Pengujian Performansi Motor Bakar Bensin

Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.

4.2 Pengujian Performansi Motor Bakar Bensin

Data yang diperoleh berdasarkan hasil pembacaan langsung alat uji mesin bensin 4-langkah 4-silinder TecQuipment type. TD4A 024 melalui unit instrumentasi dan perlengkapan yang digunakan pada saat pengujian antara lain :  Torsi N.m melalui torquemetre.  Putaran rpm melalui tachometre.  Tinggi kolom udara mm H 2 O, melalui pembacaan air flow manometre.  Temperatur air masuk C, melalui pembacaan thermometre.  Temperatur air keluar C, melalui pembacaan thermometre.  Temperatur gas buang C, melalui pembacaan exhaust temperature metre.  Waktu untuk menghabiskan 50 ml bahan bakar s, melalui pembacaan stopwatch.

4.2.1 Torsi

Besarnya torsi yang dihasilkan berdasarkan hasil pembacaan unit instumentasi dari masing-masing pengujian baik dengan menggunakan bahan bakar premium, Gasohol BE-25, Gasohol BE-30, pada tiap kondisi pembebanan dan putaran dapat dilihat pada Tabel 4.2 sebagai berikut : Tabel 4.2 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi Bahan Bakar Premium BEBAN kg HASIL PEMBACAAN UNIT INSTRUMENTASI PUTARAN rpm 2000 2500 3000 3500 4000 10 Torsi N.m 77.5 74 70 67.5 64 Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar s 60 51 47 43 37 Aliran Udara mm H 2 O 33 35 37 37 38 Temperatur Air Masuk o C 40 40 40 40 40 Temperatur Air Keluar o C 45 47 48 49 50 Temperatur Gas Buang o C 320 350 360 510 520 Rotameter mm 37 40 46 52 60 25 Torsi N.m 79 75,5 72 69 66.5 Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar s 56 50 41 39 36 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Aliran Udara mm H 2 O 33 35 36 37 38 Temperatur Air Masuk o C 32 32 32 39,5 40 Temperatur Air Keluar o C 46 51 52 45 46 Temperatur Gas Buang o C 320 310 330 500 510 Rotameter mm 45 48 54 56 60 Bahan Bakar Gasohol BE-25 BEBAN kg HASIL PEMBACAAN UNIT INSTRUMENTASI PUTARAN rpm 2000 2500 3000 3500 4000 10 Torsi N.m 70 68 65.5 62.25 58 Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar s 54 48 43 37 32 Aliran Udara mm H 2 O 32 35 36 37 39 Temperatur Air Masuk o C 36 36 36 36 36 Temperatur Air Keluar o C 46 48 49 50 51 Temperatur Gas Buang o C 225 300 300 500 515 Rotameter mm 36 38 42 49 54 25 Torsi N.m 72 69.5 66 63 60.5 Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar s 54 46 39 35 31 Aliran Udara mm H 2 O 32 36 36 37 39 Temperatur Air Masuk o C 36 36 36 36 36 Temperatur Air Keluar o C 48 50 51 52 52 Temperatur Gas Buang o C 200 275 350 400 465 Rotameter mm 36 39 47 56 59 Bahan Bakar Gasohol BE-30 BEBAN kg HASIL PEMBACAAN UNIT INSTRUMENTASI PUTARAN rpm 2000 2500 3000 3500 4000 10 Torsi N.m 68.5 66 64 61 57.25 Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar s 51 45 39 36 30 Aliran Udara mm H 2 O 33 35 36 36 39 Temperatur Air Masuk o C 37 37 37 37 37 Temperatur Air Keluar o C 48 49 50 51 52 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Temperatur Gas Buang o C 225 240 310 500 575 Rotameter mm 40 42 49 52 60 25 Torsi N.m 70.75 68 65.5 62 59 Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar s 47 42 38 33 27 Aliran Udara mm H 2 O 33 36 36 38 39 Temperatur Air Masuk o C 36 36 36 36 36 Temperatur Air Keluar o C 46 47 48 49 50 Temperatur Gas Buang o C 260 350 375 520 520 Rotameter mm 42 45 49 55 61  Berdasarkan hasil pengujian maka didapat pada pembebanan 10 kg gambar 4.1, torsi terendah mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 57.25 N.m. Sedangkan torsi tertinggi mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar premium pada putaran 2000 rpm sebesar 77.5 N.m.  Berdasarkan hasil pengujian maka didapat pada pembebanan 25 kg gambar 4.2, torsi terendah mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 59 N.m. Sedangkan torsi tertinggi mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar premium pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 79 N. Torsi terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada beban 10 kg pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 57.25 N.m. Sedangkan torsi tertinggi terjadi ketika menggunakan bahan bakar premium pada beban 25 kg pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 79 N.m. Besarnya torsi sangat dipengaruhi oleh energi hasil pembakaran bahan bakar, dimana besarnya energi hasil pembakaran bahan bakar dipengaruhi oleh nilai kalor bahan bakar. Nilai kalor bahan bakar Premium lebih besar jika dibandingkan dengan nilai kalor bahan bakar Gasohol, sehingga torsi yang dihasilkan oleh bahan bakar Premium lebih besar daripada torsi yang dihasilkan bahan bakar Gasohol. Putaran mesin juga berpengaruh terhadap torsi. Akibat putaran mesin yang meningkat maka torsi akan semakin berkurang. Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Perbandingan harga Torsi untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Putaran untuk beban 10 kg Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran untuk beban 25 kg 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2000 2500 3000 3500 4000 To rs i N m Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2000 2500 3000 3500 4000 To rs i N m Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.

4.2.2 Daya

Besarnya daya yang dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dengan menggunakan bahan bakar premium, Gasohol BE-25, Gasohol BE-30, pada tiap kondisi pembebanan dan putaran dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.1 sebagai berikut : G P = T n 60 . . 2 π dimana : G P = Daya keluaran watt n = Putaran mesin rpm T = Torsi N.m Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-25 : Beban : 10 kg Putaran : 2000 rpm Torsi : 70 N.m G P = 70 60 2000 . . 2 × π = 14.653 kW Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran dan beban yang bervariasi, maka hasil perhitungan daya untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel di berikut ini : Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Tabel 4.3 Hasil perhitungan daya Beban kg Putaran rpm Daya kW Premium Gasohol BE-25 Gasohol BE-30 10 2000 16.223 14.653 14.339 2500 19.363 17.793 17.270 3000 21.980 20.567 20.096 3500 24.728 22.804 22.346 4000 26.795 24.283 23.969 25 2000 16.537 15.072 14.810 2500 19.756 18.186 17.793 3000 22.608 20.724 20.567 3500 25.277 23.079 22.713 4000 27.841 25.329 24.701  Berdasarkan hasil perhitungan daya maka didapat, pada pembebanan 10 kg gambar 4.3, daya terendah mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 2000 rpm yaitu 14.339 kW. Sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar premium pada putaran 4000 rpm sebesar 26.795 kW.  Berdasarkan hasil perhitungan daya maka didapat, pada pembebanan 25 kg gambar 4.4, daya terendah mesin terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 14.810 kW. Sedangkan daya tertinggi terjadi saat menggunakan bahan bakar premium pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 27.84 kW. Besar kecil daya mesin bergantung pada besar kecil torsi yang didapat. Semakin besar torsi maka daya mesin akan semakin besar, sebaliknya semakin kecil torsi maka daya mesin akan semakin kecil. Daya yang dihasilkan mesin dipengaruhi oleh putaran poros engkol yang terjadi akibat dorongan piston yang dihasilkan karena adanya pembakaran bahan bakar dengan udara. Jika konsumsi bahan bakar dan udara diperbesar maka akan semakin besar pula daya yang Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. dihasilkan mesin. Semakin cepat poros engkol berputar maka akan semakin besar daya yang dihasilkan. Perbandingan besarnya daya untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.4 dan gambar 4.5. Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 10 kg Gambar 4.4 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 25 kg 5 10 15 20 25 30 2000 2500 3000 3500 4000 D a y a k W Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 5 10 15 20 25 30 2000 2500 3000 3500 4000 D a y a k W Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.

4.2.3 Konsumsi bahan bakar spesifik

Konsumsi bahan bakar spesifik Specific fuel consumption, Sfc dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2 berikut : Sfc = G f P x m 3 . 10 dimana : Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik grkW.h . f m = laju aliran bahan bakar kgjam Besarnya laju aliran massa bahan bahan bakar . f m dihitung dengan persamaan 2.3 berikut : 3600 10 . . 3 x t V sg m f f f f − = dimana : f sg = spesific gravity f V = Volume bahan bakar yang diuji dalam hal ini 50 ml. f t = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji detik. Harga f sg untuk bioetanol BE-100 adalah 0.798 dan harga f sg untuk premium adalah 0.739; sedangkan untuk bahan bakar yang merupakan campuran antara bioetanol dengan premium, harga f sg dapat dihitung dengan menggunakan persamaan pendekatan berikut : f sg BExx = BE x 0.798 + P x 0.739 dimana: BE = Persentase kandungan bioetanol dalam bahan bakar campuran P = Persentase kandungan premium dalam bahan bakar campuran Untuk Gasohol BE-25 dengan persentase bioetanol 0.25 dan premium 0.75 maka : f sg BE-25 = 0.25 x 0.798 + 0.75 x 0.739 = 0.753 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Dengan memasukkan harga f sg = 0.751; harga f t yang diambil dari percobaan Tabel 4.2 dan harga f V yaitu sebesar 50 ml, maka laju aliran bahan bakar untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-25 : Beban : 10 kg Putaran : 2000 rpm . f m = 54 10 . 50 753 . 3 − x x 3600 = 2.513 kgjam Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung harga konsumsi bahan bakar spesifiknya. Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-25 : Beban : 10 kg Putaran : 2000 rpm Sfc = 653 . 14 10 513 . 2 3 x = 171.480 grkWh Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran dan beban yang bervariasi, maka hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 4.4 Hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik Sfc Beban kg Putaran rpm Konsumsi bahan bakar spesifik Sfc Premium Gasohol BE-25 Gasohol BE-30 10 2000 134.718 171.480 186.268 2500 128.781 158.871 175.280 3000 125.120 153.428 173.805 3500 134.192 160.815 169.328 4000 136.674 174.621 189.440 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. 25 2000 132.734 166.716 195.692 2500 134.682 162.200 182.276 3000 134.954 167.882 174.294 3500 143.526 167.980 181.742 4000 143.655 172.806 204.245  Berdasarkan hasil perhitungan Sfc maka didapat, pada pembebanan 10 kg gambar 4.5, Sfc terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 3500 rpm yaitu sebesar 125.120 grkWh. Sedangkan Sfc tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 189.440 grkWh.  Berdasarkan hasil perhitungan Sfc maka didapat, pada pembebanan 25 kg gambar 4.6, Sfc terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 4000 rpm yaitu 132.734 gkWh. Sedangkan Sfc tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 204.245 gkWh. Konsumsi bahan bakar spesifik dipengaruhi oleh putaran mesin. Semakin tinggi putaran mesin maka konsumsi bahan bakar juga meningkat dan sebaliknya. Hal ini disebabkan oleh peningkatan laju aliran bahan bakar. Ada kecendrungan besarnya Sfc juga dipengaruhi oleh nilai kalor bahan bakar lihat Tabel 4.1, semakin besar nilai kalor bahan bakar maka Sfc semakin kecil dan sebaliknya. Perbandingan harga Sfc untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut : Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Gambar 4.5 Grafik Sfc vs Putaran untuk beban 10 kg Gambar 4.6 Grafik Sfc vs Putaran untuk beban 25 kg 25 50 75 100 125 150 175 200 2000 2500 3000 3500 4000 S fc g r k W h Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 25 50 75 100 125 150 175 200 225 2000 2500 3000 3500 4000 S fc g r k W h Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.

4.2.4 Rasio perbandingan udara bahan bakar AFR

Rasio perbandingan bahan bakar air fuel ratio dari masing-masing jenis pengujian dihitung berdasarkan rumus berikut : AFR = . . f a m m dimana : AFR = air fuel ratio . a m = laju aliran udara kgjam Besarnya laju aliran udara . a m diperoleh dengan membandingkan besarnya tekanan udara masuk yang telah diperoleh melalui pembacaan air flow manometer Tabel 4.2 terhadap kurva viscous flow metre calibration. Pada pegujian ini, tekanan udara Pa sebesar 100 kPa ≈ 1 bar dan temperatur Ta sebesar 27 C. Kurva kalibrasi dibawah dikondisikan untuk pengujian pada tekanan udara 1013 mbar dan temperatur 20 C, maka besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi berikut : f C = 3564 x a P x 5 , 2 114 a a T T + = 3564 x 1 x 5 , 2 273 27 ] 114 273 27 [ + + + = 0.946531125 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Gambar 4.7 Kurva Viscous Flow Meter Calibration. Untuk pengujian dengan menggunakan Gasohol BE-25, yang mengunakan beban 10 kg dan putaran 2000 rpm, tekanan udara masuk = 32 mm H 2 O Tabel 4.2. Dari kurva kalibrasi diperoleh laju aliran massa udara untuk tekanan udara masuk = 10 mm H 2 O adalah sebesar 11.38 kgjam, sehingga untuk tekanan udara masuk = 32 mm H 2 O diperoleh laju aliran massa udara sebesar 36.416 kgjam dengan interpolasi, setelah dikalikan faktor koreksi C f , maka laju aliran massa udara yang sebenarnya : a m . = 36.416 x 0.946531125 = 34.469 kgjam Dengan cara perhitungan yang sama, maka diperoleh harga laju aliran massa udara m a untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran. Dengan diperolehnya harga laju aliran massa bahan bakar, maka dapat dihitung besarnya rasio udara bahan bakar AFR. Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-25, beban 10 kg dan putaran 2000 rpm : AFR = 2.513 34.469 = 13.718 Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran dan beban yang bervariasi, maka hasil perhitungan perbandingan udara bahan bakar AFR untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 4.5 Hasil perhitungan perbandingan udara dan bahan bakar AFR Beban kg Putaran rpm Perbandingan udara-bahan bakar AFR Premium Gasohol BE-25 Gasohol BE-30 10 2000 16.031 13.718 13.308 2500 14.452 13.337 12.454 3000 14.080 12.289 11.102 3500 12.882 10.868 10.248 4000 11.384 9.907 9.252 25 2000 14.962 13.718 12.265 2500 14.169 13.146 11.956 3000 11.951 11.146 10.817 3500 11.683 10.280 9.916 4000 11.076 9.598 8.327  Berdasarkan hasil perhitungan AFR maka didapat, pada pembebanan 10 kg gambar 4.8, AFR terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu 9.252. Sedangkan AFR tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar premium pada putaran 2000 rpm sebesar 16.031. Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.  Berdasarkan hasil perhitungan AFR maka didapat, pada pembebanan 25 kg gambar 4.9, AFR terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu 8.327. Sedangkan AFR tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 2000 rpm sebesar 14.962. AFR terendah terjadi ketika menggunakan Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 8.327. Sedangkan AFR tertinggi terjadi ketika dengan menggunakan premium pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 16.031. Semakin tinggi putaran dan beban mesin, maka semakin kecil ratio perbandingan udara bahan bakar. Ini disebabkan karena pada putaran dan beban maksimal mesin mengalami ”overlap” dimana pada saat ini terjadi proses pembakaran yang sangat cepat dimana diperlukan bahan bakar dengan jumlah besar, sehingga diperlukan udara yang besar pula untuk mengimbangi bahan bakar tadi. Perbandingan besarnya AFR untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.8 dan gambar 4.9. Gambar 4.8 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 10 kg 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 2000 2500 3000 3500 4000 AF R Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Gambar 4.9 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 25 kg

4.2.5 Effisiensi volumetris

Efisiensi volumetris volumetric efficiency untuk motor bakar 4-langkah dihitung dengan rumus berikut : v η = n m a . 60 . 2 . l a V . 1 ρ dimana : a m = Laju aliran udara kg jam a ρ = Kerapatan udara kgm 3 l V = volume langkah torak m 3 D = 3.5 in L = 3.125 in [berdasarkan spesifikasi mesin]. 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 2000 2500 3000 3500 4000 AF R Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 L D V l 2 4 1 π = 3 -3 m 10 x 0.5 = l V Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat diperoleh dari persamaan berikut : a ρ = a a T R P . Dimana : R = konstanta gas untuk udara = 29.3 kg.mkg.K Dengan memasukkan harga tekanan dan temperatur udara yaitu sebesar 1 atm 10332.27 kgm 2 dan 27 C, maka diperoleh massa jenis udara yaitu sebesar a ρ = 273 27 . 3 . 29 27 . 10332 + = 1,2 kgm 3 Dengan diperolehnya massa jenis udara maka dapat dihitung besarnya effisiensi volumetris v η untuk masing–masing pengujian pada variasi beban dan putaran. Untuk pengujian tanpa menggunakan Gasohol BE-25 beban 10 kg, putaran 2500 rpm : v η = 2500 . 60 70 , 7 3 . 2 . x10 0.5 1,2 1 3 - x = 0.838 x 100 = 83.8 Harga efisiensi volumetris untuk masing-masing pengujian yang dihitung dengan cara perhitungan yang sama dengan perhitungan diatas dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 4.6 Hasil perhitungan efisiensi volumetris Effisiensi Volumetris Beban kg Putaran rpm Premium Gasohol BE-25 Gasohol BE-30 10 2000 0.987 0.957 0.987 2500 0.838 0.838 0.838 3000 0.738 0.718 0.718 3500 0.633 0.633 0.616 4000 0.568 0.583 0.583 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. 25 2000 0.987 0.957 0.987 2500 0.838 0.862 0.862 3000 0.718 0.718 0.718 3500 0.633 0.633 0.650 4000 0.568 0.583 0.583  Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi volumetris maka didapat, pada pembebanan 10 kg gambar 4.10, efisiensi volumetris terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 4000 rpm yaitu 0,568. Sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium dan Gasohol BE-30 pada putaran 2000 rpm sebesar 0.987.  Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi volumetris maka didapat, pada pembebanan 25 kg gambar 4.11, efisiensi volumetris terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 4000 rpm yaitu 0,568. Sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium dan Gasohol BE-30 pada putaran 2000 rpm sebesar 0.987. Efisiensi volumetris terendah terjadi ketika menggunakan Premium pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 0,568.. Sedangkan Efisiensi volumetris tertinggi terjadi ketika dengan Premium dan Gasohol BE-30 pada putaran 2000 rpm sebesar 0.987. Efisiensi volumetris menunjukkan perbandingan antara jumlah udara yang terisap sebenarnya terhadap jumlah udara yang terisap sebanyak volume langkah torak untuk setiap langkah isap. Efisiensi volumetris sangat dipengaruhi oleh putaran mesin. Semakin tinggi putaran mesin maka efisiensi volumetris semakin besar dan sebaliknya. Perbandingan besarnya efisisensi volumetris untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.10 dan gambar 4.11. Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Gambar 4.10 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 10 kg Gambar 4.11 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 25 kg 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 2000 2500 3000 3500 4000 E ff . V o lu m e tr is Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 2000 2500 3000 3500 4000 E ff . V o lu m e tr is Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.

4.2.6 Efisiensi thermal efektif

Efisiensi thermal efektif efektif thermal eficiency, e η merupakan perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata–rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Efisiensi thermal brake dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : e η = LHV m Pe f . . 3600 dimana: e η = Efisiensi thermal brake LHV = nilai kalor bawah pembakaran bahan bakar bawah kJkg Besarnya nilai kalor bawah pembakaran bahan bakar dapat dihitung dengan persamaan berikut : LHV = HHV – 3240 Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-25, beban 10 kg dan putaran 2000 rpm : LHV = 43088.346 – 3240 = 39848.346 kJkg Dengan diperolehnya nilai kalor bawah pembakaran bahan bakar maka dapat dihitung besarnya efisiensi thermal efektif e η untuk masing-masing pengujian pada variasi beban dan putaran. Untuk pengujian dengan menggunakan Gasohol BE-25, beban 10 kg, dan putaran 2000 rpm : e η = 346 . 39848 . 513 . 2 653 . 14 × x 3600 = 0.527 Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran dan beban yang bervariasi, maka hasil perhitungan efisiensi thermal efektif untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel di berikut ini : Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Tabel 4.7 Hasil perhitungan efisiensi thermal efektif Beban kg Putaran rpm Efisiensi Thermal efektif Premium Gasohol BE-25 Gasohol BE-30 10 2000 0.599 0.527 0.500 2500 0.608 0.569 0.531 3000 0.636 0.589 0.536 3500 0.654 0.562 0.550 4000 0.610 0.517 0.491 25 2000 0.570 0.542 0.476 2500 0.608 0.557 0.511 3000 0.571 0.538 0.534 3500 0.607 0.538 0.512 4000 0.617 0.523 0.456  Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi thermal efektif maka didapat, pada pembebanan 10 kg gambar 4.12, efisiensi thermal efektif terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 4000 rpm yaitu 0.491. Sedangkan efisiensi thermal efektif tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 3500 rpm sebesar 0.654.  Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi thermal efektif maka didapat, pada pembebanan 25 kg gambar 4.13, efisiensi thermal efektif terendah terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada putaran 2000 rpm yaitu 0.476. Sedangkan efisiensi thermal efektif tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 4000 rpm sebesar 0.617. Efisiensi thermal efektif terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar Gasohol BE-30 pada beban 25 kg dan putaran 2000 rpm yaitu 0.476 . Harga Efisiensi thermal efektif tertinggi terjadi ketika menggunakan bahan bakar Premium pada putaran 3500 rpm sebesar 0.654. Efisiensi thermal efektif dari bahan bakar sangat tergantung terhadap nilai kalor bahan bakarnya. Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar maka efisiensi thermal efektif akan semakin tinggi. Kenaikan putaran poros pada beban konstan Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. cenderung mengurangi efisiensi thermal brake, untuk beban konstan daya efektif yang dihasilkan relatif konstan dan kenaikan putaran poros akan mempersingkat waktu proses pencampuran bahan bakar-udara, sehingga pembakaran berlangsung kurang baik, hal ini akan menghasilkan energi pembakaran yang lebih kecil dan cenderung mengurangi efisiensi thermal efektif. Pada kondisi penambahan beban pada putaran poros konstan akan terjadi penambahan kandungan oksigen yang terikat pada bioetanol sebanding dengan penambahan massa bahan bakar, hal ini akan menyebabkan semakin banyak bahan bakar yang terbakar dan daya efektif yang lebih besar, sehingga meningkatkan efisiensi thermal efektif. Perbandingan harga efisiensi thermal efektif untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 4.12 Grafik Efisiensi Thermal efektif vs Putaran untuk beban 10 kg 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 2000 2500 3000 3500 4000 E ff . T h e rm a l e fe k ti f Putaran rpm Premium BE-25 BE-30 Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009. Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Thermal efektif vs Putaran untuk beban 25 kg 4.3 Pengujian Emisi Gas Buang 4.3.1 Kadar Carbon Monoksida CO dalam gas buang