Upload
others
View
24
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTAMAX DAN
BIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG
MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201
(SKRIPSI)
OLEH
Weldy Sepyanto
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
i
ABSTRAK
PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTAMAX DAN
BIOETHANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG
MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT
OLEH
WELDY SEPYANTO
Salah satu energi biokimia yang dapat diperbaharui yaitu bioethanol, hal ini
dikarenakan Bioethanol dapat diproduksi dari jagung, tebu, nira, singkong dan
lain-lain. Provinsi Lampung salah satu provinsi yang terbesar penghasil
singkong, yang menurut data dari pusat statistik pada tahun 2016, menghasilkan
7,82 juta ton pertahunnya. Menurut badan pusat statistik, pada tahun 2012
penggunaan bahan bakar minyak bumi jenis umum di Indonesia sebesar
45.070.036.967 liter, sedangkan pada tahun 2016 naik menjadi 48.655.005.967
liter mengalami peningkatan sebesar 7.95%. Untuk mengatasi kelangkaan bahan
bakar ini dapat dilakukan pencampuran bahan bakar dengan bioethanol yang
bertujuan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil. Untuk itu penulis
melakukan penelitian campuran bahan bakar pertamax dengan bioethanol. Pada
penelitian ini menggunakan campuran bahan bakar pertamax dan bioethanol
dengan variasi campuran, pertamax murni (E0), campuran pertmax dan
bioethanol 5% (E5), 10% (E10) dan 15% (E15). Pengujian bahan bakar tersebut
dilakukan di Laboratorium Motor Bakar, Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung menggunakan mesin bensin 4-langkah 1 silinder
ii
TecQuipment yang terkopel dengan dinamometer tipe water brake dengan
variasi putaran mesin 1500 rpm, 2000 rpm, 2500 rpm dan 3000 rpm dan
menggunakan bukaan katup dinamometer dari 0,5 hingga 4 putaran. Penggunaan
variasi pertamax dan bioethanol 5%, 10% dan 15% sebagai campuran bahan
bakar mampu meningkatkan daya engkol, torsi dan mampu menghemat
konsumsi bahan bakar serta mengurangi emisi gas buang dari pembakaran bahan
bakar pada semua pengujian. Hasil pengujian yang terbaik terjadi pada bahan
bakar E10 dengan peningkatan torsi sebesar 9,67%, meningkatkan daya engkol
sebesar 9,68% dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik engkol sebesar
12,9%. Hal yang sama juga terjadi pada penurunan emisi gas buang HC yang
turun sebesar 35,05% pada campuran bahan bakar E10 dan disusul oleh campuran
bahan bakar E15 yang turun sebesar 25%, namun Penurunan emisi gas buang CO
yang terbesar terjadi pada campuran bahan bakar E15 turun sebesar 48,59% dan
disusul bahan bakar E10 turun sebesar 40,91%.
Kata kunci : Bahan bakar pertamax-bioethanol, prestasi mesin motor bensin
iii
ABSTRACT
THE EFFECT OF THE VARIATIONS IN THE MIXTURE OF PERTAMAX
AND BIOETHANOL FUELS ON MACHINE PRESENTATION AND
EXHAUST EMISSIONS OF THE 4-STEP GASOLINE ENGINE
TEQUIPMENT
BY
WELDY SEPYANTO
One of the renewable biochemical energies is bioethanol, this is because
Bioethanol can be produced from corn, sugar cane, sap, cassava,etc. Lampung
province is one of the largest province producing cassava,according to the
statistic centre in 2016, producing 7,82 millions tons per year. According to the
central statistics agency, in 2012 the use of common types petroleum fuels in
Indonesia amounted to 45.070.036.967 liters, whereas in 2016, rising to
48.655.005.967 liters icreased by 7,95%.To overcome the scarcity of fuel can be
done mixing fuel with bioethanol which aims to reduce the use of fossil fuels.For
that the authors conducted a research mixture of pertamax fuel with
bioethanols.In this study using a mixture of pertamax and bioethanol with mixed
variations, pure pertamax (E0), mixture of pertamax and bioethanol 5% (E5), 10%
(E10) and 15% (E15).Fuel testing was carried out in the fuel motor laboratory,
mechanical engineering, Technical Faculties, University of Lampung using a 4-
step 1 cylinder tecQuipment gasoline engine coupled with a water brake type
iv
dynamometer with variations in engine speed 1500 rpm, 2000 rpm, and 3000 rpm
and using opening valve dynamometer from 0,5 to 4 turns.The use of variations
of pertamax and bioethanol 5%, 10%, and 15% as fuel mixtures can increase
crank power, torque, and be able to save fuel consumption and reduce echaust
emissions from burning fuel in all tests.The best test results occurred on E10 fuel
with an increase in torque of 9.67%, increasing the crank power by 9.68% and
reducing the consumption of crank spesific fuel. The same thing happened in
decreasing HC exhaust gas emission which decreased by 35.05% in E10 fuel
mixture and followed by a mixture of E15 which dropped by 25%, but the largest
reduction in CO gas emissions occurred in E15 fuel mixture down by 48.59% and
followed by E10 fuel down by 40.91%.
Key words : pertamax-bioethanol fuel, the performance of a gasoline engine
PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTAMAX DAN
BIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG
MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201
OLEH
Weldy Sepyanto
(SKRIPSI)
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
pada
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
ix
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan didesa Batu Mbelin Dusun II Rumah
Great kecamatan Sibolangit kabupaten Deli Serdang
provinsi Sumatera Utara pada 10 september 1995. Penulis
merupakan anak pertama dari empat bersaudara dari
pasangan Bapak Terima Ginting dan ibu Aslina Br Barus.
Penulis menyelesaikan sekolah dasar di SDN 101836 Kuala,
kecamatan Sibolangit kabupaten Deli Serdang pada tahun
2007, Pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 1 Namorambe kabupaten Deli
Serdang diselesaikan pada tahun 2010 dan Pendidikan menengah atas di SMA Negeri
1 Sibolangit kabupaten Deli Serdang diselesaikan pada tahun 2013. Penulis
melanjutkan Pendidikan di Universitas Lampung jurusan Teknik Mesin pada tahun
2013 melalui jalur seleksi bersama masuk perguruan tinggi negeri (SBMPTN).
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai organisasi kemahasiswaan dan
organisasi keagamaan, diantaranya Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM)
menjabat sebagai Anggota Devisi Kerohanian Kristen periode 2015/2016, Ikatan
Mahasiswa Karo Rudang Mayang Lampung (IMKA Rudang Mayang Lampung)
x
menjabat sebagai Kepala Bidang Hubungan Masyarakat (HUMAS) periode
2015/2016, menjabat sebagai Ketua Umum Ikatan Mahasiswa Karo Rudang Mayang
Lampung (IMKA Rudang Mayang Lampung) 2016/2017 dan 2017/2018 dan
PERMATA menjabat sebagai Seketari Bidang Olahraga periode 2017/2019. Penulis
telah melaksanakan kerja praktek (KP) di PT. PLN Persero Pembangkit Sektor
Sebalang Lampung Selatan provinsi Lampung pada tahun 2017. Penulis juga telah
melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN-Tematik) pada tahun 2017. Pada tahun 2017
penulis melakukan penelitian di bidang Konversi Energi dengan judul “Pengaruh
Variasi Campuran Bahan Bakar Pertamax Dan Bioethanol Terhadap Prestasi Mesin
Dan Emisi Gas Buang Mesin Bensin 4-Langkah TecQuipment TD201”, dibawah
bimbingan Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc., IPM. dan Bapak Dr Moh. Badaruddin,
S.T., M.T.
Motto
“Oraetlabora Bekerja Sambil Bedoa”
“Berbuat Baiklah Seaakan Kamu Hidup Hari Ini Saja Dan
Bekerja Keraslah Seakan Kamu Hidup 1000 Tahun Lagi”
“Kasihilah Sesamamu Manuisa Seperti Kamu Mengasihi Dirimu Sendiri”
Persembahan
Puji Dan Syukur Saya Ucapkan Kepada Tuhan Yesus Kristus
Kupersembahkan Karyaku Ini Sebagai Tanda Cinta Dan Kasih Sayang Kepada:
Mamak Dan Bapak, Serta Kepada Saudara-Saudariku Yang Telah Memberikan Cinta,
Kasih Sayang, Dukungan, Semangat Dan Doa Kepadaku.
Para Pendidik, Yang Telah Memberikan Ilmu Dengan Penuh Rasa Sayang Dan
Kesabaran, Semoga Menjadi Amal Jariyah Yang Terus Mengalir.
Almamater Universitas Lampung.
xv
SANWACANA
Syalom dan Salam Sejahtera
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat kasih setiaaNya dan
anugrahNya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Pengaruh
Variasi Campuran Bahan Bakar Pertamax dan Bioethanol Terhadap Prestasi Mesin
dan Emisi Gas Buang Mesin Bensin 4-Langkah Tecquipment TD201” Skripsi ini
merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang
selama ini telah membantu, mendukung, dan membimbing hingga selesainya
laporan tugas ahir, Oleh karena itu, sebagai wujud rasa hormat, penulis
menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak sebagai berikut :
1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Ahmad Su’udi, S.T., M.T., selaku Kepala Jurusan Teknik Mesin Unila.
xiv
3. Bapak Ir. Herry Wardono M.Sc., IPM. selaku Pembimbing pertama, yang
telah banyak memberikan banyak pelajaran baru dan bimbingan dalam
kelancaran laporan tugas ahir ini.
4. Bapak Moh. Badaruddin S.T., M.T., PhD selaku pembimbing kedua, yang
telah memberikan koreksi dan masukan untuk kelayakan laporan tugas ahir ini.
5. Bapak Dr. Muhammad Irsyad, S.T., M.T. selaku penguji, yang selalu
memberikan koreksi dan masukan untuk kelayakan laporan tugas ahir ini.
6. Bapak Jorfri Boyke Sinaga S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik yang
telah banyak memberikan masukan selama menempuh perkuliahan.
7. Bapak/ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis, sehingga
penulis dapat mengaplikasikan ilmunya di dalam laporan tugas ahir ini.
8. Kedua orang tuaku tercinta, Bapak (Terima Ginting) dan Mamak (Aslina Br
Barus) Atas perhatian, cinta, kasih, semangat dan dukungan serta doa yang tak
hentinya dilantunkan untuk kesuksesan penulis.
9. Adik-adikku tercinta (Wahyu Ginting, Yuli Astriani Br Ginting, Yolanda Br
Ginting) yang tak henti-hentinya memberikan semangat dan motovasi untuk
penulis menyelesaikan studi S1.
10. Mas Marta yang telah membantu baik dalam proses seminar.
11. Teman-teman Keluarga Besar IMKA Rudang Mayang Lampung yang telah
memberikan semangat pada penulis meyelesaikan studi S1.
xv
12. Teman-teman Teknik Mesin Unila angkatan 2013 yang menjadi teman penulis
dari awal mengenyam pendidikan di Jurusan Teknik Mesin Universitas
Lampung selama ini.
13. Semua pihak lain yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian
tugas ahir yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa banyak kesalahan dan kekurangan yang terdapat pada
laporan tugas ahir ini. Karenanya, penulis mengharapkan kritikan dan masukan
demi kesempurnaan laporan tugas ahir ini. Penulis juga mengharapkan laporan
tugas ahir yang sederhana ini dapat memberikan inspirasi dan berguna bagi
kalangan civitas akademik maupun masyarakat Indonesia yang telah membacanya.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas kebaikan yang telah membantu dalam
penulisan skripsi ini.
Bandar Lampung, 29 Januari 2019
Penulis,
Weldy Sepyanto
NPM 1315021067
xvi
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ............................................................................................... i
ABSTRACT ............................................................................................. iii
HALAMAN JUDUL ............................................................................... v
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................... vi
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................... vii
LEMBAR PERNYATAAN .................................................................... viii
RIWAYAT HIDUP ................................................................................. ix
MOTO ...................................................................................................... xi
PERSEMBAHAN .................................................................................... xii
SANWACANA ........................................................................................ xiii
DAFTAR ISI ............................................................................................ xvi
DAFTAR TABEL ................................................................................. xviii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xix
DAFTAR NOTASI ....................................................................................
I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1
A. Latar Belakang ............................................................................... 1
B. Tujuan Penelitian ........................................................................... 9
C. Batasan Masalah ............................................................................ 10
D. Sistematika Penulisan .................................................................... 11
II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 12
A. Motor Bakar ................................................................................... 12
B. Prinsip Kerja Motor Bakar ............................................................. 14
C. Bahan Bakar Cair ........................................................................... 24
D. Proses Pembakaran ........................................................................ 35
E. Emisi Gas Buang ............................................................................ 38
F. Parameter Prestasi Mesin Bensin 4-Langkah................................. 41
III. METODE PENELITIAN .................................................................. 42
A. Alat dan Bahan Penelitian .............................................................. 42
B. Persiapan Penelitian ....................................................................... 50
C. Prosedur Pengujian ........................................................................ 52
xvii
D. Waktu dan Lokasi Penelitian ......................................................... 59
E. Analisis Data ................................................................................. 60
F. Diagram Alir Prosedur Pengujian Mesin ....................................... 61
G. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ..................... 62
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 63
A. Hasil Pengujian Pada Putaran Mesin 1500 rpm ............................. 64
B. Hasil Pengujian Pada Putaran Mesin 2000 rpm ............................. 68
C. Hasil Pengujian Pada Putaran Mesin 2500 rpm .............................. 72
D. Hasil Pengujian Pada Putaran Mesin 3000 rpm ............................. 76
E. Hasil Pengujian Torsi, Daya Engkol dan 1/bsfc Yang Terbaik Pada
Setiap Putaran ................................................................................ 82
F. Hasil Uji Emisi Pada Putaran Mesin Yang Terbaik ....................... 85
G. Nilai Prestasi Mesin Pengujian Bahan Bakar E10 Dan E15 ............ 88
V. SIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 91
A. Simpulan ...................................................................................... 91
B. Saran ............................................................................................ 95
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 96
LAMPIRAN ............................................................................................. 102
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Spesifikasi Premium ............................................................................. 28
2. Spesifikasi Pertamax ............................................................................. 30
3. Sifat Fisik Bioetanol .............................................................................. 33
4. Komposisi Campuran Bahan Bakar Pertamax dan Bioetanol............... 51
5. Format Data Hasil Pengujian Mesin ..................................................... 56
6. Debit Air Rata – Rata Bukaan Katup Beban Dinamometer .................. 56
7. Format Data Hasil Pengujian Emisi Gas Buang .................................. 58
8. Waktu Pelaksanaan Penelitian ............................................................. 60
xix
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Motor Bakar 2 Langkah ....................................................................... 16
2. Langkah Kerja Motor Bensin 4 Langkah ............................................. 18
3. Langkah Hisap ..................................................................................... 19
4. Langkah Kompresi ............................................................................... 20
5. Langkah Kerja ...................................................................................... 21
6. Langkah Buang .................................................................................... 22
7. Diagram P-v Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah ............................. 22
8. Diagram P-v Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah ............................. 23
9. Mesin Bensin Kohler............................................................................ 43
10. Unit Instrumen VDAS ......................................................................... 44
11. Software Tecquipment VDAS .............................................................. 45
12. Gelas Ukur ........................................................................................... 45
13. Exhaust Gas Analizer Stargas 898 ....................................................... 46
14. Pertamax Murni .................................................................................... 47
15. Bioetanol Absolut Kadar 99.39% ........................................................ 47
16. Campuran Pertamax-Bioetanol 5% ...................................................... 48
17. Campuran Pertamax-Bioetanol 10% .................................................... 49
18. Campuran Pertamax-Bioetanol 15% .................................................... 49
19. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin ................................ 61
20. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ........................... 62
21. Pengaruh Variasi Bahan Bakar dan Bukaan Katup Terhadap Torsi, Daya
Engkol dan 1/bsfc Pada Putaran mesin1500 rpm ........................................ 65
22. Pengaruh Variasi Bahan Bakar dan Bukaan Katup Terhadap Torsi, Daya
Engkol dan 1/bsfc Pada Putaran Mesin 2000 rpm ...................................... 69
23. Pengaruh Variasi Bahan Bakar dan Bukaan Katup Terhadap Torsi, Daya
Engkol dan 1/bsfc Pada Putaran Mesin 2500 rpm………………………... 72
24. Pengaruh Variasi Bahan Bakar dan Bukaan Katup Terhadap Torsi, Daya
Engkol dan 1/sfc Pada Putaran Mesin 3000 rpm ........................................ 76
25. Pengaruh Variasi Putaran Mesin Terhadap Torsi, Daya Engkol dan
1/bsfc ........................................................................................................... 83
26. Pengaruh Variasi Campuran Bahan Bakar Terhadap Prestasi Mesin dan
Emisi Gas Buang Pada putaran Mesin 2500 rpm dan Bukaan Katup 0,5 .... 86 27. Nilai Prestasi Mesin Pengujian Bahan Bakar E10 dan E15 ..................... 89
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Motor bensin merupakan salah satu penggerak awal yang berperan penting
sebagai tenaga penggerak. Motor bensin atau disebut juga dengan motor
pembakaran dalam (Internal engine) merupakan pesawat kalor yang
mengubah energi kimia yang berasal dari bahan bakar menjadi energi
mekanis. Sebelum terjadi peroses pembakaran pada ruang bakar, bahan bakar
atau energi kimia terlebih dahulu dicampur dengan udara yang cukup,
kemudian diberikan panas awal untuk pembakaran yang biasanya dipercikan
bunga api dari busi pada saat terjadinya peroses kompresi yaitu pada saat
piston berada pada TMA ( Titik Mati Atas). Pada saat busi memercikkan
bunga api, maka akan terjadi ledakan besar di atas kepala piston, kemudian
piston akan didorong menuju TMB (Titik Mati Bawah) dan menimbulkan
gerakan rotasi pada poros engkol (Crankshaft) sebagai keluaran mekanis dari
motor.
Pada motor bakar sistem pembakaran dalam, bahan bakar dari motor bakar
tersebut sangat diperhatikan, karena kualitas bahan bakar sangat
mempengaruhi prestasi mesin. Bahan bakar merupakan salah satu kebutuhan
2
yang paling utama dari motor bakar didalam mengoperasikan suatu mesin
untuk motor bakar sebagai penghasil tenaga mesin. Sehingga bahan bakar
menjadi salah satu kebutuhan yang utama pada saat ini yang digunakan setiap
saat oleh seluruh lapisan masyarakat dan industri. Akibat dari penggunaan
bahan bakar fosil yang digunakan dalam jumlah yang sangat besar,
mengakibatkan cadangan minyak bumi di seluruh lapiasn bumi, dari tahun ke
tahun semakin menipis, sedangkan untuk memperbaharuinya dibutuhkan
waktu yang sangat lama.
Pada tahun 2012 penggunaan bahan bakar minyak bumi jenis umum di
Indonesia sebesar 45.070.036.967 liter. Sedangkan pada tahun 2014
penggunaan minyak bumi di Indonesi jenis umum sebesar 46.789.625.280
liter, meningkat dari tahun 2012 ke 2014 sebesar 3,81%. Pada tahun 2016
penggunaan bahan bakar minyak jenis umum di Indonesia sebesar
48.655.005.967 liter, meningkat dari tahun 2014 ke tahun 2016 sebesar 3,98%
(BPH Migas, 2017).
Peningkatan penggunaan bahan bakar ini disebabkan salah satunya adalah
karena peningkatan jumlah kendaraan di Indonesia setiap tahunnya terus
meningkat Gabungan Industri Kendaraan Bermotor (Gaikindo) menyatakan
bahwa pada tahun 2012 jumlah kendaraan di Indonesia sebesar 94, 299 juta
unit, sedangkan pada tahu 2013 berjumlah 104,211 juta unit dan pada akhir
tahun 2017 jumlah kendaraan di Indonesia sebesar 128 juta unit (Korp Lalu
Lintas Kepolisian Negara Republik Indonesia 2017). Peningkatan jumlah
kendaaraan bermotor yang beroperasi di Indonesia juga menyebabkan
3
peningkatan pada polusi udara atau biasa disebut efek rumah kaca. Pada tahun
2015, total emisi gas rumah kaca dari sektor energi di Indonesia adalah
sebesar 261,89 juta ton CO2, angka ini didapat dari perkalian antara konsumsi
energi final untuk setiap jenis energi dan faktor emisinya. Faktor emisi
didominasi oleh BBM sebesar 64%, kemudian diikuti oleh batubara sebesar
16%, gas 12% dan LPG 8% (Data Inventory Emisi GRK Sektor Energi 2016).
Bahan bakar yang telah digunakan akan menyebabkan terjadinya polusi udara
karena terbentuknya gas sisa pembakaran seperti karbon monoksida (CO),
nitrogen oksida (NOx) dan hidrokarbon (HC).
Untuk dapat mengurangi polusi udara dan kelangkaan bahan bakar fosil,
maka dapat diatasi dengan menggunakan bahan bakar alternatif yaitu seperti
biodisel dan bioetanol. Dari sekian banyak bahan bakar alternatif, bioethanol
salah satu yang banyak dimanfaatkan oleh beberapa negara yang
dicampurkan dengan bahan bakar fosil. Bioetanol sendiri dapat diproduksi
dari tumbuh-tumbuhan seperti singkong, jagung, tebu dan lain-lain. Indonesia
merupakan negara yang memiliki perkebunan tebu, jagung dan singkong
yang sangat luas. Untuk itu, akan mudah mendapatkan bahan penghasil
bioetanol tersebut. Selain banyak dijumpai di Indonesia campuran bioetanol
dengan bahan bakar seperti premium dapat mengurangi jumlah emisi gas
buang seperti emisi Nitrogen Oksida (NOx) serta Karbo Monoksida (CO),
disamping itu bioetanol juga memiliki angka oktan yang tinggi (Bambang
Sudarmata, 2015).
4
Bioetanol sendiri terbuat dari berbagi jenis bahan baku salah satunya adalah
singkong. Provinsi Lampung merupakan salah satu penghasil singkong
dengan jumlah yang besar di Indonesia. Pada tahun 2016 dari badan pusat
statistik (BPS) Povinsi Lampung, petani singkong dapat menghasilkan
sebesar 7,82 juta ton singkong pertahunnya. Jumlah ini terbilang cukup besar,
namun harga penjualan singkong tersebut terbilang cukup murah yaitu sekitar
Rp 500,- sampai Rp 1.000,- per kilogramnya. Jadi, memproduksi bahan bakar
bioetanol dari singkong juga dapat mensejahterakan petani singkong di
Provinsi Lampung, karena dapat meningkatkan nilai jualnya (Kompas.com,
2016).
Adapun penelitian terdahulu mengenai penggunaan bioethanol sebagai
campuran bahan bakar, meliputi pengaruh berbagai variasi, seperti variasi
campuran, variasi putaran mesin dan variasi jenis motor bensin yang
digunakan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan
peningkatan terhadap prestasi mesin dan mampu mereduksi emisi gas buang
yang dihasilkan. Adapun penelitian sebelumnya adalah sebagai berikut :
1. Cahyono pada tahun 2015, dalam penelitian yang berjudul “ pengaruh
bioetanol dengan pertamax terhadap performa mesin 4-langkah 115
CC” menyatakan bahwa campuran pertamax dengan bioetanol pada
motor bensin 115 CC, pada campuran bioetanol sebanyak 20%,
mendapatkan performa mesin yang terbaik dan pada campuran lebih
tinggi performa mesin menjadi berkurang.
5
2. Ruri Octaviani, dkk Pada tahun 2010, dalam penelitian yang berjudul
“pengaruh penambahan bioetanol terhadap konsentrasi emisi gas HC,
CO, dan CO2 pada motor 2 Langkah” menyatakan bahwa pada
penambahan bioetanol terhadap konsentrasi emisi gas HC, CO dan CO2
pada motor 2 langkah semakin tinggi putaran mesin akan menghasilkan
emisi HC yang semakin tinggi dan emisi dhCO, dan CO2 menurun. Pada
variasi gear akan menghasilkan emisi HC yang semakin tinggi dan emisi
CO, dan CO2 menurun. Semakin banyak konsentrasi bioetanol yang
digunakan akan menghasilkan emisi HC yang semakin tinggi dan emisi
CO, CO2 menurun. Pada kondisi idle emisi HC cenderung menurunkan
emisi CO, dan CO2 meningkat.
3. Adwin Hantoro dan Bambang Sudarmata pada tahun 2015, dalam
penelitian yang berjudul “uji eksperimental pengaruh rasio kompresi
dengan campuran bahan bakar bensin-bioetanol terhadap unjuk kerja
mesin sinjai port injection” menyatakan bahwa pada uji eksperimental
pengaruh rasio kompresi dengan variasi campuran bahan bakar bensin
dengan bioetanol terhadap unjuk kerja mesin sinjai port injection yaitu
pada penambahan bioetanol terhadap premium cenderung menurunkan
nilai kalor bahan bakar campuran. Tetapi menaikkan nilai viskositas dan
densitas bahan bakar campuran. Penurunan nilai kalor terbesar pada saat
penambahan bioetanol sebanyak 50%, nilai kalor turun 33,09%,
kenaikan viskositas dan densitas terbesar pada penambahan bioetanol
50% yaitu sebesar 26,32% dan 5,19%.
6
Unjuk kerja maksimum pada bahan bakar campuran bensin-bioetanol,
bioetanol sebanyak 10% pada rasio kompresi 10 : 1 dengan nilai torsi,
daya efektif, tekanan efektif rata, konsumsi bahan bakar spesifik, serta
efesiensi termal yang menghasilkan berturut-turut sebesar : 41,83 N.m
pada 3000 rpm, 0,218 kg/Kw. Jam pada putaran 3500 rpm, serta
42,226% pada rpm 3500 rpm. Penurunan kadar emisi CO dan HC
terbesar pada rasio kompresi 10 : 1 berturut-turut didapat pada campuran
E10 sebesar 82,033% dan campuran E20 sebsar 86,935%.
4. Arif Abi Karomi pada tahun 2016, dalam penelitian yang berjudul
“pengaruh penambahan etanol dalam bahan bakar pertalite terhadap
performa dan emisi gas buang mesin 4 silinder” menyatakan bahwa
dalam pengujian pengaruh penambahan etanol dalam bahan bakar
pertalite terhadap performa dan emisi gas buang mesin 4 silinder.
Penambahan etanol dalam bahan bakar berpengaruh terhadap performa
mesin yaitu pada putaran 2000 rpm performa terbaik yang diproleh pada
campuran EP20, pada putaran 3000 dan 4000 rpm performa terbaik
diperoleh pada campuran EP10, pada putaran 5000 rpm performa terbaik
pada campuran EP25, kadar CO terendah pada campurab EP25 dan kadar
HC dan CO2 terendah pada campuran EP20.
5. V. S. Khumbar, D.G. Mali, P. H. Pandhare dan R. M. Mane 2012, dalam
penelitiannya yang berjudul “Effect Of Lower Ethanol Gasoline Blends
On Performance and Emission Characteristics Of Theh Single Cylinder
SI Engine” menyatakan bahwa: pada putaran mesin 4000 sampai 6000
7
rpm terjadi peningkatan torsi teurtama pada saat menggunakan
campuran bahan bakar E20 yaitu sebesar 4,77% yaitu pada putaran 6000
rpm, konsumsi bahan bakar semakin meningkat berbanding lurus
dengan peningkatan campuran bahan bakar gasoline dan etanol.
6. Tan Kee Liew, lim Soo King, Low Yu dan Chang Seok Li 2014, dalam
penelitian yang berjudul “Engine Emissin Analysis and Performance
Test With Ethanol-Gasoline Blended Fuel” menyatakan bahwa: Pada
campuran gasoline dengan etanol didapatkan hasil semakin tinggi
campuran etanol dengan gasoline maka konsentrasi emisi gas buang CO
dan HC semakin berkurang. Hasil paling besar pada campuran E20
diproleh penurunan emisi das buang CO sebesar 45,33% dan HC
25,41%. Konsumsi bahan bakar juga mengalami penurunan yang
berbanding lurus dengan penambahan campuran etanol yaitu pada
campuran E20 konsumsi bahan bakar sebesar 153,17 ml, sedangkan pada
bahan bakar murni (gasoline) E0 konsumsi bahan bakar sebanyak
157,83 ml.
7. Anh Tuah Hoang, Van Vang Le, Van Huong Dong, Quang Vinh Tran
2017, dalam penelitian yang berjudul “Engine Performance and
Emission Characteristic Of In-Vietnam Motorcycles Using Biogasoline
E10” menyatakan bahwa: Pada saat menggunakan campuran bahan
bakar E10 terjadi peningkatan tenaga mesin sebesar 7% dan
menurunkan konsumsi bahan bakar 4%, pada saat penggunaan
8
campuran bahan bakar E10 juga menurunkan emisi gas buang yang
berbahaya HC dan CO sedangkan CO2 dan NOx cenderung meningkat.
8. Jhiro Ch. Mailool, Robert Molenaar, Dedie Tooy, Ireine A. Longdong
2012, dalam penelitin yang berjudul “Productin Of Bioethanol From
Cassava (Manihot Utilissima) With Laboratory Scale” menyatakan
bahwa: pada pembuatan bioetanol dari singkong dengan sistem produksi
yang sederhana dengan hasil penelitian menggunakan bahan baku
singkong sebanyak 5 kg, air 20 liter dan ragi 500 gram menghasilkan
67, 93%. Sedangkan persentase antara larutan hasil fermentasi yang
telah disaring menghasilkan 2,89%. Pada setiap 1 kg singkong dapat
menghasilkan 0,106 Liter bioetanol.
Dari Penelitian yang telah dilakukan seperti di atas, maka dapat disimpulkan
bahwa penambahan bioetanol pada bahan bakar menimbulkan dampak yang
positif dari sisi peningkatan prestasi mesin (torsi, daya engkol dan konsumsi
bahan bakar), juga penurunan emisi gas buang. Oleh sebab itu, pada
penelitian ini dilakukan pengujian mpengaruh variasi campuran bahan bakar
pertamax dengan bioetanol menggunakan mesin Tecquiment TD201! Four-
Stroke Petrol Engine, dimana alat ini memiliki akurasi pengambilan data
yang sangat baik, memiliki variasi beban terhadap dinamometer dan data
yang dihasilkan dari layar LCD yang dapat mengurangi pengaruh human
error. Selain itu, pertamax merupakan bahan bakar yang diproduksi dari PT.
Pertamina yang sudah lama dijual diindonesia dan telah banyak digunakan
oleh masyarakat yang memiliki nilai oktan 90.
9
Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar didasari dari etanol murni yang
mempunyai kelebihan mudah terbakar, nilai oktan yang tinggi serta dapat
digunakan sebagai bahan bakar alternatif dimasa depan, mengingat
penggunaan bahan bakar fosil yang terus digunakan meyebabkan bahan bakar
fosil tersebut semakin lama cadangan bahan bakar fosil tersebut semakin
menipis di lapisan bumi. Oleh karena itu Bahan bakar Bioetanol diharapkan
mampu menjadi pengganti bahan bakar fosil di masa depan, selain itu
Provinsi Lampung merupakan salah satu penghasil singkong dengan jumlah
yang besar di Indonesia.
B. Tujuan Penelitian
Adapu tujuan dari pelaksanaan dan penulisan proposal tugas akhir ini adalah
sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui perbandingan torsi, daya engkol dan konsumsi bahan
bakar spesifik engkol (bsfc) motor bensin menggunakan bahan bakar
pertamax (E0), campuran pertamax-bioetanol 5% (E5), 10% (E10) dan
15% (E15).
2. Untuk mengetahui perbandingan kandungan senyawa gas buang yang
dihasilkan motor bensin ketika menggunakan bahan bakar pertamax
(E0), campuran pertamax-bioetanol 5% (E5), 10% (E10) dan 15% (E15).
10
C. Batasan Masalah
Dalam penelitian tugas akhir ini penulis membatasi masalah pada :
1. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Tecquipment TD 201
Four-stroke Petrol Engine.
2. Bahan bakar yang digunakan adalah pertamax (E0) dan campuran bahan
bakar pertamax-bioetanol 5% (E5) 10% (E10) dan 15% (E15).
3. Parameter prestasi mesin yang diuji meliputi torsi, daya engkol,
konsumsi bahan bakar spesifik engkol dan emisi gas buang.
4. Senyawa gas buang yang diamati adalah karbon monoksida (CO) dan
hidrokarbon (HC).
5. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran mesin 1500 rpm, 2000 rpm,
2500 rpm dan 3000 rpm.
6. Pengujian torsi dan daya engkol dilakukan pada dinamometer dengan
tekanan laju air 1 bar.
7. Alat uji emisi yang digunakan adalah Exhaust Gas Analyzer Stargas
898.
8. Pada penelitian ini tidak dilakukan pengujian terhadap nilai kalor bahan
bakar.
11
D. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan dari penelitian tugas akhir ini adalah
I. Pendahuluan
Berisikan tentang latar belakang, tujuan penelitian, batasan masalah
dan sistematika penulisian dari tugas akhir ini.
II. Tinjauan Pustaka
Tinjauan pustaka berisi tentang teori-teori dasar mengenai hal-hal
yang berkaitan dengan penelitian ini.
III. Metodologi Penelitian
Dalam metodologi penelitian berisikan alat dan bahan penelitian,
persiapan penelitian , prosedur pengujian, waktu dan lokasi penelitian
dan diagram alir penelitian.
IV. Hasil dan Pembahasan
Berisikan hasil penelitian dan pembahasan dari data-data yang
diperoleh pada pengujian mesin Tecquipment TD 201 Four-stroke
Petrol Engine.
V. Simpulan dan Saran
Berisikan Kesimpulan dari data dan pembahasan yang diperoleh serta
saran-saran yang baik untuk peneliti selanjutnya.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Motor Bakar
Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesi kalor, yaitu mesin yang
melakukan kerja dengan cara mengubah energi termal menjadi energi
mekanik atau yang biasa disebut mengubah energi kimia dari bahan bakar
menjadi energi atau tenaga mekanis. Energi diproleh dari proses pembakaran
di ruang bakar, dimana yang dibakar adalah bahan bakar yang direaksikan
dengan oksigen dan ditamabah panas yang cukup untuk pembakaran.
Pembakaran dapat dilaksanakan di dalam mesin dan di luar mesin (Yaswaki
dan Murdhana, 2003).
Motor bakar torak adalah motor bakar yang mempergunakan satu silinder
atau terdiri dari beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak yang
bekerja dengan translasi yang di akibatkan oleh proses pembakaran antara
bahan bakar dengan oksigen yang terjadi di dalam silinder sehingga
menyebabkan tekanan dan tempratur di dalam silinder meningkat
menyebabkan terjadinnya proses ekspansi dan mendorong torak bergerak
translasi dan menghasilkan gerak rotasi pada poros engkol (crankshaft)
sebagai keluaran mekanis dari motor. Akibat dari gerak rotasi poros engkol
13
(crankshaft) menyebabkan torak bergerak translasi pada torak sehingga
menyebabkan gerak bolak-balik dari tolak yang terjadi di dalam silinder dan
disebut juga dengan motor pembakaran dalam. Disebut dengan motor
pembakaran dalam karena terjadinya proses pembakaran dari bahan bakar
berlangsung didalam motor bakar itu sendiri atau di dalam tiap-tiap silinder
dari motor bakar. Pada motor bakar torak tidak terdapat proses pemindahan
kalor gas pembakaran fluida kerja atau sisa pembakaran, oleh sebab itu
komponen motor bakar torak sangat sedikit, cukup sederhana, lebih kompak
dan lebih ringan dibandingkan dengan mesin dengan sistem pembakaran luar
(mesin uap). Karena demikian, penggunaan motor bakar pembakaran dalam
sangat menguntungkan masyarakat antara lain adalah dibidang transportasi.
Penerangan, peroduksi dan sebagainya.
Motor bakar berdasarkan di dalam proses kerjanya dan berdasarkan jumlah
siklusnya dibagi menjadi dua kelompok yaitu:
1. Motor dengan sistem pembakaran luar atau disebut dengan external
combustion engine (ECE).
2. Motor dengan sistem pembakaran dalam atau disebut dengan interna
combustion engine (ICE) (Arismunandar, 2002).
14
B. Prinsip Kerja Motor Bakar
Motor bakar berdasarkan proses kerjanya dan berdasakan jumlah siklusnya
dibagi menjadi beberapa kelompok yaitu :
1. Motor Pembakaran Luar
Motor dengan sistem pembakaran luar merupakan suatu proses
terjadinya pembakaran bahan bakar yang terjadi di luar mesin, sehingga
untuk melakukan pembakaran diperlukan adanya mesin pembantu atau
digunakan mesin tersendiri. Panas yang dihasilkan dari hasil pembakaran
bahan bakar tidak langsung digunakan sebagai tenaga penggerak namun
panas dari hasil pembakaran disalurkan melalui media pengantar,
kemudian di ubah menjadi tenaga mekanik (Arismunandar, 2002).
Adapun kelebihan dari motor pembakaran luar atau external combustion
engine (ECE) adalah sebagai berikut :
a. Dapat menggunakan berbagai jenis bahan bakar;
b. Dapat menggunakan bahan bakar yang bermutu atau berkualitas
rendah;
c. Cocok digunakan untuk penggerak beban berat dalam satu poros;
d. Cocok digunakan untuk daya yang tinggi.
2. Motor Pembakaran Dalam
Motor dengan sistem pembakaran bahan bakar terjadi di dalam mesin itu
sendiri dimana panas hasil pembakaran langsung digunakan sebagai
tenaga penggerak mekanik. Sistem pembakaran dalam pada motor bensin
15
4 langkah terjadi secara periodik, yaitu piston bergerak turun karena
adanya proses pembakaran bahan bakar di ruang bakar dengan adanya
oksigen yang cukup dan diberikan panas yang cukup yang disuplai dari
percikan bunga api oleh busi dan terjadi ledakan di atas kepala piston,
menyebabkan piston terdorong turun sehingga menggerakan poros
engkol (cranshaft) melalui batang penghubung (connectin rod). Pasokan
penyuplai bahan bakar ke ruang bakar menggunakan katup masuk dan
saluran pembuangan sisa pembakaran dari ruang bakar menggunakan
katup buang (Arismunandar, 2002).
3. Prinsip Kerja Motor Bensin 2 Langkah
Motor bakar dua langkah merupakan mesin pembakaran dalam yang
dalam pembakarannya dilakukan dengan dua kali pergerakan piston dan
satu kali putaran poros engkol. Pada motor bensin 2 langkah (2 tak)
sangatlah simpel dan sederhana, karena pada satu siklus pembakaran
terjadi dua kali langkah piston dan satu kali putaran poros. Dalam prinsip
kerjannya motor 2 tak sangat berbeda dengan motor 4 tak, dan pada
motor 2 tak cenderung lebih boros bahan bakar dibandingkan dengan
motor 4 tak, namun pada motor 2 tak memiliki daya lebih besar
dibanding dengak motor 4 tak. Namun pada langkah proses motor 2 tak
dan motor 4 tak memiliki 4 proses yang sama yaitu : langkah hisap,
langkah kompresi, langkah ekspansi dan langkah buang dan diteruskan
ke saluran buang atau knalpot (Suratman, 2002).
16
Gambar 1. Motor Bakar 2 Langkah (Suratman, 2002)
a. Langkah Hisap
Piston bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati
bawah), karena pergerekan piston tersebut maka terjadi kompresi
terhadap ruang bilas yang ada di bawah piston, sebelum ruang bilas
terbuka oleh piston, di dalam bak mesin terjadi kompresi terhadap
udaara dan bahan bakar. Pada saat piston melewati lubang exhaust
maka lubang exhaust terbuka dan gas yang berada pada ruang bakar
keluar melalui lubang exhaust. Pada saat piston sampai pada TMB
(titik mati bawah) maka volume diatas kepala piston bertambah,
akibatnya tekanan di atas kepala piston lebih rendah dari tekanan
atmosfer pada saat saluran intake terbuka maka udara ke ruang bakar.
Dan pada saat yang sama gas sisa pembakaran terdorong keluar
melalui saluran exhaust (Suratma, 2002).
b. Langkah Kompresi
Piston bergerak dari TMB (titik mati bawah) menuju TMA (titik mati
atas) sebelum pergerakan akan melakukan penghisapan udara yang
17
telah tercampur dengan bahan bakar dan pelumas (oli samping)
terhisap masuk ke ruang bakar. Setelah piston melewati saluran
intake dan saluran exhaust, maka campuran udara, bahan bakar dan
pelums akan terkompresi karen volume ruang bakar atau volume di
atas kepala piston berkurang, akibatnya tekanan dan tempratur di atas
kepala piston naik secara derastis. Pada saat piston mencapai TMA
(titik mati atas) busi memercikan bunga api dan beberapa saat
kemudian campuran udara, bahan bakar dan pelumas terbakar dan
menimbulkan ledakan pada ruang bakar (Suratman, 2002).
c. Langkah Kerja dan Ekspansi
Setelah terjadi proses pembakaran di ruang bakar yang menimbulkan
ledakan yang dahsyat di ruang bakar, menyebabkan piston terdorong
dari TMA (titik mati atas) menuju TMB (titik mati bawah) karena
motor 2 tak merupakan motor dengan sisitem pembakaran dalam,
maka panas langsung digunakan menjadi tenaga mekanik yaitu
memutar poros engkol. Pada saat yang sama saluran hisap tertutup
dan saluran buang terbuka, maka campuran gas sisa pembakaran
terdorong keluar dari ruang bakar (Suratman, 2002).
d. Langkah Buang
Pada saat piston bergerak dari TMA (titik mati atas) menuju TMB
(titik mati bawah), sebelum piston sampai pada TMB (titik mati
bawah). Saluran buang terbuka dan gas sisa pembakaran mengalir
keluar ruang bakar melalui saluran buang dan kenalpot dan dibuang
18
ke atmosfer. Pada saat yang bersamaan campuran udara, bahan bakar
dan pelumas (oli samping) masuk ke ruang bakar melalui rongga
bilas. Setelah gas sisa pembakaran keluar ruang bakar katup bilas
terbuka, maka campuran udara, bahan bakar dan pelumas (oli
samping) masuk ke ruang bakar menggantikan gas sisa pembakran di
ruang bakar, ini biasanya disebut sebagai proses pembilasan. Pada
proses pembilasan, sebagian campuran bahan bakar dengan udara
ikut keluar ruang bakar bersamaan gas buang (Suratman, 2002).
4. Prinsip dan Langkah Kerja Motor 4 Langkah
Motor bakar bensin 4 langkah (4 tak) merupakan sebuah mesin yang di
dalam proses kerjanya atau siklusnya terdiri dari 4 langkah yang terjadi
dalam satu kali proses pembakaran yang terdiri dari langkah hisap,
langkah kompresi, langkah kerja (ekspansi) dan langkah buang. Untuk
lebih jelas dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2. Langkah Kerja Motor Bensin 4 Langkah (Rahargo. W. D
Teknik Konversi Energi, 2008)
19
a. Langkah Hisap
Langkah hisap dimulai dari bergeraknya piston dari TMA (titik mati
atas) menuju TMB (titik mati bawah), pada saat piston bergerak
menuju TMB (titik mati bawah) katup hisap terbukan dan katup
buang tertutup. Akibat dari pergerakan piston maka volume diatas
kepala piston (didalam silinder) bertambah mengakibatkan tekanan
menjadi turun, tekanannya lebih rendah dari tekanan atmosfer
sehingga campuran udara dan bahan bakar terhisap masuk keruang
bakar untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3 (Rizal dan
Masagus A., 2013).
Gambar 3. Langkah Hisap (Cengel dan Boles, 2006)
b. Langkah Kompresi
Poros engkol berputar menggerakan piston dari TMB (titik mati
bawah) menuju TMA (titik mati atas), katup masuk dan katup buang
dalam keadaan terutup. Piston bergerak menuju TMA (titik mati atas)
menyebabkan campuran udaran dan bahan bakar terkompresi karena
volume di atas kepala piston berkurang menyebabkan tekanan dan
20
tempratur naik drastis. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar 4
(Rizal dan Masagus A., 2013).
Gambar 4. Langkah Kompresi (Cengel dan Boles, 2006)
c. Langkah Kerja atau Ekspansi
Pada langkah ekspansi kedua katup masih dalam keadaan tertutup,
pada saat piston sampai pada TMA (titik mati atas) percikan bunga
api dipercikan dari busi sehingga menyebabkan campuran udara dan
bahan bakar yang bertekanan dan bertempratur tinggi terbakar dan
timbul ledakan yang dahsyat di dalam silinder (di atas kepala piston)
mengakibatkan, piston terdorong dari TMA (titik mati atas) menuju
TMB (titik mati bawah) serta sekali gus menyebabkan poros engkol
bergerak sehingga terjadi gerakan mekanik. Untuk lebih jelas dapat
dilihat pada gambar 5 (Rizal dan Masagus A., 2013).
21
Gambar 5. Langkah Kerja (Cengel dan Boles, 2005)
d. Langkah Buang
Pada saat piston sampai di TMB (titik mati bawah), poros engkol
menggerakan piston, bergerak menujuk TMA (titik mati atas). Pada
saat piston bergerak menuju TMA (titik mati atas) katup buang
terbuka dan katup masuk tertutup, sehingga piston mendorong gas
sisa pembakaran keluar dari ruang bakar malalui saluran buang serta
keluar melalui kenalpot ke atmosfer. Setelah piston sampai pada
TMA (titik mati atas) katup hisap terbuka dan katup buang tertutup,
kemudian piston digerakan poros engkol bergerak menuju TMB (titik
mati bawah) sehingga menghisap campuran udara bahan bakar
masuk ke ruang bakar, proses ini terjadi secara berulang. Untuk lebih
jelas dapat dilihat gambar 6 (Rizal dan Masagus A., 2013).
22
Gambar 6. Langkah Buang (Cengel dan Boles, 2015).
e. Siklus Motor Bensin 4 Langkah (Siklus Otto)
Siklus otto merupakan siklus ideal motor bensin 4 langkah. Siklus
yang terjadi secara konstan yang terjadi pada saat pembakaran
didalam silinder terjadi dapat dijelaskan dalam siklus otto, dimulai
dari langkah hisap, langkah kompresi, langkah ekspansi dan langkah
buang. Dapat kita lihat pada diagram kurva P-V berikut ini :
Gambar 7. Diagram P-v Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah
(Cengel dan Boles, 2006).
23
Gambar 8. Diagram P-v Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah
(Cengel dan Boles, 2006).
Dari diagram P-v pada gambar 7 dan gambar 8 dapat dijelaskan
sebagai berikut (Wiratmaja, 2010) :
1. Proses 0 – 1 merupakan langkah hisap tekanan konstan, campuran
udara dan bahan bakar terhisap masuk ke ruang bakar.
2. Proses 1 – 2 langkah kompresi adiabatik reversible, campuran
udara dan bahan bakar di kompresi oleh piston yang menuju
TMA.
3. Proses 2 – 3 merupakan proses pembakaran dengan volume
konstan, campuran udara dan bahan bakar dibakar dengan
bantuan percikan bunga api oleh busi.
4. Proses 3 – 4 merupakan langkah ekspansi adiabatik reversible,
hasil dari proses pembakaran yaitu kerja yang berasal dari panas
yang berekspansi.
5. Proses 4 – 1 merupakan proses pembuangan panas dengan
volume konstan, panas dibuang melalui dinding silinder.
24
6. Proses 1 – 0 merupakan langkah buang, pembuangan sisa
pembakaran melalui saluran buang, melalui knalpot dan dibuang
ke atmosfer.
Dari keseluruhan proses diatas merupakan siklus otto yaitu siklus dari
motor bensin 4 langkah.
C. Bahan Bakar Cair
Bahan bakar cair merupakan senyawa hidrokarbon yang dapat diproleh dari
alam ataupun dengan cara buatan. Bahan bakar hidrokarbon cair umumnya
berasal dari minyak bumi. Yang terdapat pada lapisan bumi, yang biasa kita
sebut dengan bahan bakar fosil. Karena bahan bakar yang terdapat didalam
bumi merupakan hasil dari fosil makhluk hidup yang sudah mati dan
memerlukan proses yang panjang sehingga dapat menjadi minyak bumi.
Bahan bakar cair yang biasa kita temukan berasal dari oil shale, tar sand,
batubara dan biomasa. Di dalam Minyak bumi terdapat campuran alami
antara hidrokarbon cair dan sedikit belerang, nitrogen, oksigen serta sedikit
sekali metal dan mineral.
Pada penggunaannya bahan bakar cair memiliki kemudahan dari pada bahan
bakar padat, penyimpanannya mudah, energi yang terbaik, nilai kalor yang
tinggi, pembakaran cenderung konstan, efesiensi thermis yang lebih tinggi,
kebersihan dari hasil pembakaran, menggunakan alat pembakaran yang lebih
kompak, penggunaan ukuran ruang bakar yang bervariasi mulai dari ukuran
25
yang kecil hingga ukuran yang besar dan cara pengangkutan yang lebih
mudah. Namun demikian bahan bakar cair juga memiliki kelemahan salah
satunya yaitu dalam proses pemurnian bahan bakar tersebut harus
menggunakan proses pemurnian yang panjang dan komplek. Hal inilah yang
menyebabkan penggunaan bahan bakar cair semakin maningkat terlebih lagi
pada kendaraan bermotor yang digunakan oleh masyarakat Indonesia sehari-
hari. Berikut ini beberapa jenis bahan bakar cair yang sering kita jumpai
adalah sebagai berikut (Wiratmaja, 2010) :
1. Premium
Premium (naphtha) merupakan salah satu dari minyak bumi yang sudah
melewati proses penyulingan ditambah dengan campuran TEL (sejenis
zat aditif) yang berfumgsi untuk menaikan nilai oktan suatu bahan bakar
cair hingga didapat nilai oktan dari premium sebesar RON 88. Namun
sejak tahun 2006 zat aditif yang bernama TEL yang mengandung timbal
hitam yang tidak sehat harus dihentikan penggunaannya karena adanya
isu lingkungan. Zat aditif TEL digantikan dengan HOMC (High Mogas
Component) untuk menaikan nilai oktan premium ke 88.
HOMC merupakan komponen minyak bumi yang biasa disebut dengan
naphtha. HOMC memiliki struktur kimia yang berbentuk lingkar (struktur
rantai kimia yang bercabang) yang memiliki angka oktan yang tinggi.
Pada penambahan zat adikitif HOMC maka bahan bakar ada yang
memiliki nilai oktandi atas 88, yaitu ada yang memiliki nilai oktan 92, 95
dan 98, Semakin tinggi suatu nilai oktan bahan bakar, maka semakin
26
lambat suatu bahan bakar terbakar karena memiliki struktur ikatan
rantainnya yang bercabang-cabang maka membutuhkan panas yang lebih
tinggi untuk menyebabkan bahan bakar tersebut terbakar.
Nilai oktan yang semakin tinggi disebabkan oleh perengkahan katalitik
ataupun sintesa catalityc di dalam reaktor kimia di dalam unit kilang
RCC/FCC/RFCC (Plat Forming) disebut juga dengan proses polimerisasi
katalitik lainnya. Pada Refinery nusantara memiliki unit FCC/RCC
namun jumlah dari yang belum mencukupi untuk mengubah campuran
premium agar memiliki nilai oktan sebesar 88. Oleh sebab itu perlu
tambahan dari luar, yaitu mengimport HOMC dari luar negeri. Saat ini
telah dibangun kilang RFCC di daerah Jawa Tengah untuk menambah
suplai FCC/RCC.
Premium pada saat sekarang ini unutuk mendapatkan nilai oktan sebesar
88 maka yang harus di tambahkan adalah volume Naphthanya + volume
HOMC tambahan. Pada saat ini tambahan HOMC nyaris sama dengan
volume naphthanya, sehingga volume bertambah hampir 2 kali lipat.
Sangat berbeda dengan premium pada zaman dulu untuk mendapatkan
angka oktan premium 88 hanya perlu menambahkan sedikit TEL (nyaris
jumlah TELnya sangat sedikit). Jadi untuk memenuhi syarat dari dari
pemerintah dimana premium yang akrab dengan linkungan maka
Refinery Nusantara harus mengimport HOMC dari luar negeri untuk
produk premium agar laku terjual dan disetujui oleh Pemerintah.
27
Naphtha dapat diubah menjadi pertamax dengan nilai oktan 92-95 bila
indonesia bisa membangung kilang seperti kilang Blue Sky Project
Balongan yang telah beroprasi. premium tersusun dari hidrokarbon
berantai yang ikatan rantainya lurus, mulai dari rumus ikatan rantainya
yaitu C7 (heptana) sampai dengan C11. Premium tersusun dari atom
hidrogen dan karbon yang terikat didalam satu rantai kimia. Jika premium
direaksikan dengan oksigen (dibakar) dengan kondisi oksigen berlimpah,
maka akan terbentuk CO2 dan H2O sebagai sisa pembakaran ditambah
dengan panas dari hasil pembakaran.
Premium yang diolah dari minyak mentah, yang berasal dari perut bumi
dan didipompakan hingga sampai ke permukaan bumi, minyak mentah
tersebut berwarna hitam dan biasa disebut dengan petroleum. Cairan
petroleum mengandung senyawa hidrokarbon yang tergabung yang
memiliki ikatan rantai yang panjangnya berbeda-beda. Karena molekuk
hidrokarbon yang ikatan rantainnya berbeda panjangnya maka setiap sifat
molekuk yang panjangnya berbeda juga memiliki sifat yang berbeda.
Molekul CH4 (metana) murupakan molekul dengan panjang rantai paling
pendek dan merupakan molekul yang paling ringan. Dengan semakin
banyaknya jumlah atom C pada suatu molekul maka semakin berat massa
suatu molekul tersebut. C4 merupakan berwujud gas, C5-C18 berwujud
cair serta C19 dan yang lebih besar dari C19 bewujud padat, spesifikasi dari
premium dapat dilihat pada Tabel 1.
28
Tabel 1. Spesifikasi Premium (PT. Pertamina, 2007).
Premium
No Karakteristik Satuan Batasan
Tanpa
Timbal
Bertimbal
Min Max Min Max
1 Bilangan oktan
Angka Oktan Riset
(RON)
Angka Mktan Motor
(MON)
RON 88,0 - 88,0 -
MON dilaporkan dilaporkan
2 Stabilitas Oksidasi Menit 360 - 360 -
3 Kandungan Sulfur % m/m - 0,051) - 0,051)
4 Kandungan Timbal
(Pb)
Gr/l - 0,013 - 0,3
5 Kandungan Oksigen % m/m - 2,72) - 2,72)
6 Destilasi
10% vol. Penguapan
50% vol. Penguapan
90% vol. Penguapan
Titik didih akhir
Residu
oC - 74 - 74
oC 88 125 88 125
oC - 180 - 180
oC - 215 - 205
% Vol - 2,0 - 2,0
7 Washed gum mg/100
ml
- 5 - 5
29
8 Tekanan Uap Kpa - 60 - 60
9 Berat jenis (pada suhu
15 oC)
Kg/m3 715 780 715 780
10 Korosi bilah Tembaga menit Kelas I Kelas I
11 Sulfur Mercaptan % massa - 0,002 - 0,002
12 Penampilan Visual - Jernih &
Terang
Jernih &
Terang
13 Warna - Merah Merah
14 Kandungan Pewarna gr/1001 0,13 0,13
15 Bau - Dapat
dirasakan
Dapat
dirasakan
16 Uji Doctor - negatif negatif
2. Pertamax
Pertamax merupakan bahan bakar yang bernilai oktan tinggi yang tidak
mengandung timbal. Pertamax yang digunakan pada penelitian ini
merupakan pertamax dengan nilai oktan 92. Pertamax pertama sekali
diluncurkan di indonesia pada tahun 1999, sama dengan premium
merupakan minyak bumi yang telah di olah di dalam unit (kilang)
sehungga menjadi bahan bakar yang beroktan tinggi. Pertamax
diluncurkan untuk menggantikan premix 98, karen premik 98 memiliki
unsur MTBE yang berbahaya bagi ligkungan terutama bagi manusia yang
secara langsung menghirup gas pembuangan kendaraan bermotor.
30
Pertamax dengan nilai oktan 92 direkomendasikan untuk bahan bakar
kendaraan yang diproduksi diatas tahun 1990, yaitu kendaraan yang telah
menggunakan teknologi fuel injection dan juga catalytic converters.
Berikut ini merupakan tabel spesifikasi dari pertamax.
Tabel 2. Spesifikasi Pertamax (PT. Pertamina, 2007)
Pertamax
No Karakteristik Satuan Batasan
Min Max
1 Angka Oktan Riset
(RON)
RON 92,0 -
2 Stabilitas Oksidasi Menit 480 -
3 Kandungan Belerang % m/m - 0,051)
4 Kandungan Timbal (Pb) gr/l - 0,0132)
5 Kandungan Logam
(mangan (Mn), besi (Fe)
Mg/l - -
6 Kandungan Silikon Mg/kg - -
7 Kandungan Oksigen % m/m - 2,73)
8 Kandungan Olefen % v/v - *)
9 Kandungan Aromatic % v/v - 50,0
10 Kandungan Benzena % v/v - 5,0
11 Distilasi:
10% Vol. Penguapan
50% Vol. Penguapan
0C - 70
0C - 110
31
90% Vol. Penguapan
Titik didih akhir
Residu
0C - 180
0C - 215
% Vol - 2,0
12 Sendimen mg/l - 1
Karakteristik Satuan Batasan
13 Unwashed gum mg/100 ml - 70
14 Washed gum mg/100 ml - 5
15 Tekanan Uap kpa 45 60
16 Berat jenis (pada suhu 15
0C)
Kg/m3 715 770
17 Korosi bilah Tembaga menit Kelas I
18 Sulfur Mercaptan % massa - 0,002
19 Penampilan visual - jernih & Terang
20 Warna - Biru
21 Kandungan Pewarna gr/100 l - 0,13
22 Kandungan Phospor mg/l - -
Adapun beberepa keunggulan dari bahan bakar Pertamax adalah sebagai
berikut (Wiratmaja, 2010):
a. Tidak memiliki kandunga timbal di dalam bahan bakar tersebut.
b. Nilai oktan yang lebih tinggi dari premium, menyebabkan pertamax
lebih tahan terhadap kompresi yang tinggi sehingga mesin dapat
bekerja lebih optimal pada gerkan piston. Pertamax juga dapat
mencegah terjadinya bahan bakar terbakar terlebih dahulu sebelum
32
piston sampai pada TMA sehingga timbul ledakan, atau disebut
dengan anti knocking.
3. Bioetanol
Bioetanol merupakan etanol yang berasal dari biomassa yang diproduksi
dari limbah dengan menggunkan teknologi biokimia yaitu melalui
fermentasi dari bahan pembuat biomassa tersebut. Bioetanol atau etil
alkohol merupakan senyawa organik yang memiliki struktur kimia
C2H5OH.
Bioetanol merupakan cairan biokimia yang didapatkan daari proses
fermentasi gula dan sumber karbohidrat lainnya dengan menggunkan
makhluk hidup yaitu mikroorganisme, selanjutnya diproses dengan
destilasi. Bioetanol biasanya berasal dari bahan baku yang banyak
mengandung gula yaitu sukrosa, pati dan ligno selulosa. Didalam
pembuatannya, bioetnol biasanya diproduksi dengan proses fermentasi
dan destilasi. Didalam kondisi 1 atm atau suhu kamar, bioetanol memiliki
sifat mudah menguap, mudah terbakar, mudah larut dalam air, tidak
berwarna dan tembus cahaya. Bioethanol yang digunakan pada penelitian
ini adalah bioethanol yang memiliki kemurniaan 99,36%, bioethanol
tersebut didapatkan dari PT. Brataco yang cara membelinnya dengan cara
pemesanan, karena untuk daerah provinsi Lampung hanya memproduksi
bioethanol dengan kadar paling tinggi 90%. Untuk lebih jelasnya sifat
fisik dari bioethanol dapat dilihat pada Tabel 3.
33
Tabel 3. Sifat Fisik Bioetanol (Rahmawati, 2010).
1. Massa molekul relatif (Mr) 46,07 g/mol
2. Titik beku -114,1 oC
3. Titik didih normal 78,32 oCDe
4. Densitas pada 20 oC 0,7893 g/ml
5. Kelarytan dalam air 20 oC Sangat larut
6. Viskositas pada 20 oC 1,17 cP
7. Kalor spesifik 20 oC 0,579 kal/g oC
8. Kalor pembakaran 20 oC 7-92,1 kal/g
9. Kalor penguapan 78,32 oC 200,6 kal/g
Singkong merupakan salah satu bahan pembuat bioetanol, selain
jumlahnya banyak dan harga yang murah, singkong merupakan salah satu
bahan yang dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.
Selain dapat menghasilkan bahan bakar, dengan diproduksinya singkong
menjadi bahan bakar juga dapat mensejahterakan kehidupan para petani
singkong karen singkong yang tadinya harganya yang murah dapat dijual
seharga lebih mahal. Menurut penelitian yang telah dilakukan sebanyak 1
kg singkong dapat menghasilkan bioetanol sebanyak 0.106 liter bioetanol
34
Didalam pembuatan bioetanol dibagi menjadi 3 tahapan yaitu (Jhiro Ch.
Mailool Dkk. 2012):
a. Tahap galatinasi
Tahap galatinasi merupakan tahan penghancuran dari bahan baku
pembuat bioetanol. Bahan baku singkong, jagung, ubi jalar dan lain-
lain dicampurkan dan dihancurkan hingga menjadi bubur yang
mengandung pati 27-30%.
b. Tahap fermentasi
Tahap fermentasi merupakan tahan penguraian, lanjutan dari tahap
galatinasi. Pada tahap fermentasi terjadi penguraian bahan-bahan
karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme, namun
tidak menimbulkan bau busuk. Microba yang digunkan adalah
microba Sacharomyces cereviseae. Dari hasil proses fermentasi
didapatkan hasilnya yaitu etanol, asam laktat, hidrogen dan zat
tambahan seperti asam butirat, dan aseton.
c. Tahap destilasi
Tahap destilasi merupakan tahapan pemisahan senyawa etanol dengan
senyawa lainnya dengan proses perbedaan titik didih dari setiap
senyawa. Titik didih etanol murni yaitu 78 oC. Dengan pemanasan
antara 78-100 o
C menyebabkan sebagian etanol menguap, serta
melalui proses kondensasi akan mendapatkan kualitas etanol sebesar
95%.
35
Berikut merupakan karakteristik dari bioetanol yang lebih baik
dibandingkan dengan premiumyang berbasis petrokimia yaitu sebagai
berikut :
a. Bioetanol mengandung 35% oksigen sehingga dapat mengurangi
polusi udara dan efek rumah kaca
b. Bioetanol memiliki angka oktan yang tinggi, sehingga tidak
membutuhkan zat aditif untuk menaikan nilai oktan. Dan dapat
menggantikan zat aditif jika dicampur dengan bahan bakar premium.
c. Bioetanol memiliki nilai oktan sebesar 96-113, lebih tinggi dari nilai
oktan dari premium.
d. Bioetanol yang bersih sangat ramah lingkungan, karena gas buang
rendah terhadap senyawa seperti monoksida (CO), nitrogen oksida
(NOx) dan gas-gas yang menyebabkan efek rumah kaca lainnya.
e. Bioetanol tidak menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan
karena mudah terurai dan bioetanol merupakan sumber energi yang
dapat diperbaharui.
D. Proses Pembakaran
Proses pembakaran adalah proses bereaksinya elemen-elemen bahan bakar
dengan elemen oksigen yang membutuhkan panas awal yang cukup agar
reaksi antar bahan bakar dan oksigen dapat terjadi. Reaksi antara bahan bakar
dan oksigen jika memiliki suplai panas yang cukup akan menyebabkan reaksi
berlangsung sangat cepat. Pada proses awal pembakaran atau reaksi kimia
dibutuhkan panas yang cukup (panas yang kecil) untuk menghasilkan panas
36
yang lebih besar sehingga dapat dihasilkan energi yang besar dari panas hasil
pembakaran tersebut. Elemen mampu bakar didalam reaksi pembakaran atau
reaksi pembakaran adalah adanya bahan bakar, suplay udara dan panas yang
cukup. Udara yang dibutuhkan didalam proses pembakaran adalah oksigen,
sedangkan nitrogen dan gas yang lainnya tidak akan ikut bereaksi dengan
bahan bakar.
Pada saat terjadi proses pembakaran, bahan bakar yang terdiri dari atom
hidrogem (H) dan atom Karbon (C) akan berikatan dengan oksigen (O2). Jika
karbon berikan dengan oksigen akan membentuk karbon dioksida (CO2)
sedangkan hidrogen akan berikatan dengan oksigen akan membentuk air
(H2O). Tapi pada saat terjadinya pembakaran pada ruang bakar, sering terjadi
kekurangan suplay oksigen pada ruang bakar sehingga, atom karbon akan
berikatan dengan oksigen yang kurang akan menyebakan ikatan menjadi
karbon monoksida (CO). Apabila pada pembentukan karbon monoksida,
artinya bahan bakar tidak terbakar sepurna akibatnya panas yang dihasikan
dari proses pembakaran hanya 30% dari pembakaran yang suplay udaranya
cukup, atau membentuk karbon dioksida. Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat
pada rumus kimia berikut (Wardono, 2004) :
Reaksi cukup oksigen : C + O2 CO2 + 393,5 kJ (1)
Reaksi kurang oksigen : C + 1
2O2 CO + 110,5 kJ (2)
Untuk memproleh hasil pembakaran yang sempurna, dimana hasil
pembakaran tersebut menghasilkan gas buang sisa pembakaran yaitu semua
37
atom karbon (C) membentuk karbon dioksida (CO2) dan semua ataom
hidrogen (H) membentuk air (H2O). Jika tercapai pembakaran yang sempurna
maka panas yang dihasilkan dari pembakaran tersebut akan maksimal. Untuk
mencapai pembakaran yang sempurna Maka dibutuhkan udara yang cukup
yang biasa disebut dengan pembakaran stoikometri yaitu untuk pembakaran
sempurna setiap satu mol oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi
senyawa hidrokarbon maka ditambahkan 3,773 nitrogen. Untuk lebih
jelasnya dapat kita lihat pada persamaan berikut :
CxHy + z (O2 + 3,773 N2) aCO2 + bH2O + cN2 + CO + NOx + HC (3)
Dari persamaan diatas dapat kita lihat bahwa proses pembakaran merupakan
proses oksidasi (penggabungan) antara molekul oksigen (O2) dengan molekul
bahan bakar yaitu karbon (C) dan hidrogen (H). Untuk membentuk suatu
ikatan yang baru yaitu air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) pada pembakaran
yang sempurna, maka dibutuhkan panas awal yang cukup untuk memutuskan
rantai pada bahan bakar yaitu (C-H) dan ikatan (O-O). Untuk itu diperlukan
pematik atau busi untuk mensuplai panas awal pembakaran. Maka dapat
disimpulkan proses pembakaran tidak akan dapat terjadi bila ikatan antara
bahan bakar yaitu ikatan (H-C) dan (O-O) tidak terputus proses pembakaran
tidak akan terjadi. Jadi terjadinya suatu proses pembakaran bila ikatan antara
bahan bakar dan ikatan antara oksigen dan membentuk ikatan baru antara
bahan bakar dengan oksigen (Wardono, 2004).
38
E. Emisi Gas Buang
Dalam setiap proses pembakaran akan menghasilkan sisa dari pembakaran
akan membentuk gas buang atau biasa disebut dengan emisi gas buang. Emisi
gas buang tersebut berdampak tidak baik bagi lingkungan dan pencemaran
udara (polusi udara) dan menyebabkan efek rumah kaca. Motor bakar,
terutama motor pembakaran dalam (Internal combution) akan menghasilkan
gas buang berupa hidrokarbon (HC), karbon dioksida (CO2), karbon
monoksida (CO), dan oksida nitrogen (NOx) dan partikulat padat (Kristianto,
2015).
1. Hidrokarbon (HC)
Hidrokarbon (HC) merupakan komponen bahan bakar yang terdapat pada
bahan bakar cair. Terbentuknya (HC) karena pembakaran yang terjadi di
ruang bakar tidak sempurna menyebabkan masih ada bahan bakar yang
tidak terbakar tetapi ikut terbuang manjadi gas yang menguap dan
dibuang ke atmosfer bersamaan dengan gas sisa pembakaran lainya. Ada
beberapa hal yang menyebabkan timbulnya (HC) adalah sebagai berikut
(Kristianto, 2015):
a. Pada saat busi memercikan bunga api pada ruang bakar tempratur dan
tekanan di ruang bakar masih sangat rendah, akibatnya tidak semua
bahan bakar terbakar.
b. Pada saat deselerasi, katup gas menutup dan terjadinya engine brake
tetapi putaran mesin masih tinggi. Hal ini menyebabkan bahan bakar
yang terhisap ke ruang bakar sangan banyak, sehinga pada saat terjadi
39
pembakaran oleh busi, udara yang masuk keruang bakar tidak cukup
(miskin udara) dan panas yang dihasilkan oleh busi juga kurang karen
bahan bakar yang kaya. Menyebabkan tidak semua bahan bakar
terbakar. Namun menguap dan terbuang ke atmosfer.
c. Terjadinya overlapping (katup masuk dan katup buang terbuka secara
bersamaan) yang terlalu lama, menyebabkan HC berfungsi sebagai
gas pembersih. Ini terjadi biasanya pada putaran rendah (Nugraha,
2007).
2. Karbon monoksida (CO)
Karbon monoksida (CO) merupakan emisi gas buang yang tidak
diharapkan di dalam pembakaran bahan bakar, dikarenakan semakin
tinggi kadar dari (CO) maka pembakaran di ruang bakar tidak sempurna
dan menyebabkan kerugian pada panas yang dihasilkan dan juga polusi
yang disebakan. Terbentuknya (CO) disbabkan oleh suplay udara yang
kurang (miskin udara) sedangkan bahan bakar berlebih (kaya bahan
bakar). Maka pada saat proses pembakaran, jumlah dari oksigen (O2)
tidak mencukupi untuk membentuk karbon dioksida (CO2).
Karbon monoksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau,
namun (CO) beracun jika di hirup oleh manusia, karena jika masuk ke
paru-paru gas (CO) lebih cepat berikatan dengan haemoglobine dan
membentuk (COHB) dari pada darah berikatan dengan oksigen (CO2)
sehingga menyebabkan manusia akan kekurangan oksigen di dalam
tubuh. Jika tubuh kekurangan oksigen maka kepala akan terasa pusing,
40
mual, menurunkan aktivitas mental dan fisik dan pada konsentrasi tinggi
dapat menyebabkan pingsan dan bahkan kematian pada orang yang
menghirup (CO) dalam jumlah yang banyak.
3. Nitrogen Oksida (NOx)
Nitrogen Oksida (Nox) merupakan emisi gas buang yang tidak di
inginkan pada proses pembakaran, emisi gas buang Nox dapat terjadi
karena suhu pembakaran (suhu ruang bakar) yang terlalu tinggi sehingga
Nitrogen dalam udara yang di suplai ikut breaksi dengan oksigen
membentuk ikatan Nox, hal ini dapat terjadi karena suhu ruang bakar
sangat tinggi (>1370 0C). Dampak dari emisi gas buang Nox pada
manusia dapat menyebabkan ganguan jaringan paru-paru yaitu
melemahkan fungsi paru-paru, asma, infeksi saluran nafas (Winarno,
2014).
4. Partikulat
Partikulat merupakan hasil sisa pembakaran motor bensin yang terbagi
atas tiga yaitu : partikulat organik (jelaga), sulfat dan timbal. Penyebab
timbul Partikulat adalah karena bahan bakar yang mengandung unsur
belerang dan timbal dan ada juga karena pengaruh dari keadaan (sistem)
operasi dari motor bensin. Jika senyawa belerang breaksi dengan oksigen
akan membentuk (SO2) sedangkan jika timbal yang bereaksi membentuk
(PBO2). Partikulat sendiri biasanya di dominasi dari senyawa timbal yang
mencapai 25-60 % yang di emisikan (Kristianto, 2015).
41
F. Parameter Prestasi Mesin Bensin 4-Langkah
Presetasi mesin merupakan kemampuan suatu motor bensin untuk melakukan
kerja atau bisa juga disebut dengan kerja keluaran yang dihasilkan oleh mesin
bensin 4-langkah. Beberapa parameter yang harus diketahui untuk
menentukan Prestasi mesin adalah sebagai berikut: efesiansi thermal, torsi,
daya dan konsumsi bahan bakar spesifik (Wardono, 2004).
1. Torsi dan daya
Torsi dan daya merupakan keluaran dari mesin bensin 4-langkah. Torsi
adalah ukuran tenaga yang yang dikeluarkan mesin untuk melakukan
kerja sedangkan daya merupakan ukuran seberpa kerja yang dilakukan
mesin dalam periode tertentu torsi dan daya dapat di artikan torsi ialah
tenaga yang dibutuhkan untuk menggerakkan suatu motor sedangkan
daya ialah seberapa cepat motor tersebut dapat bergerak.
2. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan ukuran jumlah bahan bakar
yang di bakar (konsumsi) oleh mesin untuk menghasilkan kerja
dinyatakan dengan laju aliran massa persatuan unit daya yang dihasilkan.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Penelitian
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada penelitian yang dilakukan
adalah sebagai berikut :
1. Alat Penelitian
Adapun alat penelitian yang digunakan pada yang dilakukan adalah
sebagai berikut :
a. Motor Bensin 4 Langkah 1 Silinder
Pada penelitian ini, menggunakan motor bensin 4 langkah 1 silinder
yang sudah dilengkapi dinamometer dengan sistem pembebanan
menggunakan laju air bertekanan 1 bar. Motor bensin 4 langkah 1
silinder ini terdapat di Laboratorium Motor Bakar Universitas
Lampung dengan spesifikasi sebagai berikut:
Merk : Kohler
Dimensi : Lebar 500 mm, Tinggi 430 mm,
Kedalaman 400 mm
Tipe bahan bakar : Bensin tanpa timbal (Gasoline)
Sistem pengapian : Elektrik
Daya : 4,5 kW pada 3600 rev/min
43
2,2 kW pada 1800 rev/min
Diameter silinder : 70 mm
Langkah piston : 54 mm
Panjang batang piston : 84 mm
Kapasitas mesin : 208 cm3 (0,208 L) 208 cc
Rasio kompresi : 8,5 : 1
Gambar 9 Mesin Bensin Kohler
b. Unit Instrumen VDAS
Unit instrumen VDAS (Versatile Data Acquisition System) merupakan
sistem panel yang melengkapi mesin bensin kohler untuk mendapatkan
hasil dari pengukuran putaran mesin, torsi, daya, temperatur udara
lingkungan, temperatur gas buang, tekanan differential pada airbox dan
tekanan udara lingkungan yang langsung ditampilkan pada layar yang
terdapat pada panel tersebut.
Mesin Kohler Dinamometer
Air Box Katup Beban
44
Gambar 10. Unit Instrumen VDAS
c. Software Tecquipment VDAS
Software Tecquipment VDAS (Versatile Data Acquisition System)
merupakan Software yang akan di hubungkan ke unit instrumen VDAS
yang bertujuan untuk menampilkan hasil dari perhitungan parameter
pengujian prestasi mesin seperti putaran mesin, torsi, daya engkol,
konsumsi bahan bakar spesifik engkol, efisiensi termal, efisiensi
volumetrik, panas pembakaran dan rasio udara bahan bakar.
Panel Air Box
dan Exhaust Panel Konsumsi
Bahan Bakar
Tabung Bahan
Bakar Otomatis
Tangki Bahan
Bakar
Panel Torsi,
Putaran dan Daya
45
Gambar 11. Software Tecquipment VDAS
d. Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur persentase volume campuran
bahan bakar pertamax dan bioetanol.
Gambar 12. Gelas Ukur
46
e. Exhaust Gas Analizer Stargas 898
Exhaust Gas Analizer Stargas 898 merupakan alat yang digunakan
untuk mengukur kandungan dari emisi gas buang sisa pembakaran
motor bensin 4-langkah 1 siliner.
Gambar 13. Exhaust Gas Analizer Stargas 898
2. Bahan Penelitian
Adapun bahan yang digunakan pada penelitian yang dilakukan adalah
sebagai berikut:
a. Pertamax
Pertamax merupakan jenis bahan bakar yang pertama kali diluncurkan
PT. Pertamina pada tahun 1999 yang memiliki RON (Research Octane
Number) sebesar 92 (Sumber: PT. PERTAMINA, 2007).
47
Gambar 14. Pertamax Murni
b. Bioetanol
Bioetanol merupakan bahan yang digunakan sebagai campuran bahan
bakar pertamax dengan kadar 99,39% (Sumber: PT. BRATACO).
Gambar 15. Bioetanol Absolut Kadar 99,39%
48
c. Campuran Pertamax-Bioetanol 5%
campuran pertamax-bioetanol 5% merupakan campuran bahan bakar
yang terdapat pada 1 liter bahan bakar dimana komposisinya yaitu: 950
ml merupakan pertamax murni dan 50 ml merupakan komposisi
bioetanol.
Gambar 16. Campuran Pertamax-Bioetanol 5%
d. Campuran Pertamax-Bioetanol 10%
campuran pertamax-bioetanol 10% merupakan campuran bahan bakar
yang terdapat pada 1 liter bahan bakar dimana komposisinya yaitu: 900
ml merupakan pertamax murni dan 100 ml merupakan komposisi
bioetanol
49
.
Gambar 17. Campuran Pertamax-Bioetanol 10%
e. Campuran Pertamax-Bioetanol 15%
campuran pertamax-bioetanol 15% merupakan campuran bahan bakar
yang terdapat pada 1 liter bahan bakar dimana komposisinya yaitu: 850
ml merupakan pertamax murni dan 150 ml merupakan komposisi
bioetanol.
Gambar 18. Campuran Pertamax-Bioetanol 15%
50
B. Persiapan Penelitian
Adapun beberapa persiapan yang dilakukan pada penelitan ini adalah sebagai
berikut :
1. Persiapan Bahan
Setelah semua bahan yang diperlukan telah tersedia, selanjutnya dilakukan
proses pencampuran bahan bakar pertamax dengan bioetanol dengan
menggunakan gelas ukur. Proses pencampurannya adalah sebagai berikut:
a. Menyiapkan bahan bakar pertamax dan bioetanol yang telah didapatkan
dari PT. PERTAMINA dan PT. BRATACO serta menyiapkan alat
gelas ukur.
b. Menuangkan bahan bakar pertamax ke dalam gelas ukur sesuai dengan
ukuran yang diinginkan. Kemudian setelah mendapatkan ukuran yang
diinginkan, selanjutnnya bahan bakar pertamax tersebut dituangkan
dari gelas ukur ke dalam botol tersendiri yang telah disiapkan.
Komposisi campuran bahan bakar pertamax dan bioetanol dapat dilihat
pada tabel 4.
c. Menuangkan bioetanol ke dalam gelas ukur sesuai dengan ukuran yang
diinginkan. Kemudian setelah mendapatkan ukuran yang diinginkan,
selanjutnnya bioetanol tersebut dituangkan dari gelas ukur kedalam
botol yang telah berisi bahan bakar pertamax yang sebelumnya telah di
ukur. Komposisi campuran bahan bakar bioetanol dan bahan bakar
pertamax dapat dilihat pada tabel 4.
51
d. Mengaduk campuran bahan bakar pertamax dengan bioetanol hingga
campuran tersebut terampu menjadi satu.
e. Menyimpan campuran bahan bakar pertamax dan bioetanol tersebut
selama 24 jam sebelum digunakan, proses ini dilakukan agar dapat
diketahui apakah ada perbedaan dari setiap campuran bahan bakar
pertamax dan bioetanol terhadap waktu pencampuran.
Persentase campuran bahan pertamax dan bioetanol dapat dilihat pada
tabel 4.
Tabel 4. Komposisi Campuran Bahan Bakar Pertamax dan Bioetanol Tiap
1 Liter campuran
Variasi Pertamax Bioetanol
E0 (Pertamax) 1000 ml 0 ml
E5 (Bioetanol 5%) 950 ml 50 ml
E10 (Bioetanol 10%) 900 ml 100 ml
E15 (Bioetanol 15%) 850 ml 150 ml
2. Pengkondisian Alat
Sebelum melakukan pengujian terhadap campuran bahan bakar pertamax-
bioetanol terlebih dahulu dilakukan pengkondisian alat-alat yang
digunakan pada pengujian tersebut, adapun pengkondisiannya yang
dilakukan adalah sebagai berikut :
a. Mengisi tangki penyimpanan air sampai penuh, air tersebut yang
digunakan sebagai beban pada dinamometer.
b. Mengganti oli mesin dengan yang baru, agar kinerja mesin dapat
maksimal.
52
c. Membersihkan karburator dari kotoran sisa bahan bakar, agar proses
pencampuran bahan bakar dan udara didalam karburator semakin baik.
d. Mengecek tekanan air pada selang yang masuk ke dalam dinamometer
mesin kohler. Tekanan air yang masuk harus 1 atm.
C. Prosedur Pengujian
Adapun prosedur pengujian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Prosedur Pengujian Prestasi Mesin
Adapun prosedur pengujian prestasi mesin yang dilakukan pada penelitian
ini sebagai berikut :
a. Menyiapkan peralatan mesin uji Tecquipment TD 201 dan instrument
VDAS.
b. menggeser tungkai/tuas pada panel VDAS untuk volume bahan bakar
8 ml. Pengisisan bahan bakar dilakukan secara otomatis ke panel
VDAS.
c. Membuka tangki bahan bakar, kemudian tangki bahan bakar dibersihan
dan dikosongkan lalu memasang kembali tangki bahan bakar.
d. Mengisi tangki bahan bakar dengan bahan bakar yang digunakan yaitu
E0, E5, E10 dan E15
e. Menghubungkan unit komputer dan VDAS ke arus listrik yang telah di
hubungkan dengan stabilizer. Stabilizer digunakan untuk menstabilkan
arus yang masuk ke unit komputer dan VDAS agara peralatan VDAS
53
dan unit komputer tidak mengalami kerusakan oleh arus yang tidak
setabil.
f. Menghidupkan komputer dan sistem VDAS serta menghubungkan
sistem VDAS ke komputer dengan cara menghubungkan kabel USB ke
port USB pada computer dan membuka aplikasi VDAS serta
menghubukan aplikasi VDAS dengan peralatan VDAS.
g. Mengecek dan memperhatikan selang (saluran) bahan bakar dan
pastikan tidak ada udara yang terjebak di dalam saluran selang bahan
bakar. Jika terdapat udara yang terjebak pada selang bahan bakar, udara
tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu, agar bahan bakar yang
masuk ke mesin tidak terhambat.
h. Menghubungkan pompa air ke saluran listrik dan menghidupkan poma
air. Kemudian melakukan pengecekan dan memastikan laju aliran air
pada tekanan 1 bar.
i. Membuka keran air yang menuju ke dinamometer sebesar setengah
putaran (180o).
j. Mengkalibrasi torsi dan tekanan kotak udara dengan cara menekan dan
menahan tombol pada zero torsi dan air box pressure sampai
angka indikator berubah menjadi 0 (nol) pada panel VDAS.
k. Memilih penggunaan bahan bakar pada aplikasi tecquipment VDAS
pada menu aplikasi tecquipment VDAS Fuel Flow – Rate Data Source
pilih otomatis ADA (DVF1).
54
l. Mengisi data pada menu aplikasi tecquipment VDAS yaitu pada menu
Fuel Density jika bahan bakar E0 sebesar 742 kg/m3, E5 sebesar 744
kg/m3, E10 sebesar 746 kg/m3 dan E15 sebesar 749 kg/m3.
m. Mengisi data pada menu aplikasi tecquipment VDAS yaitu pada menu
Fuel Calory Value jika bahan bakar E0 sebesar 44,8 MJ/kg, E5 sebesar
43,9 MJ/kg, E10 sebesar 43 MJ/kg dan E15 sebesar 42 MJ/kg.
n. Mengisi data pada menu aplikasi tecquipment VDAS yaitu pada menu,
Engine Capacity yaitu 208 cc , Number of Cycle yaitu 4, dan Orifice
Diameter yaitu 18,5 mm sesuai dengan spesifikasi mesin yang
digunakan.
o. Menghidupkan mesin dan menunggu beberapa saat untuk memanaskan
mesin, hingga mesin sampai pada kondisi kerja.
p. Proses pengambilan data prestasi mesin.
1) Melakukan langkah a sampai dengan o.
2) Menyetel putaran mesin pada 1500 rpm dengan bukaan katup
beban dinamometer setengah putaran (180o)
3) Menunggu torsi sampai dengan stabil dan hasil dari Calculated
Parameters muncul pada menu aplikasi.
4) Merekam data sebanyak 5 kali dengan cara membuka menu pada
aplikasi tecquipment VDAS yaitu menu Start timed data
acquition.
5) Mengisi pada menu Timed Data Capture berupa interval 1 detik
dan berhenti pada 4 detik, lalu klik OK, maka perekaman data
dimulai.
55
6) Membuka katup beban dinamometer 1 putaran, mengakibatkan
beban dinamometer semakin bertambah sehingga torsi meningkat
dan putaran mesin turun, selanjutnya menggeser tuas gas sampai
putaran mesin kembali 1500 rpm.
7) Menunggu torsi sampai dengan stabil dan hasil dari Calculated
Parameters muncul pada menu aplikasi.
8) Merekam data sebanyak 5 kali dengan cara membuka menu pada
aplikasi tecquipment VDAS yaitu menu Start timed data
acquition.
9) Mengisi pada menu Timed Data Capture berupa interval 1 detik
dan berhenti pada 4 detik, lalu klik OK, maka perekaman data
dimulai.
10) Menambah tiap bukaan katup beban pada dinamometer sebesar
½ (180o) putaran dan merekam data tiap tiap bukaan katup beban
hingga mencapai torsi puncak pada putaran mesin 1500 rpm.
11) Mengulangi langkah 1 sampai dengan 10 untuk tiap-tiap putaran
mesin yaitu 1500, 2000, 2500, 3000 rpm dengan variasi tiap-tiap
bahan bakar yaitu E0, E5, E10 dan E15.
Format data hasil pengujian prestasi mesin dapat dilihat pada Tabel 5.
56
Tabel 5. Format Data Hasil Pengujian Prestasi Mesin
Jenis Mesin : Kohler
Bahan Bakar :
Hasil Pengujian
Beban (bukaan katup
dinamometer)
0,5 1 1,5 2 2,5
a. Putaran mesin, rpm
b. Fuel density, kg/m3
c. Fuel calorific value, MJ/kg
d. Torsi, N.m
e. Daya engkol, W
f. Konsumsi bahan bakar spesifik
engkol, kg/kWh
Pada pengujian prestasi mesin yang dilakukan terdapat variasi bukaan
katup beban dinamometer. Adapun debit air rata-rata yang mengalir dari
masing-masing bukaan katup beban dinamometer yang digunakan dapat
dilihat padaTabel 6.
Tabel 6. Debit Air Rata-rata Bukaan Katup Beban Dinamometer
Bukaan Katup Beban
Dinamometer
Debit Rata-rata 5 kali
percobaan (ml/menit)
0,5 Putaran 469
1 Putaran 851
1,5 Putaran 1198
2 Putaran 1510
2,5 Putaran 1748
57
2. Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Adapun prosedur pada pengujian emisi gas buang yang dilakukan adalah
sebagai berikut:
a. Menghidupkan dan Memanaskan mesin hingga mesin dalam kondisi
siap kerja.
b. Menghubungkan Exhaust Gas Analizer Stargas 898 ke arus listrik dan
Menghidupkan Exhaust Gas Analizer Stargas 898 dengan cara
menekan tombol tombol switch yang berada dibelakang alat.
c. Memilih menu Gas Analysis pada menu Exhaust Gas Analizer Stargas
898.
d. Memilih menu Measurment pada menu Exhaust Gas Analizer Stargas
898.
e. Memilih menu Standar test pada menu Exhaust Gas Analizer Stargas
898. Selanjutnya unit Stargas 898 secara otomatis melakukan warming
up kurang lebih selama 60 detik, kemudian melakukan auto zero secara
otomatis yang berfungsi untuk mereset data dari awal.
f. Menghidupkan mesin dan mengatur putaran mesin pada 2500 rpm
dengan beban dinamometer pada bukaan katup 0,5.
g. Memasukkan probe sensor kedalam kenalpot.
h. Menunggu sampai angka dilayar Exhaust Gas Analizer Stargas 898
stabil.
i. Mencetak nilai pada Exhaust Gas Analizer Stargas 898.
58
j. Melakukan pengujian dengan variasi bahan bakar yaitu pertalite dan
campuran bahan bakar pertamax dan bioetanol 5%, 10%, 15%, dengan
pengulangan pengujian sebanyak 3 kali.
Format data hasil pengujian emisi gas buang dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Format Data Hasil Pengujian Emisi Gas Buang
Exhaust Gas Putaran Mesin (rpm) Pada Bukaan Katup (0,5)
Pertamax E5 E10 E15
C CO (%)
HC (ppm)
Catatan : Pada pengujian ini putaran mesin dan bukaan katup diambil yang
terbaik.
3. Prosedur Penggantian Bahan Bakar
Setelah dilakukan pengujian prestasi mesin dan emisi gas buang dengan
salah satu jenis bahan bakar, maka selanjutnya akan dilakuakan pergantian
bahan bakar dengan jenis campuran yang berbeda dari yang telah di uji
sebelumnya. Berikut merupakan proses pergantian bahan bakar agar tidak
terjadi campuran bahan bakar yang berbeda jenis campuran adalah sebagai
berikut :
a. Membuka selang saluaran bahan bakar yang menghubungkan tangki
bahan bakar dengan panel VDAS.
b. Membuka tangki bahan bakar dari dudukannya agar mempermudah
pengosongan tangki bahan bakar, karena jika pengosongan tangki
bahan bakar dilakukan dari selang saluran bahan bakar, bahan bakar
yang terdapat di dalam tangki bahan bakar tidak habir terbuang hal ini
disebabkan saluran keluaran bahan bakar tidak terdapat pada dasar
59
tangki bahan bakar tapi berada beberapa milimeter dari dasar tangki
bahan bakar.
c. Mengosongkan tangki bahan bakar yang telah dibuka dari dudukannya,
kemudian memasang kembali tangki bahan bakar kedudukan tangki
bahan bakar yang semula.
d. Mengosongkan bahan bakar yang terdapat didalam karburator dengan
cara membuka baut yang berfungsi sebagai saluran pembuangan bahan
bakar pada karburator yang terdapat dibawah karburator.
e. Menghubungkan kembali selang saluran bahan bakar dari tangki bahan
bakar ke panel yang terdapat pada VDAS, kemudian Mengisi kembali
bahan bakar yang baru yang ingin diuji kedalam tanki bahan bakar.
f. Menghidupkan mesin selama kurang lebih 5 menit sebelum dilakukan
pengujian, agar pada pengujian berikutnya bahan bakar yang terbakar
benar-benar telah berganti.
g. Setiap pergantian bahan bakar dilakukan dengan mengikuti proses a
sampai dengan g.
D. Waktu dan Lokasi Penelitian
penelitian campuran bahan bakar pertamax dan bioetano dengan pengujian
prestasi mesin dan emisi gas buang dengan menggunakan mesin tecquipment
TD201 four-stroke petrol engine dilakukan di Laboratorium Motor Bakar
Universitas Lampung, dan untuk waktu pelaksanaan penelitian dilakukan
dalam waktu 4 bulan yaitu di mulai dari bulan April 2018 sampai dengan Juli
60
2018. Untuk rincian pelaksanaan kegiatan pada penelitian dapat dilihat pada
Tabel 8.
Tabel 8. Waktu Pelaksanaan Penelitian
N
o Kegiatan
April Mei Juni Juli
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Studi
Literatur
2
Pesiapan
Alat dan
Bahan
Pengujian
3
Pengujian
dan
Pengambila
Data
4 Pengolahan
Data
5
Pembuatan
Laporan
Akhir
E. Analisis Data
Data yang didapat dari hasil pengujian yang telah dilakukan, selanjutnya
dianalisa dan disajikan dalam bentuk grafik sehingga diperoleh variasi
campuran bahan bakar pertamax dan bioetanol terbaik pada prestasi mesin
dan emisi gas buang motor bakar.
61
F. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin
Adapun dalam pengujian prestasi mesin dapat dijelaskan melalui diagram alir
yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 19. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin
Mulai
Pertamax Bioetanol
Pencampuran Pertamax + Bioetanol
Pertamax (E0)
Campuran Pertamax - Bioetanol E5, E10, E15
Pengujian prestasi mesin (torsi, daya engkol,
konsumsi bahan bakar spesifik engkol)
Data Hasil
Hasil dan Pembahasan
Analisis Data
Selesai
Simpulan
Variasi putaran mesin (rpm) : 1500, 2000, 2500, 3000
Bukaan katup beban dinamometer (putaran) : (1500 dan 2500
rpm : 0,5, 1, 1,5 sampai putarah 4), (2500 rpm : 0,5, 1, 1,5, 2,
2,5), (3000 rpm : 0,5, 1, 1,5)
62
G. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Adapun dalam pengujian emisi gas buang dapat dijelaskan melalui diagram
alir yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 20. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Pertamax Bioetanol
Pencampuran Pertamax + Bioetanol
Pertamax (E0)
Campuran Pertamax - Bioetanol E5, E10, E15
Pengujian emisi gas buang (CO
dan HC)
Data Hasil
Hasil dan Pembahasan
Analisis Data
Selesai
Simpulan
Putaran mesin 2500 rpm
Bukaan katup beban
dinamometer 0,5 putaran
Mulai
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Setelah melakukan penelitian dan mendapatkan data dari hasil pengujian, maka
dapat diberikan kesimpulan sebagai berikut :
1. Penggunaan variasi pertamax dan bioethanol 5%, 10% dan 15% sebagai
campuran bahan bakar mampu meningkatkan daya engkol, torsi dan mampu
menghemat konsumsi bahan bakar serta mengurangi emisi gas buang dari
pembakaran bahan bakar pada semua pengujian.
2. Peningkatan torsi yang terbesar peningkatannya dengan dibandingkan
dengan penggunaan bahan bakar pertamax murni (E0), maka dihasilkan tiga
peningkatan yang terbesar. Peningkatan torsi yang terbesar dihasilkan oleh
bahan bakar E10, yang terjadi pada putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup
0,5 menghasilkan peningkatan sebesar 9,67%, pada peningkatan yang
terbesar pada posisi kedua dihasilkan dari penggunaan bahan bakar E10
terjadi pada bukaan katup 1 dan putaran mesin 2000 rpm dengan besar
peningkatan 8,4%, selanjutnya disusul oleh bahan bakar E15 dengan
92
oleh bahan bakar E15 dengan peningkatan sebesar 8,064% terjadi pada bukaan
katup 0,5 dan putaran mesin 2500 rpm.
3. Peningkatan daya engkol terbesar yang dibandingkan dengan peningkatan
pada bahan bakar E0 pada semua putaran mesin dan bukaan katup. Dari hasil
pengujian didapatkan peningkatan daya engkol terbesar yang dihasilkan dari
penggunaan bahan baka, E10 pada putaran mesin 2500 rpm bukaan katup 0,5
meningkat sebesar 9,68%, pada urutan yang kedua yaitu terjadi pada
penggunaan bahan bakar E10 dengan putaran mesin 2000 rpm dan bukaan
katup 1 yaitu sebesar 8,4%, dan urutan terakhir dihasilkan dari penggunaan
bahan bakar E15 pada putaran mesin 2500 rpm bukaan katup 0,5 dengan
pengingkatan sebesar 7,46%.
4. Penghematan bahan bakar atau penurunan konsumsi bahan bakar spesifik
(1/bsfc). Pada penggunaan bahan bakar E10 dihasilkan peningkatan 1/bsfc
yang paling besar yang terjadi pada putaran mesin 3000 rpm dan bukaan
katup 0,5 dihasilkan peningkatan yang sebesar 12,9%, peningkatan 1/bsfc
yang terbesar selanjutnya dihasilkan oleh penggunaan bahan bakar E15 pada
putaran mesin 3000 rpm bukaan katup 0,5 didapatkan penurunan konsumsi
bahan bakar sebesar 9,8% dan disusul oleh peningkatan yang terbesar pada
penggunaan bahan bakar E10 pada putaran mesin 2500 rpm bukaan katu 0,5
didapatkan penurunan konsumsi bahan bakar sebesar 9,09%.
5. Penurunan kadar emisi gas buang HC yang terbesar yang dibandingkan
dengan penurunan emisi gas buang HC pada bahan bakar E0 maka dihasilkan
93
penurunan emisi gas buang HC yang terbesar yaitu pada penggunaan bahan
bakar E10 dihasilkan penurunan emisi gas buang HC sebesar 35,05% dan
disusul oleh bahan bakar E5 dengan besar penurunan emisi HC yaitu sebesar
25%. Pada emisi gas buang CO didaptkan penurunan terbesar yaitu
dihasilkan oleh penggunaan bahan bakar E15 dengan besar penurunan sebesar
48,59%, Selanjutnya Penurunan emisi gas buang CO yang terbesar terakhir
dihasilkan dari penggunaan bahan bakar E10 CO yang penurunannya sebesar
40,91%.
6. Variasi campuran bahan bakar yang terbaik adalah campuran bahan bakar
pertamax dan bioethanol 10% dan 15% karena dapat meningkatkan nilai
prestasi mesin dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik serta
mengurangi emisi gas buang hal tersebut didapat dari penjumlahan total
kenaikan nilai total prestasi mesin campuran bahan bakar pertamax dan
bioethanol 10% serta penurunan kadar emisi gas buang yaitu : kenaikan total
torsi sebesar 143,34%, kenaikan total daya engkol sebesar 138,33% dan
penurunan konsumsi bahan bakar spesifik (bsfc) total sebesar 162,35% serta
penurunan kadar HC 35,05% kadar CO 40,91%. Dan kenaikan total prestasi
mesin campuran bahan bakar pertamax bioethanol 15% serta penurunan
kadar emisi gas buang yaitu : kenaikan total torsi sebesar 84,35%, kenaikan
total daya engkol sebesar 79,64% dan penurunan konsumsi bahan bakar
spesifik (BSFC) total sebesar 93,51% serta penurunan kadar HC 20,05%
kadar CO 48,59%.
94
7. Pada bahan bakar E5 dihasilkan kenaikan torsi yang terbesar yaitu pada
putaran mesin 2000 rpm dan bukaan katup 0,5 menghasilkan peningkatan
6,74% yang dibandingkan dengan bahan bakar E0, selanjutnya daya engkol
yang menghasilkan peningkatan yang terbesar pada bahan bakar E5 yang
terjadi pada putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup 0,5 putaran
peningkatan sebesar 7,35%. Penggunaan bahan bakar E5 juga menghasilkan
peningkatan penurunan bsfc yang terjadi pada putaran mesin 3000 rpm dan
bukaan katup 0,5 peningkatan sebesar 8,38%.
95
B. Saran
Adapun saran yang dapat penulis sampaikan untuk kelanjuatan penelitian ini
adalah sebagai berikut :
1. Menambah variasi campuran pertamax dan bioethanol untuk mengetahui
variasi campuran yang paling baik untuk meningkatkan nilai prestasi mesin
yang paling tinggi serta menurunkan emisi gas buang.
2. Menambah variasi putaran mesin untuk mengetahui puncak setiap prestasi
mesin yang lebih spesifik.
3. Menambah parameter prestasi mesin yang diuji agar pengetahuan tentang
campuran bahan bakar pertamax dan bioethanol lebih spesifik.
4. Melakukan pengujian terhadap sepeda motor.
DAFTAR PUSTAKA
Ali, Buchari., Eman Slamet Widodo. 2011. Analisis Unjuk Kerja Mesin Sepeda
Motor Type”X” 115 CC Sistem Karburator Dengan Menggunakan
Bahan Bakar Premium Dan Campuran Premium Ethanol (10,15,20) %.
Program Studi Teknik Mesin FTI-ISTN. UPN Veteran. Jakarta.
Aryanto, Dika Dwi., Dwi Heru Sutjahjo. 2016. Pengaruh Penggunaan Bioetanol
Dari Limbah Blotong Sebagai Campuran Premium Terhadap Kinerja
Dan Emisi Gas Buang Mesin Honda Supra X 125. JTM. Vol 04 No 03:
135-146. Pendidikan Teknik Mesin Otomotif. Universitas Negeri
Surabaya. Surabaya.
Arismunandar, W.,S. 2002. Motor Bakar, ITB, Bandung
Badan Pengatur Hilir Minyak Dan Gas Bumi. Konsumsi BBM Nasional Per Tahun.
http://www.bphmigas.go.id/konsumsi-bbm-nasional. Diakses pada 17
Agustus 2017.
Badan Pusat Statistik Indonesia. 2017. Statistik Indonesia 2017. BPS. Jakarta.
Badan Pusat Statistik Indonesia. 2017. Statistik Lingkungan Hidup Indonesia 2017.
BPS. Jakarta.
97
Cengel, A. Yunus., Michael A. Boles. 2006. Thermodynamics an Engineering
Approach Fifth Edition in SI Units Mc Graw Hiil Book Company :
Singapore.
Dinas Energi dan Sumber Daya Mineral Provinsi Lampung. 2017. Peta Potensi
Bioethanol Provinsi Lampung. Bandar Lampung. Lampung.
Hardjono, A. 2015. Teknologi Minyak Bumi. Gadjah Mada University Press.
Yogyakarta 55281. 207 halaman.
Hoang, Anh Tuan, Van Vang Le, Van Huong Dong dan Quang Vinh Tran. 2017.
Engine performance and emission characteristics of in-Vietnam
motorcycles using biogasoline E10. Journal Of Applied Sciences
Research. Vol 13, No 4 : 18-26.
Jeuland, N, X. Montagne dan X. Gautrut. 2004. Potentiality Of Ethanol as a Fuel
For Dedicated Engine. Oil & Gas Science and Technology-Rev. IFP,
Vol 59 , No 6 : 559-570.
Jhiro Ch. Mailool Dkk. 2012. Produksi Bioethanol Dari Singkong. Teknik
Pertanian Universitas Sam Ratulangi.
Kementerian Energi Dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Direktorat
Jenderal Minyak Dan Gas Bumi. 2013. Surat Keputusan Direktur
Jenderal Minyak Dan Gas Bumi Nomor. 313.K/10/DJM.T/2013
Tentang Standar Dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis
Bensin 90 Yang Dipasarkan Dalam Negeri.
98
migas.esdm.go.id/public/images/uploads/posts/gerbang-345-3.pdf. Dia
kses pada 24 Agustus 2017.
Khumbar, V.S, D.G. Mali, P.H. Phandare dan R.M. Mane. 2012. Effect Of Lower
Ethanol Gasoline Blends On Performance And Emission
Characteristics Of The Single Cylinder SI Engine. International Journal
of Instrumentation, Control and Automation (IJICA). Vol 1, Iss 3,4 :
51-54.
KOMPAS.COM. 2016. Badan Pusat Statistik Hasil Panen Petani Singkong
Provinsi Lampung Pada Tahun 2016. Diakses Pada 28 April 2018. Http
: Kompas.com/read/2018/4/28. Badan Statistik Prov Lampung.
Kristanto, Philip. 2015. Motor Bakar Torak :Teori & Aplikasinya. CV Andi
Offset (Penerbit Andi). Yogyakarta 55281. 246 halaman.
Liew, Tan Kee, Lim Soo King, Low Chong Yu dan Chang Seok Li. 2014. Engine
Emission Analysis and Performance Test With Ethanol-Gasoline
Blended Fuel. European International Journal of Science and
Technology. Vol 3, No 7 : 9-22.
Muin, Roosdiana, Italiana Hakim dan Ahmad Febriyansyah. 2015. Pengaruh Waktu
Fermentasi Dan Konsentrasi Enzim Terhadapa Kadar Bioetanol
Dalam Proses Fermentasi Nasi Aking Sebagai Substrat Organik. Jurnal
Teknik Kimia. Vol 21, No 3 : 59-69. Jurusan Teknik Kimia. Universitas
Sriwijaya. Indralaya Ogan Ilir.
99
Nababan, Hotlan M, Himsar Ambarita dan Tulus B. Sitorus. 2013. Studi Kinerja
Mesin Otto Menggunakan Bahan Bakar Bensin Dan Etanol 96%.
Nugraha, S. B. 2007. Aplikasi Teknologi Injeksi Bahan Bakar Elektronik (EFI)
Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang Sepeda Motor. Jurnal Ilmiah dan
Teknologi Terapan Vol. 05, No. 02. Jurusan Pendidikan Teknik
Otomotif. UNY. Yogyakarta.
Jurnal e-Dinamis. Vol 4, No 4 : 251-264. Departemen Teknik Mesin. Universitas
Sumatera Utara. Medan.
Pratama, M. Hafiz. 2015. Uji Eksperimental Pengaruh Penambahan Bioetanol
Pada bahan bakar Pertalite Terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar
Bensin. Skripsi. Universitas Sumatera Utara. Medan.
PT Pertamina (Persero), 2007, Direktorat Pemasaran dan Niaga, Buku Paduan
Suplai dan Distribusi BBM, Jakarta, PT Pertamina Pusat Jakarta.
Raharjo W. D. dan Karnowo.2008. Mesin Konveri Energi. Semarang : Universitas
Semarang Press.
Rahim, Asiah Ab., Nik Rosli Abdullah. 2016. Effect Of Alcohol –Gasoline Blends
(Ethanol) On Performance And Emission Of SI Engine. ARPN Journal
of Engineering and Applied Sciences. Vol 11, No 20 : 11898-11901.
Rahmawati, 2010. Sifat Fisik Bioethanol. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas
Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya
(ITS).
100
Rizaldi, Eko Wahyu., I Wayan Susila.2017. Uji Kinerja Sepeda Motor Honda
Supra X 125 Dengan Campuran Bioetanol Dari Limbah Durian dan
Premium. JTM. Vol 05, No 02 : 43-51. Pendidikan Teknik Mesin
Otomotif. Universitas Negeri Surabaya. Surabaya.
Rizal, Masagus S.2013. Konversi Energi. Kementerian Pendidikan dan
Kebudayaan Republik Indonesia.
Setiawan, Agus., Romy. 2014. Pengaruh Variasi Putaran Mesin, Komposisi
Campuran Bioetanol Dan Tipe Vacum Tube Terhadap Konsumsi
Bahan Bakar Dan Komposisi Gas Buang Pada Motor Bakar Bensin
Empat Langkah Satu Silinder. Jom FTeknik. Vol 1, No 2 : 1-14. Jurusan
Teknik Mesin. Universitas Riau. Pekanbaru.
Suratman, 2002. Perinsip Kerja Motor Bensin 2 Langkah. ITB, Bandung.
Turner, Dale, Hongming Xu, Roger F. Cracknell, Vinod Natarajan dan Xiangdong
Chen. 2011. Combustion Performance Of Bio-ethanol At Various Blend
Ratios In Gasoline Direct Injection Engine. Fuel 90 : 1999-2006.
Wardono, Herry. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Bandar
Lampung: Jurusan Teknik Mesin - Universitas Lampung.
Wei, Haiqiao, Dengquan Feng, Gequn Shu, Mingzhang Pan, Yubin Guo, Dongzhi
Gao dan Wei Li. 2014. Experimental Investigation On The Combustion
And Emissions Characteristics Of 2-Methylfuran Gasoline Blend Fuel
In Spark-Ignition Engine. Applied Energy 132: 317-324.
101
Winanda, Pasca Hariyadi., Bambang Sudarmanta. 2016. Uji Unjuk Kerja dan
Durability 5000 Km Mobil bensin 1497 Cc Berbahan Bakar Campuran
Bensin-Bioetanol. Jurnal Teknik ITS. Vol 5, No 2 : B-678-B-683.
Jurusan Teknik Mesin. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Surabaya.
Wiratmaja, I Gede. 2010. Analisa unjuk kerja motor bensin akibat pemakaian
biogasoline. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CakraM. Vol 4, No 1 : 16-
25. Jurusan Teknik Mesin. Universitas Udayana. Bali.
Wiratno, Tego, Samsudi Rahardjo dan Joko Suwignyo. 2012. Perhitungan Daya
Dan Konsumsi Bahan Bakar Motor Bensin Yamaha LS 100 CC.
TRAKSI. Vol 12, No 2 : 58-75. Teknik Mesin. Universitas
Muhammadiyah Semarang. Semarang.
Yaswaki Kiyaku dan DM. Murdhana.2003 Cara Praktis Merawat Motor. Bandung
: Pustaka Grafika