbox ... 35

Gambar 3.12. Bagan Alir Prosedur Pengerjaan.... ... 37

Gambar 4.1. Grafik Torsi vs Putaran Mesin ... 40

Gambar 4.3. Grafik Daya vs Putaran Mesin ... 42

Gambar 4.5. Grafik AFR vs Putaran Mesin ... 45

Gambar 4.7. Grafik SFC vs Putaran Mesin ... 48

Gambar 4.9. Effisiensi Termal vs Putaran Mesin ... 50

Gambar 4.11. Grafik Kadar CO vs Putaran Mesin ... 53

Gambar 4.13. Grafik Kadar CO2 Gambar 4.15. Grafik Kadar O vs Putaran Mesin ... 56

(21)

DAFTAR NOTASI

Notasi, symbol dan singkatan yang digunakan dalam laporan ini adalah

sebagai berikut :

AFR Perbandingan udara dengan bahan bakar

QHV Nilai kalor bahan bakar kJ/kg

Vd Volume langkah m

Massa udara kg/siklus

mf Massa bahan bakar kg/siklus

𝒎̇𝒇 Laju aliran bahan bakar ke ruang bakar kg/sec