Kajian Study Perbandingan Performansi Mesin Otto Satu Silinder Menggunakan Alat Catalytic Converter Dengan Bahan Bakar Pertamax dan Campuran Pertamax-Serbuk Kapur Barus
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini teknologi merupakan sudah menjadi kebutuhan manusia,
dikarenakan dikarenakan adanya teknologi dapat membantu dan mempermudah
pekerjaan manusia. Oleh karena itu, teknologi saat ini berkembang semakin pesat
terutama dibidang teknolpogi motor bakar. 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 di ruang
bakar/combuston chamber. Pemilihan bahan bakar yang berkualitas rendah dapat
menyebabkan pembakaran yang tidak sempurna seperti gejala detonasi/knocking,
timbulnya endapan karbon dalam ruang bakar, turunnya performansimesin,
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 ke
dalam bahan bakar. Aditif ini berfungsi untuk menaikkan angka oktan bahan
bakar, mengurangi pengotoran ruang bakar/endapan karbon, meminimalisir depoit
di dalam sistem masukan dan mencegah pelekatan katup.
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 (ketukan). Terdapat dua metode untuk mengetahui bilanganoktan dari
bahan bakar. Metode pertama adalah metode RON (research octane number)
dimana bahan bakar di uji melalui mesin atau silinder dengan putaran mesin dan
14
Universitas Sumatera Utara
temperatur udara masuk yang lebih kecil. Metode kedua adalah metode MON
(motor octane number) dimana bahan bakar diuji melalui mesin yang sama tetapi
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 sebgai indeks anti
ketukan (AKI/anti-knock index).
Pada tahun 1999 Pertamax pertama kali diluncurkan sebagai pengganti
premix98 karena unsur Methyl Tertier Buthyl Ether (MTBE) yang berbahaya bagi
lingkungan. Pertamax direkomendasikan untuk kendaraan yang
di produksi
setelah thun 1990, terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan
electronic fuel injection (EFI) dan catalytic converter (pengubah katalik). Untuk
menaikkan angka oktan dari suatau bahan bakar dapat diperoleh dengan
memberikan TEL (Tetra Ethyl Lead), Methanol, Ethanol dan memberikan adiktif
iso-oktana. TEL telah digunakan sebagai peningkat bilangan oktan sejak ahun
1920-an. Tetapi pada tahun 1940-an TEL digantikan dengan pengguanaan MMT
(methyl cyclopentadienly managanese tricarbonyl) benzena, toulena dan
naftalena.
Pada penelitian ini aditif yang akan digunakan untuk meningkatkan nilai
oktan dari Pertamax 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, pertamax murni (100%) akan digunakan sebagai bahan
bakar.
2. Pada pengujian kedua, dilakukan penambahan kapur barus pada pertamax .
3. Pada Pengujian ketiga, dilakukan penambahan/pemasangan alat catalytic
converter.
4. Pengujian keempat, dan pengujian kelima mempunyai metode yang sama
dengan pengujian yang kedua dengan perbedaan kadar dari kapur barus, dan
pengujian keempat mempunyai metode yang sama dengan pengujian kedua
dengan perbedaan dari kadar dari kapur barus. Dari keempat pengujian tersebut
15
Universitas Sumatera Utara
akan ditinjau unjuk kerja dari mesin bensin 4 langkah dengan spesifikasi mesin
yang sama setiap pengujiannya. Unjuk kerja dari mesin tersebut antara lain
performansi dan efisiensi.
1.2Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai kalor bahan bakar pertamax dan
campuran pertamax- kapur barus.
2. Untuk memperoleh unjuk kerja motor bakar berbahan bakar pertamax dan
campuran pertamax- kapur barus dengan menambahkan alat catalytic
converter pada knalpot.
3. Untuk memperoleh hasil emisi gas buang dari bahan bakar pertamax dan
campuran pertamax- kapur barus dengan menambahkan alat catalytic
converter pada knalpot.
1.3 Manfaat Pengujian
Adapun manfaat pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh unjuk kerja mesin bensin 4 langkah terbaik dalam
penggunaan bahan bakar, dan kadar kapur barus.
2. Untuk meningkatkan kualitas bahan bakar yang akan digunakan pada
mesin bensin 4 langkah.
3. Untuk mencegah kerusakan mesin akibat penggunaan bahan bakar dengan
kualitas bahan bakar yang rendah.
4. Memberikan informasi kepada masyarakat mengenai manfaat dari
penambahan kapur barus pada bahan bakar pertamax untuk mesin bensin 4
langkah.
5. Mengetahui penengaruh Catalityc Converter dalam penguranagn emisi
dan pengaruhnya terhadap performansi mesin.
1.4 Batasan Masalah
Adapun ruang lingkup pengujian dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
16
Universitas Sumatera Utara
1. Mesin uji yang digunakan adalah Mesin Honda Supra-X 125 dengan
system pengkabutan karburator, 4-Langkah, 1 silinder dengan rasio
kompresi 9:1.
2. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah pertamax RON 92 dan campuran
pertamax kapur barus.
3. Alatuji yang digunakan untuk menghitung nilai kalor pembakaran bahan
bakar adalah Bom Kalori meter.
4. Unjuk kerja mesin bensin yang dihitung adalah:
• Torsi
• Daya
• Konsumsi bahan bakar spesifik
• Rasio udara-bahan bakar
• Efisiensi termal
5. Alat uji yang digunakan untuk memperoleh komposisi emisi gas buang
motor bakar bensin adalah Gas Analyzer.
6. Emisi gas buang yang diamati adalah karbon dioksida (CO2), karbon
monoksida (CO), unburned hidro carbon(UHC), dan oksigen (O2).
7. Variasi putaran mesin yang dilakukan pada pengujian motor bensin 4
langkah tersebut pada putaran 2000-rpm, 3000-rpm, 4000-rpm, 5000-rpm
dan 6000-rpm.
1.5 Metodologi Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka dilakukan pembagian bab
berdasarkan isinya.
Pada bab I pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan, batasan masalah,
metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. Bab II berisi tinjauan pustaka,
yaitu berisi landasan teori yang diperoleh dari litelatur untuk mendukung
pengujian. Bab III metodologi penelitian, yaitu berisi metode yang akan
digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas
mengenai langkah-langkah pengujian, pengolahan dan analisa data yang akan
digunakan untuk menyelesaikan teori dari topic yang akan diangkat. Bab IV
analisa data dan pembahasan, pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai
17
Universitas Sumatera Utara
data-data yang diperoleh dari hasil pengujian yang telah dilakukan. Bab V berisi
kesimpulan dan saran dari hasil pengujian. Kemudian daftar pustaka dan
lampiran.
1.6 Sistematika Penulisan
Skripsi dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan,batasan masalah, manfaat, metode
penulisan, dan sistematika penulisan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai alat
catalytic converter, bahan bakar pertamax, campuran bahan bakar pertamaxkapur barus, karakteristik dan performansi mesin otto, dan emisi gas buang.
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 memaparkan
ke dalam bentuk tabeldangrafik.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
DaftarPustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
18
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini teknologi merupakan sudah menjadi kebutuhan manusia,
dikarenakan dikarenakan adanya teknologi dapat membantu dan mempermudah
pekerjaan manusia. Oleh karena itu, teknologi saat ini berkembang semakin pesat
terutama dibidang teknolpogi motor bakar. 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 di ruang
bakar/combuston chamber. Pemilihan bahan bakar yang berkualitas rendah dapat
menyebabkan pembakaran yang tidak sempurna seperti gejala detonasi/knocking,
timbulnya endapan karbon dalam ruang bakar, turunnya performansimesin,
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 ke
dalam bahan bakar. Aditif ini berfungsi untuk menaikkan angka oktan bahan
bakar, mengurangi pengotoran ruang bakar/endapan karbon, meminimalisir depoit
di dalam sistem masukan dan mencegah pelekatan katup.
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 (ketukan). Terdapat dua metode untuk mengetahui bilanganoktan dari
bahan bakar. Metode pertama adalah metode RON (research octane number)
dimana bahan bakar di uji melalui mesin atau silinder dengan putaran mesin dan
14
Universitas Sumatera Utara
temperatur udara masuk yang lebih kecil. Metode kedua adalah metode MON
(motor octane number) dimana bahan bakar diuji melalui mesin yang sama tetapi
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 sebgai indeks anti
ketukan (AKI/anti-knock index).
Pada tahun 1999 Pertamax pertama kali diluncurkan sebagai pengganti
premix98 karena unsur Methyl Tertier Buthyl Ether (MTBE) yang berbahaya bagi
lingkungan. Pertamax direkomendasikan untuk kendaraan yang
di produksi
setelah thun 1990, terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan
electronic fuel injection (EFI) dan catalytic converter (pengubah katalik). Untuk
menaikkan angka oktan dari suatau bahan bakar dapat diperoleh dengan
memberikan TEL (Tetra Ethyl Lead), Methanol, Ethanol dan memberikan adiktif
iso-oktana. TEL telah digunakan sebagai peningkat bilangan oktan sejak ahun
1920-an. Tetapi pada tahun 1940-an TEL digantikan dengan pengguanaan MMT
(methyl cyclopentadienly managanese tricarbonyl) benzena, toulena dan
naftalena.
Pada penelitian ini aditif yang akan digunakan untuk meningkatkan nilai
oktan dari Pertamax 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, pertamax murni (100%) akan digunakan sebagai bahan
bakar.
2. Pada pengujian kedua, dilakukan penambahan kapur barus pada pertamax .
3. Pada Pengujian ketiga, dilakukan penambahan/pemasangan alat catalytic
converter.
4. Pengujian keempat, dan pengujian kelima mempunyai metode yang sama
dengan pengujian yang kedua dengan perbedaan kadar dari kapur barus, dan
pengujian keempat mempunyai metode yang sama dengan pengujian kedua
dengan perbedaan dari kadar dari kapur barus. Dari keempat pengujian tersebut
15
Universitas Sumatera Utara
akan ditinjau unjuk kerja dari mesin bensin 4 langkah dengan spesifikasi mesin
yang sama setiap pengujiannya. Unjuk kerja dari mesin tersebut antara lain
performansi dan efisiensi.
1.2Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai kalor bahan bakar pertamax dan
campuran pertamax- kapur barus.
2. Untuk memperoleh unjuk kerja motor bakar berbahan bakar pertamax dan
campuran pertamax- kapur barus dengan menambahkan alat catalytic
converter pada knalpot.
3. Untuk memperoleh hasil emisi gas buang dari bahan bakar pertamax dan
campuran pertamax- kapur barus dengan menambahkan alat catalytic
converter pada knalpot.
1.3 Manfaat Pengujian
Adapun manfaat pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh unjuk kerja mesin bensin 4 langkah terbaik dalam
penggunaan bahan bakar, dan kadar kapur barus.
2. Untuk meningkatkan kualitas bahan bakar yang akan digunakan pada
mesin bensin 4 langkah.
3. Untuk mencegah kerusakan mesin akibat penggunaan bahan bakar dengan
kualitas bahan bakar yang rendah.
4. Memberikan informasi kepada masyarakat mengenai manfaat dari
penambahan kapur barus pada bahan bakar pertamax untuk mesin bensin 4
langkah.
5. Mengetahui penengaruh Catalityc Converter dalam penguranagn emisi
dan pengaruhnya terhadap performansi mesin.
1.4 Batasan Masalah
Adapun ruang lingkup pengujian dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
16
Universitas Sumatera Utara
1. Mesin uji yang digunakan adalah Mesin Honda Supra-X 125 dengan
system pengkabutan karburator, 4-Langkah, 1 silinder dengan rasio
kompresi 9:1.
2. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah pertamax RON 92 dan campuran
pertamax kapur barus.
3. Alatuji yang digunakan untuk menghitung nilai kalor pembakaran bahan
bakar adalah Bom Kalori meter.
4. Unjuk kerja mesin bensin yang dihitung adalah:
• Torsi
• Daya
• Konsumsi bahan bakar spesifik
• Rasio udara-bahan bakar
• Efisiensi termal
5. Alat uji yang digunakan untuk memperoleh komposisi emisi gas buang
motor bakar bensin adalah Gas Analyzer.
6. Emisi gas buang yang diamati adalah karbon dioksida (CO2), karbon
monoksida (CO), unburned hidro carbon(UHC), dan oksigen (O2).
7. Variasi putaran mesin yang dilakukan pada pengujian motor bensin 4
langkah tersebut pada putaran 2000-rpm, 3000-rpm, 4000-rpm, 5000-rpm
dan 6000-rpm.
1.5 Metodologi Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka dilakukan pembagian bab
berdasarkan isinya.
Pada bab I pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan, batasan masalah,
metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. Bab II berisi tinjauan pustaka,
yaitu berisi landasan teori yang diperoleh dari litelatur untuk mendukung
pengujian. Bab III metodologi penelitian, yaitu berisi metode yang akan
digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas
mengenai langkah-langkah pengujian, pengolahan dan analisa data yang akan
digunakan untuk menyelesaikan teori dari topic yang akan diangkat. Bab IV
analisa data dan pembahasan, pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai
17
Universitas Sumatera Utara
data-data yang diperoleh dari hasil pengujian yang telah dilakukan. Bab V berisi
kesimpulan dan saran dari hasil pengujian. Kemudian daftar pustaka dan
lampiran.
1.6 Sistematika Penulisan
Skripsi dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan,batasan masalah, manfaat, metode
penulisan, dan sistematika penulisan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai alat
catalytic converter, bahan bakar pertamax, campuran bahan bakar pertamaxkapur barus, karakteristik dan performansi mesin otto, dan emisi gas buang.
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 memaparkan
ke dalam bentuk tabeldangrafik.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
DaftarPustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
18
Universitas Sumatera Utara