Pengaruh Prosentase Campuran Pelumas Mesin Bensin 2 Langkah Terhadap Emisi Gas Buang

  Pengaruh Prosentase Campuran Pelumas Mesin Bensin 2 Langkah Terhadap Emisi Gas Buang Nomor Soal : 626 / TA / FT_USD / TM / Januari / 2006

TUGAS AKHIR

  Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

  Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

  Diajukan oleh :

  Lukas Dhanur Wahyu Gunawan 015214100

  Kepada

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2007

EFFECT OF LUBRICANT MIXTURE PROSENTATION OF

2 STROKE ENGINE TO EXHAUST GAS EMISSION

  

Final Project

  Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering by

  

LUKAS DHANUR WAHYU GUNAWAN

Student Number : 015214100

TUGAS AKHIR

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

ENGINEERING FACULTY

SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2007

TUGAS AKHIR

  

Pengaruh Prosentase Campuran Pelumas Mesin Bensin 2

Langkah Terhadap Emisi Gas Buang

TUGAS AKHIR

  

Pengaruh Prosentase Campuran Pelumas Mesin Bensin 2 Langkah

Terhadap Emisi Gas Buang

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  

INTISARI

  Polusi yang dihasilkan dari gas buang dapat terjadi karena beberapa hal, antara lain : pembakaran yang tidak sempurna akibat dari campuran bahan bakar dan udara tidak optimum, prosentase campuran pelumas pada bahan bakar dan sebab yang lain. Berkembang isu bahwa mesin bensin 2 langkah dianggap sebagai sumber polusi sehingga penggunaannya akan dibatasi. Oleh karena itu perlu diketahui sejauh mana pelumas mesin 2 langkah pada campuran bahan bakar mempengaruhi kadar polutan pada gas buang.

  Pada penelitian ini menggunakan satu jenis merk pelumas yang beredar dipasaran, yaitu PELUMAS 2T merk A. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh pelumas mesin bensin 2 langkah terhadap kadar polutan pada gas buang. Penelitian terhadap gas buang menggunakan Stargass Mod.898 Exhaust Gas Analyser.

  Dari hasil penelitian di dapatkan bahwa, bila dibandingkan dengan prosentase lain maka prosentase campuran pelumas yang paling baik bagi mesin 150 cc adalah 1 liter pelumas untuk 30 liter bensin dengan kandungan CO sebesar 3,120 % vol dan HC sebesar 6346 ppm adalah yang terkecil. Sedangkan prosentase campuran pelumas yang paling baik bagi mesin 120 cc adalah 1 liter pelumas untuk 20 liter bensin dengan kandungan CO sebesar 3,932 % vol dan HC sebesar 12758 ppm adalah yang terkecil.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat rahmat dan kasih karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pengaruh

  

Prosentase Campuran Pelumas Mesin Bensin 2 Langkah Terhadap Emisi Gas

Buang”.

  Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan berhasil tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, baik yang terlihat secara langsung maupun tidak langsung.

  Oleh karena itu, penulis menyampaikan banyak terima kasih secara khusus kepada:

  1. Bapak Ir. Greg. Heliarko, SJ., S.S., B.S.T., M.A., Msc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

  2. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin sekaligus sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan kepada penulis.

  3. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Bapak Ir. FX. Agus Unggul Santoso yang telah memberikan bimbingan, arahan, masukan dan perbaikan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

  4. Seluruh dosen Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, tetapi telah banyak membantu dan mengajarkan banyak hal kepada saya.

  5. Sekretariat Program Studi Teknik Mesin yang telah membantu selama saya menjadi mahasiswa. Mas Tri, matur nuwun sanget selama ini banyak membantu dan memberi kemudahan.

  6. Pihak Dinas Perhubungan Daerah Istimewa Yogyakarta yang telah meminjamkan alat penelitian, dan membantu dalam proses penelitian.

  7. Bapak dan (alm) Ibu, tanpa Bapak dan Ibu saya tidak bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini, doa dan dukungan Bapak dan Ibu sudah membuahkan hasil.

  Dan kepada seluruh rekan-rekan, terimakasih atas bantuan dan cinta hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Saya merasa penelitian ini jauh dari sempurna.

  Oleh sebab itu saya mohon maaf atas kesalahan dan kelalaian yang saya lakukan saat melakukan penelitian, baik sikap, tutur kata, maupun tulisan. Saya juga menerima kritik dan saran yang membangun demi peningkatan dalam penelitian selanjutnya. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih atas perhatiannya.

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUlL ............................................................................. i

TITLE PAGE......................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................ iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI............................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................. v

  

INTISARI............................................................................................... vi

KATA PENGANTAR............................................................................ vii

DAFTAR ISI .......................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR.............................................................................. xii

DAFTAR TABEL .................................................................................. xiv

  

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................ 1

  1.2 Tujuan Penelitian .................................................................. 2

  1.3 Manfaat Penelitian ................................................................ 2

  1.4 Batasan Masalah ................................................................... 3

  1.5 Hipotesa ................................................................................ 3

  

BAB II DASAR TEORI......................................................................... 5

  2.1 Bahan Bakar.......................................................................... 5

  2.1.1 Bensin.......................................................................... 9

  2.1.1.1 Sifat Utama Dari Bensin .................................. 9

  2.1.1.2 Syarat-Syarat Bensin........................................ 10

  2.1.1.3 Nilai Oktan ...................................................... 10

  2.2 Mesin.............................................................................. 12

  2.2.1 Mesin Bensin ..................................................... 13

  2.2.1.1 Prinsip Kerja Mesin Bensin............................. 13

  2.2.1.2 Siklus Kerja Motor Bensin .............................. 14

  2.2.1.2 Prinsip Kerja Mesin 2 Langkah....................... 17

  2.3 Pelumasan....................................................................... 20

  2.3.1 Pelumas ( oli samping ) ..................................... 23

  2.4 Gas Buang ...................................................................... 25

  2.4.1 Gas Buang ......................................................... 25

  2.4.2 Alat Penguji Gas Buang ..................................... 31

  2.5 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ( SFC ) ........................ 32

  2.6 Perbandingan Kompresi................................................... 32

  2.7 Reaksi Pembakaran ......................................................... 33

  

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................. 38

  3.1 Diagram Alur Penelitian .................................................. 38

  3.2 Bahan Penelitian .............................................................. 39

  3.2.1 Bahan Bakar ...................................................... 39

  3.2.2 Pelumas ............................................................. 39

  3.3 Peralatan Penelitian ......................................................... 39

  3.3.1 Mesin Uji........................................................... 39

  3.3.2 Alat Ukur........................................................... 41

  3.3.3 Muller Bem 8690 Gass Analyser........................ 41

  3.4 Jalannya Penelitian .......................................................... 41

  3.4.1 Persiapan Penelitian ........................................... 41

  3.4.2 Cara Start........................................................... 42

  3.5 Lokasi Penelitian ............................................................. 43

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN....................... 44

  4.1 Hasil Penelitian................................................................ 44

  4.1.1 Bensin Murni ..................................................... 44

  4.1.2 Untuk 150 cc...................................................... 44 4.1.2.1 1 liter pelumas untuk 20 liter bensin....... 44 4.1.2.21 liter pelumas untuk 30 liter bensin........ 44 4.1.2.3 1 liter pelumas untuk 40 liter bensin....... 45

  4.1.3 Untuk Mesin uji Satria 120 cc ............................ 45 4.1.3.1 1 liter pelumas untuk 20 liter bensin...... 45 4.1.3.21 liter pelumas untuk 30 liter bensin........ 45 4.1.3.3 1 liter pelumas untuk 40 liter bensin....... 46

  4.2 Grafik Hasil Penelitian..................................................... 47

  4.2.1 Hasil percobaan untuk mesin uji 150cc ............... 47

  4.2.2 Hasil percobaan untuk mesin uji 120 cc .............. 49

  4.2.3 Grafik perbandingan hasil pengujian ................. 51 4.2.3.1. prosentase 1 liter pelumas untuk 20 liter bensin ..................................................... 51 4.2.3.2. prosentase1liter pelumasuntuk30 liter bensin ................................................... 54 4.2.3.3. prosentase 1 liter pelumas untuk 40 liter bensin ..................................................... 56

  4.3 Pembahasan..................................................................... 58

  4.3.1 Mesin Uji............................................................ 58

  4.3.2 Alat Uji............................................................... 61

  4.3.3 Hasil Percobaan .................................................. 61

  

BAB V PENUTUP ................................................................................. 67

  5.1 Kesimpulan...................................................................... 67

  5.2 Saran ............................................................................... 68

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram P-V dan T-S siklus udara konstan.............………. 16Gambar 2.2 Torak dari mekanisme engkol …………………………….. 18Gambar 2.3 Proses kerja motor 2 langkah……………………………… 19Gambar 2.4 Hubungan viskositas dengan temperatur………………… 22Gambar 2.5 Hubungan bahan bakar dan emisi gas buang……………… 25Gambar 2.6 Sumber utama polusi pada kendaraan bermotor………….. 31Gambar 2.7 Pembakaran dan perubahan tekanan dalam silinder………. 35Gambar 3.1 Ilustrasi pengukuran emisi gas buang…………………….. 43Gambar 4.1 Kadar CO (% vol ) dalam gas buang 150 cc……………… 47Gambar 4.2 Kadar CO (% vol) dalam gas buang 150 cc……………… 47

  2 Gambar 4.3 Kadar HC (ppm) dalam gas buang 150 cc………………… 48

Gambar 4.4 Kadar O (% vol) dalam gas buang 150 cc ……………….. 48

  2 Gambar 4.5 Perbandingan udara dan bahan bakar……………………... 49

Gambar 4.6 Kadar CO (% vol ) dalam gas buang 120 cc………………. 49Gambar 4.7 Kadar CO (% vol) dalam gas buang 120 cc………………. 50

  2 Gambar 4.8 Kadar HC (ppm) dalam gas buang 120 cc…………………. 50

Gambar 4.9 Kadar O (% vol) dalam gas buang 120 cc……………….. 50

  2 Gambar 4.10 Perbandingan udara dan bahan bakar……………………... 51

Gambar 4.11 Perbandingan CO 150 cc dan 120 cc............……………… 51Gambar 4.12 Perbandingan CO 150 cc dan 120 cc........... ……………… 52

  2 Gambar 4.13 Perbandingan HC 150 cc dan 120 cc …………………........ 52

Gambar 4.14 Perbandingan O 150 cc dan 120 cc ………………............. 53

  2 Gambar 4.15 Perbandingan udara dan bahan bakar ………………………53

Gambar 4.16 Perbandingan CO 150 cc dan 120 cc ……………………… 54Gambar 4.17 Perbandingan CO 150 cc dan 120 cc …………………….. 54

  2 Gambar 4.18 Perbandingan HC 150 cc dan 120 cc …………………….. 55

Gambar 4.19 Perbandingan O 150 cc dan 120 cc ………………............. 55

  2 Gambar 4.20 Perbandingan udara dan bahan bakar……………………... 56

Gambar 4.21 Perbandingan CO 150 cc dan 120 cc ……………….............56Gambar 4.22 Perbandingan CO 150 cc dan 120 cc ……………...........… 57

  2 Gambar 4.23 Perbandingan HC 150 cc dan 120 cc …………………........ 57

Gambar 4.24 Perbandingan O 150 cc dan120 cc ……………….. ............57

  2 Gambar 4.24 Perbandingan udara dan bahan bakar ………………........... 58

  DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi dan kategori pelumas………………………….. 24Tabel 2.2 Klasifikasi unjuk kerja pelumas…………………………… 24Tabel 4.1 Hasil percobaan.................................................................... 46

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

  1.1 Kendaraan bermotor telah lama diketahui menjadi salah satu sumber polusi udara. Bahkan di banyak kota besar dunia, gas-gas beracun yang dikeluarkan jutaan knalpot, setiap harinya berpotensi menimbulkan masalah serius bagi kesehatan manusia. Belakangan sorotan tajam pun diarahkan kepada sepeda motor 2 tak yang dianggap sebagai penyebar polutan paling tinggi, sehingga pergerakannya perlu dibatasi. Pemerintah sejak tahun 2003 telah mengeluarkan peraturan yang mengharuskan industri otomotif untuk membuat produk yang lebih ramah lingkungan. Bahkan angka penjualannya di Indonesia menunjukkan tren menurun.

  Apalagi kini pemerintah daerah terutama yang populasi kendaraannya besar berencana untuk memperketat aturan emisi gas buang. DKI Jakarta misalnya, berencana menerapkan ketentuan KIR bagi motor dua langkah ini.

  Data penjualan yang dikeluarkan Asosiasi Industri Sepeda Motor Indonesia (AISI), untuk motor 2-tak memperlihatkan tren yang menurun dalam dua tahun terakhir. Setelah meningkat tajam dari angka 207.540 (2000) menjadi 301.897 unit

  (2001) dan 348.162 unit (2002), pada tahun 2003 menurun ke angka 321.055 unit. Kondisi ini terus berlanjut memasuki tahun 2004 dengan penjualan sebesar 296.060 unit. Hal yang berbeda terjadi pada pasar motor 4-tak yang terlihat semakin digemari. Pemerintah sendiri telah mengeluarkan peraturan Kepmen LH No. 141/2003 tentang emisi gas buang. Secara efektif regulasi ini mulai diberlakukan secara bertahap pada tanggal 1 Januari 2005, yang intinya pabrikan otomotif diwajibkan untuk memproduksi kendaraan yang rendah emisi dengan standar Euro-2.

  Dan untuk mengurangi kadar emisi gas buang pada kendaraan 2-tak yang akan diproduksi diharapkan dilengkapi dengan pemasangan teknologi peredam polusi, misalnya dengan pemasangan teknologi air induction system (AIS). Fungsinya sebagai penambah udara bersih (O2) di sistem gas buang. Prinsip kerjanya adalah mengubah racun hidrokarbon (HC) dan karbon monoksida (CO) menjadi karbondioksida (CO2) dan uap air. Oeh karena itu sangat penting mengetahui prosentase campuran pelumas yang paling baik bagi lingkungan.

  1. 2 Tujuan Penelitian

  Penelitian ini bertujuan untuk meneliti pengaruh prosentase campuran pelumas mesin bensin 2 langkah terhadap gas buang yang meliputi : kadar CO2, CO, Timah, O2, HC, NOx pada campuran 1 liter pelumas untuk 20 liter bensin, 30 liter bensin dan 40 liter bensin. Hasil penelitian ini dianalisa untuk mendapatkan prosentase campuran pelumas dan bahan bakar yang paling baik bagi lingkungan.

  1. 3 Manfaat Penelitian

  Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah agar pemakai kendaraan bermotor, khususnya mesin bensin 2-langkah dapat menentukan prosentase campuran pelumas mesin yang paling baik pada campuran bahan bakar sehingga mesin dapat bekerja dengan maksimal dan dapat mengurangi kadar polutan dari gas buang.

  1. 4 Batasan Masalah

  Saat ini penggunaan mesin bensin 2-langkah lebih dibatasi untuk dapat mengurangi polusi terlebih dikawasan perkotaan. Kadar polutan dalam gas buang mengandung beberapa unsur yang berbahaya bagi kesehatan misalnya CO, H2O, Nox, Timah dan unsur-unsur berbahaya lainnya.

  Pada penelitian ini ada pembatasan masalah, yaitu meneliti tentang pengaruh prosentase campuran pelumas pada campuran bahan bakar (bensin) terhadap gas buang pada mesin bensin 2 langkah untuk mengetahui prosentase campuran pelumas dan bahan bakar yang paling baik bagi kinerja mesin dan gas buang.

  Pengujian akan dilakuakan dilakukan menggunakan mesin Vespa Super 150 cc, dan Suszuki Satria 120 cc, sedangkan untuk pengujian gas buang akan diuji dengan menggunakan Muller Bem 8690 Exhaust Gas Analyser, Stargass mod. 898.

  1. 5 Hipotesa

  Dari keseluruhan uraian diatas dapat diambil suatu hipotesa bahwa prosentase dari pelumas pada campuran bahan bakar yang diuji pada dasarnya akan menimbulkan polusi. Sehingga dari data yang diperoleh dari berbagai prosentase campuran pelumas pada bahan bakar dapat diketahui prosentase perbandingan campuran bahan bakar dan pelumas yang memiliki kadar pencemaran ( polutan ) terendah.

  

BAB II

DASAR TEORI 2. 1 Bahan Bakar

  Pengertian umum dari bahan bakar adalah bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan sendirinya, dengan disertai adanya kalor. Ada beberapa tipe bahan bakar yang digunakan pada kendaraan. Beberapa diantaranya berisikan racun dan zat kimia yang mudah terbakar, dan ini harus ditangani dengan hati-hati. Menggunakan tipe bahan bakar harus sesuai agar tidak terjadi kesalahan, karena ini dapat menyebabkan kerusakan bekerjanya komponen mesin. Oleh karena itu, penting untuk mengetahui perbedaan tipe bahan bakar, dan cara penanganannya yang benar.

  Sifat-sifat fisik dan kimia dari bensin atau bahan bakar cair yang berasal dari minyak bumi adalah tersusun terutama oleh: paraffin, aromatic, isoparafin, naptena dan hidrokarbon atau campuran beberapa senyawa hidrokarbon yang terdiri dari C sampai C . Senyawa hidrokarbon ini bersifat mengikat unsur S, O,

  5

16 N. Sedangkan unsur yang lebih kecil adalah: vanadium dan nikel.

  Beberapa sifat bahan bakar minyak adalah sebagai berikut:

  Kadar Hidrogen ( menurut Schmidt, Fuel Oil Manual, 3 Industrial Press ) adalah sebesar 26 – 15 s, (s : berat jenis pada 60 °F) dengan syarat tidak mengandung belerang ( S ), ketelitian = 1 %.

• rd
• Berat jenis pada suhu ambient , dikoreksi untuk 60 °F: 141 ,

  5 ºAPI = - 131,5

  s

• Kalor spesifik untuk T = 30 – 400 ºF, s = 0,75 – 0,96:
• , 388 , 00045

  C = Btu / lb ºF

  s

  Koefisien ekspansi termal untuk berat jenis 14 – 100 ºAPI adalah 0,00035 – 0,00090

• o
• Flammable liquid dengan cirri – cirri:
• Flash point < 140 ºF
• Tekanan uap 40 psi pada 100 ºF

  

≤

  Spesifikasi yang penting untuk diperhatikan pada bahan bakar adalah sebagai berikut: a. Nilai kalor ( Heating Value ) atau kalor pembakaran

  Nilai kalor adalah kalor yang dihasilkan oleh pembakaran 1 satuan berat bahan bakar padat atau cair dibagi dengan 1 satuan bahan bakar gas pada keadaan baku, yang meliputi nilai kalor atas dan nilai kalor bawah. Kalor yang dihasilkan dari pembakaran sempurna disebut nilai kalor atas. Kalor yang besarnya sama dengan nilai kalor atas dikurangi nilai kalor yang digunakan oleh air yang terkandung dalam bahan bakar untuk menguap pada suhu 25

  o C pada tekanan tetap disebut nilai kalor bawah.

  b. Kandungan belerang Bila bahan bakar mengandung belerang maka akan mengurangi kualitas bahan bakar, karena belerang akan membentuk gas belerang oksida ( SO ) dan gas belerang trioksida ( SO ) yang bersifat

  2

  3 sangat korosif dan meracuni udara.

  c. Berat jenis ( Spesific Gravity ) Berat jenis dinyatakan dalam satuan gram / ml dalam derajad API., dalam lb / gallon dan derajad Baume. Berat jenis disingkat dengan

  Sp gr atau Sg. Berat jenis bahan bakar cair akan berubah karena suhu karena adanya ekspansi, terlebih untuk bahan bakar gas.

  Hubungan antara berat jenis dengan sifat bahan bakar minyak adalah sebagai berikut : a. Untuk pembakaran pada volume tetap

  2 Nilai kalor atas = 22,230 – (3,370 x (Sg) ) Btu/lb

  b. Untuk pembakaran tekanan tetap

  2)

  Nilai kalor bawah = 19.960 – (3.780 x (Sg) + (1,362 x Sg ) c. Persen Hidrogen

  % H = 26- (15 x Sg )

  d. Kalor spesifik kalor laten penguapan

  =

  Sg t x

  )) ( ( 09 , 110 9 ,

  −

  Btu / lb

  e. Kalor spesifik =

• kal /gr
• Menurunkan nilai kalor
• Memerlukan lebih banyak kalor untuk penguapan
• Menurunkan titik nyala
• Memperlambat proses pembakaran
• Menambah volume gas buang
• FK nomor 1:
• berat jenis 40 API dengan dasar paraffin
• berat jenis 33 – 40 API dengasn dasar menengah
• berat jenis
• FK nomor 2:

  

Sg

, 00045 xt 338 ,

  o

  C

  d. Kandungan air Air yang terkandung dalam bahan bakar dapat menurunkan mutu bahan bakar karena:

  Klasifikasi minyak bumi dalam hal ini bensin yang dianggap terbaik adalah menurut “US Bureau of Minners” dengan dasar API gravity dan fraksi kunci yang diperoleh dari destilasi minyak mentah dengan menggunakan alat destilasi berstandar dari Hempel. Ada 2 fraksi kunci pada minyak bumi :

  ≤

  33 API dengan dasar naptane

• 30 º API : dasar paraffin
• 20 - 30º Api : dasar menengah
• 20 º API : dasar naptane Sampai saat ini bahan bakar yang digunakan pada mobil termasuk bensin dan solar, sementara itu beberapa negara ada yang menggunakan alkohol, LPG dan bahan bakar lainnya. Disini akan dijelaskan mengenai bahan bakar bensin.

  2. 1. 1 Bensin 2. 1. 1. 1 Sifat Utama dari Bensin

  Bensin mengandung hydrocarbon hasil sulingan dari produksi minyak mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini digunakan untuk mesin bensin dengan pengapian busi. Sifat yang dimiliki bensin sebagai berikut :

  1. Mudah menguap pada temperatur normal

  2. Tidak berwarna, tembus pandang dan berbau

  3. Mempunyai titik nyala rendah (-10° sampai -15° C)

  4. Mempunyai berat jenis yang rendah (0,60 sampai 0,78 kg/m3)

  5. Dapat melarutkan oli dan karet

  6. Menghasilkan jumlah panas yang besar (9500 – 10,500 kcal/kg)

  7. Sedikit meninggalkan karbon setelah dibakar

  Mesin bensin saat ini menggunakan bensin dengan komposisi yang seimbang untuk memperoleh kemampuan yang optimal pada beberapa tingkat kecepatan.

  2. 1. 1. 2 Syarat-syarat Bensin

  Kualitas berikut ini diperlukan oleh bensin untuk memberikan kerja mesin yang lembut.

  1. Mudah terbakar Pembakaran serentak di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking.

  2. Mudah menguap Bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan campuran udara – bahan bakar dengan tepat saat menghidupkan mesin yang masih dingin.

  3. Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih Sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama disimpan.

  Selain itu juga bensin harus mencegah pengendapan pada system intake.

  2. 1. 1. 3 Nilai Oktan

  Nilai oktan (octane number) atau tingkatan dari bahan bakar adalah suatu bilangan yang menunjukkan kemampuan bertahan suatu bahan bakar terhadap gejala detonasi. Bensin dengan nilai oktan lebih tinggi tidak mudah berdetonasi, semakin tinggi nilai oktan akan semakin kecil kemungkinan terjadinya detonasi.

  Karena disamping menimbulkan gangguan suara , detonasi ini juga dapat merusak bagian-bagian motor seperti silinder, piston, ring piston dan bagian motor yang lain. Ada dua cara yang digunakan untuk mengukur nilai oktan : Research method dan .

  Motor method Research method adalah yang paling umum digunakan, dan spesifikasi nilai

  oktannya dengan metode ini ditetapkan dengan istilah “RON” (Research Octane

  

Number ). Perbedaan kedua metode diatas adalah pada motor method

  menggunakan motor pada kecepatan yang lebih tinggi dan temperatur campuran gas yang lebih tinggi daripada metode research method. Sehingga dalam pemakaiannya secara definisi, antara research method dan motor method dapat dikatakan sama. Namun demikian biasanya angka oktan yang ditunjukkan dari motor method akan cenderung lebih rendah dari pada research method.

  Bensin dengan nilai oktan 90 umumnya disebut bensin biasa dan yang nilai oktannya lebih dari 95 disebut “oktan tinggi” atau “super”, atau “premium”. Yang membedakan kedua bakar tersebut diatas adalah ketahanan terhadap detonasi atau angka oktannya. Bahan bakar dengan oktan lebih tinggi dapat digunakan pada mesin dengan kompresi yang lebih tinggi, sehingga tenaga yang dihasilkan pun akan lebih tinggi. Akan tetapi bila bahan bakar dengan nilai oktan lebih tinggi ini digunakan pada mesin dengan kompresi yang rendah (dapat ditunjukkan dengan perbandingan kompresi ), tidak akan menghasilkan tenaga yang besar. Dan apabila motor dengan perbandingan kompresi tinggi menggunakan bahan bakar dengan nilai oktan rendah maka akan terjadi detonasi sehingga tenaga yang dihasilkan akan lebih rendah dan kemungkinan rusaknya bagian-bagian motor akan bertambah.

  Mesin yang mempunyai perbandingan kompresi yang tinggi memerlukan bahan bakar bensin yang mempunyai nilai oktan yang tinggi untuk menghilangkan dan menghasilkan putaran yang lembut.

  knocking 2. 2 Mesin

  Seperti kita ketahui roda-roda suatu kendaraan memerlukan adanya tenaga luar yang memungkinkan kendaraan dapat bergerak serta dapat mengatasi keadaan, jalan, udara, dan sebagainya. Sumber dari luar yang menghasilkan tenaga disebut

  

mesin . Mesin merupakan alat yang merubah sumber tenaga panas, listrik, air,

  angin, tenaga atom, atau sumber tenaga lainnya menjadi tenaga mekanik (mechanical energy). Mesin yang merubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik disebut motor bakar (thermal engine).

  Motor bakar ada beberapa macam. Mesin bensin, mesin diesel, mesin turbin, dan lain-lainnya, yang menghasilkan tenaga panas yang dihasilkan dari dalam mesin itu sendiri, disebut motor pembakaran dalam (internal combustion

  

engine ). Sebagai contohnya, mesin bensin, mesin diesel, mesin turbin. Tenaga yang

  panas yang dihasilkan diluar dari mesin itu sendiri disebut motor pembakaran luar

  (eksternal combustion engine). Contohnya, mesin uap, mesin turbin dan lain- lainnya.

  Mesin yang tenaganya digunakan pada mobil harus kompak, ringan, dan mudah ditempatkan pada ruangan yang terbatas. Selain itu mesin harus dapat menghasilkan kecepatan yang tinggi dan tenaga yang besar, mudah dioperasikan dan sedikit menimbulkan bunyi. Oleh sebab itu mesin bensin dan diesel umumnya lebih banyak digunakan pada kendaraan. Karakteristik mesin bensin adalah sebagai berikut: a. Kecepatannya tinggi dan tenaganya besar

  b. Mudah pengoperasiannya

  c. Pembakarannya sempurna

  d. Umumnya digunakan untuk mobil penumpang dan kendaraan truk yang kecil, dan sebagainya.

  e. Pencampuran bahan bakar dan udara terjadi di karburator.

  f. Metode penyalaan bahan bakar dengan percikan bunga api dari busi.

  g. Getaran dan suara yang dihasilkan relative lebih kecil

  h. Efisiensi termalnya antara 20 % -30 % i. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan siklus Otto.

  2. 2. 1 Mesin Bensin 2.2. 1. 1 Prinsip Kerja Mesin Bensin

  Campuran udara dan bensin dihisap ke dalam silinder. Kemudian dikompresikan oleh torak saat bergerak naik. Bila campuran udara dan bensin terbakar dengan adanya api dari busi, maka akan menghasilkan tekanan gas pembakaran yang besar di dalam silinder. Tekanan gas pembakaran ini mendorong torak ke bawah, yang kemudian menggerakkan torak turun naik dengan bebas di dalam silinder. Dari gerak lurus (naik turun) torak diubah menjadi gerak putar pada poros engkol melalui batang torak. Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada mobil. Posisi tertinggi yang dicapai oleh torak di dalam silinder disebut titik mati atas (TMA), dan posisi terendah yang dicapai torak disebut titik mati bawah (TMB). Jarak bergeraknya torak antara TMA dan TMB disebut langkah torak (stroke). Campuran udara dan bensin dihisap ke dalam silinder dan gas yang telah terbakar harus keluar, dan ini harus berlangsung secara tetap. Pekerjaan ini dilakukan dengan adanya gerakan torak yang turun-naik di dalam silinder. Proses menghisap campuran udara dan bensin ke dalam silinder, mengkompresikan, membakarnya dan mengeluarkan gas bekas dari silinder, disebut satu siklus. Mesin yang tiap siklusnya terdiri dari dua langkah torak disebut mesin 2 langkah (two

  

stroke engine ). Poros engkolnya berputar satu kali selama torak menyelesaikan dua

langkah. Sedangkan mesin lainnya, tiap siklusnya terdiri dari empat langkah torak.

  Mesin ini disebut mesin empat langkah torak (four stroke engine). Poros engkol berputar dua putaran penuh selama torak menyelesaikan empat langkah dalam tiap satu siklus. .

  2. 2. 1. 2. Siklus Kerja Motor Bensin

  Pada umumnya, pada siklus ideal untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus udara sebagai siklus ideal.

  Dalam analisis siklus udara, khususnya pada motor bakar torak ada tiga macam analisis, yaitu:

  1. Siklus udara volume-konstan (siklus Otto)

  2. Siklus udara tekanan-konstan (siklus Diesel)

  3. Siklus udara tekanan-terbatas (siklus gabungan) Dalam pembahasan ini penulis menggunakan siklus otto volume-konstan untuk melakukan perhitungan pada motor bensin.

  Untuk menjelaskan makna dari diagram p-v pada motor torak terlebih dahulu perlu kita pakai beberapa idealisasi, sehingga prosesnya dapat dipahami secara lebih mudah. Proses yang sebenarnya (aktual) berbeda dengan proses yang ideal tersebut, dimana perbedaan tersebut menjadi semakin besar jika idealisasi yang digunakan itu terlalu jauh menyimpang dari keadaan yang sebenarnya, proses siklus yang ideal itu biasa disebut dengan siklus udara, dengan beberapa idealisasi sebagai berikut:

  1. Fluida kerja dalam silinder adalah udara, dimana udara dianggap sebagai gas ideal dengan konstanta kalor yang konstan.

  2. Proses ekspansi dan kompresi berlangsung secara isentropik.

  3. Proses pembakaran dianggap proses pemanasan fluida kerja.

  4. Pada akhir proses ekspansi, yaitu saat piston mencapai TMB, fluida kerja didinginkan sehingga tekanan dan suhunya turun mencapai tekanan dan suhu udara luar (atmosfer).

  5. Tekanan fluida kerja di dalam silinder selama langkah buang dan langkah hisap adalah konstan dan sama dengan tekanan dan suhu udara luar.

  Pada gambar (3.1) menunjukkan siklus udara volume konstan (siklus otto):

  1. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan

  2. Langkah hisap (0-1) merupakan proses tekanan konstan

  3. Langkah kompresi (1-2) ialah proses isentropic

  4. Proses pembakaran volume konstan (2-3) dianggap sebagai proses pemasukan kalor pada volume konstan.

  5. Langkah kerja (3-4) ialah proses isentropic

  6. Proses pembuangan (4-1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan

  7. Langkah buang (1-0) ialah proses tekanan konstan

  8. Siklus dianggap tertutup, artinya siklus ini berlangsung dengan fluida kerja yang sama, atau gas yang berada di dalam silinder pada titik 1 dapat dikeluarkan dari dalam silinder pada waktu langkah buang, tetapi pada langkah isap berikutnya akan masuk sejumlah fluida kerja yang sama.

Gambar 2.1 Diagram P-V dan T-S Siklus Udara Konstan ( Siklus otto )

  (Sumber: Wiranto Arismunandar,Motor Bakar Torak, hal 15)

  2. 2. 1. 2 Prinsip Kerja Mesin 2 Langkah

  Berbeda dengan motor 4 langkah, motor 2 langkah hanya cukup satu putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu proses yaitu menghasilkan satu kali langkah usaha. Disamping itu biasanya motor 2 langkah tidak memerlukan katup sehingga lebih sederhana. Disamping itu motor 2 langkah tidak bekerja dengan proses yang tunggal pada masing masing langkah seperti pada motor 4 langkah, melainkan antara proses isap dan kompresinya terjadi dalam satu langkah toraknya, begitu juga langkah usaha dan langkah buang. Pada saat akhir kompresi torak berada pada TMA busi mengeluarkan bunga api untuk pembakaran campuran bahan bakar dan udara yang telah terkompresi sehingga akan timbul panas dan terjadi pemuaian gas tersebut, yang kemudian akan menaikkan tekanan di dalam silinder. Akibat tekanan ini torak terdorong kebawah yang berarti terjadi langkah usaha. Secara bersamaan akan terjadi pula proses pembuangan, yaitu pada saat torak telah sampai pada lubang buang maka gas yang bertekanan ini akan keluar dari silinder melalui lubang buang buang tersebut. Pada saat torak bergerak kebawah maka terjadi penyempitan ruang di bawah torak yang sekaligus digunakan pompa pembilas untuk memompakan campuran bahan bakar ke dalam silinder.

  Semakin ke bawah maka torak akan sampai pada lubang bilas yang dihubungakan dengan ruang dibawah torak yang berisi campuran bahan bakar dengan udara yang telah sedikit dimampatkan oleh gerakan torak sendiri, sehingga campuran bahan bakar dengan udara tersebut akan masuk kedalam silinder melalui lubang bilas tersebut yang akan mendorong gas sisa pembakaran keluar dari dalam silinder. Proses ini akan berjalan terus sehingga torak sampai pada TMB dan bergerak ke atas kembali sampai torak penutup lubang isap atau lubang bilas dan lubang buang.

  Pada saat lubang bilas telah tertutup dan lubang buang masih terbuka, proses pembuangan masih terjadi yang berarti sebagian kecil gas baru yang baru masuk ke dalam silinder akan ikut terbuang. Setelah kedua lubang tersebut tertutup maka terjadilah langkah kompresi dimana campuran bahan bakar dan udara yang ada dalam silinder dimampatkan oleh gerakan torak menuju TMA yang selanjutnya akan mengulang proses pembakaran dan seterusnya, yang berarti untuk memenuhi satu siklus hanya diperlukan satu kali putaran poros engkol.

  Silinder Torak Batang torak Poros engkol

  

Gambar 2-2. Torak dari mekanisme engkol.

  (Sumber: Wiranto Arismunandar,Motor Bakar Torak, hal 15) Pada saat torak begerak ke TMA dan bagian bawah torak telah meninggalkan lubang pemasukan, campuran bahan bakar dan udara akan masuk kedalam karakter yaitu bagian bawah silinder karena pada bagian tersebut terjadi penurunan tekanan hingga lebih rendah dari tekanan udara luar, yang selanjutnya proses ini akan berlangsung berulang pada saat torak bergerak ke TMA. Kalau dilihat sepintas maka motor 2 langkah akan menghasilkan tenaga dua kali lipat dari motor 4 langkah dengan ukuran yang sama. Namun pada kenyataannya tidak, dikarenakan pembuangan gas bekas dan sisa pembakaran tidak bisa benar-benar bersih karena sebagian gas bekas akan bercampur dengan gas baru. Gas bekas yang tertinggal dalam silinder akan mengurangi jumlah gas baru yang masuk ke dalam silinder, akibatnya tenaga yang dihasilkan pun akan berkurang dibandingkan bila silinder terisi penuh dengan gas baru. Namun untuk ukuran yang sama , motor 2 langkah akan menghasilkan tenaga yang relative lebih besar daripada motor 4 langkah.

   Gambar 2-3. Proses Kerja Motor 2 langkah

  (Sumber: Wardan Suyanto, Teori Motor Bensin, hal 26)

  2. 3 Pelumasan

  Pelumasan pada motor adalah hal yang sangat penting agar motor tetap dapat bekerja dengan baik tanpa ada bagian mesin yang rusak karena gesekan.

  Memang gesekan tidak dapat dihilangkan sama sekali, tetapi harus dikurangi sampai serendah mungkin agar tidak merusak bagian motor dan tidak mengurangi tenaga yang dihasilkan. Apabila motor beroperasi tanpa ada pelumasan sama sekali, barangkali akan bertahan beberapa menit saja dan kemudian akan macet, karena bagian yang bergesekan menjadi leleh dan menyatu sehingga tidak dapat bergerak lagi. Oleh karena itu pelumasan pada motor harus diperhatikan baik sisitem pelumasan atau jenis pelumas yang digunakan.

  Pelumas merupakan campuran hidrokarbon ( yang merupakan bahan dasar / base-stock ) yang ditambah dengan zat-zat kimia tertentu yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas pelumas tersebut. Zat-zat tersebut disebut dengan zat

  

aditif. Pelumas diperoleh melalui proses destilasi dari minyak bumi. Pelumas

  modern merupakan cairan yang kompleks, sebagaimana juga fungsi-fungsinya antara lain:

  1. Menghalangi kontak logam yang dapat menyebabkan aus

  2. Menghambat hilangnya energi yang hilang karena gesekan berlebih

  3. Mencegah serangan kimia terhadap logam

  4. Mendispersikan pengotor agar tidak terjadi pengendapan

  5. Mendinginkan onderdil mesin terutama piston

  6. Menjaga agar pelumas itu sendiri tidak mengurai / rusak Dari berbagai fungsi tersebut diatas maka pelumas harus memiliki sifat tahan uji liat. Hal penting yang harus diperhatikan dalam pemilihan pelumas adalah

  

viskositas atau kekentalan pelumas. Viskositas adalah ukuran tahanan yang

  dialami manakala suatu lapisan cairan bergerak relative terhadap lapisan berikutnya. Makin viskos, maka akan semakin besar tahanan internal atas gerak.

  Viskositas ini nantinya juga akan menentukan tebal lapisan film pada permukaan logam yang akan mencegah keausan. Viskositas dipengaruhi oleh tiga hal utama yaitu; komposisi pelumas, suhu dan tekanan.

  Viskositas pelumas akan menurun bila suhu meningkat. Oleh karena itu viskositas pelumas harus dipilih mana yang paling sesuai. Akibat yang ditimbulkan biala terjadi kesalahan dalam pemilihan pelumas dari faktor viskositas antara lain: * Bila pelumas terlalu kental, akan berakibat seretan mesin meningkat.

  Akibatnya;

  a. Mengganggu start

  b. Mengurangi daya dan efisiensi pendinginan mesin

  c. Meningkatkan konsumsi bahan bakar

  d. Memperbesar aus

  e. Mempertinggi suhu operasi

• Bila pelumas terlalu encer akan berakibat :

b. Bocoran pelumas bertambah

  a. Boros bahan bakar

  c. Suara mesin bertambah bising

  d. Gesekan akibat kontak antara logam meningkat e. Ausan meningkat.

  Gambar 2-4. Hubungan Viskositas minyak dan temperature

  (Sumber: Wardan Suyanto, ,Teori Motor Bensin, hal 412) Adapun jenis zat aditif yang sering ditambahkan pada bahan dasar adalah sebagai berikut:

• Zat pencegah karat ( Corrossion inhibitor )
• Zat penambah ketahanan tekanan tinggi
• Zat anti buih
• Zat peningkat indeks kekentalan ( Viscosity index improver )
• Zat pengurang gesekan ( Energy conserving )

  2. 3. 1 Pelumas (oli samping)