Studi Pengaruh Penggunaan Blower Elektrik Terhadap Performansi Mesin Otto Kapasitas 110cc Dengan Bahan Bakar Campuran Shell V-Power Dan Etanol
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi motor bakar telah terjadi pada era modern. Dengan
tujuan untuk meningkatkan efisiensi daripada motor bakar sehingga bisa
menghasilkan tenaga sebesar-besarnya dengan penggunakan bahan bakar yang
sekecil-kecilnya agar penggunaan bahan bakar minyak bisa ditekan seminimal
mungkin karena masalah ketersediaan bahan bakar minyak yang semakin menipis.
Di tahun 2015 konsumsi BBM Indonesia sudah mencapai 1,5 juta barel yang jauh
lebih besar dari produksinya yaitu sekitar 800.000 barel per hari dimana 90 %
konsumsi didominasi sektor transportasi, sehingga untuk menutupi defisit harus
melakukan impor. Saat ini PT Pertamina (Persero) saja menghabiskan dolar
Amerika Serikat sebanyak US$ 150 juta atau Rp 1,95 triliun per hari untuk impor
BBM sehingga memberikan dampak langsung terhadap perekonomian Negara
Indonesia. Dari data SKK Migas cadangan minyak bumi status di tahun 2015
mencapai 7,30 miliar barel yang apabila terus dikonsumsi akan habis dalam dua
dekade mendatang bila tidak ditemukan sumber cadangan minyak yang baru.
Karena itulah motor bakar yang merupakan pengguna utama BBM paling banyak
digunakan saat ini harus terus dilakukan penghematan dengan meningkatkan
efisiensinya dari masa ke masa.
Berbagai upaya untuk peningkatan efisiensi motor bakar telah dilakukan
baik dalam hal pemasukan bahan bakar (PGMFI, EFI, GDI dsb), penyempurnaan
pembakaran (Twin spark plug, ignition timing), pemampatan udara masuk
(Supercharger dan turbocharger), timing katup (vvti, vtec dsb) , dan masih banyak
pengembangan-pengembangan lainnya. Namun pengembangan baru dilakukan
pada motor kapasitas besar, belum semua pengembangan dilakukan pada motor
bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda motor, padahal penggunaan sepeda
motor sudah sangat banyak, Dimana laju pertumbuhan sepeda motor di Indonesia
paling tinggi di bandingkan negara asean, yakni 13,2% dibanding moda transportasi
lainnya, bahkan menurut data kepolisisan RI (2015), di Indonesia penggunanya
mencapai 93,25 juta unit sepeda motor.
1
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
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.
Mesin otto yang biasa disebut sebagai mesin pembakaran dalam (internal
Combustion 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.
Penelitian ini akan membandingkan 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
2
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
sudah umum digunakan pada mesin diesel dan mesin-mesin otto berkapasitas besar.
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 110 cc.
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dilakukan pengujian ini ialah:
1. Untuk mendapatkan peningkatan Torsi dan Daya dari mesin motor bakar
injeksi yang menggunakan bahan bakar campuran bensin dan etanol
sebelum menggunakan blower dan setelah menggunakan blower
2. Untuk mendapatkan peningkatan Effisiensi dan Konsumsi Bahan bakar
spesifik dari mesin motor bakar injeksi yang menggunakan bahan bakar
campuran bensin dan etanol sebelum menggunakan blower dan setelah
menggunakan blower.
3. Untuk mengetahui emisi gas buang yang dihasilkan dari bahan bakar
campuran bensin dan etanol sebelum menggunakan blower dan setelah
menggunakan blower.
1.3 Manfaat Pengujian
Adapun manfaat dilakukan pengujian ini ialah:
1. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan penggunaan alat blower
sebagai pemampatan udara pada motor bakar dengan kapasitas kecil.
2. Untuk memberikan dukungan terhadap pemerintah dalam meningkatkan
efisiensi dan penggunaan bahan bakar alternatif pada sepeda motor
3. Sebagai bahan informasi terhadap produsen sepeda motor untuk peningkatan
efisiensi produknya.
1.4 Ruang Lingkup Pengujian
1. Mesin uji yang digunakan untuk mendapatkan unjuk kerja mesin bensin
adalah mesin bensin EFI 110cc 4-langkah dengan 1-silinder (Mesin Otto 4
Langkah PGM-FI ) dengan menggunakan blower Elektrik sebagai
pemampat udara.
3
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
2. Bahan bakar yang digunakan dalam pengujian yaitu campuran bensin dan
etanol.
3. Sumber daya Blower Elektrik sebagai pemampat udara menggunakan daya
dari Listrik AC.
4. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui komposisi emisi gas buang
mesin bensin yaitu “Sukyoung SY-GA 401”.
5. Unjuk kerja mesin yang dihitung adalah :
Torsi (Torsion)
Daya (Brake Power)
Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption)
Efisiensi Thermal (Thermal Efficiency)
AFR (Air Fuel Ratio)
Efisiensi Volumetris
Emisi Gas Buang
6. Variasi Putaran mesin yang digunakan pada percobaan yaitu 1000 RPM –
8000 RPM setiap kenaikan 1000 RPM
7. 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 blower,
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.
4
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
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.
5
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi motor bakar telah terjadi pada era modern. Dengan
tujuan untuk meningkatkan efisiensi daripada motor bakar sehingga bisa
menghasilkan tenaga sebesar-besarnya dengan penggunakan bahan bakar yang
sekecil-kecilnya agar penggunaan bahan bakar minyak bisa ditekan seminimal
mungkin karena masalah ketersediaan bahan bakar minyak yang semakin menipis.
Di tahun 2015 konsumsi BBM Indonesia sudah mencapai 1,5 juta barel yang jauh
lebih besar dari produksinya yaitu sekitar 800.000 barel per hari dimana 90 %
konsumsi didominasi sektor transportasi, sehingga untuk menutupi defisit harus
melakukan impor. Saat ini PT Pertamina (Persero) saja menghabiskan dolar
Amerika Serikat sebanyak US$ 150 juta atau Rp 1,95 triliun per hari untuk impor
BBM sehingga memberikan dampak langsung terhadap perekonomian Negara
Indonesia. Dari data SKK Migas cadangan minyak bumi status di tahun 2015
mencapai 7,30 miliar barel yang apabila terus dikonsumsi akan habis dalam dua
dekade mendatang bila tidak ditemukan sumber cadangan minyak yang baru.
Karena itulah motor bakar yang merupakan pengguna utama BBM paling banyak
digunakan saat ini harus terus dilakukan penghematan dengan meningkatkan
efisiensinya dari masa ke masa.
Berbagai upaya untuk peningkatan efisiensi motor bakar telah dilakukan
baik dalam hal pemasukan bahan bakar (PGMFI, EFI, GDI dsb), penyempurnaan
pembakaran (Twin spark plug, ignition timing), pemampatan udara masuk
(Supercharger dan turbocharger), timing katup (vvti, vtec dsb) , dan masih banyak
pengembangan-pengembangan lainnya. Namun pengembangan baru dilakukan
pada motor kapasitas besar, belum semua pengembangan dilakukan pada motor
bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda motor, padahal penggunaan sepeda
motor sudah sangat banyak, Dimana laju pertumbuhan sepeda motor di Indonesia
paling tinggi di bandingkan negara asean, yakni 13,2% dibanding moda transportasi
lainnya, bahkan menurut data kepolisisan RI (2015), di Indonesia penggunanya
mencapai 93,25 juta unit sepeda motor.
1
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
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.
Mesin otto yang biasa disebut sebagai mesin pembakaran dalam (internal
Combustion 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.
Penelitian ini akan membandingkan 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
2
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
sudah umum digunakan pada mesin diesel dan mesin-mesin otto berkapasitas besar.
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 110 cc.
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dilakukan pengujian ini ialah:
1. Untuk mendapatkan peningkatan Torsi dan Daya dari mesin motor bakar
injeksi yang menggunakan bahan bakar campuran bensin dan etanol
sebelum menggunakan blower dan setelah menggunakan blower
2. Untuk mendapatkan peningkatan Effisiensi dan Konsumsi Bahan bakar
spesifik dari mesin motor bakar injeksi yang menggunakan bahan bakar
campuran bensin dan etanol sebelum menggunakan blower dan setelah
menggunakan blower.
3. Untuk mengetahui emisi gas buang yang dihasilkan dari bahan bakar
campuran bensin dan etanol sebelum menggunakan blower dan setelah
menggunakan blower.
1.3 Manfaat Pengujian
Adapun manfaat dilakukan pengujian ini ialah:
1. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan penggunaan alat blower
sebagai pemampatan udara pada motor bakar dengan kapasitas kecil.
2. Untuk memberikan dukungan terhadap pemerintah dalam meningkatkan
efisiensi dan penggunaan bahan bakar alternatif pada sepeda motor
3. Sebagai bahan informasi terhadap produsen sepeda motor untuk peningkatan
efisiensi produknya.
1.4 Ruang Lingkup Pengujian
1. Mesin uji yang digunakan untuk mendapatkan unjuk kerja mesin bensin
adalah mesin bensin EFI 110cc 4-langkah dengan 1-silinder (Mesin Otto 4
Langkah PGM-FI ) dengan menggunakan blower Elektrik sebagai
pemampat udara.
3
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
2. Bahan bakar yang digunakan dalam pengujian yaitu campuran bensin dan
etanol.
3. Sumber daya Blower Elektrik sebagai pemampat udara menggunakan daya
dari Listrik AC.
4. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui komposisi emisi gas buang
mesin bensin yaitu “Sukyoung SY-GA 401”.
5. Unjuk kerja mesin yang dihitung adalah :
Torsi (Torsion)
Daya (Brake Power)
Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption)
Efisiensi Thermal (Thermal Efficiency)
AFR (Air Fuel Ratio)
Efisiensi Volumetris
Emisi Gas Buang
6. Variasi Putaran mesin yang digunakan pada percobaan yaitu 1000 RPM –
8000 RPM setiap kenaikan 1000 RPM
7. 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 blower,
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.
4
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara
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.
5
Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara