Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Mesin Sepeda Motor Berkapasitas 125 CC Menggunakan Bahan Bakar Pertamax dengan LPG

KAJIAN EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN PERFORMANSI MESIN
SEPEDA MOTOR BERKAPASITAS 125 CC MENGGUNAKAN BAHAN
BAKAR PERTAMAX DENGAN LPG

Skripsi yang diajukan untuk melengkapi
Syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh:

AMANDA JULIAN PRANATA
NIM :110401027

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Abstrak
Statistik penggunaan bahan bakar minyak yang sudah tidak lazim di Indonesia,
sungguh sangat mengkhawatirkan dalam kemandirian energi yang akan datang.
Konsumsi energi pada sektor transportasi menduduki peringkat pertama di
Indonesia. Untuk mengurangi konsumsi energi berbasis bahan bakar minyak,
maka diperlukan langkah pemanfaatan sumber energi dari jenis bahan bakar gas

LPG (Liquid Petroleum gas). Namun demikian, peralihan ke bahan bakar gas ini
membutuhkan konverter kit agar bisa digunakan pada mesin jenis otto pada
sepeda motor. Prinsip konverter kit pada umumnya adalah menurunkan tekanan
dan menyediakan kebutuhan bahan bakar pada saat mesin dalam putaran idle
maupun putaran stasioner. Pada penelitian ini, penggunaan bahan bakar gas diuji
pada sepeda motor Honda Kharisma dengan kapasitas mesin 125 cc untuk
mengetahui kelebihan dan kekurangan dari pemakaian bahan bakar gas di
kendaraan. Sebagai perbandingan, data yang diteliti dibandingkan dengan bahan
bakar pertamax untuk mengetahui perbedaan yang mendasar dari penggunaan
masing-masing bahan bakar tersebut pada saat diuji di sepeda motor yang sama.
Dari hasil pengujian konsumsi bahan bakar spesifik (SFC), mesin berbahan bakar
gas memiliki SFC terendah mesin pada 4000 rpm yaitu sebesar 159,16 gr/kWh.
Sedangkan SFC tertinggi mesin terjadi pada pengujian bahan bakar pertamax pada
putaran 2000 rpm yaitu sebesar 452,48 gr/kWh. Pemakaian bahan bakar gas
mengalami penurunan torsi dan daya. Akan tetapi, Emisi gas buang pemakaian
bahan bakar LPG sangat baik yaitu sebesar 1.51 % pada putaran mesin 2000 rpm.
Kata kunci : LPG, Pertamax, Performasi, Mesin otto, Konverter kit.

i
Universitas Sumatera Utara

Abstract
Statistics on the use of the fuel oil that are not uncommon in Indonesia, it is very
worrying in the coming energy independence. The energy consumption in the
transportation sector was ranked first in Indonesia. To reduce the energy
consumption of oil-based fuel, then the necessary of steps of utilization sources
energy of types of fuel gas LPG (Liquid Petroleum gas). However, the transition
to fuel gas requires a converter kit that can be used on a machine type otto on a
motorcycle. The principles of converter kit in general are reducing the pressure
and provide for the needs of fuel during the machine in idle and stationer round.
In this study, the use of fuel gas in tested on a motorcycle “Honda Kharisma”
with 125 cc engine capacity to know the advantages and disadvantages of the use
of fuel gas in the vehicle. As comparison, the Data were examined in compare
with the fuel of Pertamax to know the fundamental difference from the use of each
of these fuels when tested in the same motorcycle. Based on the results of the
testing of fuel consumption (SFC), LPG gas-fuelled engines has SFC of the lowest
machine on the 4000 rpm is equal to 159.16 grams/kWh. Whereas, SFC of the
highest engine going on testing of fuels Pertamax on round 2000 rpm in the
amount 452.48 grams/kWh. The use of fuel gas consumption decrease torque and
power. But, an emission of LPG fuel consumption is excellent amounting 1.51%

on machine speed 2000 rpm.
Keywords: Liquefied Petroleum Gas (LPG), Pertamax, Performance, otto
machine, converter kit

ii
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia
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 eksperimental perbandingan
performansi mesin sepeda motor berkapasitas 125 cc menggunakan bahan bakar
Pertamax dengan LPG”.
Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menyampaikan banyak terimakasih kepada:

1.

Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Amir AR dan Ibunda Nurmala, yang
telah memberikan dukungan yang tak terhingga baik moril maupun materil.

2.

Bapak Ir. Abdul Halim Nasution,M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah
banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat
terselesaikan.

3.

Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4.

Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara.

5.

Saudara-saudara tersayang, Nenek warsinah , ine, alwi, lala, dila dan wak
usman untuk doa-doa, dukungan semangat

dan motivasi

dalam

menyelesaikan skripsi ini.
6.

Saudara

Rizaldi,

Fahmi

anshari,

Lingga

Rahmad,

Budi,

Tama,Teguh,Syugito,Erwin, Hafis dan teman-teman mahasiswa Teknik
Mesin USU khususnya untuk stambuk 2011, yang telah banyak memberikan
dukungan dan saling berbagi ilmu pengetahuan dalam menyelesaikan skripsi
ini.

iii
Universitas Sumatera Utara

7.

Kepada Ka.Lab, Laporan, Asisten Teknologi mekanik yang banyak
membantu penulis dalam penyediaan fasilitas penelitian.

8.

Teman-teman HMI Komisariat FT USU atas dukungan dan semangat
perjuangan yang telah diberikan.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik

maupu 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,

Maret 2016

Penulis,

Amanda Julian Pranata
NIM :110401027

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK............................................................................................................ i
KATA PENGANTAR ............................................................................................. iii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................... xii
DAFTAR NOTASI ................................................................................................. xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 3
1.3 Batasan masalah ...................................................................................... 4
1.4 Metodologi Penulisan .............................................................................. 4
1.5 Sistematika penulisan .............................................................................. 5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mesin Pembakaran dalam........................................................................ 6
2.1.1 Mesin Otto (mesin pembakaran dalam jenis spark
Ignition / SIE) .................................................................................... 6
2.1.2 Mesin Diesel (mesin pembakaran dalam jenis compression ignition/CIE)

11

2.1.3 Mesin Wankel ..................................................................................... 15

2.2 Tinjauan terhadap unjuk kerja motor bensin .......................................... 17
2.2.1 Torsi dan daya .................................................................................. 17
2.2.2 Konsumsi bahan bakar Spesifik (specific Fuel
Consumption, Sfc) ............................................................................ 17

v
Universitas Sumatera Utara

2.2.3 Perbandingan udara Bahan bakar (AFR) .......................................... 18
2.2.4 Effisiensi thermal brake ................................................................... 19

2.3 Bahan Bakar ............................................................................................. 19
2.3.1 ELPIJI ................................................................................................ 19
2.3.1.1 Sifat ELPIJI .............................................................................. 20
2.3.1.2 Bahaya ELPIJI........................................................................ 20
2.3.1.3 Harga ELPIJI ......................................................................... 21
2.3.2 Pertamax .......................................................................................... 21
2.3.2.1 Sifat Pertamax ..................................................................... 22
2.3.2.2 Keunggulan Pertamax ......................................................... 23
2.3.2.3 Harga Pertamax ................................................................... 23
2.4 Konverter KIT............................................................................................ 24
2.4 Emisi gas buang ........................................................................................ 25

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat................................................................................... 27
3.2 Alat dan Bahan ......................................................................................... 28
3.2.1 Alat ................................................................................................... 28
3.2.2 Bahan.... 33
3.3 Perakitan Sistem Konverter kit................................................................. 34
3.2.1 Alat ................................................................................................... 35
3.2.2 Bahan.... 35
3.2.2 Proses perakitan.... ......................................................................... 35
3.4 Metode pengumpulan data ..................................................................... 39

vi
Universitas Sumatera Utara

3.5 Metode pengolahan data ........................................................................ 40
3.6 Pengamatan dan tahap pengujian ........................................................... 40
3.7 Prosedur Pengujian performa mesin ....................................................... 40
3.8 Prosedur Pengujian Emisi gas buang ....................................................... 43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data hasil penelitian................................................................................. 46
4.1.1 Hasil pengujian menggunakan Bahan Bakar Pertamax ................... 46
4.1.2 Hasil pengujian menggunakan Bahan Bakar ELPIJI .......................... 47
4.2 Pengujian Performansi Mesin ................................................................. 48
4.2.1 Final ratio ......................................................................................... 48
4.2.2 Torsi ................................................................................................. 49
4.2.3 Daya ................................................................................................. 53
4.2.4 Konsumsi Bahan bakar Specifik (SFC) ............................................. 55
4.2.5 Efisiensi Thermal Brake................................................................... 58
4.2.6 Rasio udara-bahan bakar (AFR) ...................................................... 60
4.2.7 Emisi gas buang .............................................................................. 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 64
5.2 Saran ...................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. xv
LAMPIRAN

............................................................................................. xvii

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Statistik Energi total Indonesia .............................................................. 1

Gambar 1.2

Konsumsi BBM berdasarkan sektor ...................................................... 2

Gambar 2.1

A. Nikolaus Otto .................................................................................... 7

Gambar 2.2

Diagram p-v dan t-s otto Ideal ............................................................... 8

Gambar 2.3

Diagram p-v dan t-s otto actual ............................................................. 8

Gambar 2.4

Siklus empat langkah ............................................................................. 10

Gambar 2.5

Siklus dua langkah ................................................................................. 11

Gambar 2.6

Produk mesin ......................................................................................... 12

Gambar 2.7

Diagram p-v dan t-s otto ....................................................................... 12

Gambar 2.8

Siklus kerja mesin diesel 4 langkah ....................................................... 14

Gambar 2.9

Siklus kerja mesin diesel 2 langkah ....................................................... 15

Gambar 2.10

Mesin wankel ......................................................................................... 15

Gambar 2.11

Gas LPG 3 kg ........................................................................................ 19

Gambar 2.12

Pembelian Elpiji di SPBU ..................................................................... 21

Gambar 2.13

Pertamax ................................................................................................ 22

Gambar 2.14

Harga Pertamax ..................................................................................... 24

Gambar 2.15

Polusi gas buang kendaraan ................................................................... 27

Gambar 3.1

Pengujian konsumsi bahan bakar .......................................................... 28

Gambar 3.2

Pengujian konsumsi bahan bakar .......................................................... 28

Gambar 3.3

Pengujian Torsi ...................................................................................... 29

viii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.4

Sepeda Motor ......................................................................................... 29

Gambar 3.5

Tachometer ............................................................................................ 31

Gambar 3.6

Regulator ............................................................................................... 31

Gambar 3.7

Tools ...................................................................................................... 32

Gambar 3.8

Timbangan pegas ................................................................................... 32

Gambar 3.9

Timbangan digital .................................................................................. 33

Gambar 3.10

Stopwatch .............................................................................................. 33

Gambar 3.11

Gas Analyzer ......................................................................................... 34

Gambar 3.12

Tabung gas ............................................................................................. 35

Gambar 3.13

Pertamax ................................................................................................ 36

Gambar 3.14

Set up ..................................................................................................... 37

Gambar 3.15

Karburator bekas.................................................................................... 38

Gambar 3.16

Napel dengan plat .................................................................................. 39

Gambar 3.17

Plat yang dipasang di injector ............................................................... 39

Gambar 3.18

Plat yang dipasang di injector ............................................................... 40

Gambar 3.19

Instalasi konverter kit ............................................................................ 40

Gambar 3.20

Letak konverter kit di sepeda motor ...................................................... 41

Gambar 3.21

Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin ......................................... 44

Gambar 3.22

Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang............................. 45

Gambar 4.1

Grafik Sfc Vs putaran ............................................................................ 51

Gambar 4.2

GrafikTorsi Vs Putaran .......................................................................... 54

Gambar 4.3

Grafik Daya Vs Putaran ......................................................................... 56

ix
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.4

Grafik Efisiensi Thermal Vs Putaran..................................................... 59

Gambar 4.5

Grafik perbandingan AFR Vs Putaran................................................... 60

Gambar 4.6

Grafik perbandingan CO bahan bakar pertamax dengan

LPG

62

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1

Data hasil pengujian dengan bahan bakar pertamax ............................ 45

Tabel 4.2

Data pengujian menggunakan bahan bakar LPG .................................. 46

Tabel 4.3

Massa tertarik rata-rata pada pengujian ................................................. 48

Tabel 4.4

Torsi mesin hasil perhitungan................................................................ 49

Tabel 4.5

Daya mesin hasil perhitungan................................................................ 51

Tabel 4.6

Konsumsi bahan bakar spesifik hasil perhitungan ................................ 54

Tabel 4.7

Nilai efisiensi thermal brake hasil perhitungan ..................................... 56

Tabel 4.8

Data hasil pengujian AFR...................................................................... 58

Tabel 4.9

Hasil pengujian kadar CO...................................................................... 59

xi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Lambang

Keterangan

Satuan

P

Daya

Watt

n

Putaran

Rpm

T

Torsi

N.m

LHV

Nilaikalor

Kj/kg

Sfc

Konsumsi Bahan bakar

gr/Kw.h

ṁ�

Laju aliran bahan bakar

Kg/jam

ηb

Efisiensi thermal brake

t

Waktu

Detik

F

Gaya

Newton

rJ

ari-jari poros dengan titik gaya

m

V

Volume

ml

xii
Universitas Sumatera Utara