Analisa Unjuk Kerja Mesin Otto EFI Satu Silinder Berbahan Bakar Campuran Premium Metanol Dengan Menggunakan Supercharger Listrik
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini pemakaian motor bakar dari tahun ketahun semakin
meningkat hal ini mengakibatkan pemakaian bahan bakar minyak bumi semakin
meningkat dan tentu sangat mengkawatirkan. Karena ketergantungan masyarakat
terhadap pemakaian bahan bakar minyak sangat tinggi maka cadangan minyak
bumi akan semakin berkurang sedangkan kebutuhan semakin bertambah. Keadaan
ini
juga tidak sesuai dengan kebijakan pemerintah dibidang energi, yang
mengusahakan pemakaian bahan bakar minyak bumi sehemat hematnya,
mengingat minyak bumi yang tidak dapat diperbaharui. Disamping itu kelangkaan
bahan bakar minyak juga memperkeruh keadaan ini. Persoalan kelangkaan bahan
bakar minyak ini juga menjadi hal yang sangat krusial bukan hanya bagi negara
Indonesia tetapi juga bagi negara-negara di dunia. Selain itu penggunaan bahan
bakar fosil juga menimbulkan dampak negatif pada lingkungan seperti perubahan
suhu
yang
semakin
meningkat
merupakan
permasalahan
yang
sangat
mengkhawatirkan juga bagi dunia pada saat ini. Hal ini disebut dengan pemanasan
global (global warming). yaitu adanya peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut
dan daratan bumi yang terjadi selama seratus tahun terakhir.
Beberapa tahun terakhir ini teknologi-teknologi pada motor bakar terus
mengalami perkembangan. Pengembangan terus dilakukan demi peningkatan
efisiensi daripada motor bakar untuk mendapatkan motor bakar dengan tenaga
sebesar-besarnya namun dengan konsumsi bahan bakar yang lebih hemat energi.
Krisis energi ini menyebabkan manusia beralih pola pikir untuk lebih
mengintensifkan penelitian dan penggunaan energi yang tidak terbarukan ke
energi yang terbarukan dan juga berbagai macam peningkatan efisiensi untuk
motor bakar sudah dilakukan baik dalam hal pemasukan bahan bakar (PGMFI,
EFI, GDI dsb), penyempurnaan pembakaran (Twin spark plug, ignition timing),
14
Universitas Sumatera Utara
timing katup (vvti, vtec dsb) , piranti pendukung performansi seperti pemampatan
udara masuk (Supercharger dan turbocharger) dan masih banyak pengembanganpengembangan lainnya.Namun belum semua pengembangan dilakukan pada
motor bakar terutama pada motor bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda
motor. Menurut data kepolisisan RI (2011), di Indonesia penggunaan sepeda
motor mencapai 68.839.341 unit sepeda motor, 6 kali lebih banyak dibandingkan
jumlah truk, bis ataupun mobil pribadi. Hal ini dikarenakan sepeda motor
merupakan alat transportasi yang banyak di gunakan masyarakat pada saat
sekarang ini disebabkan oleh karena nilai ekonomis ataupun kepraktisan yang
dihadirkan oleh sepeda motor. Nilai ekonomis dapat kita lihat dengan harga
sepeda motor yang relatif terjangkau. Sedangkan nila kepraktisannya dapat kita
lihan dengan lincahnya kenderaan bermotor roda dua bila digunakan pada jalan
raya yang padat. Dan juga dengan Pembatasan bahan bakar minyak (BBM)
bersubsidi terhadap kendaraan pribadi di Indonesia diyakini akan memicu
peningkatan jumlah pengguna sepeda motor karena terjadi peralihan pemakaian
alat transportasi pada masa mendatang. Oleh karena itu pengembangan untuk
motor bensin berkapasitas kecil yang umumnya digunakan pada sepeda motor ini
perlu dilakukan guna peningkatan efisiensinya.
Akhir-akhir ini negara kita disibukkan dengan berbagai analisis tentang
masalah subsidi bahan bakar minyak (BBM). Berulang kali masalah BBM dan
energi yang terkait dengan BBM ini telah menjadi topik yang menarik untuk
dianalisis dan diperdebatkan.BBM yang berasal dari energi fosil memerlukan
waktu jutaan tahun dalam proses pembentukannya. Sebagai contoh, dari saat
proses fotosintesis oleh pohon di hutan yang menangkap energi matahari dan
menyerap CO2 serta mengubahnya menjadi senyawa hidrokarbon, untuk akhirnya
dipanen sebagai batu bara, memerlukan waktu yang dikenal sebagai skala waktu
geologi.Saat ini dikenal sumber energi terbarukan seperti pemanfaatan biomassa
sebagai energi alternatif campuran bahan bakar ataupun biomassa murni
merupakan hal yang tepat untuk menghemat penggunaan minyak. Seperti
biomassa metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh
bakteri dan dapat digunakan sebagai BBM alternatif. Di mana metanol dapat
digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil.Ini berarti penyediaan energi
15
Universitas Sumatera Utara
konvensional yang mengandalkan energi fosil, yang memerlukan skala waktu
jutaan tahun dalam pembentukannya, kini telah dapat diperpendek menjadi skala
waktu harian. Karena bahan dasar metanol ini adalah CO2, hal ini juga sekaligus
merupakan solusi untuk menurunkan polusi CO2 di atmosfer.
Kembali ke permasalahan BBM yang berdampak pada masalah subsidi,
yang mengakibatkan pembebanan pada anggaran negara yang tidak sewajarnya,
maka hal ini mengakibatkan pencarian pada sumber-sumber energi baru yang
dapat dimanfaatkan sebagai BBM alternatif.
1.2 Tujuan Pengujian
1. Untuk mengetahui peningkatan efisiensi thermal ,efesiensi volumetris,
konsumsi bahan bakar spesifik, Rasio Udara-Bahan Bakar serta besar
peningkatan torsi dan daya mesin otto system Electronic Fuel Injection
(EFI) berbahan bakar 90% premium dengan campuran 10% methanol
menggunakan blower elektrik sebagai supercharger listrik dan yang tidak
menggunakan supercharger listrik.
2. Untuk mengetahui kadar
gas buang mesin otto system Electronic Fuel
Injection (EFI) berbahan bakar 90% premium dengan campuran 10%
methanol menggunakan blower elektrik sebagai supercharger listrik dan
yang tidak menggunakan supercharger listrik sesuai dengan peraturan
menteri Negara lingkungan hidup nomor 05 thaun 2006 tentang ambang
batas emisi gas buang.
1.3 Batasan Masalah
1. Bahan bakar
yang digunakan dalam pengujian yaitu campuran 10%
metanol- 90% premium (maksimal campuran metanol untuk mesin otto
standart setelah dilakukan pengujian)
2. Mesin uji yang digunakan untuk mendapatkan unjuk kerja motor bakar 4langkah dengan 1-silindersystem Electronic Fuel Injection (EFI) kapasitas
125 cc (Honda Supra X 125 PGM-FI) menggunakan blower 650 watt
sebagai supercharger listrik.
3. Unjuk kerja mesin yang dihitung adalah :
16
Universitas Sumatera Utara
Torsi (Torsion)
Daya (Brake Power)
Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption)
Efisiensi Thermal Brake (BrakeThermal Efficiency)
Rasio perbandingan udara – bahan bakar (Air Fuel Ratio)
Efisiensi Volumetris
4. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui komposisi emisi gas buang
yaitu “Stargas898”.
5. Komposisi gas buang motor bakar bensin yang diamati adalah
karbonmoniksida (CO), karbondioksida (CO2), hydrocarbon (HC), oksigen
(O2)
6. Pada pengujian unjuk kerja dan pengamatan komposisi gas buang motor
bakar bensin dilakukan pada variasi yang meliputi:
•
Variasi putaran 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm,
5000 rpm, 6000 rpm, 7000 rpm, 8000 rpm, 9000 rpm.
1.4 Manfaat Pengujian
1. Sebagai pertimbanagan penggunaan supercharger pada sepeda motor
kapasitas 125 cc dengan system Electronic Fuel Injection (EFI) dengan
campuran bahan premium methanol sebagai bahan bakar alternatif.
2. Sebagai pertimbangan untuk perusahan produsen sepeda motor terhadap
penggunaan supercharger untuk peningkatan efesiensi produknya.
3. Untuk memberikan dukungan terhadap pemerintah dalam mengurangi
ketergantungan konsumsi bahan bakar fosil.
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
tulisan-tulisan yang terkait.
17
Universitas Sumatera Utara
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 di laboratorium fakultas teknik.
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembaca dan memahami tulisan ini, maka skripsi ini
dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup
pengujian.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori, persamaan-persamaan yang digunakan,
untuk mendukung pengujian.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian,
bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.
Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian
melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan memarpakan
kedalam bentuk tabel dan grafik.
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
18
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini pemakaian motor bakar dari tahun ketahun semakin
meningkat hal ini mengakibatkan pemakaian bahan bakar minyak bumi semakin
meningkat dan tentu sangat mengkawatirkan. Karena ketergantungan masyarakat
terhadap pemakaian bahan bakar minyak sangat tinggi maka cadangan minyak
bumi akan semakin berkurang sedangkan kebutuhan semakin bertambah. Keadaan
ini
juga tidak sesuai dengan kebijakan pemerintah dibidang energi, yang
mengusahakan pemakaian bahan bakar minyak bumi sehemat hematnya,
mengingat minyak bumi yang tidak dapat diperbaharui. Disamping itu kelangkaan
bahan bakar minyak juga memperkeruh keadaan ini. Persoalan kelangkaan bahan
bakar minyak ini juga menjadi hal yang sangat krusial bukan hanya bagi negara
Indonesia tetapi juga bagi negara-negara di dunia. Selain itu penggunaan bahan
bakar fosil juga menimbulkan dampak negatif pada lingkungan seperti perubahan
suhu
yang
semakin
meningkat
merupakan
permasalahan
yang
sangat
mengkhawatirkan juga bagi dunia pada saat ini. Hal ini disebut dengan pemanasan
global (global warming). yaitu adanya peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut
dan daratan bumi yang terjadi selama seratus tahun terakhir.
Beberapa tahun terakhir ini teknologi-teknologi pada motor bakar terus
mengalami perkembangan. Pengembangan terus dilakukan demi peningkatan
efisiensi daripada motor bakar untuk mendapatkan motor bakar dengan tenaga
sebesar-besarnya namun dengan konsumsi bahan bakar yang lebih hemat energi.
Krisis energi ini menyebabkan manusia beralih pola pikir untuk lebih
mengintensifkan penelitian dan penggunaan energi yang tidak terbarukan ke
energi yang terbarukan dan juga berbagai macam peningkatan efisiensi untuk
motor bakar sudah dilakukan baik dalam hal pemasukan bahan bakar (PGMFI,
EFI, GDI dsb), penyempurnaan pembakaran (Twin spark plug, ignition timing),
14
Universitas Sumatera Utara
timing katup (vvti, vtec dsb) , piranti pendukung performansi seperti pemampatan
udara masuk (Supercharger dan turbocharger) dan masih banyak pengembanganpengembangan lainnya.Namun belum semua pengembangan dilakukan pada
motor bakar terutama pada motor bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda
motor. Menurut data kepolisisan RI (2011), di Indonesia penggunaan sepeda
motor mencapai 68.839.341 unit sepeda motor, 6 kali lebih banyak dibandingkan
jumlah truk, bis ataupun mobil pribadi. Hal ini dikarenakan sepeda motor
merupakan alat transportasi yang banyak di gunakan masyarakat pada saat
sekarang ini disebabkan oleh karena nilai ekonomis ataupun kepraktisan yang
dihadirkan oleh sepeda motor. Nilai ekonomis dapat kita lihat dengan harga
sepeda motor yang relatif terjangkau. Sedangkan nila kepraktisannya dapat kita
lihan dengan lincahnya kenderaan bermotor roda dua bila digunakan pada jalan
raya yang padat. Dan juga dengan Pembatasan bahan bakar minyak (BBM)
bersubsidi terhadap kendaraan pribadi di Indonesia diyakini akan memicu
peningkatan jumlah pengguna sepeda motor karena terjadi peralihan pemakaian
alat transportasi pada masa mendatang. Oleh karena itu pengembangan untuk
motor bensin berkapasitas kecil yang umumnya digunakan pada sepeda motor ini
perlu dilakukan guna peningkatan efisiensinya.
Akhir-akhir ini negara kita disibukkan dengan berbagai analisis tentang
masalah subsidi bahan bakar minyak (BBM). Berulang kali masalah BBM dan
energi yang terkait dengan BBM ini telah menjadi topik yang menarik untuk
dianalisis dan diperdebatkan.BBM yang berasal dari energi fosil memerlukan
waktu jutaan tahun dalam proses pembentukannya. Sebagai contoh, dari saat
proses fotosintesis oleh pohon di hutan yang menangkap energi matahari dan
menyerap CO2 serta mengubahnya menjadi senyawa hidrokarbon, untuk akhirnya
dipanen sebagai batu bara, memerlukan waktu yang dikenal sebagai skala waktu
geologi.Saat ini dikenal sumber energi terbarukan seperti pemanfaatan biomassa
sebagai energi alternatif campuran bahan bakar ataupun biomassa murni
merupakan hal yang tepat untuk menghemat penggunaan minyak. Seperti
biomassa metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh
bakteri dan dapat digunakan sebagai BBM alternatif. Di mana metanol dapat
digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil.Ini berarti penyediaan energi
15
Universitas Sumatera Utara
konvensional yang mengandalkan energi fosil, yang memerlukan skala waktu
jutaan tahun dalam pembentukannya, kini telah dapat diperpendek menjadi skala
waktu harian. Karena bahan dasar metanol ini adalah CO2, hal ini juga sekaligus
merupakan solusi untuk menurunkan polusi CO2 di atmosfer.
Kembali ke permasalahan BBM yang berdampak pada masalah subsidi,
yang mengakibatkan pembebanan pada anggaran negara yang tidak sewajarnya,
maka hal ini mengakibatkan pencarian pada sumber-sumber energi baru yang
dapat dimanfaatkan sebagai BBM alternatif.
1.2 Tujuan Pengujian
1. Untuk mengetahui peningkatan efisiensi thermal ,efesiensi volumetris,
konsumsi bahan bakar spesifik, Rasio Udara-Bahan Bakar serta besar
peningkatan torsi dan daya mesin otto system Electronic Fuel Injection
(EFI) berbahan bakar 90% premium dengan campuran 10% methanol
menggunakan blower elektrik sebagai supercharger listrik dan yang tidak
menggunakan supercharger listrik.
2. Untuk mengetahui kadar
gas buang mesin otto system Electronic Fuel
Injection (EFI) berbahan bakar 90% premium dengan campuran 10%
methanol menggunakan blower elektrik sebagai supercharger listrik dan
yang tidak menggunakan supercharger listrik sesuai dengan peraturan
menteri Negara lingkungan hidup nomor 05 thaun 2006 tentang ambang
batas emisi gas buang.
1.3 Batasan Masalah
1. Bahan bakar
yang digunakan dalam pengujian yaitu campuran 10%
metanol- 90% premium (maksimal campuran metanol untuk mesin otto
standart setelah dilakukan pengujian)
2. Mesin uji yang digunakan untuk mendapatkan unjuk kerja motor bakar 4langkah dengan 1-silindersystem Electronic Fuel Injection (EFI) kapasitas
125 cc (Honda Supra X 125 PGM-FI) menggunakan blower 650 watt
sebagai supercharger listrik.
3. Unjuk kerja mesin yang dihitung adalah :
16
Universitas Sumatera Utara
Torsi (Torsion)
Daya (Brake Power)
Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption)
Efisiensi Thermal Brake (BrakeThermal Efficiency)
Rasio perbandingan udara – bahan bakar (Air Fuel Ratio)
Efisiensi Volumetris
4. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui komposisi emisi gas buang
yaitu “Stargas898”.
5. Komposisi gas buang motor bakar bensin yang diamati adalah
karbonmoniksida (CO), karbondioksida (CO2), hydrocarbon (HC), oksigen
(O2)
6. Pada pengujian unjuk kerja dan pengamatan komposisi gas buang motor
bakar bensin dilakukan pada variasi yang meliputi:
•
Variasi putaran 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm,
5000 rpm, 6000 rpm, 7000 rpm, 8000 rpm, 9000 rpm.
1.4 Manfaat Pengujian
1. Sebagai pertimbanagan penggunaan supercharger pada sepeda motor
kapasitas 125 cc dengan system Electronic Fuel Injection (EFI) dengan
campuran bahan premium methanol sebagai bahan bakar alternatif.
2. Sebagai pertimbangan untuk perusahan produsen sepeda motor terhadap
penggunaan supercharger untuk peningkatan efesiensi produknya.
3. Untuk memberikan dukungan terhadap pemerintah dalam mengurangi
ketergantungan konsumsi bahan bakar fosil.
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
tulisan-tulisan yang terkait.
17
Universitas Sumatera Utara
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 di laboratorium fakultas teknik.
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembaca dan memahami tulisan ini, maka skripsi ini
dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup
pengujian.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori, persamaan-persamaan yang digunakan,
untuk mendukung pengujian.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian,
bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.
Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian
melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan memarpakan
kedalam bentuk tabel dan grafik.
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
18
Universitas Sumatera Utara