TUGAS AKHIR - Analisa Pengaruh Komposisi Percampuran Zat Additive Dengan Bahan Bakar Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel - ITS Repository

TUGAS AKHIR
NE 1701

ANALISA PENGARUH
KOMPOSISI PERCAMPURAN ZAT ADDITIVE
DENGAN BAHAN BAKAR
TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR DIESEL

K~ka.
~l,

~(,

R'1"
l\.

1

997

Disusun Oleh .

. BAMBANG RIYANTO

4294100502

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA

ANALISA PENGARUH
KOMPOSISI PERCAMPURAN ZAT ADDITIVE
DENGAN BAHAN DAKAR
TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR DIESEL

TUGAS AKHIR
Diajukan Ouna Memenuhi Persya.ratan
Untuk Memperolth Gelar Sarjana
Pada
Jurusan Teknik Siitem Perkapalan

Fakultas Teknnl.ogi Kelautan
lnstitut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya

Mengetahui I Menyetujui
Dosen Pembitnbing

N I P. 131 12 8 953

SURABAVA
1997

DEPARTEMEN PENDIDIKAN DAN KEBUDA Y AAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

FAKULTASTEKNOLOGIKELAUTAN
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60117, Telp. 5947254, 5947274
Psw. 262, 5948757,Fax. 5947254

TUGAS AKIDR (NE.l701)

Nama
NomorPokok
Tanggal diberikan tugas
Tanggal diselesaikan tugas

: Bambang Riyanto
: 4294 100 502
: 6 Agustus 1996

JUDULK.ARYA TULIS:

ANALISA PENGARUH KOMPOSISI PERCAMPURAN
ZAT ADDITIVE DENGAN BAHAN BAKAR TERHADAP UNJUK
KERJA MOTOR DIESEL

Surabaya,
Dosen Pembimbing,

Mahasiswa,

Ir. Ag

Bambang Rivanto

1'HP. 130 65

~

Agustus 1996

1\TRP. 4294 100 502

209

1 Copy untuk

: Ai'sip Jurusan

1 Copy untuk

: Arsip Dosen Pembimbing -

I Copy untuk

: Arsip Mahasiswa yang bersangkutan

-1
·,

l..

DAFTAR KEMAJUAN TUGAS AKHIR (NE. 1701)
JUDD"L KAR YA TULIS :
ANALISA PENGARUH KOMPOSISI PERCAMPURAN ZAT ADDITNE
DENGAN BAHAN BAKAR TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR DIESEL
Dosen Pembimbing

: Ir. Aguk Zuhdi MF, M.Eng

Nama

: Bambang Riyanto

NomorPokok

: 4294 100 502

Tanggal diberikan tugas

: 6 Agustus 1996

Tanggal diselesaikan tugas
No.

TGL

.KEMAJUAN

T:T.
DOSEN

No

TGL ,

.' KEMAIDAN

T.T.

DOSEN

I

Catatan :

Surabaya,
Dosen Pernbimbing

·----\

1996

Ir.
Zuhdi MF M.Eno-.
NIP. 131 646 637

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas karunia yang diberikan
kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Segala kemampuan telah penulis curahkan untuk memberikan yang
terbaik, namun dengan keterbatasan penulis masih banyak kekurangan kekurangan di dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Kesabaran,

kesungguhan

hati

serta

keikhlasan

dalam

menyampaikan ilmu yang telah diberikan bapak dosen tidak mungkin
terlupakan oleh penulis.
Tidak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar besamya kepada :
1. Bapak Dr.lr. A.A.Masroeri, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik
Sistem Perkapalan ;
2. Bapak lr. lndrajaya Gerianto,M.Sc. selaku dosen pembimbing
dalam penyusunan tugas akhir ini atas bimbingannya ;
3. Bapak lr. Aguk Zuhdi MF, M.Eng. selaku dosen pembimbing atas
bimbingannya dalam penyusunan tugas akhir ini dan petunjuk
pelaksanaan prakteknya ;
4. Bapak lr. I Wayan Lingga selaku dosen wali selama kuliah di
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, lnstitut Teknologi Sepuluh
Nopember Surabaya ;

5. Bapak Agus Purwanto atas bimbingan dan bantuan selama
pelaksanaan praktek pada laboratorium mesin kapal ;
6. Dosen dan karyawan Jurusan Teknik Sistem Perkapalan ;
7.0rang tuaku tercinta dan saudara - saudaraku yang senantiasa
membantu

dengan

doa

serta

memberikan

semangat dan

dorongan untuk dapat terselesaikannya Tugas Akhir ini;
8. Aswin Budiwibawa, Muhammad Haris (you are my best friends,
thank you for your help) dan rekan - rekan

semua yang tidak

dapat disebutkan satu persatu atas segala bantuan dalam
pelaksanaan praktek ;

Harapan
khususnya

dan

kami

semoga

semua

pihak

tulisan
pada

ini

bermanfaat

umumnya.

bagi

Kami

penulis

menyadari

keterbatasan kami sebagai manusia dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami
harapkan demi kebaikan dalam penulisan ini.
Akhirnya penulis mohon maaf apabila terdapat kesalahan dalam
penulisan Tugas Akhir ini.

Surabaya, Pebruari 1997
Penulis

Bambang Riyanto

4294100502
II

DAFTAR lSI

HALAMAN JUDUL
LEMBARPENGESAHAN
KATA PENGANTAR . .... ...... . .......... . ........ .. ...... . . . . . ...... . i
DAFTAR lSI ... . .. . ........ . ......... . ............ . ... . .. .. ............ iii
DAFTAR GAMBAR . . .... . ... . .............. . .. . ........ .. ... .. ... .. . . vi
DAFTAR TABEL . .. . .. . . . .. ... . . .. .. .. . ..... . .. . ......... . .. .. . . . .. . . vii
DAFTAR NOTASI . .. .. . .... ... . .... . ........ . ... . .. . . .. .. ... ......... viii
ABSTRAK ... ......... . . . .. ... .... . ............ . ..... . .. . .. .. .. ... . . . . ix
BABI

PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I - 1
1.2. Tujuan Penulisan .. .... ... .... . .. .. . . . . ... . ........... I- 2
1.3. Batasan Masalah .... . ..... . ........... ... .. . ... . .. .. . . I - 2
-1.4. Metode Pengujian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I - 3
1.5. Metode Perhitungan Dan Analisa . . . . .. . . ... . . ......... I- 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
BAB Ill DASAR TEORI
3.1. Karakteristik Motor Diesel .............. . .......... .. . Ill- 1
3.2. Motor Diesel 4 Langkah (Four Stroke Diesel Engine) . Ill- 2
3.3. Proses Pembakaran . . ...................... . ...... . . Ill- 4
iii

3.3.1. Periode Persiapan Pembakaran ............... Ill - 6
3.3.2. Periode Pembakaran Cepat .......... . .... ..... Ill- 6
3.3.3. Periode Pembakaran Terkendali . . ... . ... .... .. Ill- 6
3.3.4. Periode Pembakaran Lanjutan ................. Ill- 7
3.4. Parameter Unjuk Kerja Motor Diesel ................. Ill - 7
3.4.1. Daya Efektif .............. .... . ... .. . ... . . ·..... Ill - 7
3.4.2. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik

.. . . .. .... . . . Ill- 8

3.4.3. Efisiensi Thermis Mesin Diesel . .... .. . ... .. ... . Ill- 9
3.5. Karakteristik Minyak Solar . .. . . .... . . .. ........ ..... . Ill - 11
3.5.1. Volatilitas ........ . . ... ... ... . . .. .............. Ill - 11
3.5.2. Berat Jenis ......... . .. . ... ... .... .. . ..... .. .. Ill - 12
3.5.3. Viskositas .......... .... ... . ....... . ...... .. . .. Ill- 12
3.5.4. Angka Cetana ................................ Ill - 13
3.6. Zat Additive . . ............ .. ....... ...... . .... ..... . . Ill- 14
3.7. Emisi NOx .. .. .. ......... .. ....... . ... .. ....... ... . . Ill- 15
BAB IV METODOLOGI DAN INSTRUMENTASI
4.1 . Umum ... . . .............. .. ........... .... ... . . . . . . .. . IV- 1
4.2. Metode Penentuan Performansi Motor Diesel ........ IV- 2
4.3. Langkah -langkah Percobaan ..... . ......... ... . .. . .. IV- 7
4.4. Metode Pengambilan Sampel Dan Pengukuran NOx . IV- 9
4.4.1. Pengambilan Sampel .......................... IV- 9
4.4.2. Pengukuran NOx ...................... . ... .. IV- 11

IV

4.5. Contoh Perhitungan Data Parameter Unjuk Kerja . . IV- 12
4.5.1. Daya Efektif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV- 12
4.5.2. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik . . . . . . . . . . . . IV- 12
4.5.3. Effisiensi Thermis Efektif ... .. ...... ... . . ..... IV- 13
BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V - 1
BAB VI KASIMPULAN .. . ........................................ VI - 1
DAFTAR PUSTAKA
PENUTUP
LAMP IRAN

v

DAFTAR GAMBAR

Gam bar

Halaman

Gambar 3.1. Karakteristik umum motor diesel ...... . . . .... . ...... . . . . 111-1
Gambar 3.2. Proses Pembakaran ....... . . . ...... .. .. .. ... .. . . . ..... . 111-2
Gambar 3.3. Diagram pembakaran bahan bakar ...... . .. ... ... . ...... 111-5
Gambar 4.1 . Skema Engine Setup ......... . . . . . .... . ......... .. ..... IV-5
Gambar 4.2. Skema Bahan Bakar .. . ..... . . . ..... . .... .. . .. ..... ..... IV-6
Gambar 4.3. Skema Peralatan NOx Unit . . . .... . . ... .... . . ... . . .. . . IV-10

VI

D A F T A R TABEL

Tabel4.1. Spesifikasi Motor Diesel Jastram . . . . .... . . . .. . ......... . IV - 3
Tabel 4.2. Spesifikasi Water brake Dynamometer ....... . .. . .... . . . IV- 4
Tabel4.3. Spesifikasi Bahan Bakar Solar .... . . . ...... . ... ... .. . . . . . IV- 4

vi

DAFTAR NOTASI

Hr

=Nilai kalor rendah

( kJ/kg)

JBB

=Laju aliran energi bahan bakar

( kJ/det)

=Panjang lengan water brake dinamometer

( m)
( kg/det)

Mp

=Kecepatan laju aliran bahan bakar
=Momen puntir

Ne

=Daya efektif

( kW)

n

=Putaran mesin

( puUdet)

Pr

=Gaya rem

(N)

mBB

SFOC =Pemakaian bahan bakar spesifik

(Nm)

( gr/kW.h)

tBB

=Waktu aliran bahan akar

(detik)

VBB

=Volume bahan bakar
=Kecepatan anguler
=efisiensi termis efektif

( m3 )

(J)

,t

( /detik)

viii

ABSTRAK

Perkembangan dunia otomotif khususnya motor diesel umumnya
dititik beratkan pada peningkatan efisiensi, peningkatan daya, konsumsi
bahan bakar yang rendah dan kandungan emisi gas buang yang minimal.
Salah satu cara yang relatif murah untuk mencapai tujuan diatas adalah
dengan penambahan zat additive pada bahan bakar. Dengan penambahan
zat additive pada bahan bakar solar akan dapat meningkatkan bilangan
cetana dari bahan bakar solar tersebut sehingga akan mempercepat
proses penyalaan

yang

selanjutnya akan

berpengaruh

pula

pada

performance dari engine.
Dalam karya tulis ini akan diteliti sejauh mana pengaruh zat additive
terhadap performance dari engine (daya efektif, effisiensi dan pemakaian
bahan bakar spesifik) serta pengaruhnya terhadap kandungan emisi NOx
pada gas buang .

viii

BABK
PENDAHULUAN

BABI
PENDAHULUAN

1.1. LA TAR BELAKANG
Dewasa ini dunia otomotif khususnya motor diesel mengalami
perkembangan yang begitu pesat dengan didukung tingkat kemajuan teknologi
dan kualitas sumber daya manusia yang semakin meningkat, sehingga
mengkibatkan persaingan di bidang industri otomotif juga semakin tajam.
Perkembangan dari desain motor diesel umumnya dititikberatkan pada upaya
peningkatan efisiensi, penurunan pemakaian bahan bakar, peningkatan daya
yang dihasilkan, ukuran dari engine yang kompak, menghasilkan kandungan
emisi gas buang yang minimal serta kenyamanan dalam pemakaian.
Beberapa cara yang telah dilakukan untuk mencapai tujuan diatas
diantaranya adalah dengan menambah turbo charge pada motor diesel, redesain
pada sistem injeksi bahan bakar dan merubah bentuk permukaan kepala
silinder serta cara lain yang kesemuanya itu memerlukan riset dan penelitian
dengan biaya yang cukup besar.
Berangkat dari pemikiran tersebut maka karya tulis ini ingin mencapai
beberapa tujuan diatas dengan biaya yang relatif kecil yaitu dengan jalan
memfokuskan permasalahan pada keadaan bahan bakar, yang mana merupakan
media penting bagi jalannya suatu motor diesel. Dalam hal ini bahan

1-1

1-2

TUGAS AKHIR (NE 1701)

bakar akan dicampur dengan zat additive untuk selanjutnya akan dilakukan
analisa pengaruhnya terhadap performance motor diesel.

1.2. TUJUAN PENULISAN
Tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
- Untuk mengetahui perbandingan unjuk

kerja

motor diesel

jika

menggunakan bahan bakar solar saja dibanding dengan motor diesel yang
menggunakan bahan bakar campuran (solar + zat additive).
- Untuk mengetahui pengaruh zat additive terhadap kandungan NOx pada
gas buang motor diesel.

1.3. BATASAN MASALAH
Untuk merealisasikan tujuan yang dimaksud, diperlukan batasan - batasan
agar persoalan lebih terpusat dan terarah. Dalam hal ini batasan-batasan yang
diambil adalah :
- Tidak membahas reaksi kimia yang terjadi.
- Bahan bakar yang digunakan adalah Solar (produksi pertamina) dengan
memakai zat Additive Diesel Fuel Treatment (STP).
- Hasil percobaan hanya berlaku pada Motor Diesel JASTRAM Type
KRG- 3.

'Tel(.nii(.Sistem ([Jerf