MOTOR BAKAR PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN ALKOHOL 96 PADA BENSIN TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR OTTO SKRIPSI Skripsi Ini Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Universitas Sumatera Utara

MOTOR BAKAR

PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN ALKOHOL 96% PADA BENSIN
TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR OTTO

SKRIPSI
Skripsi Ini Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

MONANG BUTAR BUTAR
NIM. 100421020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
rahmat dan karunia-Nya yang telah memberikan kesehatan, kesempatan dan
pengetahuan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas
Sarjana ini.
Adapun laporan tugas Sarjana ini berjudul “Pengaruh Variasi
Penambahan Alkohol 96% Pada Bensin Terhadap Unjuk Kerja Motor
Penulisan Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus

Otto”.

menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Dalam skripsi ini akan dibahas tentang bagaimana pengaruh variasi
penambahan alkohol 96% pada bensin terhadap unjuk kerja motor bensin empat
langkah empat silinder dengan parameter Torsi dan Daya, Konsumsi Bahan Bakar
Spesifik, Rasio Udara Bahan Bakar, Efisiensi Volumetris, dan Efisiensi Thermal

Brake.
Dalam menyelesaikan laporan tugas Sarjana ini penulis banyak mengalami
kesulitan, namun berkat usaha penulis dan bantuan pihak lain baik berupa material
maupun pemikiran baik secara langsung maupun tidak langsung, akhirnya laporan
tugas Sarjana ini dapat diselesaikan, dan sudah sepantasnya bagi penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1.

Dr.-Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri, Ketua Departemen Teknik Mesin;

2.

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc., Dosen Pembimbing penulis.

3.

Ir. M. Syahril Gultom, M. T., Dosen Penguji 1.

4.

Tulus Burhanuddin Sitorus, S. T., M. T., Dosen Penguji 2.

5.

Seluruh Dosen dan Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.

6.

Staf Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin USU,
“Bang Atin” yang telah banyak membantu dan membimbing penulis
selama penelitian ini berlangsung.

7.

Ayah dan Ibu yang selalu mendoakan, memberikan semangat dan
bantuan baik secara moril maupun material kepada penulis sejak awal
perkuliahan hingga selesai laporan tugas akhir ini, yaitu: B. Butar
Butar dan T. Br Simanjuntak.

8.

Pacarku tercinta yang selalu mendoakan penulis dan memberikan
dukungan kepada penulis, yaitu Normauli br. Malau, AM.Keb.

9.

Rekan-rekan mahasiswa yang turut membantu dalam menyelesaikan
laporan tugas akhir ini terutama Parade Holmes Nainggolan.

10. Adik-adikku tersayang yang terus mendukung dan mendoakan
penulis, yaitu: Agus Roy Butar Butar, S. T. P., Fitri Jelita Butar Butar,
A.M. Keb., dan Evita Butar Butar.
11. Dan semua pihak yang turut membantu dalam penulisan laporan tugas
akhir ini yang namanya tidak bisa penulis tuliskan satu-persatu.
Walaupun penulis sudah berusaha semaksimal mungkin, namun penulis
menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna. Oleh sebab itu penulis
mengharapkan kritikan dan saran yang sifatnya mengarah kepada kesempurnaan
laporan tugas akhir ini.
Akhir kata penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini ada

manfaatnya bagi siapa saja yang membacanya, baik itu sebagai bahan masukan
maupun sebagai bahan perbandingan.

Medan, 12 Agustus 2013
Penulis,

Monang Butar Butar
NIM : 100421020

ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan alkohol 96% ke
premium terhadap unjuk kerja motor otto. Metode yang digunakan dalam
penelitian ini adalah metode eksperimen. Pemilihan metode ini disesuaikan
dengan tujuan penelitian yaitu untuk membandingkan unjuk kerja mesin yang
meliputi Torsi, Daya, Konsumsi Bahan Bakar Spesifik, Rasio Udara Bahan Bakar,
Efisiensi Volumetris, dan Efisiensi Thermal Brake pada mesin bensin Empat
Langkah Empat Silinder dengan menggunakan bahan bakar premium tanpa
alkohol 96% dengan bahan bakar premium dicampur alkohol 96% dengan variasi
penambahan 5%, 7%, dan 9%. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Motor
Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. Berdasarkan penelitian

ini diperoleh hasil yaitu daya yang dihasilkan oleh mesin berbahan bakar premium
murni masih lebih tinggi dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh mesin
berbahan bakar premium campuran alkohol 96%. Semakin meningkat kadar
alkohol dalam premium, maka daya akan semakin menurun, konsumsi bahan
bakar meningkat, efisiensi volumetris menurun, dan efisiensi thermal brake
semakin meningkat.
Kata Kunci : Mesin Otto, Unjuk Kerja, Premium, Alkohol 96%

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR …………………………………………………… i
ABSTRAK ..……………………………………………………………… iii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………

iv

DAFTAR TABEL ……………………………………………………… vii
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………… viii
DAFTAR NOTASI ……………………………………………………… ix

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

1.1 Latar Belakang.……….…………………………..…………… 1
1.2 Batasan Masalah ……………………………………………… 3
1.3 Tujuan Penelitian……………………………………………… 4
1.4 Manfaat Penelitian …………………………………………… 4
1.5 Sistematika Penulisan…….…………………………………… 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………… 6
2.1 Motor Bakar Torak ……..…………………………………… 6
2.2 Siklus Otto …………………………………………..…..…… 8
2.3 Prinsip Kerja Motor Bakar Empat Langkah ………………..… 10
2.4 Tinjauan Terhadap Unjuk Kerja Motor Bensin……………… 12
2.4.1 Torsi dan Daya …………………..……………..……… 13
2.4.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ……………………… 13

2.4.3 Perbandingan Udara Bahan Bakar ……………………

14

2.4.4 Efisiensi Volumetris …………...……………………….. 15
2.4.5 Efisiensi Thermal Brake ..………………….…………… 17

2.5 Nilai Kalor Bahan Bakar …………………...………………… 17
2.6 Alkohol …………………………………………………………19
2.7 Angka Oktan ………………………………………………… 20
2.8 Analisa Kesalahan / Ketakpastian dengan Metode Kline dan Mc
Clintock ……………………………………………………… 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN….....………………………… 23
3.1 Metode Penelitian …………………………………………… 23
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian…..……………………………… 23
3.3 Alat dan Bahan ………………………………………………

24

3.3.1 Alat ……………………………………………………… 24
3.3.2 Bahan …………………………………………………… 26
3.4 Variabel Penelitian …………………………………………… 28
3.5 Prosedur Pengujian …………………………………………… 29
3.5.1 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar …………… 29
3.5.2 Prosedur Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin ………… 31
3.6 Diagram Alir Pengujian ……………………………………… 35

3.6.1 Diagram Alir Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar……… 35
3.6.2 Diagram Alir Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin …… 36
BAB IV ANALISA DAN HASIL PENGUJIAN…………….………… 37
4.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar …………………………… 37

4.2 Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin………………………… 42
4.2.1 Torsi …………………………………………………….. 42
4.2.2 Daya ……………………………………………………

46

4.2.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ………………………… 49
4.2.4 Rasio Udara Bahan Bakar …………..…………………… 53
4.2.5 Efisiensi Volumetris ………………………………………57
4.2.6 Efisiensi Thermal Brake ………………………………… 60
4.3 Analisa Ketakpastian dengan Metode Kline dan Mc Clintock

63

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………………………………… 66

5.1 Kesimpulan …………………………………………………… 66
5.2 Saran ………………………………………………………… 71
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Bom Kalorimeter ……… 40
Tabel 4.2 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar
premium pada putaran yang bervariasi dan beban 10 kg……… 43
Tabel 4.3 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar
PA-5 pada putaran yang bervariasi dan beban 10 kg. ………… 43
Tabel 4.4 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar
PA-7 pada putaran yang bervariasi dab beban 10 kg ………… 43
Tabel 4.5 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar
PA-9 pada putaran yang bervariasi dan beban 10 kg…………… 44
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Daya ………………………………………… 47
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc) ………51
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Perbandingan Udara-Bahan Bakar (AFR) … 56
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Efisiensi Volumetris………………………

59

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal Brake…………………… 62
Tabel 5.1 Nilai Kalor Atas Bahan Bakar (HHV) ………………………… 68
Tabel 5.2 Hasil Pengujian Performansi pada kondisi maksimum………… 69
Tabel 5.3 Perbandingan performansi bahan bakar Premium campuran
alkohol dengan premium murni………………………………… 70

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Siklus Otto ………………………………………………… 8

Gambar 2.2

Skema Gerakan Torak dan Katup Motor 4 Langkah ……… 12

Gambar 3.1

Mesin Uji TecQuipment type TD4A 024 ………………… 24

Gambar 3.2

Bom Kalorimeter ………………………………………… 25

Gambar 3.3

Premium ………………………………………………….. 26

Gambar 3.4

Alkohol 96% ……………………………………………… 27

Gambar 3.5

Diagram Alir Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ……… 35

Gambar 3.6

Diagram Alir Pengujian Unjuk Kerja Motor Otto ………. 36

Gambar 4.1

Grafik hasil pengujian Bom Kalorimeter………………… 41

Gambar 4.2

Grafik Torsi vs Putaran …………………………………… 44

Gambar 4.3

Grafik Daya vs Putaran …………………………………… 47

Gambar 4.4

Grafik Sfc vs Putaran ……………………………………… 52

Gambar 4.5

Kurva Viscous Flow Meter Calibration …………………… 54

Gambar 4.6

Grafik AFR vs Putaran …………………………………… 56

Gambar 4.7

Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran …………………… 59

Gambar 4.8

Grafik Efisiensi Thermal Brake vs Putaran ……………… 62

DAFTAR NOTASI

Pe

: Daya Keluaran (Watt)

n

: Putaran mesin (rpm)

T

: Torsi (N.m)

Sfc

: Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (g/kW.h)

mf

: Laju Aliran Bahan Bakar (kg/jam)

sgf

: specific gravity

Vf

: volume bahan bakar yang diuji (ml)

tf

: waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume
uji (detik)

AFR

: Air Fuel Ratio

ma

: laju aliran massa udara (kg/jam)

Pa

: tekanan udara (Pa)

Ta

: temperatur udara (K)

ρa

: kerapatan udara (kg/m3)

Vs

: volume langkah torak (m3)

R

: konstanta gas (kg.m/kg.K)

R2

: korelasi

LHV

: Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar (kJ/kg)

HHV

: Nilai Kalor Atas (kJ/kg)

T1

: Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (°C)

T2

: Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (°C)

Cv

: Panas Jenis Bom Kalorimeter (kJ/kg°C)

Tkp

: Kenaikan temperature akibat kawat penyala (°C)