Uji Eksperimental Perbandingan Performansi Mesin Otto Menggunakan Alat Catalytic Converter Dengan Bahan Bakar Pertalite dan Variasi Campuran Pertalite-Serbuk Kapur Barus
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi saat ini menjadikan teknologi
otomotif juga semakin berkembang. Perkembangan terjadi pada sistem
pembakaran dimana sistem tersebut memiliki rasio kompresi yang tinggi sehingga
perlu adanya inovasi bahan bakar yang sesuai agar proses pembakaran bekerja
dengan sempurna. Di Indonesia sendiri terdapat beberapa jenis bahan bakar
seperti Premium, Pertalite, Pertamax dan Pertamax Plus. Masing-masing bahan
bakar ini memiliki kualitas yang berbeda-beda pada proses pembakaran diruang
bakar/combustion chamber . Pemilihan bahan bakar yang berkualitas rendah dapat
menyebabkan
proses
pembakaran
yang
tidak
sempurna
seperti
gejala
detonasi/knocking, timbulnya endapan karbon dalam ruang bakar, turunnya
performansi mesin, turunnya efisiensi mesin, dan sampai pada kerusakan pada
komponen mesin sehingga mesin tidak dapat bekerja dengan maksimal. Oleh
karena itu diperlukan bahan bakar yang mempunyai kualitas yang cukup baik.
Salah satu cara untuk meningkatkan kualitas bahan bakar adalah dengan cara
menambahkan aditif kedalam bahan bakar. Aditif ini berfungsi untuk menaikkan
angka oktan bahan bakar, mengurangi pengotoran ruang bakar/endapan karbon,
meminimalisir deposit didalam sistem masukan dan mencegah pelekatan katup.[1]
Bilangan Oktan adalah bilangan yang menunjukkan karakteristik bahan
bakar untuk tidak menyala sendiri karena tekanan dan temperatur ruang bakar.
Jika temperatur campuran udara-bahan bakar terlalu tinggi, campuran akan
menyala sendiri tanpa membutuhkan busi atau pematik eksternal lain. Jika
penyalaan sendiri terjadi pada motor bensin, maka akan dihasilkan pulsa tekanan
yang lebih tinggi dibanding yang dikehendaki. Pulsa tekanan yang tinggi disebut
ketukan (knock). Terdapat dua metode untuk mengetahui bilangan oktan dari
bahan bakar. Metode pertama adalah metode RON (research octane number )
dimana bahan bakar diuji melalui mesin satu silinder dengan putaran mesin dan
temperatur udara masuk yang lebih kecil. Metode kedua adalah metoda MON
(motor octane number ) dimana bahan bakar diuji melalui mesin yang sama tetapi
Universitas Sumatera Utara
pada putaran mesin yang lebih tinggi dan temperatur udara masuk bahan bakar
yang lebih tinggi. Kualitas bahan bakar dipengaruhi oleh nilai RON dan nilai
MON. Jika suatu bahan bakar mempunyai nilai RON yang sama, belum tentu
mempunyai nilai MON yang sama juga. Hal tersebut dipengaruhi oleh proses
pengolahan bahan bakar dan kandungan yang terdapat pada bahan bakar tersebut.
Rata-rata penjumlahan dari nilai RON dan MON disebut sebagai indeks anti
ketukan (AKI/anti-knock index).[2]
Pada bulan Juli 2015 Indonesia meluncurkan bahan bakar baru yaitu
Pertalite yang di jual oleh PT Pertamina (Persero). Pertalite mempunyai
karakteristik operasi bilangan oktan 90 ( research octane number ). Untuk
menaikkan angka oktan dari suatu bahan bakar dapat diperoleh dengan
memberikan TEL (Tetra Ethyl Lead ), Methanol ¸ Ethanol dan memberikan aditif
iso-oktana. TEL telah digunakan sebagai peningkat bilangan oktan sejak tahun
1920-an. Tetapi pada tahun 1940-an TEL digantikan dengan penggunaan MMT
(methylcyclopentadienyl
manganese
tricarbonyl )
benzena,
toulena,
dan
naftalena.[3]
Seiring meningkatnya jumlah kendaraan baik itu roda empat dan roda dua
yang berimbas pada polusi udara yang sangat buruk di daerah perkotaan menuntut
pabrikan harus berinovasi, salah satunya adalah catalytic converter yang sudah
terdapat pada mobil dan motor saat ini. Alat tersebut berfungsi untuk mengurangi
intensitas pencemaran udara gas buang dikarenakan proses kendaraan bermotor.
Pada penelitian ini aditif yang akan digunakan untuk meningkatkan nilai
oktan dari Pertalite adalah kapur barus. Di dalam kapur barus terdapat senyawa
kimia yaitu naftalena yang memungkinkan kapur barus sebagai aditif bahan bakar.
Adapun proses pengujian yang dilakukan adalah :
1. Pengujian pertama, dengan menggunakan alat catalytic converter . Dimana
pertalite murni (100%) akan digunakan sebagai bahan bakar.
2. Pada pengujian kedua, dilakukan penambahan kapur barus pada pertalite.
3. Pengujian ketiga, dan pengujian keempat mempunyai metode yang sama
dengan pengujian kedua dengan perbedaan dari kadar dari kapur barus. Dari
keempat pengujian tersebut akan ditinjau unjuk kerja dari mesin bensin 4
Universitas Sumatera Utara
langkah dengan spesifikasi mesin yang sama setiap pengujiannya. Unjuk kerja
dari mesin tersebut antara lain performansi dan efisiensi.
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai kalor bahan bakar pertalite dengan
bahan bakar variasi campuran pertalite-kapur barus.
2. Untuk memperoleh perbandingan unjuk kerja motor bakar yang
menggunakan alat catalytic converter dengan bahan bakar pertalite dan
variasi campuran pertalite-kapur barus.
3. Untuk memperoleh perbandingan emisi gas buang yang menggunakan alat
catalytic converter dengan bahan bakar pertalite dan variasi campuran
pertalite-kapur barus.
1.3 Manfaat Pengujian
Adapun manfaat pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh unjuk kerja mesin otto 4 langkah terbaik dalam
penggunaan alat catalytic converter dengan bahan bakar pertalite dan
variasi campuran pertalite-kapur barus.
2. Untuk meningkatkan kualitas bahan bakar yang akan digunakan pada
mesin otto 4 langkah.
3. Memberikan informasi kepada masyarakat mengenai manfaat dari
penambahan kapur barus pada bahan bakar pertalite untuk mesin otto 4
langkah yang menggunakan alat catalytic converter .
4. Untuk melihat pengaruh penggunaan alat catalytic converter pada mesin
bensin dan signifikannya terhadap pengurangan emisi gas buang dari
mesin otto 4 langkah.
1.4 Ruang Lingkup Pengujian
Adapun ruang lingkup pengujian dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah pertalite dan variasi campuran
pertalite-kapur barus (K 1 gram, K1,5 gram, dan K 2 gram).
Universitas Sumatera Utara
2. Unjuk kerja mesin bensin yang dihitung adalah:
Torsi
Daya
Konsumsi bahan bakar spesifik
Efisiensi termal
Rasio udara bahan bakar
Emisi gas buang
3. Emisi gas buang yang diamati adalah karbon monoksida (CO), karbon
dioksida (CO2), hidro karbon (HC), dan oksigen (O2).
4. Variasi putaran mesin yang dilakukan pada pengujian mesin otto 4
langkah tersebut pada putaran 2000-rpm, 3000-rpm, 4000-rpm, 5000-rpm
dan 6000-rpm.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a.
Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisantulisan yang terkait.
b.
Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku
elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c.
Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian
yang dilakukan pada sepeda motor 4 langkah 1 silinder di Laboratorium
Motor Bakar Fakultas Teknik.
d.
Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6 Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka dilakukan pembagian bab
berdasarkan isinya.
Universitas Sumatera Utara
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan berisi latar belakang, tujuan, manfaat, ruang lingkup
pengujian, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi tinjauan pustaka, yaitu berisi landasan teori yang diperoleh
dari literatur untuk mendukung pengujian.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini berisi metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan
penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai langkahlangkah pengujian, pengolahan dan analisa data yang akan digunakan
untuk menyelesaikan teori dari topic yang akan diangkat.
Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian
Bab ini berisi analisa dan pembahasan mengenai data-data yang diperoleh
dari hasil pengujian yang telah dilakukan.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi saat ini menjadikan teknologi
otomotif juga semakin berkembang. Perkembangan terjadi pada sistem
pembakaran dimana sistem tersebut memiliki rasio kompresi yang tinggi sehingga
perlu adanya inovasi bahan bakar yang sesuai agar proses pembakaran bekerja
dengan sempurna. Di Indonesia sendiri terdapat beberapa jenis bahan bakar
seperti Premium, Pertalite, Pertamax dan Pertamax Plus. Masing-masing bahan
bakar ini memiliki kualitas yang berbeda-beda pada proses pembakaran diruang
bakar/combustion chamber . Pemilihan bahan bakar yang berkualitas rendah dapat
menyebabkan
proses
pembakaran
yang
tidak
sempurna
seperti
gejala
detonasi/knocking, timbulnya endapan karbon dalam ruang bakar, turunnya
performansi mesin, turunnya efisiensi mesin, dan sampai pada kerusakan pada
komponen mesin sehingga mesin tidak dapat bekerja dengan maksimal. Oleh
karena itu diperlukan bahan bakar yang mempunyai kualitas yang cukup baik.
Salah satu cara untuk meningkatkan kualitas bahan bakar adalah dengan cara
menambahkan aditif kedalam bahan bakar. Aditif ini berfungsi untuk menaikkan
angka oktan bahan bakar, mengurangi pengotoran ruang bakar/endapan karbon,
meminimalisir deposit didalam sistem masukan dan mencegah pelekatan katup.[1]
Bilangan Oktan adalah bilangan yang menunjukkan karakteristik bahan
bakar untuk tidak menyala sendiri karena tekanan dan temperatur ruang bakar.
Jika temperatur campuran udara-bahan bakar terlalu tinggi, campuran akan
menyala sendiri tanpa membutuhkan busi atau pematik eksternal lain. Jika
penyalaan sendiri terjadi pada motor bensin, maka akan dihasilkan pulsa tekanan
yang lebih tinggi dibanding yang dikehendaki. Pulsa tekanan yang tinggi disebut
ketukan (knock). Terdapat dua metode untuk mengetahui bilangan oktan dari
bahan bakar. Metode pertama adalah metode RON (research octane number )
dimana bahan bakar diuji melalui mesin satu silinder dengan putaran mesin dan
temperatur udara masuk yang lebih kecil. Metode kedua adalah metoda MON
(motor octane number ) dimana bahan bakar diuji melalui mesin yang sama tetapi
Universitas Sumatera Utara
pada putaran mesin yang lebih tinggi dan temperatur udara masuk bahan bakar
yang lebih tinggi. Kualitas bahan bakar dipengaruhi oleh nilai RON dan nilai
MON. Jika suatu bahan bakar mempunyai nilai RON yang sama, belum tentu
mempunyai nilai MON yang sama juga. Hal tersebut dipengaruhi oleh proses
pengolahan bahan bakar dan kandungan yang terdapat pada bahan bakar tersebut.
Rata-rata penjumlahan dari nilai RON dan MON disebut sebagai indeks anti
ketukan (AKI/anti-knock index).[2]
Pada bulan Juli 2015 Indonesia meluncurkan bahan bakar baru yaitu
Pertalite yang di jual oleh PT Pertamina (Persero). Pertalite mempunyai
karakteristik operasi bilangan oktan 90 ( research octane number ). Untuk
menaikkan angka oktan dari suatu bahan bakar dapat diperoleh dengan
memberikan TEL (Tetra Ethyl Lead ), Methanol ¸ Ethanol dan memberikan aditif
iso-oktana. TEL telah digunakan sebagai peningkat bilangan oktan sejak tahun
1920-an. Tetapi pada tahun 1940-an TEL digantikan dengan penggunaan MMT
(methylcyclopentadienyl
manganese
tricarbonyl )
benzena,
toulena,
dan
naftalena.[3]
Seiring meningkatnya jumlah kendaraan baik itu roda empat dan roda dua
yang berimbas pada polusi udara yang sangat buruk di daerah perkotaan menuntut
pabrikan harus berinovasi, salah satunya adalah catalytic converter yang sudah
terdapat pada mobil dan motor saat ini. Alat tersebut berfungsi untuk mengurangi
intensitas pencemaran udara gas buang dikarenakan proses kendaraan bermotor.
Pada penelitian ini aditif yang akan digunakan untuk meningkatkan nilai
oktan dari Pertalite adalah kapur barus. Di dalam kapur barus terdapat senyawa
kimia yaitu naftalena yang memungkinkan kapur barus sebagai aditif bahan bakar.
Adapun proses pengujian yang dilakukan adalah :
1. Pengujian pertama, dengan menggunakan alat catalytic converter . Dimana
pertalite murni (100%) akan digunakan sebagai bahan bakar.
2. Pada pengujian kedua, dilakukan penambahan kapur barus pada pertalite.
3. Pengujian ketiga, dan pengujian keempat mempunyai metode yang sama
dengan pengujian kedua dengan perbedaan dari kadar dari kapur barus. Dari
keempat pengujian tersebut akan ditinjau unjuk kerja dari mesin bensin 4
Universitas Sumatera Utara
langkah dengan spesifikasi mesin yang sama setiap pengujiannya. Unjuk kerja
dari mesin tersebut antara lain performansi dan efisiensi.
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai kalor bahan bakar pertalite dengan
bahan bakar variasi campuran pertalite-kapur barus.
2. Untuk memperoleh perbandingan unjuk kerja motor bakar yang
menggunakan alat catalytic converter dengan bahan bakar pertalite dan
variasi campuran pertalite-kapur barus.
3. Untuk memperoleh perbandingan emisi gas buang yang menggunakan alat
catalytic converter dengan bahan bakar pertalite dan variasi campuran
pertalite-kapur barus.
1.3 Manfaat Pengujian
Adapun manfaat pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh unjuk kerja mesin otto 4 langkah terbaik dalam
penggunaan alat catalytic converter dengan bahan bakar pertalite dan
variasi campuran pertalite-kapur barus.
2. Untuk meningkatkan kualitas bahan bakar yang akan digunakan pada
mesin otto 4 langkah.
3. Memberikan informasi kepada masyarakat mengenai manfaat dari
penambahan kapur barus pada bahan bakar pertalite untuk mesin otto 4
langkah yang menggunakan alat catalytic converter .
4. Untuk melihat pengaruh penggunaan alat catalytic converter pada mesin
bensin dan signifikannya terhadap pengurangan emisi gas buang dari
mesin otto 4 langkah.
1.4 Ruang Lingkup Pengujian
Adapun ruang lingkup pengujian dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah pertalite dan variasi campuran
pertalite-kapur barus (K 1 gram, K1,5 gram, dan K 2 gram).
Universitas Sumatera Utara
2. Unjuk kerja mesin bensin yang dihitung adalah:
Torsi
Daya
Konsumsi bahan bakar spesifik
Efisiensi termal
Rasio udara bahan bakar
Emisi gas buang
3. Emisi gas buang yang diamati adalah karbon monoksida (CO), karbon
dioksida (CO2), hidro karbon (HC), dan oksigen (O2).
4. Variasi putaran mesin yang dilakukan pada pengujian mesin otto 4
langkah tersebut pada putaran 2000-rpm, 3000-rpm, 4000-rpm, 5000-rpm
dan 6000-rpm.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a.
Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisantulisan yang terkait.
b.
Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku
elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c.
Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian
yang dilakukan pada sepeda motor 4 langkah 1 silinder di Laboratorium
Motor Bakar Fakultas Teknik.
d.
Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6 Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka dilakukan pembagian bab
berdasarkan isinya.
Universitas Sumatera Utara
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan berisi latar belakang, tujuan, manfaat, ruang lingkup
pengujian, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi tinjauan pustaka, yaitu berisi landasan teori yang diperoleh
dari literatur untuk mendukung pengujian.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini berisi metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan
penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai langkahlangkah pengujian, pengolahan dan analisa data yang akan digunakan
untuk menyelesaikan teori dari topic yang akan diangkat.
Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian
Bab ini berisi analisa dan pembahasan mengenai data-data yang diperoleh
dari hasil pengujian yang telah dilakukan.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar.
Universitas Sumatera Utara