Kajian Studi Perbandingan Performansi Mesin Otto Empat Langkah Dengan Bahan Bakar Pertamax 92 dan Variasi Bahan Bakar Campuran Pertamax 92-Kapur Barus

KAJIAN STUDI PERBANDINGAN PERFORMANSI MESIN OTTO EMPAT
LANGKAH DENGAN BAHAN BAKAR PERTAMAX 92 DAN VARIASI BAHAN
BAKAR CAMPURAN PERTAMAX 92-KAPUR BARUS

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ILHAM AULIA
110401031

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
1

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Angka oktan merupakan acuan untuk mengukur kualitas bensin yang
digunakan sebagai bahan bakar motor bensin. Makin tinggi angka oktan maka
makin rendah kecenderungan bensin untuk terjadi knocking. Zat aditif khususnya
kapur barus merupakan suatu larutan kimia yang memberikan pengaruh positif
untuk meningkatkan angka oktan dari bensin. Tulisan ini membahas tentang studi
perbandingan performansi motor bensin kapasitas 125 CC berbahan bakar
pertamax 92-kapur barus dengan komposisi zat aditif 1gr, 1,5gr, dan 2 gr. Hasil
pengujian menunjukkan bahwa motor bensin yang menggunakan bahan bakar
campuran zat pertamax 92-kapur barus dengan komposis 1gr, 1,5 gr, dan 2 gr zat
aditif menghasilkan torsi dan daya yang lebih tinggi dari pada motor yang sama
berbahan bakar pertamax 92 murni dikarenakan nilai kalor yang lebih tinggi, dan
untuk konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) mengalami kenaikan di rpm 2000,
5000, dan 6000. Untuk hasil tes uji emisi menujukkan adanya partikel,
hidrokarbon dan karbon monoksida yang relative lebih tinggi dikarenakan
penggunaan zata ditif. Hal ini dapat di minimalisir apabila penggunaan pada
saluran pembuangan emisi motor telah menggunakan katalis konverter.

Kata kunci :Pertamax 92-kapur barus, Mesinotto 4 langkah, Performansi mesin
otto satu silinder.

i

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Octane number is reference to measure quality of gasolineused as a motor
fuel gasoline. The octane number progressively high, make tendency of gasoline
lower to happen knocking.Additives in particular camphor is a chemical solution
that provides a positive influence to increase the octane number of gasoline. This
paper discusses comparison about study performance of gasoline engine capacity
125 CC fueled pertamax92-camphor with the composition of additives 1 g, 1.5 g
and 2 g.The test results indicate that the motor gasoline usefuel mixture of
substances pertamax92-camphor with compositions of additives 1 g, 1.5 g, and 2
g produce more torque and higher power than the same engine fueled purely
pertamax92 due to higher heating value, and for specific fuel consumption (SFC)
be through increase in rpm 2000.5000, and 6000. The result of the emission test is
shown that their particles, hydrocarbons and carbon monoxide are relatively
higher cause using of additives. This result can be minimized if application of the
sewer emissions motor using a catalytic converter.

Keywords: PERTAMAX 92-camphor, otto engine 4 stroke, single-cylinder
performance otto engine.

ii

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT atas segala
karunia, kesehatan dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis,
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana
Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Kajian Studi Perbandingan Performansi
Mesin Otto Empat Langkah Dengan Bahan Bakar Pertamax 92 dan Variasi Bahan
Bakar Campuran Pertamax 92-Kapur Barus”.
Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis

menyampaikan banyak terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua tercinta,IbundaIisaisyahdanAyahanda Edi Satrio (Alm) yang
telah memberikan segala dukungan tak terhinggabaik dukungan moril dan
materil.
2. BapakIr. MulfiHazwi, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen Ketua Jurusan Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4. Abangdasenioren 2009, 2010, yang telah banyak membagikan ilmunya kepada
penulis.
5. Seluruh Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada
penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen
Teknik Mesin.
6. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya untuk
stambuk 2011, yang telah banyak memberikan dukungan dan sharing dalam
penyelesaian skripsi ini.

iii

Universitas Sumatera Utara

7. Kakak-kakakku tercinta Inggit Tiarni, Imam Mutaqinyang terus mendukung
dan memberikan motivasi hingga skripsi ini selesai.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik
maupun dari segi materi. Oleh sebab itu, demi penyempurnaan skripsi ini kritik
dan saran sangat penulis harapkan.
Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca
pada umumnya dan penulis sendiri pada khususnya.

Medan,

Agustus 2016

Penulis,

IlhamAulia

NIM : 110401031

iv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
BAB

I

II

HALAMAN
LEMBAR JUDUL ..............................................................................

i

LEMBAR PENGESAHAN................................................................

ii

ABSTRAK...........................................................................................

iii

ABSTRACT ........................................................................................

iv

KATA PENGANTAR .......................................................................

v

DAFTAR ISI ......................................................................................

vii

DAFTAR TABEL ..............................................................................

x

DAFTAR GAMBAR .........................................................................

xi

DAFTAR NOTASI .............................................................................

xii

PENDAHULUAN ...............................................................................

1

1.1

Latar Belakang ............................................................................

1

1.2

Tujuan Pengujian ........................................................................

3

1.3

Ruang Lingkup Pengujian ..........................................................

3

1.4

Sistematika Penulisan .................................................................

4

TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................

5

2.1

Motor Bakar ................................................................................

5

2.2

Prinsip Kerja Motor Bakar Empat langkah.................................

6

2.3

Komponen

Motor Bakar

yang Mempengaruhi

Proses
v

Universitas Sumatera Utara

2.4

Pembakaran .................................................................................

8

Performansi Motor Bakar Empat langkah ..................................

12

2.4.1 Torsi (Torque) ...................................................................

13

2.4.2 Daya (Power) ....................................................................

14

2.4.3 Konsumsi Bahan bakar Spesifik (SFC) ............................

14

2.4.4 Rasio Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) ......................

16

2.4.5 Emisi Gas Buang .............................................................

17

DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB

HALAMAN
2.4.6 Efisiensi Termal (Thermal Efficiency) ..............................

18

2.5

Nilai Bahan Kalor .......................................................................

18

2.6

Pertamax 92 ................................................................................

20

2.7

Zat Aditif ....................................................................................

23

2.7.1 Jenis Jenis Zat Aditif.........................................................

23

2.7.2 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Pelumasan..........

24

2.7.3 Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Distribusi Bahan

2.8

Bakar dan Sistem Pembakaran .........................................

24

2.7.4 Manfaat Aditif pada Fungsi Bahan Bakar ........................

25

2.7.5 Zat Aditif Secara Umum ...................................................

26

Kapur Barus ................................................................................

27

2.8.1 Sejarah Kapur Barus .........................................................

27

2.8.2 Sumber Kapur Barus .........................................................

28
vi

Universitas Sumatera Utara

2.8.3 Kapur Barus Sebagai Zat Aditif Untuk Meningkatkan

III

Angka Oktan .....................................................................

29

METODOLOGI PENELITIAN .......................................................

30

3.1

Waktu dan Tempat ......................................................................

30

3.2

Alat dan Bahan............................................................................

32

3.2.1 Alat....................................................................................

32

3.2.2 Bahan ................................................................................

34

3.3

Metode Pengumpulan Data .........................................................

35

3.4

Metode Pengolahan Data ............................................................

35

3.5

Pengamatan dan Tahap Pengujian ..............................................

35

3.6

Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ..............................

37

3.7

Prosedur Pengujian Performansi Mesin ......................................

37

3.8

Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ............................

38

DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB

HALAMAN
3.9

IV

Prosedur Penelitian AFR dan Emisi Gas Buang .........................

40

HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................

41

4.1

Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar............................................

41

4.2

Pengujian Performansi Motor Bakar ..........................................

44
vii

Universitas Sumatera Utara

4.2.1 Torsi ..................................................................................

46

4.2.2 Daya .................................................................................

48

4.2.3 Konsumsi

Bakar Spesifik

(Specific fuel

consumption) .....................................................................

50

4.2.4 Efisiensi Termal ................................................................

53

Pengujian Emisi Gas Buang ......................................................

55

4.3.1 Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang .........

55

4.3.2 Kadar Karbon Dioksida (CO2) Dalam Gas Buang ..........

56

4.3.3 Kadar Sisa Hidrokarbon (HC) Dalam Gas Buang ............

57

4.3.4 Kadar Sisa Oksigen (O2) Dalam Gas Buang ....................

58

4.3.5 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ....................................

59

KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................

61

5.1

Kesimpulan .................................................................................

61

5.2

Saran ...........................................................................................

61

4.3

V

Bahan

DAFTAR PUSTAKA

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR

HALAMAN

2.1

Diagram P-V Siklus Otto..........................................................

6

2.2

Diagram T-S Siklus Otto ..........................................................

7

2.3

Prinsip Kerja Motor 4 (Empat) Langkah ..................................

8

2.4

Pohon Kapur .............................................................................

28

3.1

Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar .........................................

30

3.2

Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ...........................................

31

3.3

Pengujian Torsi .........................................................................

31

3.4

Pengujian Emisi Gas Buang .....................................................

32

3.5

Bom Kalorimeter ......................................................................

32

3.6

Sepeda Motor............................................................................

33

3.7

Pertamax 92 ..............................................................................

34

3.8

Diagram Alir Penelitian ............................................................

36

4.1

Grafik Perbandingan Nilai kalor Atas Bahan Bakar (HHV)
dengan Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar (LHV) ......................

4.2

43

Grafik Massa Tarik Timbang Pegas (Kg) Vs Putaran Mesin
(RPM) Vs Waktu Konsumsi 10 ml Bahan Bakar ...................

45

4.3

Grafik Torsi (Nm) Vs Putaran Mesin (RPM) ...........................

47

4.4

Grafik Daya (Watt) Vs Putaran Mesin (RPM) .........................

50

4.5

Grafik Sfc (Gr/Kwh) Vs Putaran Mesin (RPM) .......................

52

4.6

Grafik Efisiensi Termal Ηth,B (%) Vs Putaran Mesin (RPM) .

54
ix

Universitas Sumatera Utara

4.7

Grafik Kadar Karbon Monoksida (CO) ....................................

55

4.8

Kadar Karbon Dioksida (CO2) .................................................

56

4.9

Kadar Hidro Karbon (PPM) .....................................................

57

4.10

Kadar Sisa Oksigen (O2) Dalam Gas Buang ............................

58

4.11

Ratio Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) .......

59

x

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Lambang

Keterangan

Satuan

Laju massa udara dalam silinder

Kg/jam

Laju aliran bahan bakar

Kg/jam

AFR

Rasiocampuranbahanbakardanudara

B

Diameter silinder

mm

CV

NilaiKalor

Kj/Kg

F

Gaya

N

G

Gaya gravitasi

m/s2

HHV

Nilaikaloratas

Kj/Kg

LHV

Nilaikalorbawah

Kj/Kg

ma

massaaliranudara per siklus

n

putaran

nv

EfisiensiVolumetris

PB

Daya

W

Pi

Tekananudaramasukruangbakar

kpa

rc

Rasiokompresi

S

Panjanglangkah

Sfc

Konsumsibahanbakarspesifik

t

waktu

jam

T

Torsi

N.m

Ti

Temperaturudaramasukruangbakar

K

Vc

Volume sisa

m3

Vd

Volume langkah

m3

ηb

Efisiensithermal brake

Kg/cyc-cyc
rpm

mm
g/W.jam

DAFTAR TABEL

xi

Universitas Sumatera Utara

TABEL
2.1

HALAMAN
Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Jenis Bensin
92 (Pertamax) ..............................................................................

4.1

22

Data Hasil Massa Bahan Bakar (M) Dan Temperatur Air (T)
Pada Bom Kalorimeter. ...............................................................

41

4.2

Data Hasil Pengujian Dan Perhitungan HHV Dan LHV ............

42

4.3

Nilai Rata-Rata Pengujian Massa Tarik Timbangan Pegas Dan
Konsumsi 10 ml Bahan Bakar ....................................................

44

4.4

Data Torsi (Nm) Vs Putaran Mesin (RPM) ................................

47

4.5

Nilai Daya (Watt) Vs Putaran Mesin (RPM) ..............................

49

4.6

Data Massa Jenis Bahan Bakar ...................................................

51

4.7

Data Hasil Perhitungan Laju Aliran Bahan Bakar (Ṁf) Dan
Konsumsi Bakar Spesifik (Sfc) ..................................................

51

4.8

Data Hasil Perhitungan Efisiensi Termal ....................................

53

4.9

Nilai Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang ..........

55

4.10

Nilai Kadar Karbon Dioksida (CO2) Dalam Gas Buang ............

56

4.11

Nilai Kadar Sisa Hidro Carbon (HC) Dalam Gas Buang ...........

57

4.12

Nilai Kadar Sisa Oksigen (O2) Dalam Gas Buang......................

58

4.13

Nilai Hasil Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) .

59

xii

Universitas Sumatera Utara