Kajian Studi Perbandingan Performansi Mesin Otto Empat Langkah Dengan Bahan Bakar Pertamax 92 dan Variasi Bahan Bakar Campuran Pertamax 92-Kapur Barus
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dewasa ini teknologi merupakan sudah menjadi kebutuhan manusia,
dikarenakan dengan adanya teknologi dapat membantu dan mempermudah
pekerjaan manusia. Oleh karena itu, teknologi saat ini berkembang semakin pesat
terutama dibidang teknologi 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 Indonesi 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/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 ke dalam bahan bakar. Aditif ini berfungsi untuk menaikkan
angka oktan bahan bakar, mengurangi pengotoran ruang bakar/endapan karbon,
meminimalisir deposit di dalam 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)
1
Universitas Sumatera Utara
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
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 2006 Indonesia meluncurkan bahan bakar baru yaitu
Pertalite yang di jual oleh PT Pertamina (Persero). Pertamax 92 mempunyai
karakteristik operasi bilangan oktan 92 (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]
Pada penelitian ini aditif yang akan digunakan untuk meningkatkan nilai
oktan dari Pertamax 92 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 92 murni (100%) akan digunakan sebagai bahan
bakar.
2. Pada pengujian kedua, dilakukan penambahan kapur barus pada pertamax 92
dengan rumus molekul C10H24+ C10H8.
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
langkah dengan spesifikasi mesin yang sama setiap pengujiannya. Unjuk kerja
dari mesin tersebut antara lain performansi dan efisiensi
2
Universitas Sumatera Utara
1.2
Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai kalor bahan bakar pertamax 92 dan
campuran pertamax 92-kapur barus.
2. Untuk memperoleh unjuk kerja motor bakar berbahan bakar pertamax 92 dan
campuran pertamax 92-kapur barus
3. Untuk memperoleh hasil emisi gas buang dari bahan bakar pertamax 92 dan
campuran pertamax 92-kapur barus.
1.3
Ruang Lingkup Pengujian
Adapun ruang lingkup pengujian dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Mesin uji yang digunakan adalah Mesin Honda Supra-X 125 dengan sistem
pengkabutan karburator, 4-Langkah, 1 silinder dengan rasio kompresi 9:1.
2. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah pertamax RON 92 dan campuran
pertamax 92-kapur barus.
3. Alat uji yang digunakan untuk menghitung nilai kalor pembakaran bahan bakar
adalah Bom Kalorimeter.
4. Unjuk kerja mesin bensin yang dihitung adalah:
a. Torsi
b. Daya
c. Konsumsi bahan bakar spesifik
d. Rasio udara-bahan bakar
e. Efisiensi Volumetris
f. 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 hidrokarbon (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 6000rpm.
3
Universitas Sumatera Utara
1.4
Sistematika 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 topik yang akan diangkat. Bab IV
analisa data dan pembahasan, pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai
data-data yang diperoleh dari hasil pengujian yang telah dilakukan. Bab V berisi
kesimpulan dan saran dari hasil pengujian. Kemudian daftar pustaka dan
lampiran.
4
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dewasa ini teknologi merupakan sudah menjadi kebutuhan manusia,
dikarenakan dengan adanya teknologi dapat membantu dan mempermudah
pekerjaan manusia. Oleh karena itu, teknologi saat ini berkembang semakin pesat
terutama dibidang teknologi 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 Indonesi 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/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 ke dalam bahan bakar. Aditif ini berfungsi untuk menaikkan
angka oktan bahan bakar, mengurangi pengotoran ruang bakar/endapan karbon,
meminimalisir deposit di dalam 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)
1
Universitas Sumatera Utara
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
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 2006 Indonesia meluncurkan bahan bakar baru yaitu
Pertalite yang di jual oleh PT Pertamina (Persero). Pertamax 92 mempunyai
karakteristik operasi bilangan oktan 92 (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]
Pada penelitian ini aditif yang akan digunakan untuk meningkatkan nilai
oktan dari Pertamax 92 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 92 murni (100%) akan digunakan sebagai bahan
bakar.
2. Pada pengujian kedua, dilakukan penambahan kapur barus pada pertamax 92
dengan rumus molekul C10H24+ C10H8.
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
langkah dengan spesifikasi mesin yang sama setiap pengujiannya. Unjuk kerja
dari mesin tersebut antara lain performansi dan efisiensi
2
Universitas Sumatera Utara
1.2
Tujuan Pengujian
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai kalor bahan bakar pertamax 92 dan
campuran pertamax 92-kapur barus.
2. Untuk memperoleh unjuk kerja motor bakar berbahan bakar pertamax 92 dan
campuran pertamax 92-kapur barus
3. Untuk memperoleh hasil emisi gas buang dari bahan bakar pertamax 92 dan
campuran pertamax 92-kapur barus.
1.3
Ruang Lingkup Pengujian
Adapun ruang lingkup pengujian dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Mesin uji yang digunakan adalah Mesin Honda Supra-X 125 dengan sistem
pengkabutan karburator, 4-Langkah, 1 silinder dengan rasio kompresi 9:1.
2. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah pertamax RON 92 dan campuran
pertamax 92-kapur barus.
3. Alat uji yang digunakan untuk menghitung nilai kalor pembakaran bahan bakar
adalah Bom Kalorimeter.
4. Unjuk kerja mesin bensin yang dihitung adalah:
a. Torsi
b. Daya
c. Konsumsi bahan bakar spesifik
d. Rasio udara-bahan bakar
e. Efisiensi Volumetris
f. 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 hidrokarbon (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 6000rpm.
3
Universitas Sumatera Utara
1.4
Sistematika 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 topik yang akan diangkat. Bab IV
analisa data dan pembahasan, pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai
data-data yang diperoleh dari hasil pengujian yang telah dilakukan. Bab V berisi
kesimpulan dan saran dari hasil pengujian. Kemudian daftar pustaka dan
lampiran.
4
Universitas Sumatera Utara