Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Campuran Hi-Cester dengan Solar
ANALISA PERFORMANSI MOTOR BAKAR DIESEL
MENGGUNAKAN CAMPURAN HI-CESTER
DENGAN SOLAR
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
YUDIKA KEDEMUN BANUREA
NIM. 110421004
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Populasi manusia yang semakin bertambah di bumi dan semakin menipisnya
sumber daya minyak menjadi sekian dari banyak hal yang mendorong kita untuk
melakukan penelitian dan pengembangan terhadap sumber energi terbarukan
(renewable energy), salah satunya yang memiliki potensi adalah penggunaan
aditif biofuel yang digunakan sebagai campuran bahan bakar motor bakar.
Penambahan Hi-Cester terhadap solar dapat memaksimalkan angka setan bahan
bakar solar sehingga nilai kalor bahan bakar solar semakin tinggi. Penelitian ini
bertujuan untuk menganalisa performansi mesin diesel TD 111 Four Stroke
Engine dengan menggunakan bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester dengan
variasi campuran 1, 2, 3, 4, 5 ml untuk tiap liter solar. Selain itu, penelitian ini
juga akan menganalisa emisi gas buang dari hasil pembakaran dengan bahan
bakar campuran solar dan Hi-Cester. Daya dan torsi mesin mengalami
peningkatan untuk bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester dibanding daya dan
torsi mesin pada saat menggunakan bahan bakar solar. SFC mesin lebih rendah
setelah menggunakan bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester. Nilai AFR
tertinggi yaitu pada pembebanan 4,5 kg bahan bakar solar + 3 ml Hi-Cester
sebesar 56,70. Efisiensi volumetris lebih rendah setelah menggunakan bahan
bakar campuran solar dan Hi-Cester, sedangkan efisiensi thermal aktual nya lebih
tinggi. Untuk emisi gas buangnya, opacity gas buang pada saat menggunakan
bahan bakar solar yaitu sebesar 28,5 % pada pembebanan 3,5 kg dan 24,06 %
pada pembebanan 4,5 kg. Opacity mengalami penurunan 40 % setelah
menggunakan bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester, Kadar CO yaitu
berkisar 0,05-0,06, kadar HC menurun setelah menggunakan bahan bakar
campuran solar dan Hi-Cester.
Kata kunci : Motor bakar diesel, solar, biofuel vitamin, Hi-Cester .
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
In recent years, the increasing of human population and the depletion of fuel
resources have encouraged us to do research an depelop the renewable resources
(renewable energy), one of the development of renewable energy that has great
potential is the biofuel additive. Biofuel aditive is used as a fuel mixture for diesel
engine’s. The addition of Hi-Cester to be able to maximize the number of Satan
solar diesel fuel so that the calorific value of diesel fuel higher. The purpose of
this research is to analize the performance of diesel engine TD 111 Four Stroke
Engine by using a mixture of diesel fuel and Hi-Cester with some variations of
volume (1,2,3,4,5 ml) were added to each litre of diesel. In the other hand, this
research will analize the exhausting emission that used the mixture of diesel fuel
and Hi-Cester. Power and engine torque increased to a mixture of diesel fuel and
Hi-Cester than the power and torque of the engine when using diesel fuel. SFC
value of the engine becomes lower by using the mixture of diesel fuel and HiCester. The highest value of AFR on loading of 4,5 kg of diesel fuel+ 3 ml HiCester is 56,70. The volumetric efficiency is lower by using the mixture of diesel
fuel and Hi-Cester, where as the thermal actual efficiency is higher. About the
exhausting emission , its opacity is lower by using the mixture of diesel fuel and
Hi-Cester. Exhaust gas opacity when using diesel fuel in the amount of 28.5% in
the imposition of 3.5 kg and 24.06% in the imposition of 4.5 kg. Opacity
decreased 40% after using a mixture of diesel fuel and Hi-Cester. The level of CO
is about from 0,05-0,06 and HC level decreased.
Keywords: Diesel engine, solar, biofuels vitamins, Hi-Cester.
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan kasih karunia-Nya yang telah memberi kekuatan, kesehatan dan segala
sesuatu yang penulis terima dari-Nya yang begitu besar dan berharga bagi
kehidupan penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi dengan baik dan tepat
pada waktunya.
Skripsi
yang
berjudul
“ANALISA
PERFORMANSI
MOTOR
BAKAR DIESEL MENGGUNAKAN CAMPURAN HI-CESTER DENGAN
SOLAR“ disusun untuk menyelesaikan pendidikan guna meraih gelar Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini penulis telah banyak
menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik secara langsung
maupun secara tidak langsung, dan pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan rasa terima kasih kepada:
1.
Bapak Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran di dalam memberikan pengarahan
dalam penyusunan skripsi ini;
2.
Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
3.
Bapak Ir. Syahrul Abda, M.Sc, selaku koordinator Program Pendidikan
Sarjana Ekstensi Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara;
4.
Bapak Tulus B Sitorus,ST.MT dan Bapak Suprianto,ST.MT Selaku dosen
pembanding yang telah membimbing penulis dalam menyempurnakan Skripsi
ini.
5.
Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara;
6.
Staf
Laboratorium
Motor
Bakar
(B’Suprihatin,
B’Andre)
&
Staf
Perpustakaan Teknik Mesin (B’Lilik) yang sudah memfasilitasi Penulis
selama Pengujian dan Pengerjaan Skripsi ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
7.
Orang tua penulis yang selama ini telah banyak memberikan dukungan,
dorongan, nasihat, kasih sayang, doa serta dana;
8.
R. Sikettang, S.Pd
Buat adik penulis yang selalu memberikan semangat;
9.
E. Banurea
Robahanas Banurea
Dommasehate Br. Banurea
Imelda Mitambahna Br. Banurea
David Njuahmo Banurea
Keluarga besar yang telah memberikan semangat;
10. Teman satu Kost Rejoice Camp dan KMKS yang telah banyak mendukung di
dalam Doa & Semangat.
11. Teman-teman mahasiswa teknik mesin (Haryston Karolus Sitepu, Ronal
Karosekali, Alex Sebayang, Gibran, Parlindungan Hasibuan, Gunung
Sinambela, Andre Siahaan , Kevin Purba, Kaprianto Manullang) dan semua
teman teman Teknik mesin Ekstensi dan Mesin Reguler yang tidak dapat
disebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan dan inspirasi
selama masa kuliah dan selama penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih belum sempurna.
Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun
dari para pembaca.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
Mei 2014
Penulis,
Yudika Kedemun Banurea
NIM. 110421004
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii
DAFTAR ISI ........................................................................................................v
DAFTAR TABEL ...............................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
NOTASI DAN SATUAN ................................................................................... xi
BAB 1. PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1
1.2. Tujuan ......................................................................................... 1
1.3. Batasan Masalah ......................................................................... 2
1.4. Manfaat ....................................................................................... 3
1.5. Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................. 3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 5
2.1. Performansi Motor Diesel .......................................................... 5
2.1.1. Torsi Dan Daya ............................................................... 5
2.1.2. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
(Specific Fuel Consumption) .......................................... 6
2.1.3. Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) ....... 6
2.1.4. Efisiensi Volumetris (Volumetric Efficiency) ................. 7
2.1.5. Efisiensi Thermal (Thermal Efficiency) ......................... 8
2.2. Teori Pembakaran ....................................................................... 9
2.3. Siklus Diesel ............................................................................... 10
2.4. Proses Pembakaran Mesin Diesel ............................................... 13
2.5. Bahan Bakar Diesel .................................................................... 14
2.6. Bio Fuel Vitamin Hi-Cester ......................................................... 16
v
Universitas Sumatera Utara
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 19
3.1. Waktu dan Tempat Pengujian .................................................... 19
3.2. Alat dan Bahan ........................................................................... 19
3.3. Metode Pengumpulan Data ........................................................ 23
3.4. Metode Pengolahan Data ............................................................ 23
3.5. Pengamatan dan Tahap Pengujian……………………………….23
3.6. Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar…………………...24
3.7. Prosedur pengujian Performansi Motor Diesel .......................... 27
3.8. Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ........................................ 29
BAB 4. ANALISA DATA ............................................................................... 30
4.1. Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ........................................... 30
4.2. Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ............................... 32
4.2.1. Torsi ................................................................................ 32
4.2.2. Daya Aktual ..................................................................... 37
4.2.3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ......................... 43
4.2.4. Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ................................... 48
4.2.5. Efisiensi Volumetrik ....................................................... 53
4.2.6. Efisiensi Thermal Aktual ................................................ 58
4.3. Pengujian Kadar Emisi Gas Buang ............................................ 63
4.3.1. Kadar Hidro Karbon (HC) Dalam Gas Buang ................ 63
4.3.2. Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang ....... 65
4.3.3. Kadar Ovacity (OP) Dalam Gas Buang .......................... 66
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 68
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 68
5.2. Saran ........................................................................................... 69
DAFTAR PUSTAKA
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
2.1.
Karakteristik Mutu Solar ..................................................... 16
Tabel
4.1.
Hasil Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ........................... 31
Tabel
4.2.
Torsi dengan Bahan Bakar Solar .........................................32
Tabel
4.3.
Torsi dengan Bahan Bakar Solar + 1 ml Hi-Cester ............. 33
Tabel
4.4.
Torsi dengan bahan bakar solar + 2 ml Hi-Cester ................ 33
Tabel
4.5.
Torsi dengan bahan bakar solar + 3 ml Hi-Cester ............... 34
Tabel
4.6.
Torsi dengan bahan bakar solar + 4 ml Hi Cester ............... 34
Tabel
4.7.
Torsi dengan bahan bakar solar + 5 ml Hi-Cester ............... 35
Tabel
4.8.
Daya yang dihasilkan Bahan Bakar Solar ........................... 40
Tabel
4.9
Daya yang dihasilkan Solar + 1 ml Hi-Cester .................... 40
Tabel
4.10
Daya yang dihasilkan Solar + 2 ml Hi-Cester .................... 40
Tabel
4.11
Daya yang dihasilkan Solar + 3 ml Hi-Cester .................... 41
Tabel
4.12
Daya yang dihasilkan Solar + 4 ml Hi-Cester .................... 41
Tabel
4.13
Daya yang dihasilkan Solar + 5 ml Hi-Cester .................... 41
Tabel
4.14
SFC Bahan Bakar Solar ...................................................... 45
Tabel
4.15
SFC Bahan Bakar Solar + 1 ml Hi-Cester ………………….45
Tabel
4.16
SFC Bahan Bakar Solar + 2 ml Hi-Cester ………………….45
Tabel
4.17
SFC Bahan Bakar Solar + 3 ml Hi-Cester ………………….46
Tabel
4.18
SFC Bahan Bakar Solar + 4 ml Hi-Cester ………………….46
Tabel
4.19
SFC Bahan Bakar Solar + 5 ml Hi-Cester ………………….46
Tabel
4.20
AFR dengan Bahan Bakar Solar……….. ………………….50
Tabel
4.21
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 1 ml Hi-Cester……...….51
Tabel
4.22
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 2 ml Hi-Cester……...….51
Tabel
4.23
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 3 ml Hi-Cester……...….51
Tabel
4.24
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 4 ml Hi-Cester……...….52
Tabel
4.25
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 5 ml Hi-Cester……...….52
Tabel
4.26
Efisiensi Volumetrik Solar……………………….……...….55
Tabel
4.27
Efisiensi Volumetrik Solar + 1 ml Hi-Cester…………...….55
Tabel
4.28
Efisiensi Volumetrik Solar + 2 ml Hi-Cester…………...….56
Tabel
4.29
Efisiensi Volumetrik Solar + 3 ml Hi-Cester…………...….56
vii
Universitas Sumatera Utara
Tabel
4.30
Efisiensi Volumetrik Solar + 4 ml Hi-Cester…………...….56
Tabel
4.31
Efisiensi Volumetrik Solar + 5 ml Hi-Cester…………...….57
Tabel
4.32
Efisiensi Thermal Aktual Solar……………..…………...…59
Tabel
4.33
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 1 ml Hi-Cester…..…..….60
Tabel
4.34
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 2 ml Hi-Cester…..…..….60
Tabel
4.35
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 3 ml Hi-Cester…..…..….60
Tabel
4.36
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 4 ml Hi-Cester…..….......61
Tabel
4.37
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 5 ml Hi-Cester…..….......61
Tabel
4.38
Kadar HC beban 3,5 dan 4,5 kg putaran 3000 rpm..…...….63
Tabel
4.39
Kadar CO beban 3,5 dan 4,5 kg putaran 3000 rpm..…...….65
Tabel
4.40
Kadar Opacity (OP) Motor Bakar Diesel……….....…...….67
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Grafik Siklus Diesel ............................................................ 11
Gambar 2.2.
Grafik Proses Pembakaran Mesin Diesel ............................ 13
Gambar 2.3.
Bio Fuel Vitamin Hi Chester ............................................... 17
Gambar 3.1.
Tecquipment TD 111 Four Stroke Diesel Engine ............... 19
Gambar 3.2.
Tecquipment TD 115 MK II ............................................... 20
Gambar 3.3.
I.C Engine Instrumentation ................................................. 20
Gambar 3.4.
Hesbon Opacity Smokemeter HD-410 ................................. 21
Gambar 3.5.
Hesbon Automotive Emission Analizer HG-510 .................. 21
Gambar 3.6.
Stopwatch ............................................................................. 22
Gambar 3.7.
Beaker glass .......................................................................... 22
Gambar 3.8.
Gelas Ukur ............................................................................ 23
Gambar 3.9.
Bom Kalorimeter .................................................................. 25
Gambar 3.10.
Diagram Alir Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ............... 26
Gambar 3.11.
Diagram Alir Pengujian Performansi Motor Diesel ............. 28
Gambar 3.12.
Diagram Alir Pengujian Emisi Gas Buang........................... 29
Gambar 4.1.
Grafik Torsi VS Putaran, Beban 3.5 kg ............................... 35
Gambar 4.2.
Grafik Torsi VS Putaran, Beban 4.5 kg ............................... 36
Gambar 4.3.
Kurva Viscous Flow meter ................................................... 38
Gambar 4.4.
Grafik Daya VS Putaran, Beban 3.5 kg ............................... 42
Gambar 4.5.
Grafik Daya VS Putaran, Beban 4.5 kg............................... 42
Gambar 4.6.
Grafik SFC VS Putaran , beban 3.5 kg ............................... 47
Gambar 4.7.
Grafik SFC VS Putaran, Beban 4.5 kg ................................. 47
Gambar 4.8.
Kurva Viscous Flow Meter Calibration ............................. 49
Gambar 4.9.
Grafik AFR VS Putaran, Beban 3.5 kg ............................... 52
Gambar 4.10.
Grafik AFR VS Putaran , Beban 4.5 kg .............................. 53
Gambar 4.11.
Grafik Efisiensi Volumetrik vs Putaran, Beban 3.5 kg ...... 57
Gambar 4.12.
Grafik Efisiensi Volumetrik vs Putaran, Beban 4.5 kg ........ 58
Gambar 4.13.
Grafik Efisiensi Thermal Aktual VS Putaran,
Beban 3.5 kg ........................................................................ 62
Gambar 4.14.
Grafik Efisiensi Thermal Aktual VS Putaran,
Beban 4.5 kg ........................................................................ 62
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15.
Grafik Kadar Hidro Karbon (HC) VS Putaran .................... 64
Gambar 4.16.
Grafik Kadar Karbon Monoksida (CO) VS Putaran ........... 66
Gambar 4.17.
Grafik Kadar Ovacity (OP) VS Putaran .............................. 67
x
Universitas Sumatera Utara
NOTASI DAN SATUAN
SIMBOL
ARTI
SATUAN
HHV
= Nilai kalor atas (High heating value)
kJ/Kg
LHV
= Nilai kalor bawah (Low heating value)
kJ/Kg
T1
= Temperatur awal sebelum penyalaan
O
T2
= Temperatur akhir sesudah penyalaan
O
CV
= Panas jenis
T
= Torsi
Nm
n
= Putaran
rpm
PB
= Daya
kW
Vf
= Volume bahan bakar
mL
sfc
= Konsumsi bahan bakar spesifik
g/kW.h
ṁf
= Laju aliran massa bahan bakar
kg/jam
AFR
C
C
kJ/Kg OC
= Air Fuel Ratio
m3
Vs
= Volume langkah torak
ρa
= Kerapatan udara
kg/mm3
ṁa
= Laju aliran massa udara
kg/jam
ηv
= Modulus Elastisitas
%
ηb
= Efisiensi Thermal
%
xi
Universitas Sumatera Utara
MENGGUNAKAN CAMPURAN HI-CESTER
DENGAN SOLAR
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
YUDIKA KEDEMUN BANUREA
NIM. 110421004
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Populasi manusia yang semakin bertambah di bumi dan semakin menipisnya
sumber daya minyak menjadi sekian dari banyak hal yang mendorong kita untuk
melakukan penelitian dan pengembangan terhadap sumber energi terbarukan
(renewable energy), salah satunya yang memiliki potensi adalah penggunaan
aditif biofuel yang digunakan sebagai campuran bahan bakar motor bakar.
Penambahan Hi-Cester terhadap solar dapat memaksimalkan angka setan bahan
bakar solar sehingga nilai kalor bahan bakar solar semakin tinggi. Penelitian ini
bertujuan untuk menganalisa performansi mesin diesel TD 111 Four Stroke
Engine dengan menggunakan bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester dengan
variasi campuran 1, 2, 3, 4, 5 ml untuk tiap liter solar. Selain itu, penelitian ini
juga akan menganalisa emisi gas buang dari hasil pembakaran dengan bahan
bakar campuran solar dan Hi-Cester. Daya dan torsi mesin mengalami
peningkatan untuk bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester dibanding daya dan
torsi mesin pada saat menggunakan bahan bakar solar. SFC mesin lebih rendah
setelah menggunakan bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester. Nilai AFR
tertinggi yaitu pada pembebanan 4,5 kg bahan bakar solar + 3 ml Hi-Cester
sebesar 56,70. Efisiensi volumetris lebih rendah setelah menggunakan bahan
bakar campuran solar dan Hi-Cester, sedangkan efisiensi thermal aktual nya lebih
tinggi. Untuk emisi gas buangnya, opacity gas buang pada saat menggunakan
bahan bakar solar yaitu sebesar 28,5 % pada pembebanan 3,5 kg dan 24,06 %
pada pembebanan 4,5 kg. Opacity mengalami penurunan 40 % setelah
menggunakan bahan bakar campuran solar dan Hi-Cester, Kadar CO yaitu
berkisar 0,05-0,06, kadar HC menurun setelah menggunakan bahan bakar
campuran solar dan Hi-Cester.
Kata kunci : Motor bakar diesel, solar, biofuel vitamin, Hi-Cester .
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
In recent years, the increasing of human population and the depletion of fuel
resources have encouraged us to do research an depelop the renewable resources
(renewable energy), one of the development of renewable energy that has great
potential is the biofuel additive. Biofuel aditive is used as a fuel mixture for diesel
engine’s. The addition of Hi-Cester to be able to maximize the number of Satan
solar diesel fuel so that the calorific value of diesel fuel higher. The purpose of
this research is to analize the performance of diesel engine TD 111 Four Stroke
Engine by using a mixture of diesel fuel and Hi-Cester with some variations of
volume (1,2,3,4,5 ml) were added to each litre of diesel. In the other hand, this
research will analize the exhausting emission that used the mixture of diesel fuel
and Hi-Cester. Power and engine torque increased to a mixture of diesel fuel and
Hi-Cester than the power and torque of the engine when using diesel fuel. SFC
value of the engine becomes lower by using the mixture of diesel fuel and HiCester. The highest value of AFR on loading of 4,5 kg of diesel fuel+ 3 ml HiCester is 56,70. The volumetric efficiency is lower by using the mixture of diesel
fuel and Hi-Cester, where as the thermal actual efficiency is higher. About the
exhausting emission , its opacity is lower by using the mixture of diesel fuel and
Hi-Cester. Exhaust gas opacity when using diesel fuel in the amount of 28.5% in
the imposition of 3.5 kg and 24.06% in the imposition of 4.5 kg. Opacity
decreased 40% after using a mixture of diesel fuel and Hi-Cester. The level of CO
is about from 0,05-0,06 and HC level decreased.
Keywords: Diesel engine, solar, biofuels vitamins, Hi-Cester.
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan kasih karunia-Nya yang telah memberi kekuatan, kesehatan dan segala
sesuatu yang penulis terima dari-Nya yang begitu besar dan berharga bagi
kehidupan penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi dengan baik dan tepat
pada waktunya.
Skripsi
yang
berjudul
“ANALISA
PERFORMANSI
MOTOR
BAKAR DIESEL MENGGUNAKAN CAMPURAN HI-CESTER DENGAN
SOLAR“ disusun untuk menyelesaikan pendidikan guna meraih gelar Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini penulis telah banyak
menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik secara langsung
maupun secara tidak langsung, dan pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan rasa terima kasih kepada:
1.
Bapak Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran di dalam memberikan pengarahan
dalam penyusunan skripsi ini;
2.
Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
3.
Bapak Ir. Syahrul Abda, M.Sc, selaku koordinator Program Pendidikan
Sarjana Ekstensi Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara;
4.
Bapak Tulus B Sitorus,ST.MT dan Bapak Suprianto,ST.MT Selaku dosen
pembanding yang telah membimbing penulis dalam menyempurnakan Skripsi
ini.
5.
Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara;
6.
Staf
Laboratorium
Motor
Bakar
(B’Suprihatin,
B’Andre)
&
Staf
Perpustakaan Teknik Mesin (B’Lilik) yang sudah memfasilitasi Penulis
selama Pengujian dan Pengerjaan Skripsi ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
7.
Orang tua penulis yang selama ini telah banyak memberikan dukungan,
dorongan, nasihat, kasih sayang, doa serta dana;
8.
R. Sikettang, S.Pd
Buat adik penulis yang selalu memberikan semangat;
9.
E. Banurea
Robahanas Banurea
Dommasehate Br. Banurea
Imelda Mitambahna Br. Banurea
David Njuahmo Banurea
Keluarga besar yang telah memberikan semangat;
10. Teman satu Kost Rejoice Camp dan KMKS yang telah banyak mendukung di
dalam Doa & Semangat.
11. Teman-teman mahasiswa teknik mesin (Haryston Karolus Sitepu, Ronal
Karosekali, Alex Sebayang, Gibran, Parlindungan Hasibuan, Gunung
Sinambela, Andre Siahaan , Kevin Purba, Kaprianto Manullang) dan semua
teman teman Teknik mesin Ekstensi dan Mesin Reguler yang tidak dapat
disebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan dan inspirasi
selama masa kuliah dan selama penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih belum sempurna.
Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun
dari para pembaca.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
Mei 2014
Penulis,
Yudika Kedemun Banurea
NIM. 110421004
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii
DAFTAR ISI ........................................................................................................v
DAFTAR TABEL ...............................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
NOTASI DAN SATUAN ................................................................................... xi
BAB 1. PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1
1.2. Tujuan ......................................................................................... 1
1.3. Batasan Masalah ......................................................................... 2
1.4. Manfaat ....................................................................................... 3
1.5. Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................. 3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 5
2.1. Performansi Motor Diesel .......................................................... 5
2.1.1. Torsi Dan Daya ............................................................... 5
2.1.2. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
(Specific Fuel Consumption) .......................................... 6
2.1.3. Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) ....... 6
2.1.4. Efisiensi Volumetris (Volumetric Efficiency) ................. 7
2.1.5. Efisiensi Thermal (Thermal Efficiency) ......................... 8
2.2. Teori Pembakaran ....................................................................... 9
2.3. Siklus Diesel ............................................................................... 10
2.4. Proses Pembakaran Mesin Diesel ............................................... 13
2.5. Bahan Bakar Diesel .................................................................... 14
2.6. Bio Fuel Vitamin Hi-Cester ......................................................... 16
v
Universitas Sumatera Utara
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 19
3.1. Waktu dan Tempat Pengujian .................................................... 19
3.2. Alat dan Bahan ........................................................................... 19
3.3. Metode Pengumpulan Data ........................................................ 23
3.4. Metode Pengolahan Data ............................................................ 23
3.5. Pengamatan dan Tahap Pengujian……………………………….23
3.6. Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar…………………...24
3.7. Prosedur pengujian Performansi Motor Diesel .......................... 27
3.8. Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ........................................ 29
BAB 4. ANALISA DATA ............................................................................... 30
4.1. Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ........................................... 30
4.2. Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ............................... 32
4.2.1. Torsi ................................................................................ 32
4.2.2. Daya Aktual ..................................................................... 37
4.2.3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ......................... 43
4.2.4. Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ................................... 48
4.2.5. Efisiensi Volumetrik ....................................................... 53
4.2.6. Efisiensi Thermal Aktual ................................................ 58
4.3. Pengujian Kadar Emisi Gas Buang ............................................ 63
4.3.1. Kadar Hidro Karbon (HC) Dalam Gas Buang ................ 63
4.3.2. Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang ....... 65
4.3.3. Kadar Ovacity (OP) Dalam Gas Buang .......................... 66
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 68
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 68
5.2. Saran ........................................................................................... 69
DAFTAR PUSTAKA
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
2.1.
Karakteristik Mutu Solar ..................................................... 16
Tabel
4.1.
Hasil Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ........................... 31
Tabel
4.2.
Torsi dengan Bahan Bakar Solar .........................................32
Tabel
4.3.
Torsi dengan Bahan Bakar Solar + 1 ml Hi-Cester ............. 33
Tabel
4.4.
Torsi dengan bahan bakar solar + 2 ml Hi-Cester ................ 33
Tabel
4.5.
Torsi dengan bahan bakar solar + 3 ml Hi-Cester ............... 34
Tabel
4.6.
Torsi dengan bahan bakar solar + 4 ml Hi Cester ............... 34
Tabel
4.7.
Torsi dengan bahan bakar solar + 5 ml Hi-Cester ............... 35
Tabel
4.8.
Daya yang dihasilkan Bahan Bakar Solar ........................... 40
Tabel
4.9
Daya yang dihasilkan Solar + 1 ml Hi-Cester .................... 40
Tabel
4.10
Daya yang dihasilkan Solar + 2 ml Hi-Cester .................... 40
Tabel
4.11
Daya yang dihasilkan Solar + 3 ml Hi-Cester .................... 41
Tabel
4.12
Daya yang dihasilkan Solar + 4 ml Hi-Cester .................... 41
Tabel
4.13
Daya yang dihasilkan Solar + 5 ml Hi-Cester .................... 41
Tabel
4.14
SFC Bahan Bakar Solar ...................................................... 45
Tabel
4.15
SFC Bahan Bakar Solar + 1 ml Hi-Cester ………………….45
Tabel
4.16
SFC Bahan Bakar Solar + 2 ml Hi-Cester ………………….45
Tabel
4.17
SFC Bahan Bakar Solar + 3 ml Hi-Cester ………………….46
Tabel
4.18
SFC Bahan Bakar Solar + 4 ml Hi-Cester ………………….46
Tabel
4.19
SFC Bahan Bakar Solar + 5 ml Hi-Cester ………………….46
Tabel
4.20
AFR dengan Bahan Bakar Solar……….. ………………….50
Tabel
4.21
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 1 ml Hi-Cester……...….51
Tabel
4.22
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 2 ml Hi-Cester……...….51
Tabel
4.23
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 3 ml Hi-Cester……...….51
Tabel
4.24
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 4 ml Hi-Cester……...….52
Tabel
4.25
AFR dengan Bahan Bakar Solar + 5 ml Hi-Cester……...….52
Tabel
4.26
Efisiensi Volumetrik Solar……………………….……...….55
Tabel
4.27
Efisiensi Volumetrik Solar + 1 ml Hi-Cester…………...….55
Tabel
4.28
Efisiensi Volumetrik Solar + 2 ml Hi-Cester…………...….56
Tabel
4.29
Efisiensi Volumetrik Solar + 3 ml Hi-Cester…………...….56
vii
Universitas Sumatera Utara
Tabel
4.30
Efisiensi Volumetrik Solar + 4 ml Hi-Cester…………...….56
Tabel
4.31
Efisiensi Volumetrik Solar + 5 ml Hi-Cester…………...….57
Tabel
4.32
Efisiensi Thermal Aktual Solar……………..…………...…59
Tabel
4.33
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 1 ml Hi-Cester…..…..….60
Tabel
4.34
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 2 ml Hi-Cester…..…..….60
Tabel
4.35
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 3 ml Hi-Cester…..…..….60
Tabel
4.36
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 4 ml Hi-Cester…..….......61
Tabel
4.37
Efisiensi Thermal Aktual Solar + 5 ml Hi-Cester…..….......61
Tabel
4.38
Kadar HC beban 3,5 dan 4,5 kg putaran 3000 rpm..…...….63
Tabel
4.39
Kadar CO beban 3,5 dan 4,5 kg putaran 3000 rpm..…...….65
Tabel
4.40
Kadar Opacity (OP) Motor Bakar Diesel……….....…...….67
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Grafik Siklus Diesel ............................................................ 11
Gambar 2.2.
Grafik Proses Pembakaran Mesin Diesel ............................ 13
Gambar 2.3.
Bio Fuel Vitamin Hi Chester ............................................... 17
Gambar 3.1.
Tecquipment TD 111 Four Stroke Diesel Engine ............... 19
Gambar 3.2.
Tecquipment TD 115 MK II ............................................... 20
Gambar 3.3.
I.C Engine Instrumentation ................................................. 20
Gambar 3.4.
Hesbon Opacity Smokemeter HD-410 ................................. 21
Gambar 3.5.
Hesbon Automotive Emission Analizer HG-510 .................. 21
Gambar 3.6.
Stopwatch ............................................................................. 22
Gambar 3.7.
Beaker glass .......................................................................... 22
Gambar 3.8.
Gelas Ukur ............................................................................ 23
Gambar 3.9.
Bom Kalorimeter .................................................................. 25
Gambar 3.10.
Diagram Alir Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ............... 26
Gambar 3.11.
Diagram Alir Pengujian Performansi Motor Diesel ............. 28
Gambar 3.12.
Diagram Alir Pengujian Emisi Gas Buang........................... 29
Gambar 4.1.
Grafik Torsi VS Putaran, Beban 3.5 kg ............................... 35
Gambar 4.2.
Grafik Torsi VS Putaran, Beban 4.5 kg ............................... 36
Gambar 4.3.
Kurva Viscous Flow meter ................................................... 38
Gambar 4.4.
Grafik Daya VS Putaran, Beban 3.5 kg ............................... 42
Gambar 4.5.
Grafik Daya VS Putaran, Beban 4.5 kg............................... 42
Gambar 4.6.
Grafik SFC VS Putaran , beban 3.5 kg ............................... 47
Gambar 4.7.
Grafik SFC VS Putaran, Beban 4.5 kg ................................. 47
Gambar 4.8.
Kurva Viscous Flow Meter Calibration ............................. 49
Gambar 4.9.
Grafik AFR VS Putaran, Beban 3.5 kg ............................... 52
Gambar 4.10.
Grafik AFR VS Putaran , Beban 4.5 kg .............................. 53
Gambar 4.11.
Grafik Efisiensi Volumetrik vs Putaran, Beban 3.5 kg ...... 57
Gambar 4.12.
Grafik Efisiensi Volumetrik vs Putaran, Beban 4.5 kg ........ 58
Gambar 4.13.
Grafik Efisiensi Thermal Aktual VS Putaran,
Beban 3.5 kg ........................................................................ 62
Gambar 4.14.
Grafik Efisiensi Thermal Aktual VS Putaran,
Beban 4.5 kg ........................................................................ 62
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15.
Grafik Kadar Hidro Karbon (HC) VS Putaran .................... 64
Gambar 4.16.
Grafik Kadar Karbon Monoksida (CO) VS Putaran ........... 66
Gambar 4.17.
Grafik Kadar Ovacity (OP) VS Putaran .............................. 67
x
Universitas Sumatera Utara
NOTASI DAN SATUAN
SIMBOL
ARTI
SATUAN
HHV
= Nilai kalor atas (High heating value)
kJ/Kg
LHV
= Nilai kalor bawah (Low heating value)
kJ/Kg
T1
= Temperatur awal sebelum penyalaan
O
T2
= Temperatur akhir sesudah penyalaan
O
CV
= Panas jenis
T
= Torsi
Nm
n
= Putaran
rpm
PB
= Daya
kW
Vf
= Volume bahan bakar
mL
sfc
= Konsumsi bahan bakar spesifik
g/kW.h
ṁf
= Laju aliran massa bahan bakar
kg/jam
AFR
C
C
kJ/Kg OC
= Air Fuel Ratio
m3
Vs
= Volume langkah torak
ρa
= Kerapatan udara
kg/mm3
ṁa
= Laju aliran massa udara
kg/jam
ηv
= Modulus Elastisitas
%
ηb
= Efisiensi Thermal
%
xi
Universitas Sumatera Utara