Kajian Performansi Pengaruh Penggunaan Blower 650 Watt Sebagai Supercharger Elektrik Terhadap Performansi Mesin Otto Efi Kapasitas 125 Cc Berbahan Bakar Campuran Pertamax Dan Etanol96

KAJIAN STUDI PENGARUH PENGGUNAAN BLOWER 650

WATT SEBAGAI SUPERCHARGER ELEKTRIK TERHADAP

PERFORMANSI MESIN OTTO EFI KAPASITAS 125 CC

BERBAHAN BAKAR CAMPURAN PERAMAX DAN

ETANOL96

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

JOSIA PERDAMENTA GINTING NIM : 090401013

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

Abstrak

Berbagai macam peningkatan efisiensi untuk motor bakar sudah dilakukan, namun belum semua pengembangan dilakukan pada motor bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda motor padahal penggunaan sepeda motor sudah sangat banyaklebih banyak dibandingkan jumlah truk, bis ataupun mobil pribadi.Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan atmosfer di atas yang meningkatkan densitas saluran udara masuk ke mesin. Supercharger elektrik biayanya lebih murah dibandingkan dengan versi mekanis atau yang diputar oleh mesin (drive belt). Pemasangannya pun dinilai lebih gampang karena tak banyak lagi modifikasi. Pada penelitian ini dilakukan 4 pengujian yaitu uji performansi, pemakaian bahan bakar spesifik, emisi gas buang dan uji nilai kalor bahan bakar. Dengan pengujian torsi memiliki ketidakpastian ±1,633% dan analisa perhitungan daya yaitu sebesar ±4,775%. Dari hasil pengujian didapat bahwa penggunaan blower sebagai supercharger elektrik dapat meningkatkan torsi, daya, efisiensi dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik.

Abstract

There are many development for engine efficiency that had been done, but not every development is done for little capacity engine for example motorcycle engine althought the used of motorcycle engine is much more than truck, bus or conventional car. A supercharger used air at atmosphere pressure to increase the density of air that enters the combustion chamber. Electric supercharger have less cost tahn the mechanical version that rotated by drive belt from the engine rotation. The application is also easier because do not have to do many modification. In this study there are 4 test that is performance test, Spesific fuel consumption test, emision test, and fuel heating value test with the uncertainty analysis of torque is ±1,663% and power calculation is ±4,775%. From the test and study the result is the use of blower for electric supercharger can increase the torque, power, brake therman efficiency and lower the spesific consumption of fuel.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kasih, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Kajian Performansi Pengaruh Penggunaan Blower 650 Watt Sebagai Supercharger Elektrik Terhadap Performansi Mesin Otto Efi Kapasitas 125 Cc Berbahan Bakar Campuran Pertamax Dan Etanol96”

Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada dosen pembimbing Bapak Ir. Abdul Halim Nasution, Msc , yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran bagi penulisan skripsi ini.

Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua penulis, Ayahanda A. Ginting dan Ibunda A.br Surbakti,

yang telah memberikan dukungan doa, dana dan semangat serta memberikan kesempatan kepada penulis untuk dapat mengikuti pendidikan di Fakultas Teknik USU.

2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

3. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU. 4. Saudaraku yang tercinta, kakak Viona Isabella Ginting, Adik Haga Christian

Ginting dan Alvito Ibralova Ginting untuk doa-doa, dana semangat dan dukungan dalam menyelesaikan skripsi ini.

5. Teman-teman seperjuangan saya dalam mengerjakan skripsi ini Sido, Yandri yang selalu bersama dalam berbagai keadaan suka maupun duka.

6. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2009 juga teman- teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis

7. Teman-teman Tim Horas USU yang sama-sama berjuang dalam pengerjaan mobil mesin USU.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna,oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan dimasa mendatang.

Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

Medan, 17 Februari 2014 Penulis

Josia Perdamenta Ginting Nim. 090401013

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...i

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR NOTASI ... xii

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1

1.2Tujuan Pengujian... 3

1.3Manfaat Pengujian ... 3

1.4Ruang Lingkup Pengujian ... 4

1.5Sistematika Penulisan ... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Supercharger ... 6

2.2 Supercharger Elektrik ... 7

2.3.2 Parameter Prestasi Motor Bakar Empat Langkah ... 12

2.3.3 Performansi Mesin Otto ... 14

2.3.4 Teori Pembakaran ... 17

2.3.5 Nilai Kalor Bahan Bakar... 18

2.4 Emisi Gas Buang ... 19

2.4.1 Komposisi Kimia ... 19

2.4.2 Komposisi Emisi Gas Buang ... 19

2.5 Bahan Bakar Etanol... 22

2.5 Ketidakpastian Pengukuran ... 22

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat ... 24

3.2 Alat Dan Bahan ... 26

3.2.1 Alat ... 26

3.2.2 Bahan ... 35

3.3 Metode Pengumpulan Data ... 37

3.4 Metode Pengolahan Data ... 37

3.6 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto ... 37

3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 41

3.8 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 43

3.9 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ... 45

BAB 4 HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Pengujian Performansi Mesin Otto ... 48

4.1.1 Torsi ... 48

4.1.2 Daya ... 58

4.1.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 68

4.1.4 Efisiensi Thermal Brake... 77

4.2 Pengujian Emisi Gas Buang ... 86

4.2.1 Emisi Gas Buang sebelum menggunakan Blower ... 87

4.2.2 Emisi Gas Buang setelah menggunakan Blower ... 88

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 91

5.2 Saran ... 92

DAFTAR PUSTAKA ... xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Supercharger ... 7

Gambar 2.2 Diagram P-v siklus otto ... 10

Gambar 2.3 Diagram T-S siklus otto ... 11

Gambar 2.4 Prinsip Kerja Motor 4 (empat) Langkah ... 12

Gambar 2.5 Diagram Alir Prestasi Mesin ... 13

Gambar 2.6 Skema Torsi ... 15

Gambar 3.1 Pengujian emisi gas buang kendaraan ... 24

Gambar 3.2 Pengujian Torsi Mesin... 24

Gambar 3.3 Pengujian pemakaian bahan bakar ... 25

Gambar 3.4 Bom Kalorimeter... 25

Gambar 3.5 Sepeda Motor Honda SupraX125 PGMFI ... 26

Gambar 3.6 Blower ... 27

Gambar 3.7 Alat ukur emisi gas buang kendaraan ... 28

Gambar 3.8 HiDS HD-30 ... 29

Gambar 3.9 Tools ... 31

Gambar 3.10 Buret ... 31

Gambar 3.11 Stop Watch ... 32

Gambar 3.12 Tabung bertekanan dengan regulator ... 32

Gambar 3.13 Timbangan Digital ... 33

Gambar 3.14 Timbangan Pegas ... 33

Gambar 3.15 Pipa Besi ... 34

Gambar 3.16 Pengatur bukaan throttle ... 34

Gambar 3.18 Etanol 96% ... 36

Gambar 3.19 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin ... 40

Gambar 3.20 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 42

Gambar 3.21 Diagram alir prosedur pengujian pemakaian bahan bakar ... 47

Gambar 4.1 Grafik Torsi Vs Putaran Pada saat tidak menggunakan blower .. 53

Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran saat tidak menggunakan blower... 61

Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran saat menggunakan blower ... 64

Gambar 4.4 Perbandingan Grafik Daya vs Putaran tanpa dan saat menggunakan blower ... 65

Gambar 4.5 Grafik Torsi Vs Putaran Pada saat menggunakan blower ... 67

Gambar 4.6 Perbandingan Grafik Torsi Vs Putaran tanpa dan saat menggunakan blower ... 67

Gambar 4.7 Grafik Sfc vs Putaran tanpa menggunakan blower ... 72

Gambar 4.8 Grafik Sfc vs Putaran saat menggunakan blower ... 75

Gambar 4.9 Perbandingan Grafik Sfc vs Putaran tanpa dan dengan menggunakan blower ... 76

Gambar 4.10 Grafik

η

b Vs Putaran tanpa menggunakan blower ... 81

Gambar 4.11 Grafik

η

b Vs Putaran dengan menggunakan blower... 84

Gambar 4.12 Perbandingan Grafik

η

b Vs Putaran tanpa dan dengan menggunakan blower ... 85

Gambar 4.13 Perbandingan Grafik volume CO Vs Putaran tanpa dan saat menggunakan blower ... 89 Gambar 4.14 Perbandingan Grafik Volume CO2 Vs Putaran tanpa dan saat

Gambar 4.15 Perbandingan Grafik volume HC Vs Putaran sebelum dan saat menggunakan blower ... 90 Gambar 4.16 Perbandingan Grafik O2 Vs Putaran sebelum dan saat

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Perubahan daya yang dihasilkan mesin ... 66

Tabel 4.2 Perhitungan Torsi mesin dengan menggunakan blower ... 66

Tabel 4.3 Peningkatan Torsi ... 68

Tabel 4.4 Hasil pengujian mf bahan bakar sebelum menggunakan blower ... 69

Tabel 4.5 Hasil pengujian mf bahan bakar saat menggunakan blower ... 72

Tabel 4.6 Perubahan Nilai pemakaian bahan bakar spesifik ... 77

Tabel 4.7 Perubahab efisiensi thermal brake... 86

Tabel 4.8 Emisi Bahan Bakar sebelum menggunakan blower ... 87

DAFTAR NOTASI

Lambang Keterangan

ṁ_� Laju Aliran Bahan Bakar Kg/jam

HHV Nilai Kalor Kj/Kg

η

b Efisiensi Thermal Brake

t Waktu Detik

F Gaya Newton

Θ Sudut gaya 0

r Jarak poros dengan titik gaya m

Satuan

P Daya Watt

n Putaran rpm

T Torsi N.m

Abstrak

Berbagai macam peningkatan efisiensi untuk motor bakar sudah dilakukan, namun belum semua pengembangan dilakukan pada motor bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda motor padahal penggunaan sepeda motor sudah sangat banyaklebih banyak dibandingkan jumlah truk, bis ataupun mobil pribadi.Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan atmosfer di atas yang meningkatkan densitas saluran udara masuk ke mesin. Supercharger elektrik biayanya lebih murah dibandingkan dengan versi mekanis atau yang diputar oleh mesin (drive belt). Pemasangannya pun dinilai lebih gampang karena tak banyak lagi modifikasi. Pada penelitian ini dilakukan 4 pengujian yaitu uji performansi, pemakaian bahan bakar spesifik, emisi gas buang dan uji nilai kalor bahan bakar. Dengan pengujian torsi memiliki ketidakpastian ±1,633% dan analisa perhitungan daya yaitu sebesar ±4,775%. Dari hasil pengujian didapat bahwa penggunaan blower sebagai supercharger elektrik dapat meningkatkan torsi, daya, efisiensi dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik.

Abstract

There are many development for engine efficiency that had been done, but not every development is done for little capacity engine for example motorcycle engine althought the used of motorcycle engine is much more than truck, bus or conventional car. A supercharger used air at atmosphere pressure to increase the density of air that enters the combustion chamber. Electric supercharger have less cost tahn the mechanical version that rotated by drive belt from the engine rotation. The application is also easier because do not have to do many modification. In this study there are 4 test that is performance test, Spesific fuel consumption test, emision test, and fuel heating value test with the uncertainty analysis of torque is ±1,663% and power calculation is ±4,775%. From the test and study the result is the use of blower for electric supercharger can increase the torque, power, brake therman efficiency and lower the spesific consumption of fuel.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di era globalisasi ini terjadi perkembangan-perkembangan yang pesat pada teknologi motor bakar.Perkembangan ini terus berjalan dengan tujuan untuk meningkatkan efisiensi daripada motor bakar yaitu bisa menghasilkan tenaga sebesar-besarnya dengan penggunakan bahan bakar yang sekecil-kecilnya agar penggunaan bahan bakar minyak bisa ditekan seminimal mungkin karena masalah paling besar di dunia sekarang adalah ketersediaan bahan bakar minyak yang semakin menipis. Di Indonesia sekarang ini, konsumsi BBM sudah mencapai 1,3 juta barel yang lebih besar dari produksinya yaitu sekitar 1 juta barel sehingga untuk menutupi defisit harus melakukan impor dan ditambah lagi dengan harga minyak dunia yang terus melonjak akan memberikan dampak langsung terhadap pembangunan Negara Indonesia. Dari data ESDM tahun 2006, Indonesia memiliki cadangan minyak 9 miliar barel yang apabila terus dikonsumsi akan habis dalam dua dekade mendatang bila tidak ditemukan cadangan minyak yang baru. Karena itulah motor bakar yang merupakan mesin penggerak utama yang paling banyak digunakan saat ini harus terus dilakukan penghematan dengan meningkatkan efisiensinya dari masa ke masa.

Berbagai macam peningkatan efisiensi untuk motor bakar sudah dilakukan baik dalam hal pemasukan bahan bakar (PGMFI, EFI, GDI dsb), penyempurnaan pembakaran (Twin spark plug, ignition timing), timing katup (vvti, vtec dsb) , pemampatan udara masuk (Supercharger dan turbocharger) dan masih banyak pengembangan-pengembangan lainnya. Namun belum semua pengembangan dilakukan pada motor bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda motor padahal penggunaan sepeda motor sudah sangat banyak bahkan menurut data kepolisisan RI (2011), di Indonesia penggunanya mencapai 68.839.341 unit sepeda motor, 6 kali lebih banyak dibandingkan jumlah truk, bis ataupun mobil pribadi. Juga dengan Pembatasan bahan bakar minyak (BBM) bersubsidi terhadap kendaraan pribadi di Indonesia diyakini akan memicu peningkatan jumlah pengguna sepeda

motor karena terjadi peralihan pemakaian alat transportasi pada masa mendatang. Karena itu pengembangan untuk mesin berkapasitas kecil yang umumnya digunakan pada sepeda motor ini perlu dilakukan guna peningkatan efisiensinya. Akhir-akhir ini negara kita disibukkan dengan berbagai analisis tentang masalah subsidi bahan bakar minyak (BBM). Berulang kali masalah BBM dan energi yang terkait dengan BBM ini telah menjadi topik yang menarik untuk dianalisis dan diperdebatkan.

BBM yang berasal dari energi fosil memerlukan waktu jutaan tahun dalam proses pembentukannya. Sebagai contoh, dari saat proses fotosintesis oleh pohon di hutan yang menangkap energi matahari dan menyerap CO2 serta mengubahnya menjadi senyawa hidrokarbon, untuk akhirnya dipanen sebagai batu bara, memerlukan waktu yang dikenal sebagai skala waktu geologi.

Sekarang sudah ada dikenal beberapa sumber energi terbarukan seperti etanol, yang diproduksi dari jagung, singkong, ataupun tanaman-tanaman lainnya yang kemudian diproses untuk penggunaannya sebagai BBM alternatif. Sebenarnya bahan bakar etanol sudah digunakan sejak jaman prasejarah dan digunakan sebagai bahan bakar kendaraan sejak awal abad ke-20, namun ada beberapa faktor yang kemudian mengakibatkan penggunaan daripada etanol dihentikan dan kembali digunakan namun sebagai campuran bahan bakar bensin di awal tahun 1970. Bahan bakar etanol ini digunakan pada mesin otto (bensin)

Mesin otto pada biasa disebut sebagai mesin pembakaran dalam (internal Cmbustin Engine) karena energi thermal didapatkan dari proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam mesin dan pada saat proses pembakaran fluida kerjanya ialah gas hasil dari pembakaran tersebut. Pada motor bensin EFI ini campuran bahan bakar dan udara terjadi di dalam lubang intake, kemudian diisap masuk ke dalam silinder selama langkah pengisapan. Kemudian campuran tersebut dimampatkan (dikompresikan) oleh torak dalam silinder dan pada akhir langkah kompresi terjadi loncatan bunga api listrik dari busi, akibatnya campuran bahan bakar dan udara terbakar sehingga diperoleh tenaga panas yang kemudian dikonversikan menjadi tenaga mekanik. Tenaga mekanik tersebut dapat menimbulkan gerak translasi pada torak dan gerak rotasi pada poros engkol, yang pada akhirnya mesin dapat menghasilkan energi gerak secara berkesinambungan.

Dalam riset ini akan dibandingkan kinerja atau performansi mesin sepeda motor saat menggunakan pemampatan udara pada ruang bakar dengan bahan bakar E10 (Etanol 10% + gasoline 90%). Pemampatan paksa udara pada ruang bakar sudah umum digunakan pada mesin diesel dan mesin-mesin otto berkapasitas besar seperti mesin V-8, V-10, dsb. Dengan demikian perlu diadakannya pengujian performansi untuk mengetahui peningatan yang didapatkan dari penggunaan alat tersebut pada motor bakar dengan kapasitas kecil atau dalam riset ini ialah mesin EFI 1 silinder berkapasitas 125 cc.

1.2 Tujuan Pengujian

1. Untuk memperoleh peningkatan Effisiensi dan Konsumsi Bahan bakar spesifik dari mesin EFI yang menggunakan bahan bakar campuran bensin dan etanol96 sebelum menggunakan blower dan setelah menggunakan blower.

2. Untuk memperoleh besar peningkatan torsi dan daya dari mesin EFI yang menggunakan bahan bakar campuran bensin dan etanol96 sebelum menggunakan blower dan setelah menggunakan blower.

3. Mengetahui emisi gas buang yang dihasilkan dari bahan bakar campuran bensin dan etanol96 sebelum menggunakan blower dan setelah menggunakan blower.

1.3 Manfaat Pengujian

1. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari penggunaan alat pemampatan udara pada motor bakar berkapasitas kecil.

2. Sebagai pertimbangan terhadap produsen sepeda motor untuk peningkatan efisiensi produknya.

3. Untuk memberikan dukungan terhadap pemerintah dalam meningkatkan efisiensi dan penggunaan bahan bakar alternatif pada sepeda motor.

1.4 Ruang Lingkup Pengujian

1. Bahan bakar yang digunakan dalam pengujian yaitu campuran bensin dan etanol 96

2. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui komposisi emisi gas buang mesin bensin yaitu “Stargas 898”.

3. Mesin uji yang digunakan untuk mendapatkan unjuk kerja mesin bensin adalah mesin bensin EFI 125cc 4-langkah dengan 1-silinder (Honda SupraX125 PGMFI) dengan menggunakan blower 650 Watt sebagai pemampat udara.

4. Unjuk kerja mesin yang dihitung adalah :

 Torsi (Torsion)

 Daya (Brake Power)

 Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption)

 Efisiensi Thermal (Thermal Efficiency)

5. Variasi Putaran mesin yang digunakan yaitu 1000 RPM – 9000 RPM setiap kenaikan 1000 RPM

6. Komposisi emisi gas buang yang diamati ialah CO, CO2, HC dan O2

1.5 Sistematika Penulisan

Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :

• Bab I : Pendahuluan

Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup pengujian.

• Bab II : Tinjauan Pustaka

Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai supercharger, perbandingan udara dan bahan bakar, pembakaran mesin bensin dan persamaan-persamaan yang digunakan.

Bab III : Metodologi Penelitian

Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian, bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.

• Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian

Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan memarpakan kedalam bentuk tabel dan grafik.

• Bab V : Kesimpulan dan Saran

Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh. • Daftar Pustaka

Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.

• Lampiran

Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam bentuk tabel dan gambar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Supercharger

Supercharger mesin pertama dunia yang bisa digunakan dan diuji

diciptakan oleh

mesin 2-tak pada tahun 1878.[5]Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan atmosfer di atas yang meningkatkan densitas saluran udara masuk ke mesin. Daya dihasilkan ketika campuran udara dan bahan bakar dibakar di dalam sebuah silinder mesin. Jika udara dipaksa lebih banyak ke dalam silinder, maka bahan bakar lebih dapat dibakar dan kekuasaan yang lebih diproduksi dengan stroke masing-masing. Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan atmosfer di atas yang meningkatkan densitas saluran udara masuk ke mesin.

Mesin beroperasi dengan udara terkompresi pada tekanan atmosfer, yaitu 1 bar. Ketika katup intake silinder terbuka, tekanan atmosfer mendorong udara ke dalam silinder ketika piston diturunkan. Ketika katup buang terbuka, piston mendorong gas buang keluar ke dalam sistem knalpot, lagi pada tekanan atmosfer normal. Karena baik asupan dan knalpot ujung sistem ini adalah pada tekanan udara yang sama, tidak ada aliran alami udara melalui sistem. Pada mesin tersebut, timing katup, timing camshaft & knalpot ukuran sangat penting untuk mendapatkan output daya maksimum.

Dalam sistem supercharged, ada laju aliran massa udara yang lebih besar, yaitu kerapatan yang lebih tinggi dan kecepatan aliran udara. Tekanan udara meningkat dalam perjalanan ke mesin, daya lebih dihasilkan oleh pembakaran, dan gas buang keluar jauh lebih cepat, membuat timing dan knalpot ukuran kurang penting. Meskipun beberapa dari kekuatan tambahan dihasilkan harus digunakan untuk menggerakkan pompa konpresor, hasil bersih lebih total daya dari sistem.

Supercharger membutuhkan sumber putaran untuk menggerakan komponennya, sumber putarannya biasanya diambil dari tenaga mesin. Prinsip kerjanya yaitu terdapat turbin di dalam supercharger yang berputar sesuai dengan putaran yang disalurkan dari mesin, kemudian putaran ini akan mengkompresikan udara yang dihisap dari poros turbin kemudian mengalir mengikuti bentuk daripada supercharger (rumah keong) kemudian keluar dan masuk menuju ke saluran intake daripada mesin dan menekan udara dan bahan bakar masuk ke dalam ruang bakar. Keunggulan dari supercharger ini adalah efeknya lebih spontan, dari putaran rendah sudah terjadi kenaikkan tenaga.

Gambar 2.1 Supercharger[7] 2.2 Supercharger Elektrik

Mengantisipasi regulasi yang harus dijalankan negara-negara dunia pada 2012, yaitu tentang emisi gas buang yang makin ketat. Di samping itu, juga memenuhi keinginan konsumen secara umum di seluruh dunia, yaitu kendaraan yang irit konsumsi bahan bakar, sekaligus ramah lingkungan.

Caranya, dengan menawarkan supercharger listrik (electric supercharger). Tujuannya, agar mesin bekerja makin efisien. Supercharger atau turbocharger listrik bukalahn temuan baru. Di Indonesia alat sudah dipasarkan sejak awal 1990-an.

Supercharger ini biayanya lebih murah dibandingkan dengan versi mekanis atau yang diputar oleh mesin (drive belt). Pemasangannya pun dinilai lebih gampang karena tak banyak lagi modifikasi. Hebatnya lagi, supercharger ini ditarget untuk mesin yang berkapasitas kecil. Pasalnya, supercharger ini tidak mempengaruhi langsung kinerja mesin. Bisa bekerja pada seluruh kondisi kerja mesin.Di lain hal, supercharger konvensional, untuk memutarnya, dibutuhkan tenaga langsung dari mesin. Tepatnya, untuk memutarnya, turbocharger mengkonsumsi sebagian kecil tenaga yang dihasilkan mesin.

Turbocharger yang digerakkan oleh gas buang – energi diperoleh secara gratis – hanya lancar bekerja pada putaran sedang dan tinggi (di atas 2.500 rpm). Pada putaran rendah, dengan tekanan gas buang yang masih lemah, terjadi gejala yang disebut “turbo lag”. Akibatnya, mesin kurang rensposif pada putaran rendah. Dengan supercharger, apalagi digerakkan oleh listrik (mengambil tenaga dari bateri 12 volt), sejak awal mesin bekerja udara tambahan sudah bisa dipasok ke dalam mesin. Dengan ini, tenaga atau torsi bisa diperoleh pada putaran lebih rendah. Hasilnya, selain irit bahan bakar, membuat mesin enak dan nyaman dikendarai di jalanan yang makin macet.

Diharapkan pula, dengan supercharger ini, penggunaan mesin ber-cc lebih kecil makin berkembang. Hal ini tidak hanya menguntungkan pemakai mesin dari konsumsi bahan bakar, harga juga bisa ditekan karena pajaknya lebih murah 2.3 Motor Bakar Empat Langkah

Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja.Ditinjau dari cara memperoleh energi thermalnya, maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongnan yaitu motor pembakaran luar dan pembakaran dalam. Motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) ialah motor bakar yang pembakarannya terjadi di dalam pesawat itu sendiri

Motor bakar dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut

daya. Di dalam siklus otto (siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstanta. [1]

Ntienne Lenoir yang lahir pada tahun 1822 dan meniggal dunia pada tahun 1900 adalah seorang berkebangsaan Perancis yang pertama kali menemukan motor bakar 2tak.

Sedangkan August Otto yang hidup antara 1832 sampai 1891 adalah seorang berkebangsaan Jerman yang membuat cikal bakal ramainya industri Mobil sipenemu mesin 4tak. Pada tahun 1860, Otto mendengar kabar ada ilmuwan jenius yang bernama Leonir, yang mampu membuat mesin pembakar dengan dua dorongan putaran alias 2tak. Sayangnya mesin 2tak ini memakai bahan bakar gas. Otto menilai ini kurang praktis. Otto kemudian menciptakan karburator, sayangnya ditolak lembaga paten, karena ada yang mendahului. Namun ia menyempurnakan mesin 2tak dengan 4 dorongan alias 4 langkah. Hasil ini dipatekan di Jerman pada tahun 1863. Mendapat formula jitu. Lalu ia membuat mesin yang dibiayai oleh Eugene Langen. Konstruksi buatannya mendapatkan medali World Fair di Paris 1867.

Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa silinder. Salah satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung terjadinya pembakaran pada motor bakar. Tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran diteruskan torak ke batang torak, kemudian diteruskan ke poros engkol yang mana poros engkol nantinya akan diubah menjadi gesekan putar.

2.3.1 Prinsip kerja motor bakar empat langkah

Yang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu) kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2 (dua) kali putaran poros engkol.

Pada dasarnya prinsip kerja pada motor bakar terdiri dari 5 hal yaitu: 1. Pengisian campuran udara dan bahan bakar

2. Pemampatan/pengkompresian campuran udara dan bahan bakar 3. Pembakaran campuran udara dan bahan bakar

4. Pengembangan gas hasil pembakaran 5. Pembuangan gas bekas

Siklus ideal volume kostan ini adalah siklus untuk mesin otto. Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus ledakan (explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba.Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu dengan loncatan bunga api. Nikolaus August Otto menggunakan siklus ini untuk membuat mesin sehingga siklus ini sering disebut dengan siklus otto.

Gambar 2.3 Diagram T-S Siklus otto

Katup masuk dan katup buang terbuka tepat ketika pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut:

a. Langkah Hisap

Piston bergerak dari TMA ke TMB. Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar diisap ke dalam silinder. Katup isap terbuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu piston bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar (atmospheric pressure). b. Langkah Kompresi

Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan/dimampatkan. Katup isap dan katup buang tertutup. Waktu torak mulai naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) campuran udara dan bahan bakar yang diisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya menjadi naik, sehingga akan mudah terbakar.

c. Langkah Usaha

Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan pemuaian yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.

d. Langkah Buang

Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, gas yang terbakar dibuang dari dalam silinder. Katup buang terbuka, piston bergerak dari TMB ke TMA mendorong gas bekas pembakaran ke luar dari silinder.Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu langkah isap

.

Gambar 2.4prinsipkerja motor 4 (empat) langkah[8]

2.3.2 Parameter prestasi motor bakar empat langkah

Secara praktis prestasi mesin ditunjukan oleh torsi dan daya. Parameter inirelatif penting untuk mesin dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat pembebanan. Daya poros maksimum menggambarkan sebagai kemampua nmaksimum mesin. Torsi poros maksimum pada kecepatan tertentumengindikasikan kemampuan untuk rnemperoleh aliran udara (atau

campuranudara dengan bahan bakar) yang tinggi yang masuk ke dalam mesin padakecepatan tersebut. Sewaktu mesin dioperasikan pada waktu yang lama konsumsi bahan bakar dan efisiensi mesin menjadi sangat penting. [4]

Daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting digunakan pada mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat pembebanan. Daya maksimum didefinisikan sebagai kemampuan maksimum yang bisa dihasilkan oleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan bakar) yang tinggi kedalam mesin pada kecepatan tersebut. [1]

Parameter prestasi mesin dapat dilihat dari berbagai hal diantara yang terdapat dalam diagram sebagai berikut :

Gambar 2.5 Diagram Alir Prestasi Mesin Parameter Prestasi Mesin

Torsi

Daya

Laju Konsumsi

Konsumsi BahanBakar Spesifik

2.3.3 PerformansiMesin Otto

Ada beberapahal yang mempengaruhiperformansimotor bakar,

antara lain besarnyaperbandingankompresi, tingkathomogenitascampuranbahanbakardenganudara,

angkaoktanbensinsebagaibahanbakar, tekananudaramasukruangbakar. Semakinbesarperbandinganudara motor akansemakinefisien, akantetapisemakinbesarperbandingankompresiakanmenimbulkan

knocking pada motor yang berpotensimenurunkandaya motor,

bahkanbiasmenimbulkankerusakanseriuspadakomponen motor. Untukmengatasihalinimakaharusdipergunakanbahanbakar yang memilikiangkaoktantinggi.Angkaoktanpadabahanbakar motor Otto

menunjukkankemampuannyamenghindariterbakarnyacampuranudaraba

hanbakarsebelumwaktunya (self ignition) yang menimbulkan knocking

tadi.Untukmemperbaikikualitascampuranbahanbakardenganudaramakaa liranudaradibuatturbulen,

sehinggadiharapkantingkathomogenitascampuranakanlebihbaik.

1. Torsi

Torsi adalahukurankemampuanmesinuntukmelakukankerja, jadi torsi adalahsuatuenergi.Besaran torsi adalahbesaranturunan yang biasadigunakanuntukmenghitungenergi yang dihasilkandaribenda yang berputarpadaporosnya..Apabilasuatubendaberputardanmempunyaibesar gayasentrifugalsebesar F, bendaberputarpadaporosnyadenganjari-jarisebesarr, dengan data tersebuttorsinya dapat dihitung dengan rumus :

T = F x r (sin θ)...(2.1)

Dimana : T = Torsi (Nm)

F = Gaya yang dihasilkan (N)

r = Jarak poros dengan titik gaya (m)

Pada mesin otto untuk mengetahui daya poros harus diukur atau

diketahui dulu torsinya. Torsi (torque) yang

dihasilkansuatumesindapatdiukurdenganmenggunakandynamometeryang

dikopeldenganporos output mesin. Daya yang dihasilkanporos output iniseringdisebutsebagaidaya rem (Brake Power) karena alat ukur ini bertindak sebagai rem dalam sebuah mesin yang diukur.

Gambar 2.6 Skema Torsi

Sebuahpartikel yang terletakpadaposisi r relativeterhadapsumburotasinya.Ketikaadagaya F ya

ng bekerjapadapartikel, hanyakomponentegaklurus F⊥ yang

akanmenghasilkan torsi. Torsiτ = r × F inimempunyaibesarτ = |r| | F⊥| = |r| | F| sin θ .

.

2. Daya

Power yang dihitung dengan satuan Kw (Kilo watts) atau Horse Power (HP) mempunyai hubungan erat dengan torque. Power dirumuskan sebagai berikut :

P = 2 ����

60 T………...(2.2)

N = putaran mesin (rpm) T = Torsi (N.m)

Pada motor bakar, daya dihasilkan dari proses pembakaran didalam silinder dan biasanya disebut dengan daya indiaktor. Daya tersebut dikenakan pada torak yang bekerja bolak balik didalam silinder mesin. Jadi didalam silinder mesin, terjadi perubahan energi dari energi kimia bahan bakar dengan proses pembakaran menjadi energi mekanik pada torak. Daya indikator adalah merupakan sumber tenaga persatuan waktu operasi mesin untuk mengatasi semua beban mesin. Mesin selama bekerja mempunyai komponen-komponen yang saling berkaitan satu dengan lainnya membentuk kesatuan yang kompak

3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (specific fuel consumption, sfc)

Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu.

Bila daya rem dalam satuan kW dan laju aliran massa bahan bakar dalam satuan kg/jam, maka :

Sfc = �̇��10 3

̇

�� ………….………..……….(2.3)

dimana : Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h). �̇f = laju aliran bahan bakar (kg/jam)

Besarnya laju aliran massa bahan bakar (�̇f) dihitung dengan persamaan berikut : �̇f = �������10−

3

�� x 3600……….(2.3)

Dimana : sgf = spesific gravity

�� = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (detik)

4. Effisiensi Thermal Brake

Daya aktual yang dihasilkan oleh mesin selalu lebih kecil daripada energi yang seharusnya dihasilkan. Hal ini terjadi dikarenakan oleh adanya rugi-rugi mekanis (mechanical losses). Semakin tinggi daya aktual yang dihasilkan oleh mesin, maka efisiensi pun akan semakin tinggi. Efisiensi inilah yang sering disebut dengan efisiensi thermal brake (brake thermal efficiency �_�).

�� = _��������_{�����}��������_����������_{�����}………(2.4)

Lajupanas yang masuk Q, dapatdihitungdenganrumusberikut :

Q = �̇_� .

HHV………..……….………….………(2.5)

Dimana, HHV = nilaikalorbahanbakar (kj/kg)

Jikadaya (P) dalamsatuan kW, lajualiranbahanbakar�_� dalam satuan kg/jam, maka:

��= _�̇�

2.3.4TeoriPembakaran

Pembakaranmerupakam prosesreaksikimia, yaituelementertentudaribahanbakarsetelahdinyalakandandigabungdenga noksigenakanmenimbulkanpanassehinggamenaikkansuhudantekanan .Elemenyang dapat terbakar atau (combustable) yang utamaadalahkarbon

(C) danhidrogen (H), elemen yang lain

namunumumnyahanyasedikitterkandungdalambahanbakaradalah sulfur (S). Oksigen yang diperlukanuntukpembakarandiperolehdariudarabebas yang merupakancampurandarioksigendan nitrogen.

Nitrogen atauzatlemasadalahunsurekimiayang biasanyaditemukansebagai gas tanpawarna, tanpabau, tanpa rasa danmerupakan gas diatomicbukanlogam yang stabil, sangatsulitbereaksidenganunsureatausenyawalainnya.Dinamakanzatlema skarenazatinibersifatmalas, tidakaktifbereaksidenganunsurelainnya dantidakberpartisipasidalampembakaran.Selama proses pembakaran, butiranminyakbahanbakardipisahkanmenjadielemenkomponennyayaituh

ydrogendankarbondanmasing-masingbergabungdenganoksigendariudarasecaraterpisah.

Hidrogenbergabungdenganoksigenuntukmembentuk air dankarbonbergabungdenganoksigenmenjadikarbondioksida.Jikaoksigen

yang tersediatidakcukup, makasebagiandarikarbonakanbergabungdenganoksigendalambentukkarb

onmonoksida. Pembentukankarbonmonoksidahanyamenghasilkan 30 % panasdibandingkanpanas yang timbulolehpembentukankarbondioksida.

2.3.5NilaiKalorBahanBakar

Panas dihasilkan oleh reaksi kimia antara oksigen dengan bahan bakar di ruang bakar. Besarnyapanas yang ditimbulkanjikasatusatuanbahanbakardibakarsempurnadisebutnilaikalorb

CV).Bedasarkanasumsiikuttidaknyapanaslatenpengembunanuap air dihitungsebagaibagiandarinilaikalorsuatubahanbakar,

makanilaikalorbahanbakardapatdibedakanmenjadinilaikaloratasdan nilai kalorbawah.

Nilaikaloratas(High Heating

Value,HHV),yaituNilaiPembakaranbiladidalam gas

hasilpembakaranterdapat H2O berbentukcairan ataupun

merupakannilaikalor yang diperolehsecaraeksperimendenganmenggunakancalorimeterdimanahasilp

embakaranbahanbakardidinginkansampaisuhukamarsehinggasebagianbe

saruap air yang terbentukdaripembakaranhydrogenmengembundanmelepaskanpanaslate

nnya. Secarateoritis, besarnyanilaikaloratas (HHV) dapatdihitungbiladiketahuikomposisibahanbakarnyadenganmenggunaka

npersamaanDulong:

HHV = (T2 – T1 – Tkp) x Cv...………...(2.7)

Dimana: HHV = Nilaikaloratas (kJ/kg)

T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (0C) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (0C) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 KJ/Kg0C) Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05 0C) 2.4Emisi Gas Buang

Emisi gas buangmerupakansisahasilpembakaranmesinkendaraanbaikitukendaraanb

erroda, perahu/kapaldanpesawatterbang yang menggunakanbahanbakar.Berdasarkan Peraturan Menteri Negara

Lingkungan Hidup nomor 05 Tahun 2006 tentang Ambang Batas Emisi

yang diuji pada penelitian ini yaitu 4,5% volume untuk CO dan 2400 ppm

untuk HC. Biasanyaemisi gas buanginiterjadikarenapembakaran yang tidaksempurnadarisystempembuangandanpembakaranmesinsertalepasny

apartikel-partikelkarenakurangtercukupinyaoksigendalam proses

pembakarantersebut. Emisi Gas Buangmerupakansalahsatupenyebabterjadinyaefekrumahkacadanpemana

san global yang terjadiakhir-akhirini.

2.4.1Komposisi Kimia

Polutandibedakanmenjadiorganicdaninorganik.Polutanorganicmen

gandungkarbondanhidrogen, jugabeberapaelemensepertioksigen, nitrogen, sulfur ataufosfor, contohnya :hidrokarbon, keton, alkohol, ester

dan lain-lain. Polutaninorganicseperti :karbonmonoksida (CO), karbonat, nitrogen oksida, ozondanlainnya.

Pada negara-negara yang memiliki standar emisi gas buang

kendaraan yang ketat, ada 5 unsur dalam gas buang kendaraan yang akan

diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2, O2 dan senyawa NOx. Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya

mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO2 dan O2. 2.4.2 Komposisi Emisi Gas Buang

• EmisiSenyawaHidrokarbon (HC)

Bensinadalahsenyawahidrokarbon, jadisetiap HC yang didapat di gas

buangkendaraanmenunjukkanadanyabensin yang tidakterbakardengansempurnadanterbuangbersamasisapembakaran.Apab

ilasuatusenyawahidrokarbonterbakarsempurna (bereaksidenganoksigen) makahasilreaksipembakarantersebutadalahkarbondioksida (CO2) dan air

(H20).Walaupundesainruangbakarmesinkendaraansaatini yang

sudahmendekati ideal,

pembakarandanmenyebabkanemisi HC padaujungknalpotcukuptinggi. Hidrokarbon (HC) ,dapatmenyebabkaniritasimata, pusing, batuk,

mengantuk, bercakkulit, perubahankodegenetik, memicuasmadankankerparu-paru.

• Emisi Carbon Monoksida (CO)

Gas karbonmonoksida (CO) adalah gas yang relative tidakstabildancenderungbereaksidenganunsur lain. Gas karbonmonoksida (CO) merupakan gas yang sangatsangatsulitdideteksikarena gas CO tidakmemilikibau, rasa

danbentuk. Gas CO (KarbonMonoksida), dapatmengurangikadaroksigendalamdarah, dapatmenimbulkanpusing,

gangguanberpikir, penurunanreflekdangangguanjantung.

• Emisi Karbon Dioksida (CO2)

Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses

pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR

berada di angka ideal, emisi CO2 berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu kaya, maka emisi CO2 akan turun secara drastis. Apabila CO2 berada dibawah 12%, maka kita harus melihat

emisi lainnya yang menunjukkan apakah AFR terlalu kaya atau terlalu kurus.

Perlu diingat bahwa sumber dari CO2 ini hanya ruang bakar dan CC.

Apabila CO2 terlalu rendah tapi CO dan HC normal, menunjukkan

adanya kebocoran exhaust pipe.

• Oksigen (O2)

Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik

dengan konsentrasi CO2. Untuk mendapatkan proses pembakaran yang sempurna, maka kadar oksigen yang masuk ke ruang bakar harus mencukupi untuk setiap molekul hidrokarbon.

Dalam ruang bakar, campuran udara dan bensin dapat terbakar dengan sempurna apabila bentuk dari ruang bakar tersebut melengkung secara sempurna. Kondisi ini memungkinkan molekul bensin dan molekul udara dapat dengan mudah bertemu untuk bereaksi dengan sempurna pada proses pembakaran. Tapi sayangnya, ruang bakar tidak dapat sempurna melengkung dan halus sehingga memungkinkan molekul bensin seolah-olah bersembunyi dari molekul oksigen dan menyebabkan proses pembakaran tidak terjadi dengan sempurna.

Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah sekitar 1.2% atau

lebih kecil bahkan mungkin 0%. Tapi kita harus berhati-hati apabila konsentrasi oksigen mencapai 0%. Ini menunjukkan bahwa semua oksigen dapat terpakai semua dalam proses pembakaran dan ini dapat berarti bahwa AFR cenderung kaya. Dalam kondisi demikian, rendahnya konsentrasi oksigen akan berbarengan dengan tingginya emisi CO.

2.5 Bahan Bakar Etanol

Bahan bakar etanol adalah

dengan yang ditemukan pada

bahan bakar. Etanol seringkali dijadikan bahan tambahan menjadi biofuel. Produksi etanol dunia untuk bahan bakar transportasi meningkat 3 kali lipat dalam kurun waktu 7 tahun, dari 17 miliar liter pada tahun 2000 menjadi 52 miliar liter pada tahun 2007.[4] Dari tahun 2007 ke 2008, komposisi etanol pada bahan bakar bensin di dunia telah meningkat dari 3.7% menjadi 5.4%.Pada tahun 2010, produksi etanol dunia mencapai angka 22,95 miliar galon AS (86,9 miliar liter), dengan Amerika Serikat sendiri memproduksi 13,2 miliar galon AS, atau 57,5% dari total produksi dunia.

Etanol digunakan secara luas di

memproduksi 88% dari seluruh jumlah bahan bakar etanol yang diproduksi di dunia. Kebanyakan mobil-mobil yang beredar di Amerika Serikat saat ini dapat menggunakan bahan bakar dengan kandungan etano

penggunaan bensin etanol 10% malah diwajibkan di beberapa kota dan negara bagian AS. Sejak tahun 1976, pemerintah Brasil telah mewajibkan penggunaan bensin yang dicampur dengan etanol, dan sejak tahun 2007,

campuran yang legal adalah berkisar

bulan Desember 2010 Brasil sudah mempunyai 12 juta

menggunakan bahan bakar etanol murni

Bioethanol adalah salah satu bentuk

dari tumbuhan. Etanol dapat dibuat dari tanaman-tanaman yang umum,

misalnya

apakah bioetanol ini nantinya akan menggantikan bensin yang ada saat ini. Kekhawatiran mengenai produksi dan adanya kemungkinan naiknya harga makanan yang disebabkan karena dibutuhkan lahan yang sangat besar,ditambah lagi energi dan polusi yang dihasilkan dari keseluruhan produksi etanol, terutama tanaman jagung. Pengembangan terbaru dengan

munculnya

memecahkan sedikit masalah

komponen utama pada dinding sel di semua tumbuhan, dapat digunakan untuk

memproduksi etanol. Menurut

dapat menyumbangkan perannya lebih besar pada masa mendatang.

2.6 Ketidakpastian Pengukuran

Suatu pengukuran selalu disertai oleh ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adanya Nilai Skala Terkecil (NST), kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan pegas, adanya gesekan, fluktuasi parameter pengukuran dan lingkungan yang sangat mempengaruhi hasil pengukuran. Hal ini disebabkan karena sistem yang diukur mengalami suatu gangguan. Dengan demikian sangat sulit untuk mendapatkan nilai sebenarnyasuatu besaran melalui pengukuran. Oleh sebab itu, setiap hasil

dibedakan menjadi dua, yaitu ketidakpastian mutlak dan relatif. Masing-masing ketidakpastian dapat digunakan dalam pengukuran tunggal dan berulang

Suatu nilai ketidakpastian yang disebabkan karena keterbatasan alat ukur itu sendiri. Pada pengukuran tunggal, ketidakpastian yang umumnya digunakan bernilai setengah dari NST, Untuk suatu besaran X maka ketidakpastian mutlaknya dalam pengukuran tunggal adalah:

∆� = 1

2���...(2.8)

Ketidakpastian relatif adalah ketidakpastian yang dibandingkan dengan hasil pengukuran, terdapat hubungan hasil pengukuran terhadap KTP yaitu:

����������= ∆� �

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat sebagai berikut:

A. Pengujian emisi gas buang kendaraan dilakukan di Bengkel Toyota AUTO 2000 Jln. SM. Raja selama 1 Minggu.

Gambar 3.1 Pengujian emisi gas buang kendaraan

B. Pengujian torsi dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara selama 3 minggu

Gambar 3.2 Pengujian torsi mesin

C. Pengujian Pemakaian Bahan bakar di Laboratorium Teknologi Mekanik Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara selama 1 minggu

Gambar 3.3 Pengujian Pemakaian Bahan bakar

D. Pengujian Nilai Kalor bahan bakar di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara selama 1 hari

Gambar 3.4 Bom Kalorimeter

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:

1. Mesin Sepeda Motor Honda SupraX125 PGMFI

Gambar 3.5 Sepeda Motor Honda SupraX125 PGMFI Spesifikasi:

Kapasitas tangki bahan bakar

: 3,7 liter

Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendinginan udara Diameter x langkah : 52,4 x 57,9 mm

Volume langkah : 124,8 cc Perbandingan kompresi : 9,0 : 1 Daya maksimum : 6,84 KW Torsi maksimum : 10,1 Nm

Kapasitas minyak pelumas : 0,7 liter pada penggantian periodik Kopling Otomatis : Otomatis sentrifuga l

Gigi transmsi : Kecepatan bertautan tetap Pola pengoperan gigi : N-1-2-3-4-N (rotari) Starter : Pedal dan elektrik

Aki : 12 V - 3,5 Ah

Busi : ND U20EPR9 / NGK CPR6EA-9

Sistem pengapian : Full transistorized

Gambar 3.6Blower

Blower merupakan alat yang dapat mengalirkan udara secara paksa dengan model seperti rumah keong dimana terdapat kipas di dalamnya. Disini blower digunakan sebagai supercharger elektrik untuk memaksakan udara masuk ke dalam ruang bakar.

Spesifikasi :

• Putaran : 16000 RPM • Daya : 650 Watt

3. Alat Ukur Emisi Gas Buang Kendaraan

Alat ukur yang digunakan adalah Stargas898, alat ini merupakangasbuang analyzerCO, CO2, HC, O2, NOx(opsional). Kondisilingkunganpengukuran meliputi :temperatur, tekanan atmosfer, kelembaban relatif. Stargasjuga dapat memeriksaoperasional dariprobelambdaseluruhsimulasiyangberoperasi. (1V/5V) Stargasanalyzeradalah unitmultifungsiopsional, tanpa perluyangterhubung kePC. Stargasdapat dikendalikan dari jauhmelalui keyboardopsionalinframerah. Stargasdapatdigunakan dengan mudah untuk melakukan pengujian emisi gas buang kendaraan dan data yang diambildapat disimpandan dicetak langsung.

Spesifikasi:

 Daya 270V,50 - 60Hz

 Baterai16V(sekering 5A)

 IR remoteKeyboard3 xAAA

 MaxKonsumsi70W

 TampilanLCD320x240

 Keyboardsiliconekaret,dilapisi

 Printertermalbi-warna (hitam /merah, 24kolom)

 SerialportCOM1, COM2, RS232, RS485

 VideokonektorVGA, (PAL atau NTSC)

 Refresh rate20kaliper detik

 Tingkatarus<10 liter per menit

 Bekerja suhu5-40celcius

 Fiturjam, tanggal, waktu&cetak

 Ukuran 400mm x 180mm x 450mm

 Berat8.6kgs

Gambar 3.8 HiDS HD-30

HiDS adalah alat yang mampu berkomunikasi dengan Engine Control Module (ECM), data-data berupa sinyal dari ECM akan dibaca HiDS dan ditampilkan pada layar peraga dalam bentuk besaran-besaran fisika, seperti:

- Suhu ditampilkan dalam °C. - Tekanan ditampilkan dalam kPA. - Putaran mesin ditampilkan dalam RPM. - Dll.

HiDS juga dilengkapi dengan fasilitas untuk menampilkan datadata kesalahan sensor yang terdeteksi ECM, baik data kesalahan

yang sudah terjadi dan tersimpan dalam memory ECM ataupun data yang sedang terjadi yang terdeteksi ECM, data-data tersebut akan ditampilkan pada layar peraga HiDS dengan menggunakan Bahasa Indonesia sehingga mudah dimengerti dan informatif, HiDS juga memiliki fasilitas untuk melakukan re-set atau menghapus data-data kesalahan yang tersimpan di ECM dengan amat mudah, HiDS juga memiliki kemampuan untuk menampilkan data-data saat sepeda motor dalam kondisi stasioner.

Spesifikasi:

 Tegangan: 8 – 15 Volt DC.

 Arus: 100 – 150 mA.

 Tampilan: Peraga 20 x 4

Sensor yang dapat dibaca

 MAP (Manifold absolute pressure) sensor; berupa informasi (deteksi) tekanan udara yang masuk ke intake manifold.

 IAT (Engine air temperature) sensor; berupa informasi (deteksi) tentang suhu udara yang masuk ke intake manifold.

 TP (Throttle Position) sensor; berupa informasi (deteksi) tentang posisi katup throttle/katup gas.

 Engine oil temperature sensor; berupa informasi (deteksi) tentang suhu oli mesin.

5. Tools, merupakan alat bantu perbengkelan seperti : kunci pas, kunci ring, obeng, tang, dan palu.

6. Buret, digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar yang terpakai dengan ketelitian 0,05 ml

Gambar 3.10 Buret

7. Stop watch digital, untuk menghitung waktu tepat pada 30 s, untuk pengujian penggunaan bahan bakar.

Gambar 3.11 Stop Watch

8. Tabung bertekanan dengan regulator, sebagai pengganti pompa untuk menyuplai bahan bakar melalui injektor ke ruang bakar. Tekanan yang

digunakan yaitu 2,97 bar dan selang yang digunakan menggunakan jenis selang tekanan tinggi.

Gambar 3.12 Tabung bertekanan dengan regulator

9. Timbangan Digital, Untuk mengukur massa jenis daripada bahan bakar yang digunakan.

10.Timbangan Pegas, Sebagai alat uji pada uji performansi unutk

mendapatkan torsi daripada motor. Beban 0-150 KG dengan skala 0,5 KG

Gambar 3.14 Timbangan Pegas

11.PipaBesi, sebagai pengganti selang bahan bakar dari tabung tekanan menuju injektor

Gambar 3.15 Pipa Besi

12.Pengatur Bukaan Throttle, untuk mengatur bukaan throtle agar putaran mesin stabil demi ketelitian pengujian.

Gambar 3.16 Pengatur Bukaan Throttle

1. Pertamax (RON92)

Gambar 3.17 Pertamax92

Pertamax, seperti halnya

pengolahan

direkomendasikan untuk kendaraan yang diproduksi setelah tahun terutama yang telah menggunakanElectronic Fuel Injection (EFI) dan catalytic converters (pengubah katalitik).Spesifikasi :

 Jernih dan terang hijau

 RON 92

 Kandungan timbal 0,013 gr/l

 Berat jenis pada suhu 150C (715 kg/m3-770 kg/m3)

 Harga Rp 10500/liter

Gambar 3.18 Ethanol 96%

Etanol merupakan energi alternatif yang bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin otto,dalam studi kinerja ini etanol yang digunakan adalah etanol 96% dengan spesikasi umum sebagai berikut :

 Warna bening

 RON 117

 Berat jenisnya adalah sebesar 0,7939 g/ml

 Titik didihnya 78,320 0C pada tekanan 766 mmHg

 Harga Rp. 20.000/liter

Pada pengujian ini, mesin yang digunakan adalah mesin pabrikan honda yaitu Suprax125 PGMFI yang akan dipasangkan blower atau dalam pengujian ini menggunakan blower

Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :

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

2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang digunakan dalam pengujian

3.4 Metode Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik. 3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian

Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1. Torsi motor ( T )

2. Daya motor ( N )

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

5. Emisi gas buang

Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin standar tanpa menggunakan blower 2. Pengujian mesin dengan menggunakan blower

3.6 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto

Adapun Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan dua cara yaitu :

A. Pengujian tanpa blower dilakukan dengan langkah – langkah sebagai berikut : 1. Pemeriksaan kondisi motor secara umum dan pemeriksaan sambungan

selang bertekanan pada tabung bertekanan. 2. Mengikat sepeda motor pada tiang tahanan

3. Memasukkan bahan bakar kedalam tabung bertekanan dan memastikan takanan pada tabung sebesar ±2,9 bar dengan menggunakan regulator.

4. Memastikan angka pada timbangan sudah tepat pada angka 0 kg dan mengikatnya salah satu ujungnya pada roda belakang dan ujung yang lain pada tiang penahan.

5. Menghubungkan HiDS dengan motor melalui conector yang terdapat pada bagian depan sepeda motor

6. Memposisikan gigi transmisi pada posisi gigi 3. Dalam hal ini percobaan dilakukan menggunakan gigi 3 dengan pertimbangan agar hasil pengujian masih dalam skala alat uji yang digunakan.

7. Start mesin dengan starter sambil menekan kopling.

8. Memilih jenis motor supraX 125 pada HiDS untuk mengaktifkan program pada HiDS.

9. Merekam hasil pengujian pada timbangan dengan video camera.

10.Mengatur putaran mesin pada putaran yang telah ditentukan dengan menggunakan tuas kecepatan dan memastikan putaran mesin tetap konstan dengan cara melihat putaran mesin pada alat HiDS HD-30.

11. Melepaskan kopling sehingga timbangan tertarik oleh roda belakang hingga mesin berhenti pada beban maksimal.

12. Dilakukan 5 kali pengujian untuk setiap putaran

13. Memutar kembali rekaman video dan mencatat massa yang tercatat pada timbangan.

14. Mengulang pengujian menggunakan variasi putaran yaitu : RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, dan 9000.

B. Pengujian dengan blower dilakukan dengan langkah – langkah sebagai berikut :

1. Pemeriksaan kondisi motor secara umum dan pemeriksaan sambungan selang bertekanan pada tabung bertekanan serta pengecekan pada kondisi blower.

2. Mengikat sepeda motor pada tiang tahanan

3. Memasukkan bahan bakar kedalam tabung bertekanan dan memastikan takanan pada tabung sebesar 2,9 bar dengan menggunakan regulator.

4. Memastikan angka pada timbangan sudah tepat pada angka 0 kg dan mengikatnya salah satu ujungnya pada roda belakang dan ujung yang lain pada tiang penahan.

5. Memposisikan gigi transmisi pada posisi gigi 3.

6. Menghubungkan HiDS dengan motor melalui conector pada bagian depan sepeda motor

7. Start mesin dengan starter.

8. Memilih jenis motor supraX 125 pada HiDS untuk mengaktifkan program pada HiDS.

9. Mengatur putaran mesin pada putaran yang telah ditentukan dengan menggunakan tuas kecepatan dan memastikan putaran mesin tetap konstan dengan cara melihat putaran mesin pada alat HiDS HD-30.

10. Menghidupkan blower.

11. Merekam hasil pengujian pada timbangan dengan video camera.

12. Melepaskan kopling sehingga timbangan tertarik oleh roda belakang hingga mesin berhenti pada beban maksimal.

13. Mematikan blower dan mengulang 5 kali pengujian untuk setiap putaran 14. Memutar kembali rekaman video dan mencatat massa yang tercatat pada

timbangan.

15. Mengulang pengujian menggunakan variasi putaran yaitu : RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, dan 9000.

Gambar 3.19 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin

3.7 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang Selesai

• Melepaskan tuas kopling secara perlahan

• Mencatat massa yang tertarik pada timbangan

• Mengulang pengujian dengan putaran yang berbeda dan menghidupkan blower

• Menganalisa data hasil pengujian unutk mendapatkan torsi dan kemudian daya motor

• Putaran mesin: n rpm • Gigi transmisi posisi : 3 • Timbangan pada angka : 0

Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat Stargas898. Pengujian ini dilakukan dengan tujuan agar gas buang yang dihasilkan mesin diketahui kadar emisinya.

Prosedur pengujian emisi gas buang dilakukan dengan langkah berikut :

A. Pengujian tanpa menggunakan blower dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Memasang semua peralatan pengujian pada motor seperti pemasangan HiDs HD-30, tabung bertekanan, bahan bakar.

2. Menghubungkan kabel utama gas analyzer ke sumber listrik.

3. Menekan tombol ON pada bagian belakang alat uji gas analyzer untuk menghidupkan alat.

4. Tunggu beberapa saat hingga tampil “auto zero” pada layar untuk mengkalibrasi alat dan layar menunjukkan “ready” yang berarti alat sudah siap digunakan.

5. Starting motor dan menentukan RPM yang akan diuji melalui alat pengatur bukaan gas dan HiDs HD-30

6. Memasukkan probe kedalam knalpot dan tunggu hingga data yang ditampilkan layar gas analyzer stabil

7. Memprint hasil pengujian.

8. Mengulangi langkah 4-7 dengan variasi RPM yang telah ditentukan.

Gambar 3.20 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang

B. Pengujian tanpa menggunakan blower dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Memasang semua peralatan pengujian pada motor separti pemasangan HiDs HD-30, tabung bertekanan, bahan bakar.

2. Menghubungkan kabel utama gas analyzer ke sumber listrik.

3. Menekan tombol ON pada bagian belakang alat uji gas analyzer untuk menghidupkan alat.

• Pilih opsi official test

• Tunggu sampai “auto zero” mengkalibrasi alat dan layar menunjukkan kata “ready”

• Pasang probe tester ke ujung knalpot mesin dan tunggu sampai datanya stabil dan kemudian print hasil pengujian

• Mengulang pengujian dengan putaran yang berbeda dan saat menggunakan blower

Selesai

• Menganalisa data hasil pengujian Mulai

• Putaran mesin : 1000 RPM

• Blower pada keadaan mati

4. Tunggu beberapa saat hingga tampil “auto zero” pada layar untuk mengkalibrasi alat dan layar menunjukkan “ready” yang berarti alat sudah siap digunakan.

5. Starting motor dan menentukan RPM yang akan diuji melalui alat pengatur bukaan gas dan HiDs HD-30.

6. Hidupkan blower.

7. Memasukkan probe kedalam knalpot dan tunggu hingga data yang ditampilkan layar gas analyzer stabil

8. Memprint hasil pengujian. 9. Mematikan blower.

10.Mengulangi langkah 4-9 dengan variasi RPM yang telah ditentukan.

3.8 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar

Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.

Peralatan yang digunakan meliputi :

● Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom ● Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji. ● Tabung gas oksigen.

● Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang

dimasukkan ke dalam tabung bom.

● Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010

C.

● Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.

● Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.

● Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai

penyala pada tabung bom.

● Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.

● Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada

dudukannya.

2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom.

3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset. 4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan

berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat.

5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).

6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus

listrik.

9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk.

10.Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor. 11.Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.

12.Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.

13.Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.

14.Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.

15.Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima) menit dari penyalaan berlangsung.

16.Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.

17.Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.

Sebelum pengujian dilakukan, terlebih dahulu memasang alat yang akan digunakan, diantaranya :

1. Menghubungkan injector dengan perangkat tabung bertekanan dengan pipa besi melalui selang bertekanan tinggi sebagai conectornya.

2. Menghubungkan HiDS HD-30 dengan motor melalui conector pada bagian depan sepeda motor.

3. Memasukkan bahan bakar kedalam pipa besi dan menghilangkan gelembung udara dari pipa.

4. Memberikan tanda pada pipa.

Tanda ini digunakan sebagai pertanda atau acuan untuk memulai penghitungan waktu dengan stopwatch dan pengukuran konsumsi bahan bakar.

Adapun Prosedur pengujian dilakukan dengan tahapan berikut : A. Pengujian tanpa blower dilakukan dengan tahapan berikut:

1. Mengisi bahan bakar kedalam tabung bertekanan sebanyak ±10 ml 2. Memasukkan udara kedalam tabung dan mengatur tekanan udara

dengan menggunakan regulator hingga tekanan dalam tabung ±2,9 bar.

3. Menghidupkan motor dengan starter.

4. Memilih program pada HiDS HD-30 untuk jenis kendaraan supra 125. 5. Menentukan RPM motor yang ditampilkan oleh HiDS HD-30 dengan

menggunakan alat pengatur bukaan gas.

6. Memulai stopwatch pada saat bahan bakar telah melalui tanda yang diberikan pada perangkat pipa besi.

7. Mematikan motor setelah 30 s.

8. Menghitung jumlah bahan bakar yang habis dengan menggunakan buret.

9. Mencatat hasil pengujian dan mengulanginya dengan RPM yang telah ditentukan yaitu, RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 , 6000, 7000, 8000, 9000.

B. Pengujian dengan blower dilakukan dengan tahapan berikut:

1. Mengisi bahan bakar kedalam tabung bertekanan sebanyak ±10ml 2. Memasukkan udara kedalam tabung dan mengatur tekanan udara

dengan menggunakan regulator hingga tekanan dalam tabung ±2,9 bar.

3. Menghidupkan motor dengan starter.

4. Memilih program pada HiDS HD-30 untuk jenis kendaraan supra 125. 5. Menentukan RPM motor yang ditampilkan oleh HiDS HD-30 dengan

menggunakan alat pengatur bukaan gas. 6. Menghidupkan blower.

7. Memulai stopwatch pada saat bahan bakar telah melalui tanda yang diberikan pada perangkat pipa besi.

8. Mematikan motor setelah 30 s.

9. Menghitung jumlah bahan bakar yang habis dengan menggunakan buret atau tabung ukur.

10.Mencatat hasil pengujian dan mengulanginya dengan RPM yang telah ditentukan yaitu, RPM 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 , 6000, 7000, 8000, 9000.

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

Gambar 3.21 Diagram Alir Prosedur Pengujian Pemakaian Bahan Bakar Mulai

Selesai

• Isi selang dengan buret hingga titik mulai dan catat penggunaan bahan bakar

• Menganalisa data hasil pengujian unutk mendapatkan torsi dan kemudian daya motor

• Mulai stop watch saat bahan bakar pada titik mulai

• Matikan saat detik ke-30

• Mengulang pengujian dengan putaran yang berbeda dan menghidupkan blower

• Bahan bakar 10 ml • Putaran mesin: 1000 rpm • tekanan tabung 2,9 bar

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Performansi Mesin Otto

Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin Suprax125 EFI 125 cc melalui unit instrumentasi dan perlengkapan yang digunakan pada saat pengujian antara lain:

• Putaran (rpm) melalui pembacaan HIDs

• Massa tarik melalui pembacaan Timbangan pegas

4.1.1 Torsi

Besarnya Torsi yang dihasilkan oleh mesin pada poros roda (Poros akhir) dengan bahan bakar pertamax 90% + Etanol 10% saat menggunakan blower elektrik dan tanpa blower elektrik dapat dihitung dari massa yang tertarik pada timbangan dan jari-jari roda. Besarnya torsi yang dihasilkan oleh setiap percobaan pada tiap kondisi putaran mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

�= �� Dimana :

F = Maksimal Gaya yang dapat ditarik (N) G= Percepatan gravitasi (9,86m/s2)

�1 = � � dimana:

T1= Torsi pada roda (Nm) r = Jari-jari roda (0,2304 m)

�2 =�1 ÷����������������� Dimana :

T2 = Torsi pada mesin

Rasio transmisi = 10,73196429 • Tanpa Blower

 N= 1000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 6,5 kg ±0,25 kg � = �×�

= 9,86 × 6,5 = 63,7�

�1 = �×� = 63,7 × 0,2304 = 14,676

�2 = �1 ÷����������������� �2 = 14,676 ÷ 10,731

T2 = 1,367 ��

 N= 2000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 11,8 kg � =��

= 9,86 × 11,8 = 115,64 �

�1 =��

= 115,64 × 0,2304 = 26,643 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 26,643 ÷ 10,731

 N= 3000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 14,3 kg � =��

= 9,86 × 14,3 = 140,14 � �1 =�×�

= 140,14 × 0,2304 = 32,288 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 32,288 ÷ 10,731

T2 = 3,008 ��

 N= 4000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 19,4 kg � =��

= 9,86 × 19,4 = 190,12 �

�1 =��

= 190,12 × 0,2304 = 43,803 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 43,803 ÷ 10,731

 N= 5000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 17,2 kg � =��

= 9,86 × 17,2 = 168,56 �

�1 =��

= 168,56 × 0,2304 = 38,836��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 38,836 ÷ 10,731

T2 = 3,618 ��

 N= 6000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 21,7 kg � =��

= 9,86 × 21,7 = 212,66 �

�1 =��

= 212,66 × 0,2304 = 44,706 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 44,706 ÷ 10,731

 N= 7000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 23,2 kg � =��

= 9,86 × 23,2 = 227,36 �

�1 =��

= 227,36 × 0,2304 = 52,383 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 52,383 ÷ 10,731

T2 = 4,881 ��

 N= 8000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 26,5 kg � =��

= 9,86 × 26,5 = 259,7 �

�1 =��

= 259,7 × 0,2304 = 59,834 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 59,834 ÷ 10,731

 N= 9000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 26,1 kg � =��

= 9,86 × 26,1 = 255,78 �

�1 =��

= 255,78 × 0,2304 = 58,931 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 58,931 ÷ 10,731

T2 = 5,491 ��

Perbandingan Torsi pada roda untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi putaran dapat dilihat pada gambar berikut:

0 1 2 3 4 5 6 7

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Putaran (RPM) Torsi (Nm)

Gambar 4.1Grafik Torsi Vs Putaran Pada saat tidak menggunakan blower

• Dengan Blower

 N= 1000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 12,9 kg � =��

= 9,86 × 12,9 = 126,42 �

�1 =��

= 126,42 × 0,2304 = 29,127 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 29,127 ÷ 10,731

T2 = 2,714 Nm

 N= 2000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 20,2 kg � =��

= 9,86 × 20,2 = 197,96 �

�1 =��

= 197,96 × 0,2304 = 45,609 ��

T2 = 4,249 ��

 N= 3000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 23,3 kg � =��

= 9,86 × 23,3 = 228,34 �

�1 =��

= 228,34 × 0,2304 = 52,609 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 52,609 ÷ 10,731

T2 = 4,902 ��

 N= 4000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 30,1 kg � =��

= 9,86 × 30,1 = 294,98 �

�1 =��

= 294,98 × 0,2304 = 67,963 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 67,693 ÷ 10,731

 N= 5000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 28,6 kg � =��

= 9,86 × 28,6 = 280,28 �

�1 =��

= 280,28 × 0,2304 = 64,576 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 64,576 ÷ 10,731

T2 = 6,017−1,24 = 4,776 ��

 N= 6000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 28,6 kg � =��

= 9,86 × 28,6 = 280,28 �

�1 =��

= 280,28 × 0,2304 = 64,576 ��

�2 = 64,576 ÷ 10,731 T2 = 6,0172 ��

 N= 7000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 29,4 kg � =��

= 9,86 × 29,4 = 288,12 �

�1 =��

= 288,12 × 0,2304 = 66,382 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 66,382 ÷ 10,731

T2 = 6,185 ��

 N= 8000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 31,9 kg � =��

= 9,86 × 31,9 = 312,62�

�1 =��

= 312,62 × 0,2304 = 72,027 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 72,027 ÷ 10,731

T2 = 6,711 ��

 N= 9000 RPM

Massa tertarik rata-rata = 32,8 kg � =��

= 9,86 × 32,8 = 321,4 �

�1 =��

= 321,4 × 0,2304 = 74,059 ��

�2 =�1 ÷����������������� �2 = 74,059 ÷ 10,731

T2 = 6,9 ��

4.1.2 Daya

Berdasarkan data yang diperoleh pada pembacaan alat uji setelah dilakukannya pengujian, maka daya dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut:

� = 2�� 60000� dimana:

n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (Nm)

• Tanpa Blower

 N= 1000 RPM, T = 1,367 Nm � = 2��

60000�

� =2�. 1000 60000 1,367 � = 0,143 KW

 N= 2000 RPM, T = 2,482Nm � = 2��

60000�

� =2�. 2000 60000 2,482 �= 0,52 KW

 N= 3000 RPM, T = 3,008 Nm � = 2��

60000�

� =2�. 3000 60000 3,008 �= 0,945 KW

� = 2�� 60000�

� =2�. 4000 60000 4,081 �= 1,71 KW

 N= 5000 RPM, T = 3,618 Nm � = 2��

60000�

� =2�. 5000 60000 3,618 �= 1,895KW

 N= 6000 RPM, T = 4,165 Nm � = 2��

60000�

� =2�. 6000 60000 4,165 �= 2,618 KW

 N= 7000 RPM, T = 4,881 Nm � = 2��

60000� � =2�. 7000

60000 4,881 �= 3,579 KW

 N= 8000 RPM, T = 5,575 Nm � = 2��

60000� � =2�. 8000

60000 5,575 �

 N= 9000 RPM, T = 5,491 Nm � = 2��

60000� � =2�. 9000

60000 5,491 �= 5,177 KW

Perbandingan Daya pada mesin untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi putaran saat tidak menggunakn blower dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 4.2 Grafik Daya Vs Putaran Pada saat tidak menggunakan blower 0

1 2 3 4 5 6

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Putaran (RPM) Daya (KW)

• Dengan Blower

Perhitungan daya yang dihasilkan oleh mesin saat menggunakan blower harus dikurangi dengan daya yang digunakan oleh blower yaitu sebesar 650 watt

 N= 1000 RPM, T = 2,714 Nm, PBlower = 0,65 KW � = 2��

60000�

� =2�. 1000 60000 2,714

� = 0,284-0,65 =- 0,365 KW

 N= 2000 RPM, T = 4,249 Nm, PBlower = 0,65 KW � = 2��

60000�

� =2�. 2000 60000 4,249

� = 0,89 – 0,65 = 0,24 KW

 N= 3000 RPM, T = 4,902 Nm, PBlower = 0,65 KW � = 2��

60000�

� =2�. 3000 60000 4,902

�= 1,54 – 0,65 = 0,89 KW

 N= 4000 RPM, T = 6,332 Nm, PBlower = 0,65 KW � = 2��

60000�

� =2�. 4000 60000 6,322

�= 2,653 – 0,65 = 2,003 KW

 N= 5000 RPM, T = 6,017 Nm, Pblower = 0,65 KW � = 2��

60000� − �������

� =2�. 5000

60000 6,017−0,65 �= 2,501 KW

 N= 6000 RPM, T = 6,017 Nm, Pblower = 0,65 KW � = 2��

60000� − �������

� =2�. 6000

60000 6,017−0,65 �= 3,132 KW

� = 2��

60000� − �������

� =2�. 7000

60000 6,185−0,65 �= 3,886 KW

 N= 8000 RPM, T = 6,711 Nm, Pblower = 0,65 KW � = 2��

60000� − �������

� =2�. 8000

60000 6,711−0,65 �= 4,974 KW

 N= 9000 RPM, T = 6,9 Nm, Pblower = 0,65 KW � = 2��

60000� − �������

� =2�. 9000

60000 6,9−0,65 �= 5,856KW

Perbandingan Daya pada mesin untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi putaran saat menggunakan blower dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 4.3 Grafik Daya Vs Putaran Pada saat menggunakan blower

Perbandingan harga dayatanpa blower dan saat menggunakan blower dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 4.4PerbandinganGrafik Daya Vs Putaran tanpa dan saat menggunakan blower 0 1 2 3 4 5 6 7

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

0 1 2 3 4 5 6 7

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Daya tanpa blower Daya menggunakan blower Daya (KW) Putaran (RPM) Putaran (RPM)

Dari gambar 4.4 dijelaskan bahwa :

• Daya terendah pada mesin ketika menggunakan blower yaitu pada putaran 1000 rpm sebesar -0,365 KW.

• Daya tertinggi pada mesin ketika menggunakan blower yaitu pada putaran 9000 rpm yaitu sebesar 5,856 KW.

• Semakin tinggi putaran mesin maka daya yang dihasilkan juga semakin besar.

• Penggunaan blowermulai menghasilkan peningkatan pada daya yang dihasilkan oleh mesin setelah putaran 4000 RPM

Tabel 4.1 Perubahan Daya Yang dihasilkan mesin

RPM Daya pada Mesin tanpa Blower (KW)

Daya pada Mesin Menggunakan Blower

(KW)

Perubahan Daya (KW)

1000 0,14326697 -0,365670168 -0,508937138

2000 0,520169305 0,240459318 -0,279709987

3000 0,945561999 0,890670949 -0,05489105

4000 1,710387205 2,003745097 0,293357891

5000 1,895532212 2,501873329 0,606341117

6000 2,618479381 3,132247995 0,513768614

7000 3,57947013 3,886052665 0,306582535

8000 4,672707313 4,974881633 0,30217432

9000 5,177447867 5,856524523 0,679076656

Untuk mengetahui torsi daripada mesin saat penggunaan blower makan dilakukan perhitungan kembali dari daya yang telah dikurangi dengan daya daripada blower, hasilnya dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.2 Perhitungan Torsi Mesin dengan penggunaan blower RPM Daya pada Mesin saat menggunakan

blower

Torsi Mesin

(Setelah Dikurangi Daya Blower)

1000 -0,365670168 -3,490487969

2000 0,240459318 1,147646746

3000 0,890670949 2,833953019

4000 2,003745097 4,781664435

5000 2,501873329 4,776303628

6000 3,132247995 4,98312181

7000 3,886052665 5,299162725

8000 4,974881633 5,935938312

9000 5,856524523 6,211465403

Perbandingan Torsi pada mesin untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi putaran setelah dikurangi dengan daya yang digunakan oleh blowerdapat dilihat pada gambar berikut:

xvi

Pertamax92 90% + Etanol96 10%

NO T1 (C) T2 (C) HHV

1 25,76 26,49 50000,13 2 26,68 27,42 50735,42 3 27,54 28,27 50000,13 4 28,49 29,21 49264,83 5 25,34 26,06 49264,83

HHV rata2 49853,07

HHV = (T

2

– T

1

– T

kp

) x C

v

Dimana :

HHV = Nilai kalor atas (Kj/Kg)

T

1

= Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (

0

C)

T

2

= Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (

0

C)

C

v

= Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 KJ/Kg

0

C)

T

kp

= Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05

0

C)

xvii

Analisa Hasil Pengujian

Tanpa Supercharger

RPM Torsi roda

(Nm)

Torsi Mesin

(Nm)

Daya (KW) mf (kg/jam)

SFC (gr/KW.h)

CV (KJ/KG)

BTE

1000 14,67648 1,367548345 0,14326697 0,10541 735,745 49853,07 9,8%

2000 26,643456 2,482626227 0,520169305 0,2196 422,17 49853,07 17,1%

3000 32,288256 3,00860636 0,945561999 0,24595 260,112 49853,07 27,8%

4000 43,803648 4,08160583 1,710387205 0,33379 195,156 49853,07 37,0%

5000 38,836224 3,618743314 1,895532212 0,46555 245,605 49853,07 29,4%

6000 44,706816 4,165762652 2,618479381 0,54461 207,986 49853,07 34,7%

7000 52,383744 4,881095632 3,57947013 0,78178 218,406 49853,07 33,1%

8000 59,83488 5,575389407 4,672707313 0,93989 201,144 49853,07 35,9%

9000 58,931712 5,491232586 5,177447867 1,15949 223,95 49853,07 32,2%

xviii

RPM Torsi pd roda(Nm)

Torsi Pd Mesin (Nm)

Daya pada Mesin (KW)

mf (kg/jam)

SFC (gr/KW.h) CV (KJ/KG)

BTE

1000 _{29,127168 2,714057485 -0,365670168 0,13176 -360,3247173}

49853,07

_-20,0%

2000 _{45,609984 4,249919473 0,240459318 0,17568 730,6017557}

49853,07

_9,9%

3000 _{52,609536 4,902134838 0,890670949 0,2196 246,5557008}

49853,07

_29,3%

4000

67,963392 6,332800799 2,003745097 0,342576 170,9678544

49853,07

42,2%

5000

64,576512 6,017212719 2,501873329 0,500688 200,1252398

49853,07

36,1%

6000 _{64,576512 6,017212719 3,132247995 0,623664 199,110671}

49853,07

_36,3%

7000 _{66,382848 6,185526362 3,886052665 0,781776 201,174834}

49853,07

_35,9%

8000 _{72,027648 6,711506494 4,974881633 0,843264 169,5043344}

49853,07

_42,6%

9000

74,059776 6,900859342 5,856524523 0,96624 164,9852223

49853,07

43,8%

xix

Putaran

(RPM) Massa Min (KG)

Massa max (KG)

∆ m/m (±0,25kg)

massa Hasil Pengujian

(KG) 1000 6,393857449 6,606142551 0,038461538 6,5

2000 11,60731045 11,99268955 0,021186441 11,8

3000 14,06648639 14,53351361 0,017482517 14,3

4000 19,08320531 19,71679469 0,012886598 19,4

5000 16,91913048 17,48086952 0,014534884 17,2

6000 19,47667346 20,12332654 0,012626263 19,8

7000 22,82115274 23,57884726 0,010775862 23,2

8000 26,06726498 26,93273502 0,009433962 26,5

9000 25,67379683 26,52620317 0,009578544 26,1 Ketidakpastian Timbangan = 1,633% Putaran (RPM) Torsi Hasil Pengujian (Nm) Torsi Min (Nm) Torsi Max (Nm) Ketidakpastian Torsi

1000 1,367548345 1,345216796 1,389879894 1,633%

2000 2,482626227 2,442085876 2,523166578 1,633%

3000 3,00860636 2,959476951 3,057735768 1,633%

4000 4,08160583 4,014954745 4,148256916 1,633%

5000 3,618743314 3,559650599 3,677836029 1,633%

6000 4,165762652 4,097737317 4,233787986 1,633%

7000 4,881095632 4,801389179 4,960802085 1,633%

8000 5,575389407 5,484345399 5,666433416 1,633%

9000 5,491232586 5,401562827 5,580902346 1,633%

Ketidakpastian Pengukuran Torsi= 1,633%

xx

(RPM) (RPM) (RPM) ((±100 rpm)

1000 968,5670194 1031,432981 0,1

2000 1937,134039 2062,865961 0,05

3000 2905,701058 3094,298942 0,033333333

4000 3874,268078 4125,731922 0,025

5000 4842,835097 5157,164903 0,02

6000 5811,402116 6188,597884 0,016666667

7000 6779,969136 7220,030864 0,014285714

8000 7748,536155 8251,463845 0,0125

9000 8717,103175 9282,896825 0,011111111 Ketidakpastian

Tachometer =

3,14%

Putaran (RPM)

Daya Min (KW)

Daya Max (KW)

Ketidakpastian daya Daya Hasil Pengujian (KW)

1000 0,136497703 0,15018331 4,72% 4,83% 0,14326697

2000 0,495591661 0,545280942 4,72% 4,83% 0,520169305

3000 0,900884842 0,991209848 4,72% 4,83% 0,945561999

4000 1,629572581 1,792957674 4,72% 4,83% 1,710387205

5000 1,805969613 1,987040721 4,72% 4,83% 1,895532212

6000 2,494758024 2,74488881 4,72% 4,83% 2,618479381

7000 3,410342618 3,752272246 4,72% 4,83% 3,57947013

8000 4,451925093 4,898286429 4,72% 4,83% 4,672707313

9000 4,932817001 5,427393784 4,72% 4,83% 5,177447867

xxi

SPESIFIKASI GEAR SUPRAX125

Posisi Gear Rasio

Transmisi

Rasio Poros

Engkol

Final Ratio

1

35/14

67/20

39/14

2

31/20

67/20

39/14

3

23/20

67/20

39/14