Kajian Performansi Dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Dan Premium Menggunakan Blower Sebagai Turbocharger Dan Knalpot Yang Dimodifikasi Menjadi Catalytic Converter

Lampiran 1. Data Pengujian Performansi Mesin otto Berbahan Bakar Premium tanpa Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Parameter Uji

Jumlah Bola Lampu (@100 watt)

1 2 3 4 5

Putaran (rpm) 2707 2751,57 2780,57 2821 2845

Kuatarus (ampere) 0,77 1,11 1,36 1,73 2,19

Tegangan (volt) 172,85 178 184,57 190,43 194,71

Daya (watt) 132,86 197,39 250,25 330 425,88

Torsi (Nm) 0,47 0,69 0,86 1,12 1,43

mf (kg/jam) 0,292 0,320 0,345 0,362 0,432

SFC (g/Kw.Jam) 2199,10 1623,11 1379,95 1098,17 1016,03

Efisiensi termal (%) 3,83 5,24 6,12 7,69 8,31

ma (kg/jam) 5,4559 5,4559 5,4559 5,4559 5,4559

AFR 18,68 17,15 15,80 15,06 12,61

Lampiran 2. Data Pengujian Emisi Gas Buang Mesin otto Berbahan Bakar Premium tanpa Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Jumlah Bola Lampu (@100 watt) Daya (W) Putaran (RPM)

SenyawaEmisi Gas Buang

CO (%)

HC (ppm)

CO2

(%) O2 (%)

1 _{132,86 2707} 4.84 854.00 1.52 14.93

2 _{197,39 2751,57} 4.47 452.00 1.60 13.69

4 _{330 2821} 4.22 292.00 1.76 10.78

5 _{425,88 2845} 3.69 214.00 1.81 9.67

Lampiran 3. Data Pengujian Performansi Mesin otto Berbahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Parameter Uji

Jumlah Bola Lampu (@100 watt)

1 2 3 4 5

Putaran (rpm) 2726,29 2787,71 2834,86 2847,43 2860,71

Kuatarus (ampere) 0,86 1.21 1,50 1,91 2,29

Tegangan (volt) 186,71 187,14 193,91 194,86 199,86

Daya (watt) 160,58 226,43 290,88 371,63 458,26

Torsi (Nm) 0,56 0,77 0,98 1,25 1,53

mf (kg/jam) 0,306 0,336 0,366 0,385 0,446

SFC (g/Kw.Jam) 1904,26 1483,55 1260,59 1036,87 972,48

Efisiensi termal (%) 4,44 5,69 6,69 8,14 8,67

ma (kg/jam) 5,4878 5,4878 5,4878 5,4878 5,4878

AFR 17,96 16,34 14,97 14,25 12,32

Lampiran 4. Data Pengujian Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Jumlah Bola Lampu (@100 watt) Daya (W) Putaran (RPM)

SenyawaEmisi Gas Buang

CO (%)

HC (ppm)

CO2

(%) O2 (%)

1 _160,58 2726,29 4.78 844.00 1.58 14.32

3 _290,88 2834,86 4.28 329.00 1.76 11.87

4 _371,63 2847,43 3.94 277.00 1.82 10.44

5 _458,26 2860,71 3.56 201.00 1.88 9.28

Lampiran 5. Data Pengujian Performansi Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas tanpa Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Parameter Uji

Jumlah Bola Lampu (@100 watt)

1 2 3 4 5

Putaran (rpm) 2510 2609,43 2722,42 2804,71 2919,71

Kuatarus (ampere) 0,75 0,96 1,20 1,65 2,02

Tegangan (volt) 168,14 175,14 182,14 188,86 193

Daya (watt) 125,86 168,39 219,1 311,89 390,42

Torsi (Nm) 0,48 0,62 0.77 1,06 1,28

mf (kg/jam) 1,24 1,29 1,32 1,37 1,42

SFC (g/Kw.Jam) 9894,77 7650,26 6062,99 4419,66 3653,82

Efisiensi termal (%) 2,12 2,74 3,46 4,74 5,74

ma (kg/jam) 5,4559 5,4559 5,4559 5,4559 5,4559

AFR 4,38 4,24 4,12 3,96 3,82

Lampiran 6. Data Pengujian Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas tanpa Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Jumlah Bola Lampu

(@100 watt)

Daya (W) Putaran (RPM)

SenyawaEmisi Gas Buang

CO (%) HC (ppm) CO2 (%) O2 (%)

1 _{125,86 2510} 0.17 1214 5.4 12.98

2 _{168,39 2609,43} 0.15 632 5.7 12.14

3 _{219,1 2722,42} 0.11 589 7.2 9.79

4 _{311,89 2804,71} 0.08 328 7.5 9.21

5 _{390,42 2919,71} 0.05 304 8.1 8.11

Lampiran 7. Data Pengujian Performansi Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Parameter Uji

Jumlah Bola Lampu (@100 watt)

1 2 3 4 5

Putaran (rpm) 2570,85 2644,6 2759,7 2834 2947,7

Kuatarus (ampere) 0,78 1,12 1,37 1,75 2,20

Tegangan (volt) 174,85 178 187,42 196,42 197,43

Daya (watt) 136,39 199,37 256,79 343,77 434,63

Torsi (Nm) 0,51 0,72 0.89 1,16 1,41

mf (kg/jam) 1,26 1,30 1,35 1,40 1,46

SFC (g/Kw.Jam) 9258,48 6541,69 5250,38 4072,43 3349,10

Efisiensi termal (%) 2,26 3,20 3,99 5,15 6,26

ma (kg/jam) 5,4878 5,4878 5,4878 5,4878 5,4878

AFR 4,35 4,21 4,07 3,92 3,77

Lampiran 8. Data Pengujian Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Jumlah Bola

Lampu Daya (W) Putaran (RPM)

SenyawaEmisi Gas Buang

(@100 watt)

(%)

1 _{136,39 2570,85} 0.14 1108 5.9 12.56

2 _{199,37 2644,6} 0.12 613 6.1 11.72

3 _{256,79 2759,7} 0.09 541 7.6 9.43

4 _{343,77 2834} 0.06 297 7.9 8.89

5 _{434,63 2947,7} 0.03 286 8.5 7.96

Lampiran 9. Gambar Permukaan Elektroda Busi tiap Bahan Bakar

(c) (d) Keterangan :

(a) gambar permukaan elektroda busi sebelum menggunakan turbocharger dan catalytic converter (bahan bakar premium)

(b) gambar permukaan elektroda busi setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter (bahan bakar premium)

(a) gambar permukaan elektroda busi sebelum menggunakan turbocharger dan catalytic converter (bahan bakar biogas)

(b) gambar permukaan elektroda busi setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter (bahan bakar biogas)

Bahan Bakar

Pengujian T1 (0C)

T2 (0C)

HHV (kJ/kg) HHV rata-rata (kJ/kg) LHV (kJ/kg) Premium

1 24.50 25.18 46323.648

47197 43957 2 25.75 26.43 46323.648

3 26.45 27.16 48529.536 4 27.37 28.07 47794.24 5 28.80 29.49 47058.944 HHV : (T2-T1-Tkp) x CV

LHV : HHV – 3240

T1 : Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (0C) T2 : Temperatur air pendingin setelah penyalaan (0C) CV : Panas Jenis bom Kalorimeter (73529,6 kJ/kg.0C) Tkp : Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0.050C) LHV : Nilai Kalor Bawah (kJ/kg)

Lampiran 11 Data Perhitungan LHV Bahan Bakar Biogas Biogas Kering (CH4 dan CO2) pada 32 F & 1 atm %Volume

CH 4

g mol wt % Berat CH4 Densitas LHV Btu/ft3 lbs d.g/ft3 ft

3 /lb d.g

40 32,8 19,60 0,09160 10,920 385 42 32,3 20,90 0,09000 11,110 405 44 31,7 22,30 0,08850 11,300 424 46 31,1 23,70 0,08690 11,500 443 48 30,6 25,20 0,08540 11,710 463 50 30,0 26,70 0,08380 11,930 482 52 29,5 28,30 0,08220 12,160 501 54 28,9 30,00 0,08070 12,390 520 56 28,4 31,70 0,07910 12,640 540 58 27,8 33,50 0,07760 12,890 559 60 27,2 35,40 0,07600 13,160 578 62 26,7 37,30 0,07440 13,430 598 64 26,1 39,30 0,07290 13,720 617 66 25,6 41,40 0,07130 14,020 636 68 25,0 43,70 0,06980 14,340 655 70 24,4 46,00 0,06820 14,660 675

Sumber : David Ludington, 2006 LHV Biogas (60% metana) = 578 Btu/ft3 maka :

578 Btu/ft3 = 578 x 1055,05585 J/ft3x 13,6 ft3/lb x 0,45359 kg/lb = 17707635 j/kg

= 17707,635 kJ/kg

Lampiran 12. Data Pengukuran Laju Aliran Biogas Keluar dari Selang ke Karburator tanpa Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (W) Waktu Tangki Habis (s)

Volume Tabung (L)

Q (L/s) mf (kg/jam)

100 352 100 0,32 1,24

200 340 100 0,35 1,29

300 330 100 0,39 1,32

400 318 100 0,41 1,37

500 307 100 0,44 1,42

Lampiran 13. Data Pengukuran Laju Aliran Biogas Keluar dari Selang ke Karburator Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (W) Waktu Tangki Habis (s)

Volume Tabung (L)

Q (L/s) mf (kg/jam)

100 347 100 0,34 1,26

200 336 100 0,38 1,30

300 325 100 0,41 1,35

400 313 100 0,44 1,40

500 301 100 0,47 1,46

Massa Jenis Biogas = 1,217 kg/m3

(massa jenis biogas dengan kadar rata-rata CH4 = 60%) Lampiran 14. Standar Emisi Gas Buang

Kategori Tahun Pembuatan

Parameter CO (%) HC (ppm) Opacity (% HSU) Berpenggerak Motor Bakar Cetus Api

(bensin)

< 2007 4,5 1200 -

≥ 2007 1,5 200 -

Berpenggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi (diesel)

GVW ≤ 3,5 Ton < 2010 - - 70

≥ 2010 - - 40

GvVW ≥ 3,5 Ton < 2010 - - 70

≥ 2010 - - 50

Sumber : Peraturan Menterti Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang

Lampiran 15 Anggaran Biaya Pengujian

Nama Barang Banyak Harga@ Jumlah Harga

Premium 34 liter Rp. 6.500,00 Rp.221.000,00

Oli 2 Botol Rp.30.000,00 Rp.60.000,00

Bola Lampu 100 Watt

10 Buah Rp.8.000,00 Rp.80.000,00

Selang Bahan Bakar 4 m Rp.7.000,00 Rp.28.000,00

Botol Bahan Bakar 1 buah Rp.10.000,00 Rp.10.000,00

Selang LPG 2 m Rp.40.000,00 Rp.80.000,00

Regulator LPG 2 buah Rp.50.000,00 Rp.100.000,00

Karburator 2 buah Rp.95.000,00 Rp.190.000,00

Ball Valve 2 buah Rp.20.000,00 Rp.40.000,00

Globe Valve 1 buah Rp.80.000,00 Rp.80.000,00

Naple 3 buah Rp.12.000,00 Rp.36.000,00

Blower 1 buah Rp.300.000,00 Rp.300.000,00

Katalitik Konverter 1 buah Rp.250.000,00 Rp.250.000,00

DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunandar, Wiranto.1988.“Penggerak Mula Motor Bakar Torak” 0000Edisi kelima. Penerbit : ITB Bandung

2. Barik and Murugan.2012.Production and Aplication of Biogas as a

0000000Gaseous Fuel for Internal Combustion. Engines.National

0000000Institute of Technology, Rourkela, Odisha, India.

3. Cengel, Y.A dan Michael A. Boles, Thermodynamics an Engineering

0000000Approach, Mc Graw Hill. Inc, Singapore, 1982, h.357-365.

4. Culp, Archie, W, 1991 .“Prinsip – Prinsip Konversi Energi”. Cetakan

0000000ketiga. Penerbit : Erlangga, Jarkarta. Hal. 44.

5. Heywod, Jhon, B.1988. “Internal Combustion Engine Fundamentals”.

0000000McGraw Hill Book Company, New York

6. Herringshaw, brian. 2009. A Study of Biogas Utilization Eficiency

0000000Highlighting Internal Combustion Electrical Generator Units.

0000000The Ohio State niversity

7. Khovakh. M 1979, Motor Vinicle Engines Mir Publiser, Moscow

8. Licthy, L.C, Internal Combustion Engine, Mc Graw Hill Kogakusfa Ltd,

0000000Tokyo, 1979, h 523-560.

9. Ludington, David.2008.Calculating the Heating Value of Biogas

0000000.Dltech,Inc:Itchaca, NY

10.Maleev, V.L, Internal Combustion Engine, Mc Graw Hill Kogakusha

0000000Ltd, Tokyo, 1954, h 410-559.

11.Mathur R.P Sharma, 1980, A Course Internal Combustion Engine 3rd

0000000Edition, Phanpat Rai & Son 1682, NAISARAK< Delhi 110006 12.Nandiyanto, Asep Bayu. 2007. Biogas Sebagai Peluang Pengembangan

0000000Energi Alternatif. Jurnal Energi Alternatif

13.Omid, Mirzamohammad, Assadi.2011. Literature Review and Map for

0000000Using Biogas in Internal Combustion Engines. University of

0000000Stavanger Norway.

14.Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006

15. Piriou, B. et al. Potential direct use of solid biomass in internal

0000000combustion engines. Progress in Energy and Combustion Science

000000039 (2013) 169–189 : Elsevier Ltd.

16. Liu, X. A Case Study on Compability of Automotive Exhaust

0000000Thermoelectric generation System, Catalytic Converter and

0000000Muffler. Progress in Case Studies in Thermal Engineering 2

0000000 (2014) 62-66:Elsevier Ltd.

17.Pulkrabek, Willard W. Engineering Fundamentals Of The Internal

0000000Combustion Engine. Prentice Hall, New Jersey

18.Ryckebosch E, Muylaert K, Foubert I. 2011. Optimization of an

0000000Analytical Procedure for Extraction of Lipids from

0000000Microalgae. Journal of the American Oil Chemists’ Society

000000089(2):189-198.

19.Eriksson, Lars. Control and Optimization of Turbocharged Spark Ignited

0000000Engines. Progress in IFAC Publications (2002): Elsevier Ltd. 20.Susilo dan Rendhi. 2013. Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Biogas

0000000terhadap Emisi Gas Buang Mesin Generator Set. Malang 21. Svenskt Gastekniskt Center AB. 2012 “Basic Data On Biogas”.2nd

0000000edition. Sweden

22.Capaldi, P. A High Efficiensy 20kW Microcogeneration Unit Based on a

0000000Turbocharged Automotive Gas Engine. Progress in Applied

0000000Thermal Engineering 109 (2016) 803–808 : Elsevier Ltd.

23.http;

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Program Studi Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1. Kompresor

Kompresor dan tangki bertekanan tinggi yang digunakan merupakan satu kesatuan sehingga seolah-olah adalah satu unit tersendiri. Fungsi kompresor adalah memindahkan biogas dari tangki penangkap biogas dan memampatkannya ke dalam tangki bertekanan tinggi.

Tabel 3.1 Spesifikasi Kompresor dan Tangki Bertekanan Kompresor

Merk Fetch

Model V-Type

0,5 hp

Jumlah Piston 2

Diameter Pulley 17,0 cm Motor Listrik

Merk Fetch

Tipe AEEF

Daya 1 hp

Phase 1 phase

Voltase 220 volt

Putaran 1440 rpm

Diameter Pulley 10 cm Tangki Bertekanan

Gambar 3.1 Kompresor

2. Genset STARKE Tipe GFH1900LX

Mesin genset ini bekerja dengan cara menyesuaikan jumlah putaran sesuai dengan daya yang dibebankan kepada genset. Hal ini terjadi karena terintegrasinya mesin dengan generator sehingga putaran otomatis naik dan turun sesuai dengan daya yang dibebankan.

Gambar 3.2 Genset Spesifikasi :

฀ Capacity : 900 Watts/ 220V/ 50Hz

฀ Tank Capacity : 6 L

฀ DC Current : 12V/ 8.3A

฀ Starter : Manual

฀ Rate Power : 1,0 KW ฀ Power Faktor : 1,0

฀ Noise Level 7 m distance : 63 dB

฀ Mesin : 3.0 Hp air Cooled OHV/ 3600 rpm

฀ Bore: 55 mm

฀ Stroke: 40 mm

฀ Vd: 95 × 10−6 ��₃ ฀ Vc: 10 × 10−6 ��₃ ฀ Rasio kompresi:10,5 : 1 ฀ Jumlah Silinder: 1 Silinder

฀ Operation Time : 7 Hours

฀ Weight : 26 Kg

฀ Dimensions : 370 x 400 x 460 mm

3. Alat uji emisi Sukyong SY-GA 401

Alat ini dipakai untuk mengetahui kadar CO, CO2, HC, dan O2 yang keluar dari knalpot mesin genset otto.

Gambar 3.3 Alat uji emisi buang Spesifikasi:

• Model No : SY-GA401

HC : 0-9999 ppm CO2 : 0.0- 20.0 % O2 : 0.0- 25.0 % λ : 0- 2.000 AFR: 0.0 – 99.0

• Operating Temp : 0- 40 oC

• Power Source : AC 220 V ± 10% 50/60 Hz

4. Tachometer

Untuk mengetahui besar putaran poros mesin per menit. Ujung alat ini akan ikut berputar ketika dilekatkan ke benda yang berputar. Alat ini dapat mengukur putaran rata-rata dan juga putaran tertinggi yang ada pada poros.

Gambar 3.4 Tachometer Spesifikasi:

• Display Counts : 99.999 counts LCD • Range rpm : 5 to 99.999

• Ft/min : 0.2 to 6560 • M/min : 0.05 to 1999.9 • Basic Accuracy : ±0.05% ±1d

• Max RPM Resolution (rpm) : 0.1

5. Multimeter

Untuk mengetahui tegangan dan kuat arus yang terdapat pada rangkaian. Ketika mengukur kuat arus maka multi meter dihubungkan dengan raangkaian secara seri. Dan ketika mengukur tegangan maka multi meter dihubungkan dengan rangkaian secara pararel.

Gambar 3.5 Multimeter Spesifikasi:

• Power Supply : 2 x AA 1.5V Battery

• Dimension : 180 x 89 x 51.1mm AC Volts : 400mV / 4V / 40V / 400V / 1000V, +/-3.0+3, 0.1Mv to 1,000V

• DC Volts : 400mV / 4V / 40V / 400V / 1000V, +/-1.0+10, 0.1Mv to 1,000V

• AC Current : 400uA / 4000uA / 40mA / 400mA / 4A / 10A, +/-1.5%+3 ,0.1UA to 10A

• DC Current : 400uA / 4000uA / 40mA / 400mA / 4A / 10A, +/-1.5%+3 0.1UA to 10A

• Capacitance : 50nF/ 200Nf / 2Uf / 20Uf / 200Uf / 20Mf ,+/-2%+5, 0.01nF

• Resistance :400 / 4K / 40K / 400K / 4M / 40M Ohm, +/-0.5%+3, 0.1 ohm

6. Tangki bahan bakar

Untuk mempermudah pengisian, penghitungan berat dan penggantian bahan bakar maka tangki bahan bakar dibuat dari botol minuman yang dirangkai sedemikian rupa sehingga tidak ada bensin yang tumpah.

Gambar 3.6 Karburator modifikasi

7. Karburator yang telah dimodifikasi

Karena wujud biogas adalah gas maka dibutuhkan modifikas sedemikian rupa sehingga biogas dapat bercampur dengan udara di karburator dan tidak bocor.

Gambar 3.7 tangki bahan bakar

8. Manometer

Untuk mengukur tekanan biogas yang melalui selang yang masuk ke karburator.6

Gambar 3.8 manometer

9. Selang

Untuk mengalirkan biogas ke karburator.

10.Regulator variable + Katup

Untuk mengatur besarnya tekanan yang keluar dari tabung kompresor dan tabung yang telah diisi biogas.

Gambar 3.9 Regulator dan katup

11.Timbangan Digital

Untuk mengetahui banyaknya berat bahan yang terpakai selama waktu pengujian

12.Alat bantu perbengkelan,

Berupa: kunci pas, kunci ring, kunci busi, obeng, tang, palu, lem, klem, selotip dan isolasi.

Gambar 3.10 Alat-alat perbengkelan

13.Stop watch

Untuk mengukur waktu yang dibutuhkan mesin menghabiskan bahan bakar.

Gambar 3.11 Stopwatch

14.Bola lampu pijar

Sebagai beban daya yang terdiri dari 5 buah lampu masing-masing 100 watt.

Gambar 3.12 Lampu Pijar

15. Turbocharger

Alat ini yang digunakan bertujuan untuk mensuplai atau memampatkan udara keruang bakar sebagai pengganti penggunaan turbocharger pada umumnya. Pada pengujian ini digunakan blower elektrik dengan spesifikasi sebagai berikut :

• Speed : 0-3000 RPM • Input power : 150 W • Rated volt : 220 V

• Frequency : 50 Hz

Gambar 3.13 Turbocharger

16. Konverter Katalitik (Catalytic Converter)

Konverter katalis adalah komponen sistem gas buang kendaraan yang berfungsi mereduksi emisi gas buang kendaraan.

3.2.2 Bahan

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar premium produksi pertamina dan biogas dari PT. Multimas Nabati Asahan (Willmar) Batubara.

3.3 Metode Pengumpulan Data

Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi:

a. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi serta alat ukur pada masing-masing pengujian.

b. Data sekunder, merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian karakteristik bahan bakar premium dan biogas yang diperoleh dari berbagai sumber yang ada.

3.4 Metode Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemudian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.

3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian

Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1. Daya (P)

2. Torsi(T)

3. Konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) 4. Efisiensi thermal(����)

5. Rasio udara- bahan bakar (AFR) 6. Emisi gas buang

1. Pengujian mesin otto menggunakan bahan bakar premium 2. Pengujian menggunakan bahan bakar biogas

3.6 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Genset Otto

Tujuan pengujian ini untuk mendapatkan performansi mesin otto serta komposisi emisi gas buang. Pengujian ini dilakukan dengan 5 variasi beban daya yakni 1 lampu, 2 lampu, 3 lampu, 4 lampu, dan 5 lampu. Dan waktu pengujian dilakukan selam 5 menit.

Pengujian dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Pengujian dengan bahan bakar bensin

1. Mengoperasikan mesin dengan caramenarik starter penyalaan mesin, kemudian memanaskan mesin selama 5 menit.

2. Menimbang massa bahan bakar awal sebelum dilakukan pengujian.

3. Memulai pengujian dengan menyalakan 1 lampu sebagai variasi beban awal(pengujian pertama).

4. Menyalakan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai 5 menit. 5. Mengukur putaran mesin dengan menggunakan tachometer.

6. Mengukur tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter.

7. Mematikan mesin dengan cara menekan tombol Off setelah 5 menit pengujian.

8. Mencatat bahan bakar yang habis selamapengujian melalui pembacaan timbangan digital.

9. Mengulang pengujian untuk variasi jumlah lampuberikutnya. 10. Mengulang pengujian dengan bahan bakar yang berbeda.

b. Pengujian dengan bahan bakar biogas

1. Mengganti karburator bensin dengan karburator biogas (karburator bensin yang telah dimodifikasi untuk biogas)

2. Menghubungkan selang ke barometer, karburator dan ke tangki kompresor yang telah berisi biogas.

4. Menyalakan mesin dan membuka katup tangki kompresor secara perlahan-lahan.

5. Memberi beban daya 1 lampu sebagai variasi beban pertama

6. Menyalakan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai isi tabung kompresor habis.

7. Mengukur putaran mesin dengan menggunakan tachometer. 8 Mengukur tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter. 9. Mencatat besarnya tekanan yang ditunjukkan pada barometer. 10. Mengulang pengujian untuk variasi jumlah lampu berikutnya.

Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi premium yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :

Mm

Tidak

Ya

Gambar 3.15 Diagram Pengujian Performansi Mesin dengan Bahan Bakar Premium

Mulai

Mengulang pengujian dengan beban lampu yang berbeda

Validasi

Kesimpulan

Selesai

- Jumlah beban lampu : n lampu

- Massa awal bahan bakar : gram

- Waktu pengujian : 5 menit

- Mencatat putaran mesin

- Mencatat tegangan rangkaian

- Mencatat kuat arus

Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi biogas yang dilakukan dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :

Mm

Tidak

Ya

Gambar 3.16 Diagram Pengujian Performansi Mesin dengan Biogas Mulai

Mengulang pengujian dengan beban lampu yang berbeda

Validasi

Kesimpulan

Selesai

- Jumlah beban lampu : n lampu

- Tekanan keluar tabung (kg/cm3)

- Waktu pengujian : sampai isi tabung habis

- Mencatat putaran mesin

- Mencatat tegangan rangkaian

- Mencatat kuat arus

3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang

Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat uji emisi Sukyong SY-GA 401. Pengujian emisi gas buang yang dilakukan meliputi kadar CO, CO2, HC, dan O2 yang terdapat pada hasil pembakaran bahan bakar. Prosedur pengujian dapat dilihat melalui diagram alir berikut ini :

Mm

Gambar 3.17 Diagram Pengujian Emisi Gas Buang Mesin Mulai

- Pasang probe tester ke ujung knalpot mesin

- Tunggu pembacaan stabil, kemudian print hasil pengujian dengan menekan tombol “hold print”

- Lepas sensor probe tester dari knalpot mesin

Mengolah data

Mengulang pengujian dengan variasi beban jumlah lampu yang berbeda

Selesai

- Menyiapkan alat uji emisi gas buang

- Memastikan semua kabel terpasang dengan baik

- Tekan tombol ON/OFF alat

- Alat melakukan proses warming up

- Tekan pilihan Select pada saat muncul “ready code gasoline”

3.8 Sketsa Set Up Pengujian Performansi dan Emisi Gas Buang

Gambar 3.18 Set Up Pengujian Performansi dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Premium

Gambar 3.19 Set Up Pengujian Performansi dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1Daya

Untuk mengetahui besaran daya yang dikeluarkan oleh mesin genset dapat dihitung dengan mengukur jumlah tegangan (volt) dan arus (amper) yang ditunjukkan oleh multitester. Daya berbanding lurus dengan tegangan dan kuat arus yang mengalir pada rangkaian.

... ... ... ... ... ... ... ... ...( 4.1) dimana:

P= Daya Keluaran (watt) V = Tegangan (volt) I = Kuat arus (ampere)

4.1.1 Daya yang dihasilkan Mesin Otto dengan Bahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Perhitungan daya yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar premium menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• Jumlah bola lampu = 1 → Putaran = 2726,29 rpm P = V x I

P = 186,71 x 0,86 P = 160,58 watt

• Jumlah bola lampu = 2 → Putaran = 2787,71 rpm P = V x I

P = 187,14 x 1.21 P = 226,45 watt

P = V x I

P = 193,91 x 1,50 P = 290,88 watt

• Jumlah bola lampu = 4 → Putaran = 2847,43 rpm P = V x I

P = 194,86 x 1,91 P = 371,63 watt

• Jumlah bola lampu = 5 → Putaran = 2860,71 rpm P = V x I

P = 199,86 x 2,29 P = 458,26 watt

4.1.2 Daya yang dihasilkan Mesin Otto dengan Bahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Perhitungan daya yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar biogas menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• Jumlah bola lampu = 1 → Putaran = 2570,86 rpm P = V x I

P = 174,86 x 0,78 P = 136,39 watt

• Jumlah bola lampu = 2 → Putaran = 2644,6 rpm P = V x I

P = 178 x 1,12 P = 199,37 watt

• Jumlah bola lampu = 3 → Putaran = 2759,7 rpm P = V x I

P = 256,79 watt

• Jumlah bola lampu = 4 → Putaran = 2834 rpm P = V x I

P = 196,42 x 1,75 P = 343,77 watt

• Jumlah bola lampu = 5 → Putaran = 2947,7 rpm P = V x I

P = 197,43 x 2,20 P = 434,63 watt

4.1.3 Pembahasan dan Perbandingan Daya

Dari pengujian mesin otto diperoleh data harga putaran dan daya tiap bahan bakar dan variasi mesin (sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter) terhadap beban seperti pada tabel 4.1 dan 4.2.

Tabel 4.1 Perbandingan Putaran Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban

Jenis Bahan Bakar dan

Variasi Mesin Perbandingan Putaran tiap Beban (watt)

100 200 300 400 500

Biogas 2510 2609.43 2722.42 2804.71 2919.71 Biogas Turbo-Katalik 2570.85 2644.6 2759.7 2834 2947.7

Premium 2707 2751.57 2780.57 2821 2845 Premium Turbo-katalik 2726.29 2787.71 2834.86 2847.43 2860.71 Berdasarkan data harga putaran yang diperoleh dapat diamati bahwa semakin tinggi beban yang diberikan maka putaran mesin juga semakin tinggi sesuai dengan kebutuhan daya yang dihasilkan seperti pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Perbandingan Daya Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban Jenis Bahan Bakar dan

Variasi Mesin Perbandingan Daya tiap Beban (watt)

100 200 300 400 500

Biogas 125.86 168.39 219.1 311.89 390.42 Biogas Turbo-Katalik 136.39 199.37 256.79 343.77 434.63 Premium 132.86 197.39 250.25 330 425.88 Premium Turbo-katalik 160.58 226.43 290.88 371.63 458.26 Perbedaan nilai putaran dan daya yang dihasilkan mesin otto seperti pada tabel 4.1 dan 4.2 disebabkan oleh nilai kalor bahan bakar dan pengaruh ada dan ketiadaan penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin. Untuk lebih jelas dapat diamati pada gambar 4.1 dan 4.2.

Gambar 4.1 Grafik Putaran vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium dan Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger

Gambar 4.2 Grafik Daya vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium dan Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan

Catalytic Converter)

Dapat diamati dari grafik 4.2 bahwa semakin tinggi beban pada mesin otto maka putaran dan daya yang dihasilkan semakin tinggi. Selain itu putaran dan daya yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh penggunaan turbocharger dan catalytic converter.

Pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto tiap variasi bahan bakar dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Daya yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati daya yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3 Grafik Daya vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.3 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan daya yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan daya tersebut dapat dilihat pada tabel 4.3 berikut.

Tabel 4.3 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Daya (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Daya (%) 20.86 14.71 16.24 12.62 7.60 Dari tabel 4.3 dapat diamati bahwa terjadi peningkatan daya tiap variasi beban yang diberikan. Peningkatan daya tertinggi terjadi pada beban 100 watt yaitu sebesar 20,86 %

Penggunaan turbocharger dan catalytic converter juga mempengaruhi putaran pada mesin seperti pada gambar 4.4.

Gambar 4.4 Grafik Putaran vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter)

Dari gambar 4.4 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan putaran yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan putaran tersebut dapat dilihat pada tabel 4.4.

Tabel 4.4 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Putaran (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Putaran (%) 0.71 1.31 1.95 0.94 0.55

Dari tabel 4.4 dapat diamati peningkatan putaran tertinggi terjadi pada beban 300 watt yaitu sebesar 1,95 %

b. Daya yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Berdasarkan data pengujian dapat diamati daya yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.5.

Gambar 4.5 Grafik Daya vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.5 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan daya yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan daya tersebut dapat dilihat pada tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Daya (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Daya (%) 8.37 18.40 17.20 10.22 11.32

Dari tabel 4.5 dapat diamati bahwa terjadi peningkatan daya tiap variasi beban yang diberikan. Peningkatan daya tertinggi terjadi pada beban 200 watt yaitu sebesar 18,40 %

Penggunaan turbocharger dan catalytic converter juga mempengaruhi putaran pada mesin seperti pada gambar 4.6.

Gambar 4.6 Grafik Putaran vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.6 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan putaran yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan putaran tersebut dapat dilihat pada tabel 4.6.

Tabel 4.6 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Putaran (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Putaran

(%) 2.42 1.35 1.37 1.04 0.96

Dari tabel di atas dapat diamati peningkatan putaran tertinggi terjadi pada beban 100 watt yaitu sebesar 2,42 %

4.2Torsi

Untuk menghitung besarnya torsi mesin dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat mengunakan persamaan berikut:

PB =

x

T

T = dimana:

P = Daya keluaran(Watt) n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (Nm)

4.2.1 Torsi yang dihasilkan Mesin Otto dengan Bahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Torsi yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar premium menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 160,58 watt → n = 2726,29 rpm T =

T =

• P = 226,43 watt → n = 2787,71 rpm T =

T =

T = 0,77 Nm

• P = 290,88 watt → n = 2834,86 rpm T =

T =

T = 0,98 Nm

• P = 371,63 watt → n = 2847,43 rpm T =

T =

T = 1,25 Nm

• P = 458,26 watt → n = 2860,71 rpm T =

T =

T = 1,53 Nm

4.2.2 Torsi yang dihasilkan Mesin Otto dengan Bahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Torsi yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar biogas menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 136,39 watt → n = 2570,85 rpm T =

T =

T = 0,51 Nm

• P = 199,37 watt → n = 2644,6 rpm T =

T =

T = 0,72 Nm

• P = 256,79 watt → n = 2759,7 rpm T =

T =

T = 0,89 Nm

• P = 343,77 watt → n = 2834 rpm T =

T =

T = 1,16 Nm

T =

T =

T = 1,41 Nm

4.2.3 Pembahasan dan Perbandingan Torsi

Dari pengujian mesin otto diperoleh data torsi tiap bahan bakar dan variasi mesin (sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter) terhadap beban seperti pada tabel 4.7.

Tabel 4.7 Perbandingan Torsi Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban Jenis Bahan Bakar dan

Variasi Mesin Perbandingan Torsi tiap Beban (watt)

100 200 300 400 500

Biogas 0.48 0.62 0.77 1.06 1.28 Biogas Turbo-Katalik 0.51 0.72 0.89 1.16 1.41 Premium 0.47 0.69 0.86 1.12 1.43 Premium Turbo-katalik 0.56 0.77 0.98 1.25 1.53 Perbedaan nilai torsi yang dihasilkan mesin otto seperti pada tabel 4.7 disebabkan oleh nilai kalor bahan bakar dan pengaruh adanya dan ketiadaan penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin. Untuk lebih jelas dapat diamati pada gambar 4.7.

Gambar 4.7 Grafik Torsi vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium dan Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger

dan Catalytic Converter)

Dapat diamati dari grafik 4.7 bahwa semakin tinggi beban pada mesin otto maka torsi yang dihasilkan semakin tinggi. Selain torsi yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh penggunaan turbocharger dan catalytic converter.

Pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada torsi mesin otto tiap variasi bahan bakar dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Torsi yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati torsi yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.8.

Gambar 4.8 Grafik Torsi vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.8 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan torsi yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan daya tersebut dapat dilihat pada tabel 4.8.

Tabel 4.8 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Torsi (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Torsi (%) 19.15 11.59 13.95 11.61 6.99 Dari tabel 4.8 dapat diamati bahwa terjadi peningkatan torsi tiap variasi beban yang diberikan. Peningkatan torsi tertinggi terjadi pada beban 100 watt yaitu sebesar 19,15 %

b. Torsi yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati torsi yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.9.

Gambar 4.9 Grafik Torsi vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.9 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan torsi yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan torsi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.9.

Tabel 4.9 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Torsi (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Torsi (%) 6.25 16.13 15.58 9.43 10.16 Dari tabel 4.9 dapat diamati bahwa terjadi peningkatan torsi tiap variasi beban yang diberikan. Peningkatan torsi tertinggi terjadi pada beban 200 watt yaitu sebesar 16,13 %

4.3Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Persamaan yang digunakan untuk menghitung konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel consumption, sfc) dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran yakni :

dimana :

Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h) = laju aliran bahan bakar (g/jam)

Dimana besarnya laju aliran bahan bakar (mf) dihitung dengan persamaan berikut:

dimana:

∆m = massa bahan bakar yang habis dalam waktu 5 menit (gram) tf = Waktu pengujian I(detik)

4.3.1 Perhitungan SFC Mesin Otto dengan Bahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

SFC yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar premium menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 160,58 watt = 0,16058 KW→ n = 2726,29 rpm : ∆m = 25,49 gram

; tf = 300 s

... (4.4)

ṁf =

x 3

600 ṁf =

x 3

600 ṁf = 0,306 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 1904,26 g/kW.jam

• P = 226,43 watt = 0,22643 KW→ n = 2787,71 rpm : ∆m = 28 gram

; tf = 300 s

ṁf =

x 3

600 ṁf =

x 3

600 ṁf = 0,336 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 1483,55 g/kW.jam

• P = 290,88 watt = 0,29088 KW→ n = 2834,86 rpm : ∆m = gram

; tf= 300 s

ṁf =

x 3

600 ṁf = 0,366 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 1260,59 g/kW.jam

• P = 371,63 watt = 0,37163 KW→ n = 2847,43 rpm : ∆m = 32,11 gram

; tf = 300 s

ṁf =

x 3

600 ṁf =

x 3

600 ṁf = 0,385 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 1036,87 g/kW.jam

• P = 458,26 watt = 0,45826 KW→ n = 2860,71 rpm : ∆m = gram

; tf = 300 s

ṁf =

x 3

600 ṁf =

x 3

600 ṁf = 0,446 kg/jam

Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 972,48 g/kW.jam

4.3.2 Perhitungan SFC Mesin Otto dengan Bahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

SFC yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar biogas menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 136,39 watt = 0,13639 KW→ n = 2570,85 rpm : P = 1,12 bar : tf= 347 s

ṁf = x � x 3600 ṁf = x � x 3600 ṁf = 1,26 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 9258,48 g/kW.jam

• P = 199,37 watt = 0,19937 KW→ n = 2644,6 rpm : P = 1,16 bar : tf= 336 s

ṁf = x � x 3600 ṁf = x � x 3600 ṁf = 1,30 kg/jam

Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 6541,69 g/kW.jam

• P = 256,79 watt = 0,25679 KW→ n = 2759,7 rpm : P = 1,22 bar : tf = 325 s

ṁf = x � x 3600 ṁf = x � x 3600 ṁf = 1,35 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 5250,38 g/kW.jam

• P = 343,77 watt = 0,34377 KW→ n = 2834 rpm : P = 1,26 bar : tf= 313 s

ṁf = x � x 3600 ṁf = x � x 3600 ṁf = 1,40 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

• P = 434,63 watt = 0,43463 KW→ n = 2947,7 rpm : P = 1.28 bar : tf= 301 s

ṁf = x � x 3600 ṁf = x � x 3600 ṁf = 1,46 kg/jam Maka :

Sfc =

Sfc =

Sfc = 3349,10 g/kW.jam

4.3.3 Pembahasan dan Perbandingan SFC

Dari pengujian mesin otto diperoleh data SFC tiap bahan bakar dan variasi mesin (sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter) terhadap beban seperti pada tabel 4.10.

Tabel 4.10 Perbandingan SFC Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban Jenis Bahan Bakar dan

Variasi Mesin Perbandingan SFC tiap Beban (watt)

100 200 300 400 500

Biogas 9894.77 7650.26 6062.99 4419.66 3653.82 Biogas Turbo-Katalik 9258.48 6541.69 5250.38 4072.43 3349.1

Premium 2199.1 1623.11 1379.95 1098.17 1016.03 Premium Turbo-katalik 1904.26 1483.55 1260.59 1036.87 972.48

Berdasarkan nilai SFC yang diperoleh dapat diamati bahwa semakin tinggi beban yang diberikan maka SFC mesin semakin berkurang seperti pada tabel 4.10.

Perbedaan nilai SFC yang dihasilkan mesin otto seperti pada tabel 4.10 disebabkan oleh laju massa aliran bahan bakar dan pengaruh adanya

dan ketiadaan penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin. Untuk lebih jelas dapat diamati pada gambar 4.10.

Gambar 4.10 Grafik SFC vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium dan Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan

Catalytic Converter)

Dapat diamati dari grafik 4.10 bahwa semakin tinggi beban pada mesin otto maka SFC yang dihasilkan semakin menurun. Selain itu SFC yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh penggunaan turbocharger dan catalytic converter.

Pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter terhadap SFC mesin otto tiap variasi bahan bakar dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. SFC yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati bahwa SFC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.11.

Gambar 4.11 Grafik SFC vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter)

Dari gambar 4.11 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan SFC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan SFC tersebut dapat dilihat pada tabel 4.11.

Tabel 4.11 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan SFC (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan SFC (%) 13.41 8.60 8.65 5.58 4.29

Dari tabel 4.11 dapat diamati bahwa terjadi penurunan SFC tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan SFC tertinggi terjadi pada beban 100 watt yaitu sebesar 13,41 %

b. SFC yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Berdasarkan data pengujian dapat diamati SFC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.12.

Gambar 4.12 Grafik SFC vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.12 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan SFC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan SFC tersebut dapat dilihat pada tabel 4.12.

Tabel 4.12 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan SFC (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan SFC (%) 6.43 14.49 13.40 7.86 8.34 Dari tabel 4.12 dapat diamati bahwa terjadi penurunan SFC tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan SFC tertinggi terjadi pada beban 200 watt yaitu sebesar 14,49 %

4.4Efisiensi Termal Brake

Efisiensi termal brake adalah perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata-rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Secara matematis efisiensi termal dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

dimana :

η

b : efisiensi thermal brake

PB : daya yang dihasilkan (kW)

LHV : nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg) : efisiensi pembakaran; diasumsikan 97 %

4.4.1 Efisiensi Termal yang Dihasilkan Mesin Otto dengan Bahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Efisiensi termal yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar premium menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 160,58 watt = 0,16058 kW → n = 2726,29 rpm ; ṁf = 0,306 kg/jam ; LHV = 43957 kj/kg

0,0444 x 100%

• P = 226,43 watt = 0,22643 kW → n = 2787,71 rpm ; ṁf = 0,336 kg/jam ; LHV = 43957 kj/kg

0,0569 x 100 %

• P = 290,88 watt = 0,29088 kW → n = 2834,86 rpm ; ṁf = 0,366 kg/jam ; LHV = 43957 kj/kg

0,0669 x 100 %

• P = 371,63 watt = 0,37163 kW → n = 2847,43 rpm ; ṁf = 0,385 kg/jam ; LHV = 43957 kj/kg

• P = 458,26 watt = 0,45826 kW → n = 2860,71 rpm ; ṁf = 0,446 kg/jam ; LHV = 43957 kj/kg

0,0867 x 100 %

4.4.2 Efisiensi Termal yang Dihasilkan Mesin Otto dengan Bahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Efisiensi termal yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar biogas menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 136,39 watt = 0,13639 kW → n = 2570,85 rpm ; ṁf =1,26 kg/jam ; LHV = 17707,635 kj/kg

0,0226 x 100 %

• P = 199,37 watt = 0,19937 kW → n = 2644,6 rpm ; ṁf = 1,30 kg/jam ; LHV = 17707,635 kj/kg

0,0320 x 100 %

• P = 256,79 watt = 0,25679 kW → n = 2759,7 rpm ; ṁf = 1,35 kg/jam ; LHV = 17707,635 kj/kg

0,0399 x 100 %

• P = 343,77 watt = 0,34377 kW → n = 2834 rpm ; ṁf = 1,40 kg/jam ; LHV = 17707,635 kj/kg

0,0515 x 100 %

• P = 434,63 watt = 0,43463 kW → n = 2947,7 rpm ; ṁf = 1,46 kg/jam ; LHV = kj/kg

0,0626 x 100 %

Dari pengujian mesin otto diperoleh data efisiensi termal brake tiap bahan bakar dan variasi mesin (sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter) terhadap beban seperti pada tabel 4.13.

Tabel 4.13 Perbandingan Efisiensi Termal Brake Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban

Jenis Bahan Bakar dan

Variasi Mesin Perbandingan Efisiensi Termal tiap Beban (watt)

100 200 300 400 500

Biogas 2.12 2.74 3.46 4.74 5.74 Biogas Turbo-Katalik 2.26 3.2 3.99 5.15 6.26 Premium 3.83 5.24 6.12 7.69 8.31 Premium Turbo-katalik 4.44 5.69 6.69 8.14 8.67 Berdasarkan nilai efisiensi termal brake yang diperoleh dapat diamati bahwa semakin tinggi beban yang diberikan maka efisiensi termal brake mesin juga semakin tinggi seperti pada tabel 4.13.

Perbedaan nilai efisiensi termal brake yang dihasilkan mesin otto seperti pada tabel 4.13 disebabkan oleh nilai kalor bahan bakar dan pengaruh adanya dan ketiadaan penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin. Untuk lebih jelas dapat diamati pada gambar 4.13.

Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Termal Brake vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium dan Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan

Catalytic Converter)

Dapat diamati dari grafik 4.13 bahwa semakin tinggi beban pada mesin otto maka efisiensi termal brake yang dihasilkan semakin tinggi. Selain itu efisiensi termal brake yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh penggunaan turbocharger dan catalytic converter.

Pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter terhadap efisiensi termal brake mesin otto tiap variasi bahan bakar dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Efisiensi Termal Brake yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati efisiensi termal yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.14.

Gambar 4.14 Grafik Efisiensi Termal Brake vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan

Turbocharger dan Catalytic Converter)

Dari gambar 4.14 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan efisiensi termal brake yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan efisiensi termal brake tersebut dapat dilihat pada tabel 4.14.

Tabel 4.14 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Efisiensi Termal Brake (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Efisiensi (%) 15.93 8.59 9.31 5.85 4.33 Dari tabel 4.14 dapat diamati bahwa terjadi peningkatan efisiensi termal brake tiap variasi beban yang diberikan. Peningkatan efisiensi termal brake tertinggi terjadi pada beban 100 watt yaitu sebesar 15,93 %

b. Efisiensi Termal Brake yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati efisiensi termal brake yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.15 berikut.

Gambar 4.15 Grafik Efisiensi Termal Brake vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger

dan Catalytic Converter)

Dari gambar 4.15 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi peningkatan efisiensi termal brake yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Peningkatan efisiensi termal brake tersebut dapat dilihat pada tabel 4.15.

Tabel 4.15 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Efisiensi Termal Brake (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Efisiensi (%) 6.60 16.79 15.32 8.65 9.06

Dari tabel 4.15 dapat diamati bahwa terjadi peningkatan efisiensi termal brake tiap variasi beban yang diberikan. Peningkatan efisiensi termal brake tertinggi terjadi pada beban 200 watt yaitu sebesar 16,79 %.

4.5Rasio Udara-Bahan Bakar atau AFR (Air-Fuel Raio)

Rasio udara bahan bakar adalah perbandingan antara massa udara dan massa bahan bakar. Secara matematis dapat ditulis

Dimana: massa udara di dalam silinder per siklus massa bahan bakar di dalam silinder per siklus laju aliran udara didalam mesin

laju aliran bahan bakar di dalam mesin

Pada perhitungan sebelumnya telah diketahui nilai dari masing masing pengujian untuk setiap variasi beban dan putaran, sehingga yang perlu di hitung berikutnya adalah dan yang dihitung menurut persamaan berikut:

Dimana: tekanan udara masuk silinder temperatur udara masuk silinder konstanta udara

... (4.7)

4.5.1 Perhitungan AFR Mesin Otto dengan Bahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

AFR yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar premium menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 160,58 watt = 0.16058 kW → n = 2726,29 rpm ; ṁf = 0,306 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

Sehingga:

; ṁf = 0,336 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

Sehingga:

• P = 290,88 watt = 0,29088 kW → n = 2834,86 rpm ; ṁf = 0,366 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

Sehingga:

• P = 371,63 watt = 0,37163 kW → n = 2847,43 rpm ; ṁf = 0,385 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

• P = 458,26 watt = 0.45826 kW → n = 2860,71 rpm ; ṁf = 0,446 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

Sehingga:

4.5.2 Perhitungan AFR Mesin Otto dengan Bahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

AFR yang dihasilkan mesin otto dengan bahan bakar biogas menggunakan turbocharger dan catalytic converter adalah sebagai berikut.

• P = 136,39 watt = 0,13639 kW → n = 2570,85 rpm ; ṁf =1,26 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

Sehingga:

• P = 199,37 watt = 0,19937 kW → n = 2644,6 rpm ; ṁf = 1,30 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

Sehingga:

• P = 256,79 watt = 0,25679 kW → n = 2759,7 rpm ; ṁf = 1,35 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Sehingga:

• P = 343,77 watt = 0,34377 kW → n = 2834 rpm ; ṁf = 1,40 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

• P = 434,63 watt = 0,43463 kW → n = 2947,7 rpm ; ṁf = 1,46 kg/jam

; Vd = 95 x 106 m3 ,Vc = 10 x 106 m3 ; P1 = 47.5 kPa

; R = 0,287 kJ/Kg.K ; T1 = 3420 K

Maka:

Sehingga:

4.5.3 Pembahasan dan Perbandingan AFR

Dari pengujian mesin otto diperoleh data AFR tiap bahan bakar dan variasi mesin (sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter) terhadap beban seperti pada tabel 4.16.

Tabel 4.16 Perbandingan AFR tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban Jenis Bahan Bakar dan

Variasi Mesin Perbandingan AFR tiap Beban (watt)

Biogas 4.38 4.24 4.12 3.96 3.82 Biogas Turbo-Katalik 4.35 4.21 4.07 3.92 3.77 Premium 18.68 17.15 15.8 15.06 12.61 Premium Turbo-katalik 17.96 16.34 14.97 14.25 12.32 Berdasarkan nilai AFR yang diperoleh dapat diamati bahwa semakin tinggi beban yang diberikan maka AFR mesin semakin menurun seperti pada tabel 4.16.

Perbedaan nilai AFR yang dihasilkan mesin otto seperti pada tabel 4.16 disebabkan oleh nilai kalor bahan bakar dan pengaruh adanya dan ketiadaan penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin. Untuk lebih jelas dapat diamati pada gambar 4.16.

Gambar 4.16 Grafik AFR vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium dan Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan

Catalytic Converter)

Dapat diamati dari grafik 4.16 bahwa semakin tinggi beban pada mesin otto maka AFR yang dihasilkan semakin menurun. Selain itu AFR yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh penggunaan turbocharger dan catalytic converter.

Pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter terhadap AFR mesin otto tiap variasi bahan bakar dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. AFR yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati AFR yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.17.

Gambar 4.17 Grafik AFR vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter)

Dari gambar 4.17 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan AFR yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan AFR tersebut dapat dilihat pada tabel 4.17.

Tabel 4.17 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan AFR (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan AFR (%) 3.85 4.72 5.25 5.38 2.30 Dari tabel 4.17 dapat diamati bahwa terjadi penurunan AFR tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan AFR tertinggi terjadi pada beban 400 watt yaitu sebesar 5,38 %

b. AFR yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Berdasarkan data pengujian dapat diamati AFR yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.18.

Gambar 4.18 Grafik AFR vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Dari gambar 4.18 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan AFR yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan AFR tersebut dapat dilihat pada tabel 4.18.

Tabel 4.18 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan AFR (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan AFR (%) 0.68 0.71 1.21 1.01 1.31

4.6Pengujian Emisi Gas Buang

4.6.1 Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Data hasil pengujian kadar emisi pada bahan bakar premium menggunakan turbocharger dan catalytic converter pada setiap beban lampu yang diberikan disajikan pada tabel 4.19.

Tabel 4.19 Emisi Gas Buang Mesin Berbahan Bakar Premium Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Jumlah Bola Lampu (@100 watt) Daya (watt) Putaran Mesin (rpm)

Senyawa Emisi Gas Buang CO (%) HC

(ppm)

CO2

(%) O2 (%) 1 160,58 2726,29 4.78 844 1.58 14.32 2 226,43 2787,71 4.31 437 1.69 13.14 3 290,88 2834,86 4.28 329 1.76 11.87 4 371,63 2847,43 3.94 277 1.82 10.44 5 458,26 2860,71 3.56 201 1.88 9.28 4.6.2 Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Menggunakan

Data hasil pengujian kadar emisi pada bahan bakar biogas menggunakan turbocharger dan catalytic converter pada setiap beban lampu yang diberikan disajikan pada tabel 4.20.

Tabel 4.20 Emisi Gas Buang Mesin Berbahan Bakar Biogas Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Jumlah Bola Lampu (@100 watt) Daya (watt) Putaran Mesin (rpm)

Senyawa Emisi Gas Buang CO (%) HC

(ppm)

CO2

(%) O2 (%) 1 136,39 2570,85 0.14 1108 5.9 12.56 2 199,37 2644,6 0.12 613 6.1 11.72 3 256,79 2759,7 0.09 541 7.6 9.43 4 343,77 2834 0.06 297 7.9 8.89 5 434,63 2947,7 0.03 286 8.5 7.96

4.7Pembahasan dan Perbandingan Kadar Emisi Gas Buang

4.7.1Analisa Perbandingan Kadar Karbon monoksida (CO) dalam Gas Buang

a. Emisi CO yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi CO yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.19.

Gambar 4.19 Grafik Emisi CO vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.19 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi CO yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan emisi CO tersebut dapat dilihat pada tabel 4.21.

Tabel 4.21 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi CO (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan Emisi CO

(%) 1.24 3.58 3.60 6.64 3.52 Dari tabel 4.21 di atas dapat diamati bahwa terjadi penurunan emisi CO tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan emisi CO tertinggi terjadi pada beban 400 watt yaitu sebesar 6,64 %

b. Emisi CO yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi CO yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.20.

Gambar 4.20 Grafik Emisi CO vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.20 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi CO yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan emisi CO tersebut dapat dilihat pada tabel 4.22.

Tabel 4.22 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi CO (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan Emisi CO

(%) 17.65 20.00 18.18 25.00 40.00 Dari tabel 4.22 dapat diamati bahwa terjadi penurunan emisi CO tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan emisi CO tertinggi terjadi pada beban 500 watt yaitu sebesar 40 %.

4.7.2 Analisa Perbandingan Kadar Hidrokarbon (HC) dalam Gas Buang a. Emisi HC yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi HC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.21.

Gambar 4.21 Grafik Emisi HC vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.21 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi HC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan emisi HC tersebut dapat dilihat pada tabel 4.23.

Tabel 4.23 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi HC (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan Emisi HC

(%) 1.17 3.32 5.19 5.14 6.07 Dari tabel 4.23 dapat diamati bahwa terjadi penurunan emisi HC tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan emisi HC tertinggi terjadi pada beban 500 watt yaitu sebesar 6,07 %

b. Emisi HC yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi HC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.22.

Gambar 4.22 Grafik Emisi HC vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter₎

Dari gambar 4.22 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi HC yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan emisi HC tersebut dapat dilihat pada tabel 4.24.

Tabel 4.24 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi HC (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan Emisi HC

(%) 8.73 3.01 8.15 9.45 5.92 Dari tabel 4.24 dapat diamati bahwa terjadi penurunan emisi HC tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan emisi HC tertinggi terjadi pada beban 400 watt yaitu sebesar 9,45 %

4.7.3 Analisa Perbandingan Kadar Karbon dioksida (CO2) dalam Gas Buang

a. Emisi CO2 yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi CO2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.23.

Gambar 4.23 Grafik Emisi CO2 vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.23 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi CO2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan

turbocharger dan catalytic converter. Penurunan emisi CO2 tersebut dapat dilihat pada tabel 4.25.

Tabel 4.25 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi CO2 (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Emisi CO2

(%) 3.95 5.62 4.76 3.41 3.87 Dari tabel 4.25 dapat diamati bahwa terjadi penurunan emisi CO2 tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan emisi CO2 tertinggi terjadi pada beban 200 watt yaitu sebesar 5,62 %.

b. Emisi CO2 yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi CO2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.24.

Gambar 4.24 Grafik Emisi CO2 vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter₎

Dari gambar 4.24 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi CO2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan CO2 tersebut dapat dilihat pada tabel 4.26.

Tabel 4.26 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Emisi CO2 (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Beban (watt) 100 200 300 400 500 Peningkatan Emisi CO2

(%) 9.26 7.02 5.56 5.33 4.94 Dari tabel 4.26 dapat diamati bahwa terjadi penurunan emisi CO2 tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan emisi CO2 tertinggi terjadi pada beban 100 watt yaitu sebesar 9,26 %.

4.7.4 Analisa Perbandingan Kadar Oksigen (O2) dalam Gas Buang

Perbandingan kadar O2 yang terdapat dalam gas buang dari masing-masing pengujian dapat dilihat pada gambar berikut :

a. Emisi O2 yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Premium sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi O2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.25.

Gambar 4.25 Grafik Emisi O2 vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Premium (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter)

Dari gambar 4.25 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar premium. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi O2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar premium setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan emisi O2 tersebut dapat dilihat pada tabel 4.27.

Tabel 4.27 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi O2 (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan Emisi O2

(%) 4.09 4.02 2.14 3.15 4.03 Dari tabel 4.27 dapat diamati bahwa terjadi penurunan emisi O2 tiap variasi beban yang diberikan. Penurunan emisi O2 tertinggi terjadi pada beban 100 watt yaitu sebesar 4,09 %

b. Emisi O2 yang dihasilkan Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas sebelum dan setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Berdasarkan data pengujian dapat diamati emisi O2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas sebelum dan setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter seperti pada gambar 4.26.

Gambar 4.26 Grafik Emisi O2 vs Beban Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas (sebelum dan setelah menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter₎

Dari gambar 4.26 dapat diamati pengaruh penggunaan turbocharger dan catalytic converter pada mesin otto berbahan bakar biogas. Pada gambar tersebut dapat dilihat terjadi penurunan emisi O2 yang dihasilkan mesin otto berbahan bakar biogas setelah menggunakan turbocharger dan catalytic converter. Penurunan emisi O2 tersebut dapat dilihat pada tabel 4.28.

Tabel 4.28 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Emisi O2 (%) setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

Beban (watt) 100 200 300 400 500 Penurunan Emisi O2

(%) 3.24 3.46 3.68 3.47 1.85 Penurunan emisi O2 tertinggi pada beban 300 watt yaitu sebesar 3,68 %.

4.8 Pembahasan Nilai Ekonomis Bahan Bakar

a. Premium tanpa Turbocharger dan Catalytic Converter

Harga premium per liter (SPBU Pertamina) = Rp. 6500/liter

Massa jenis premium = 0.8 kg/liter

mf @ 500 W = 0.432 kg/jam

maka biaya penggunaan premium perjam

x 0.432 kg/jam x 6500 rupiah/liter = Rp. 3510/jam

b. Premium menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter Harga premium per liter (SPBU Pertamina) = Rp. 6500/liter

Massa jenis premium = 0.8 kg/liter

mf @500 W = 0.446 kg/jam

biaya penggunaan turbocharger

= ((150 watt / 1000) x 1 jam) x Rp.864,2 = (0,150 kwh x 1 jam) x Rp. 864,2 = 0,15 x Rp. 864,2

= Rp 129,63 / jam

maka biaya penggunaan premium + turbocharger

x 0.446 kg/jam x 6500 rupiah/liter = Rp. 3623.75/jam

+ Rp. 129,63/jam = Rp. 3753.38/jam

dari perhitungan bahan bakar premium di atas dapat disimpulkan bahwa pada beban yang sama (500 watt) menggunakan turbocharger dan catalytic converter biaya ekonomis bertambah sebesar sebesar 6.93 %

c. Biogas tanpa menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter PT. Multimas nabati Asahan memproduksi sekitar 470,44 m3 / minggu dengan rincian dana sebagai berikut :

- Biaya Listrik

86010,35 watt/hari = 602 Kw/minggu

602 Kw x 1352 rupiah/Kw = Rp. 814.032/minggu

maka :

- Harga Biogas = = Rp.

1.73/liter

massa jenis biogas 1,217.10-3 kg/l mf = @500 watt = 1.42 kg/jam

maka biaya penggunaan biogas per jam :

x 1.42 kg/jam x 1.73 rupiah/liter = Rp. 2018.57

d. Biogas menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter biaya penggunaan biogas per jam :

x 1.46 kg/jam x 1.73 rupiah/liter = Rp. 2075.43

Rp. 2075.43 + Rp. 129.63 = Rp. 2205.06

dari perhitungan bahan bakar biogas di atas dapat disimpulkan bahwa pada beban yang sama (500 watt) menggunakan turbocharger dan catalytic converter biaya ekonomis bertambah sebesar sebesar 9.24 %

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Kandungan Biogas ... 19

Tabel 2.2 Sifat Fisik Biogas ... 20

Tabel 2.3 Nilai LHV Biogas tiap % CH4 yang terkandung ... 21

Tabel 2.4 Spesifikasi Kompresor dan Tangki Bertekanan ... 33

Tabel 4.1 Perbandingan Putaran Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban ... 53

Tabel 4.2 Perbandingan Daya Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban ... 54

Tabel 4.3 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Daya (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter ... 56

Tabel 4.4 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Putaran (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter ... 57

Tabel 4.5 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Daya (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter ... 58

Tabel 4.6 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Putaran (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 59

Tabel 4.7 Perbandingan Torsi Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban

... 63

Tabel 4.8 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Torsi (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

... 65

Tabel 4.9 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Torsi (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 66

Tabel 4.10 Perbandingan SFC Mesin tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban

... 71

Tabel 4.11 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan SFC (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

... 73

Tabel 4.12 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan SFC (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

... 75

Tabel 4.13 Perbandingan Efisiensi Termal Brake Mesin tiap Variasi

Bahan Bakar dan Beban ... 79

Tabel 4.14 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Efisiensi Termal Brake (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan

Turbocharger dan Catalytic Converter ... 81

Tabel 4.15 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Efisiensi Termal Brake (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger

dan Catalytic Converter

... 82

Tabel 4.16 Perbandingan AFR tiap Variasi Bahan Bakar dan Beban ... 91

Tabel 4.17 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan AFR (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

... 93

Tabel 4.18 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan AFR (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

... 94

Tabel 4.19 Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Premium

Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

... 95

Tabel 4.20 Emisi Gas Buang Mesin Berbahan Bakar Biogas Menggunakan

Turbocharger dan Catalytic Converter

... 95

Tabel 4.21 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi CO (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 97

Tabel 4.22 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi CO (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 98

Tabel 4.23 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi HC (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 99

Tabel 4.24 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi HC (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 100

Tabel 4.25 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi CO2 (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 102

Tabel 4.26 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Emisi CO2 (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic Converter

... 103

Tabel 4.27 Hubungan Beban (watt) dan Penurunan Emisi O2 (%) Berbahan Bakar Premium setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 104

Tabel 4.28 Hubungan Beban (watt) dan Peningkatan Emisi O2 (%) Berbahan Bakar Biogas setelah Menggunakan Turbocharger dan Catalytic

Converter

... 105

DAFTAR NOTASI

SIMBOL KETERANGAN

PB Daya Keluaran Watt

SATUAN

CV Nilai kalor kJ/kg

Laju aliran massa udara kg/s

Laju aliranbahanbakar kg/jam

n Putaran mesin rpm

Effisiensi termal %

Sfc Konsumsi bahan bakar spesifik g/kW.jam

t Waktu pengujian yang ditentukan jam

Ʈ Torsi keluaran mesin N.m

massa jenis bahan bakar kg/m3

V Tegangan listrik Volt

I Arus Listrik Ampere

v Volume bahan bakar ml

d Diameter Silinder mm

S

Panjang Langkah mm

rc Rasio Kompresi

Vd Volume Silinder m3

V

c Volume sisa di silinder m3