8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Gambaran Umum Pelumas (Oli)

Pelumas atau oli merupakan sejenis cairan kental yang berfungsi sebagai

pelicin, pelindung, dan pembersih bagi bagian dalam mesin. Kode pengenal oli

adalah berupa huruf SAE yang merupakan singkatan dari Society of Automotive

Engineers. Selanjutnya angka yang mengikuti dibelakangnya, menunjukkan tingkat

kekentalan oli tersebut. SAE 40 atau SAE 15W-50, semakin besar angka yang

mengikuti kode oli menandakan semakin kentalnya oli tersebut. Sedangkan huruf W

yang terdapat dibelakang angka awal, merupakan singkatan dari winter. SAE 15W-

50, berarti oli tersebut memiliki tingkat kekentalan SAE 10 untuk kondisi suhu dingin

dan SAE 50 pada kondisi suhu panas. Dengan kondisi seperti ini, oli akan

memberikan perlindungan optimal saat mesin start pada kondisi ekstrim sekalipun.

Sementara itu dalam kondisi panas normal, idealnya oli akan bekerja pada kisaran

angka kekentalan 40-50 menurut standar SAE (SAE Euro 2012) .

2.1.1 Sifat-sifat Oli Mesin

a. Lubricant, oli mesin bertugas melumasi permukaan logam yang saling

bergesekan satu sama lain dalam blok silinder. Caranya dengan membentuk

semacam lapisan film yang mencegah permukaan logam saling bergesekan

atau kontak secara langsung.

b. Coolant, pembakaran pada bagian kepala silinder dan blok mesin

menimbulkan suhu tinggi dan menyebabkan komponen menjadi sangat panas.

Jika dibiarkan terus maka komponen mesin akan lebih cepat mengalami

keausan. Oli mesin yang bersirkulasi di sekitar komponen mesin akan

menurunkan suhu logam dan menyerap panas serta memindahkannya ke

tempat lain.

9

c. Sealant, oli mesin akan membentuk sejenis lapisan film di antara piston dan

dinding silinder, karena itu oli mesin berfungsi sebagai perapat untuk

mencegah kemungkinan kehilangan tenaga. Sebab jika celah antara piston dan

dinding silinder semakin membesar maka akan terjadi kebocoran kompresi.

d. Detergent, kotoran atau lumpur hasil pembakaran akan tertinggal dalam

komponen mesin. Dampak buruk hal ini adalah menambah hambatan gesekan

pada logam sekaligus menyumbat saluran oli. Tugas oli mesin adalah

melakukan pencucian terhadap kotoran yang masih tertinggal dalam blok

mesin.

e. Pressure absorbtion, oli mesin meredam dan menahan tekanan mekanikal

setempat yang terjadi dan bereaksi pada komponen mesin yang dilumasi.

Kekentalan oli mesin, viskositas atau tingkat kekentalan oli mesin

menunjukkan ketebalan atau kemampuan untuk menahan aliran cairan. Sifat oli jika

suhunya panas akan mudah mengalir dengan cepat alias encer. Sebaliknya jika suhu

oli dingin maka akan sulit mengalir atau mudah mengental. Meski demikian setiap

merek dan jenis oli mempunyai tingkat kekentalan yang telah disesuaikan dengan

maksud dan tujuan penggunaannya. Karena itu ada oli yang sengaja dibuat kental

atau encer sesuai kebutuhan pemakai.

Tingkat viskositas oli dinyatakan dalam angka indeks kekentalan. Semakin

besar angkanya maka berarti semakin kental olinya, dan sebaliknya juga kalau angka

indeksnya semakin mengecil tentu olinya bertambah encer.

2.1.2 Jenis Oli

a. Oli Mineral

Oli mineral berbahan bakar oli dasar (base oil) yang diambil dari minyak

bumi yang telah diolah dan disempurnakan.

b. Oli Sintetis

Oli Sintetis biasanya terdiri atas Polyalphaolifins yang datang dari bagian

terbersih dari pemilahan dari oli mineral, yakni gas. Senyawa ini kemudian

dicampur dengan oli mineral. Inilah mengapa oli sintetis bisa dicampur

10

dengan oli mineral dan sebaliknya. Basis yang paling stabil adalah polyol-

ester, yang paling sedikit bereaksi bila dicampur dengan bahan lain. Oli

sintetis cenderung tidak mengandung bahan karbon reaktif, senyawa yang

sangat tidak bagus untuk oli karena cenderung bergabung dengan oksigen

sehingga menghasilkan acid (asam). Pada dasarnya, oli sintetis didesain untuk

menghasilkan kinerja yang lebih efektif dibandingkan dengan oli mineral.

2.1.3 Kekentalan (Viskositas) Oli

Kekentalan merupakan salah satu unsur kandungan oli paling rawan karena

berkaitan dengan ketebalan oli atau seberapa besar resistensinya untuk mengalir.

Kekentalan oli langsung berkaitan dengan sejauh mana oli berfungsi sebagai pelumas

sekaligus pelindung benturan antar permukaan logam.

Oli harus mengalir ketika suhu mesin atau temperatur ambient. Mengalir

secara cukup agar terjamin pasokannya ke komponen-komponen yang bergerak.

Semakin kental oli, maka lapisan yang ditimbulkan menjadi lebih kental. Lapisan

halus pada oli kental memberi kemampuan ekstra menyapu atau membersihkan

permukaan logam yang terlumasi. Sebaliknya oli yang terlalu tebal akan memberi

resitensi berlebih mengalirkan oli pada temperatur rendah sehingga mengganggu

jalannya pelumasan ke komponen yang dibutuhkan. Untuk itu, oli harus memiliki

kekentalan lebih tepat pada temperatur tertinggi atau temperatur terendah ketika

mesin dioperasikan

Dengan demikian, oli memiliki grade (derajat) tersendiri yang diatur oleh

Society of Automotive Engineers (SAE). Bila pada kemasan oli tersebut tertera angka

SAE 5W-30 berarti 5W (Winter) menunjukkan pada suhu dingin oli bekerja pada

kekentalan 5 dan pada suhu terpanas akan bekerja pada kekentalan 30.

Tetapi yang terbaik adalah mengikuti viskositas sesuai permintaan mesin.

Umumnya, kendaraan sekarang punya kekentalan lebih rendah dari 5W-30, karena

mesin – mesin terbaru memiliki kerapatan antar komponen makin tipis dan juga

banyak celah-celah kecil yang hanya bisa dilalui oleh oli encer.

11

Untuk mesin lebih tua, clearance bearing lebih besar sehingga mengizinkan

pemakaian oli kental untuk menjaga tekanan oli normal dan menyediakan lapisan

film cukup untuk bearing.

Sebagai contoh adalah tipe viskositas dan ambient temperatur dalam derajat

Celcius yang biasa digunakan sebagai standar oli di berbagai negara/kawasan.

1. 5W-30 untuk cuaca dingin seperti di Swedia

2. 10W-30 untuk iklim sedang seperti di kawasan Inggris

3. 15W-30 untuk Cuaca panas seperti di kawasan Indonesia

2.2 Kontaminasi Oli

Kontaminasi terjadi dengan adanya benda-benda asing atau partikel pencemar

di dalam oli. Terdapat beberapa macam benda pencemar yang biasa terdapat dalam

oli yakni:

1. Keausan elemen. Ini menunjukkan beberapa elemen biasanya terdiri dari

tembaga, besi, chrominium, aluminium, timah, molybdenum, silikon, nikel

atau magnesium.

2. Kotoran atau jelaga. Kotoran dapat masuk kedalam oli melalui hembusan

udara lewat sela-sela ring dan melalui sela lapisan oli tipis kemudian

merambat menuruni dinding silinder. Jelaga timbul dari bahan bakar yang

tidak habis. Kepulan asam hitam dan kotornya filter udara menandai

terjadinya jelaga.

3. Bahan Bakar, kontaminasi bahan bakar terjadi pada saat proses pembakaran

dalam silinder mesin.

4. Air, merupakan produk sampingan pembakaran dan biasanya terjadi melalui

timbunan gas buang. Air dapat memadat di crankcase ketika temperatur

operasional mesin kurang memadai.

5. Produk-produk belerang/asam. Produk-produk oksidasi mengakibatkan oli

bertambah kental. Daya oksidasi meningkat oleh tingginya temperatur udara

masuk.

12

2.2.1 Karakteristik Oli Bekas

Oli bekas seringkali diabaikan penanganannya setelah tidak bisa digunakan

kembali, padahal jika asal dibuang dapat menambah pencemaran lingkungan. Bahaya

dari pembuangan oli bekas sembarangan memiliki efek yang lebih buruk daripada

efek tumpahan minyak mentah biasa.

Ditinjau dari komposisi kimianya sendiri, oli adalah campuran dari

hidrokarbon kental ditambah berbagai bahan kimia aditif. Oli bekas memiliki

campuran komposisi lebih dari itu, dalam oli bekas terkandung sejumlah sisa hasil

pembakaran yang bersifat asam korosif, deposit, dan logam berat yang bersifat

karsinogenik. Sampai saat ini usaha yang di lakukan untuk memanfaatkan oli bekas

ini antara lain :

Dimurnikan kembali (proses refinery) menjadi refined lubricant. Tidak

banyak yang tertarik untuk berbisnis di bidang ini karena cost yang tinggi

relatif terhadap lube oil blending plant (LOBP) dengan bahan baku fresh,

sehingga harga jual ekonomis-nya tidak akan mampu bersaing di pasaran.

Digunakan sebagai fuel oil/minyak bakar. Yang masih menjadi kendala adalah

tingkat emisi bahan bakar ini masih tinggi.

Perlu dipertimbangkan beberapa hal mengenai pentingnya pemanfaatan kembali oli

bekas antara lain :

Dari tahun ke tahun, regulasi yang mendukung terhadap teknologi ramah

lingkungan akan semakin meningkat. Dan ada kemungkinan nanti, produsen

oli juga harus bertanggung jawab atas oli bekas yang dihasilkan, sehingga

akan muncul berbagai teknologi pemanfaatan oli bekas.

Kedepan, cadangan minyak mentah akan semakin terbatas, berarti harga

minyak mentah akan semakin melambung. Used-Oil refinery akan semakin

kompetitif dengan LOBP konvensional.

Berdasarkan kriteria limbah yang dikeluarkan oleh Kementerian Lingkungan

Hidup, oli bekas termasuk kategori limbah B3. Meski oli bekas masih bisa

dimanfaatkan, bila tidak dikelola dengan baik, ia bisa membahayakan lingkungan

13

(Undang-Undang Nomor 32 Tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan

Lingkungan Hidup).

Tabel 2.1 : Tabel Bahan Pencemar yang ternasuk limbah B3

Kode

limbah Bahan Pencemar

Kode

Limbah Bahan Pencemar

D1001a Tetrakloroetilen D1013b Piridin

D1002a Trikloroetlen D1014b Benzena

D1003a Metilen Klorida D1015b 2-Etoksietanol

D1004a

1,1,2-

Trikloro,1,2,2,Trifluoroetana D1016b 2-Nitropropana

D1005a Triklorofluorometana D1017b Asam Kresilat

D1006a Orto-diklorobenzena D1018b Nitrobenzana

D1007a Klorobenzena D1001c Amonium Hidroksida

D1008a Trikloroetena D1002c Asam Hidrobromat

D1009a Fluorokarbon Terklorinasi D1003c Asam Hidroklorat

D1010a Karbon Tertraklorida D1004c Asam Hidrofluorat

D1001b Dimetilbenzena D1005c Asam Nitrat

D1002b Aseton D1006c Asam Fosfat

D1003b Etil Asetat D1007c Kalium Hidroksida

D1004b Etil Benzena D1008c Natrium Hidroksida

D1005b Metil Isobutil Keton D1009c Asam Sulfat

D1006b n-Butil Alkohol D1010c Asam Klorida

D1007b Sikloheksanon D1001d

Polychlorinated

Biphenyls

D1008b Metanol D1002d Lead scrap

D1009b Totuena D1003d Limbah minyak diesel

D1010b Metil Etil Keton D1004d Fiber Asbes

D1011b Karbon Disulfida D1005d Pelumas bekas

D1012b Isobutanol

2.2.2 Akibat Pembuangan Oli Bekas

Jika berbicara material oli pelumas bekas, maka itu tidak hanya berurusan

dengan olinya sendiri, melainkan juga wadah dan saringan oli, ketiganya bila dibuang

sembarangan akan menimbulkan masalah lingkungan. Oli bekas mengandung

sejumlah zat yang bisa mengotori udara, tanah dan air. Oli bekas itu mungkin saja

mengandung logam, larutan klorin, dan zat-zat pencemar lainnya. Satu liter oli bekas

bisa merusak jutaan liter air segar dari sumber air dalam tanah.

14

Limbah khusus untuk oli bekas lebih lanjut diatur dengan Keputusan Kepala

Badan Pengendalian Dampak Lingkungan (Bapedal) No. KEP-

225/BAPEDAL/08/1996 tentang syarat-syarat penyimpanan dan pengumpulan

limbah oli dan minyak pelumas, limbah berupa oli bekas jika tidak dikelola dengan

baik dan dibuang secara sembarangan sangat berbahaya bagi lingkungan. Oli bekas

juga dapat menyebabkan tanah kurus dan kehilangan unsur hara. Sedangkan sifatnya

yang tidak dapat larut dalam air juga dapat membahayakan habitat air, selain itu

sifatnya mudah terbakar yang merupakan karakteristik dari Bahan Berbahaya dan

Beracun (B3).

Demikian pula dengan wadah plastik yang biasa digunakan untuk wadah oli.

Plastik yang tak dapat terurai secara biologis itu jelas akan mencemari tanah dan

memakan ruang di tempat sampah. Sedangkan saringan oli selain masih mengandung

residu oli, juga terbuat dari bahan metal yang tidak mudah terurai secara biologis.

2.3 Proses Pengolahan Oli Bekas

Tahap pertama merupakan pemisahan air dari oli bekas, proses ini

menghasilkan limbah air yang berasal dari campuran oli bekas. Tahap kedua

memisahkan kotoran dan aditifnya (penambahan bahan kimia). Tahap ketiga

dilakukan untuk perbaikan warna, menghasilkan bahan dasar pelumas dan limbah

lempung. Dan terakhir proses pengolahan bahan dasar tersebut atau disebut juga

dengan blending

2.3.1 Tahapan Daur Ulang Oli bekas Secara Umum

Secara umum proses tahapan pengolahan atau daur ulang limbah oli bekas

bisa dilakukan dengan 3 proses yang berbeda antara lain :

1. Daur ulang oli bekas menggunakan asam kuat untuk memisahkan

kotoran dan aditif dalam oli bekas. Kemudian dilakukan pemucatan

dengan lempung.

2. Campuran pelarut alkohol dan keton digunakan untuk memisahkan

kotoran dan aditif dalam oli bekas. Campuran pelarut dan pelumas

15

bekas yang telah dipsahkan difraksionisasi untuk memisahkan kembali

pelarut dari oli bekas. Kemudian dilakukan proses pemucatan dan

proses blending serta reformulasi untuk menghasilkan pelumas siap

pakai.

3. Pada tahap awal digunakan senyawa fosfat dan selanjutnya dilakukan

proses perkolasi dengan lempung serta diikuti proses hidrogenasi.

2.3.2 Metode Re-refining Minyak Pelumas Bekas

Beberapa cara pemulihan kembali minyak pelumas bekas yang digunakan

antara lain :

1. Acid Clay treating

Minyak pelumas bekas ditreatment dengan asam sulfat pekat yang

berguna untuk mengendapkan kotoran yang ada sehingga kotoran

tersebut dibuang. Selanjutnya ditreatment dengan clay yang berguna

untuk menyerap aroma yang masih tertinggal di dalam minyak oli

bekas. Proses ini sederhana dengan biaya relatif murah, namun

kekurangannya menyebabkan polusi lingkunagn disebabkan

munculnya acid sludge (lumpur asam) dan emisi gas asam, selain itu

juga menyebabkan korosi peralatan yang dipakai, dan juga hasilnya

lebih sedikit disebabkan hilangnya oli di dalam lumpur.

2. Detergent Extraction

Menggunakan konsumsi air yang sangat banyak untuk mencuci

pelumas bekas sehingga kandungan kontaminan yang berwujud logam

dapat dipisahkan. Penambahan surfaktan atau detergen agar diperoleh

bentuk emulsi yang stabil. Emulsifier yang digunakan ABS, texafon,

dan juga tepool. Proses ini serupa dengan memecah santan kelapa

menjadi minyak, untuk memecah emulsi disamping digunakan bahan

kimia digunakan juga proses fisika yaitu dengan mengalirkan sejumlah

minyak yang teremulsi melewati sepasang logam yang bermuatan

16

listrik maka akan terpisahkan dua komponen minyak yang jernih dan

air yang sudah mengandung kotoran.

3. Clay Disdilation

Minyak pelumas bekas didestilasi vacum sehingga diperoleh lumpur,

lube oil disstillate, light oil dan air. Lube oil distillate diproses lagi

dengan clay treating agar diperoleh lube oil stock (base oil)

2.4 Motor Bakar

Motor bakar adalah mesin yang menggunakan perubahan energi panas yang

diperoleh dari reaksi kimia bahan bakar pada proses pembakaran menjadi energi

mekanik dan selanjutnya menjadi energi gerak. (Motor bakar teori dan aplikasinya,

2015)

Menurut cara menghasilkan energi panas, motor bakar dibedakan menjadikan

dua jenis yaitu pertama pembakaran yang terjadi di dalam konstruksi mesin

contohnya motor bensin, motor diesel, turbin gas, dan yang kedua pembakaran yang

terjadi di luar konstruksi mesin, contoh nya antara lain ketel uap dan turbin uap.

Pembakaran pada motor bakar dapat didefinisikan sebagai kombinasi secara

kimiawi yang berlangsung secara cepat antara oksigen dan unsur yang mudah

terbakar dari bahan bakar pada suhu dan tekanan tertentu.

2.4.1 Motor Diesel

Motor diesel termasuk dalam jenis motor pembakaran dalam. Sesuai dengan

namanya, motor pembakaran dalam adalah mesin kalor dimana gas panas diperoleh

pembakaran di dalam mesin itu sendiri dan langsung dipakai untuk melakukan kerja

mekanis yaitu menjalankan mesin tersebut. Dalam melakukan unjuk kerja, motor

diesel mengambil udara di sekitarnya. Udara dikompresikan di dalam silinder

sehingga tekanan tertentu dan sebelum torak mencapai titik mati atas, bahan bakar

disemprotkan ke dalam ruang bakar. Panas akibat kompresi akan menyalakan bahan

bakar. Motor diesel memiliki rasio kompresi yang lebih tinggi dari motor bensin.

Rasio kompresi yang besar diperlukan untuk meningkatkan temperatur udara

17

terkompresi. Temperatur udara terkompresi harus lebih tinggi dari temperatur

penyalaan bahan bakar sehingga diharapkan setelah bahan bakar disemprotkan, bahan

bakar akan langsung terbakar.

Menurut langkah kerjanya, motor diesel dapat dibedakan menjadi dua macam

yaitu motor diesel dua langkah dan motor diesel empat langkah. Motor diesel empat

langkah adalah jenis motor diesel dimana untuk melengkapi satu siklus kerjanya

dibutuhkan empat langkah gerakan torak atau dua putaran dari poros engkol.

Sedangkan motor diesel dua langkah memerlukan dua langkah gerakan torak atau

satu kali putaran poros engkol untuk melakukan satu siklus kerjanya.

Gambar 2.1 Siklus kerja motor diesel empat langkah

Sumber : Thermodinamika Teknik, Michael J. Moran, Howard N. Shapiro

0 – 1 Langkah Hisap

Torak bergerak dari titik mati atas atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) , katup

hisap terbuka dan katup buang tertutup. Tekanan dalam silinder turun, udara masuk

ke silinder.

1 -2 Langkah Kompresi

Semua katup tertutup, torak bergerak dari TMB ke TMA. Udara dalam silinder

terkompresi sehingga suhu dan tekanan meningkat.

18

2 – 3 Langkah Kerja (Pembakaran)

Torak mencapai TMA, kemudian bahan bakar diinjeksikan. Suhu ruang bakar

melampaui suhu penyalaan bahan bakar. Campuran udara dan bahan bakar akan

terbakar dengan sendirinya.

3 – 4 Langkah Ekspansi

Katup dalam keadaan tertutup. Tekanan dalam raung bakar meningkat cepat. Torak

bergerak dari TMA ke TMB maka terjadi langkah usaha.

4 – 1 Langkah Buang

Katup buang terbuka, katup masuk tertutup. Torak bergerak dari TMB ke TMA, gas

sisa pembakaran terdorong melalui katup buang.

2.5 Bahan Bakar

Bahan bakar merupakan bahan/material yang dikonsumsi untuk menghasilkan

energi. Menurut penggunaannya bahan bakar dapat dibagi menjadi 3 kelompok :

1. Bahan bakar yang dikonsumsi dalam proses pembakaran reaksi

2. Bahan bakar yang digunakan pada reaktor nuklir-reaksi inti

3. Bahan bakar yang dikonsumsikan oleh makhluk hidup-metabolisme

2.5.1 Bahan Bakar Cair

Bahan bakar cair merupakan gabungan senyawa hidrokarbon yang diperoleh

dari alam maupun secara buatan. Bahan bakar cair umumnya berasal dari minyak

bumi. Namum diharapkan dimasa depan bahan bakar cair sumbernya tidak hanya

berasal dari minya bumi saja namun juga dari sumber yang dapat terbaharukan.

Secara teknis bahan bakar cair merupakan sumber energi yantg terbaik, mudah

ditangani, mudah dalam penyimpanan dan nilai kalornya cenderung konstan.

Sifat-sifat fisik dari bahan bakar cair merupakan bagian yang penting untuk

diambil sebagai dasar perhitungan mengenai hal-hal yang berhubungan dengan bahan

bakar. Beberapa sifat fisik bahan bakar cair antara lain :

19

1. Flash Point

Suhu terendah uap di atas permukaan bahan bakar yang akan terbakar

pada waktu proses pemanasan.

2. Fire point

Temperatur saat api akan hidup secara terus-menerus dari bahan bakar

yang telah dikenai sumber api.

3. Temperatur penyalaan sendiri (Auto ignition Temperature)

Merupakan temperatur terendah yang diperlukan untuk terbakar sendiri

dalam kontainer standar pada udara atmosfer tanpa bantuan nyala seperti

bunga api.

4. Viskositas

Menyatakan besarnya hambatan/ketahanan suatu bahan bakar cair untuk

mengalir atau ukuran besarnya tahanan geser dari bahan bakar cair.

Viskositas dapat diukur dengan alat viskosmeter saybolt, prinsip kerja dari

alat ini adalah menentukan waktu yang diperlukan suatu fluida mengalir

melalui lubang kapiler dan disebut dengan SUS (Saybolt Universal

Seconds). Persamaan untuk menentukan viskositas antara lain sebagai

berikut :

Untuk SUS bernilai antara 32- 100

SUSSUSCST

195226.0

…………………………… (2.1)

Untuk SUS bernilai >100

SUSSUSCST

135220.0

………………………….… (2.2)

20

Gambar 2.2 Viskosmeter saybolt

Sumber : http://enginemechanics.tpub.com

5. Nilai Kalor ( Heating Value)

Angka yang menyatakan jumlah panas atau kalori yang dihasilkan dari

proses pembakaran sejumlah bahan bakar dengan oksigen.

6. Density

Perbandingan massa bahan bakar dengan volume bahan bakar dan dihitung

dengan persamaan berikut :

)(

)(3mv

kgm

……………………………………………. (2.3)

2.6 Daya dan Performansi Mesin Diesel

2.6.1 Dasar Pengukuran Daya

Dalam pengukuran daya, aliran energi dan kerugian energi yang ada pada

sebuah mesin dapat dibagi menjadi 3 kategori daya :

Indicated Horse Power (ihp) : pengukuran gaya-gaya yang ada dalam silinder

Brake Horse Power (bhp) : pengukuran gaya pada tiap-tiap langkah titik

pelepasan dari mesin (fan brake, water brake, electrical)

21

Friction Horse Power (fhp) : total dari akibat gesekan (piston, bearings, cams,

pumping losses)

Untuk pengukuran kuantitas daya dari mesin juga harus dipertimbangkan

pengukuran besarnya fhp

2.6.2 Brake Horse Power

Brake Horsepower (bhp) merupakan besaran untuk mengindikasikan

horsepower aktual yang dihasilkan oleh sebuah mesin. Bhp biasanya diukur dengan

peralatan pengukur daya yang ditempatkan pada driveshaft mesin. Sebuah peralatan

dapat digunakan untuk mengukur gaya-gaya yang bekerja pada mesin dan

menghitung besarya nilai gaya tersebut. Dalam penggunaannya hal yang dapat diukur

adalah torsi dan kecepatan sudut dari daya poros yang dihasilkan oleh mesin. Alat

yang digunakan untuk mengukur torsi adalah dynamometer. Dinamometer, adalah

suatu mesin yang digunakan untuk mengukur torsi (torque) dan kecepatan putaran

(rpm) dari tenaga yang diproduksi oleh suatu mesin, motor atau penggerak berputar

lain. Dinamometer dapat juga digunakan untuk menentukan tenaga dan torsi yang

diperlukan untuk mengoperasikan suatu mesin. Dalam hal ini, maka diperlukan

dinamometer. Dinamometer yang dirancang untuk dikemudikan disebut dinamometer

absorsi/penyerap. Dinamometer yang dapat digunakan, baik penggerak maupun

penyerap tenaga disebut dinamometer aktif atau universal. Dinamometer merupakan

suatu mesin elektro-mekanik yang digunakan untuk mengukur torsi dan kecepatan

dari tenaga yang diproduksi oleh suatu mesin motor atau penggerak berputar lain.

Meskipun banyak tipe-tipe dinamometer yang digunakan, tetapi pada prinsipnya

semua itu bekerja seperti dilukiskan dalam gambar 2.3.

22

Gambar 2.3 Prinsip Kerja Dinamometer Sumber : Freedrich Miller, 2011

Keterangan :

r : Jari-jari rotor (m)

W : Beban pengimbang (Kg)

F : Gaya kopel (N)

Prinsip kerjanya adalah : Rotor A diputarkan oleh sumber daya motor yang

diuji, dengan stator dalam keadaan setimbang. Bila dalam keadaan diam maka

ditambahkan sebuah beban pengimbang W yang dipasangkan pada lengan C dan

diengselkan pada stator B. Karena gesekan yang timbul, maka gaya yang terjadi di

dalam stator diukur dengan timbangan D dan penunjukannya merupakan beban atau

muatan dinamometer. Dalam satu poros, keliling rotor bergerak sepanjang 2.π.r

melawan gaya kopel f. Jadi tiap putaran adalah : 2.π.r.f

Pada dynamometer, sebuah rotor digerakkan oleh mesin dalam pengujiannya

baik secara mekanikal, hidrolik, atau elektronik yang dihubungkan ke sebuah stator.

Untuk setiap perputaran poros, rotor yang mengelilingi poros bergerak melalui

sebuah perpindahan 2πR yang berlawanan dengan coupling force (f). Dimana torsi

yang dihasilkan dalam satu kali putaran adalah :

Beberapa macam peralatan pengukur daya antara lain :

Prony brake

…………………… (2.4)

23

Fan brake

Water brake

Rope brake

Eddy curent dynamometer

Electric dynamometer

Chassis dynamometer

Hydraulic dynamometer

Swinging Field dynamometer

Daya didefinisikan sebagai hasil dari kerja atau dengan kata lain daya

merupakan kerja atau energi yang dihasilkan mesin per satuan waktu mesin itu

beroperasi. Brake Horse Power (BHP) merupakan besaran untuk mengindikasikan

horse power aktual yang dihasilkan oleh mesin.

Dengan menggunakan prony brake dapat digunakan sebagai dasar untuk

menentukan persamaan untuk menghitung besarnya bhp yang dihasilkan oleh mesin.

Jika driveshaft mesin melakukan satu kali perputaran dengan jarak sama dengan 2πr,

selama pegerakan nya gaya gesek (f) akan terjadi akibat gerakan wheel, gaya gesek

(f) akan timbul sepanjang 2πr dan kerja yang dihasilkan selama satu kali

perputarannya.

rfn

waktu

jaDaya

2

ker

Dimana :

n = putaran per menit driveshaft

……………………………..(2.6) )(

30

det60

)(2

HPTn

bhp

menit

ik

menit

putarannNf

putaran

mr

bhp

……………………………………………………... (2.5)

24

Akibat panjang moment arm (R) dan besarnya gaya yang bekerja (F) akan

menghasilkan Torsi. Besarnya torsi (T) akan sama, berubah-ubah, atau berlipat, torsi

timbul akibat adanya gaya tangensial pada jarak dari sumbu putaran. Untuk sebuah

mesin yang beroperasi dengan kecepatan tertentu dan meneruskan daya, maka akan

timbul torsi atau gaya (F) dan (R) dalam keadaan yang konstan dan ditentukan

dengan persamaan

Torsi merupakan kapasitas sebuah mesin dalam melakukan sebuah kerja dan

bersamaan dengan daya yang diteruskan selama mesin tersebut beroperasi.

2.6.3 Momen Puntir (Torsi)

Momen puntir atau torsi merupakan kemampuan motor untuk menghasilkan

kerja. Di dalam prakteknya torsi motor berguna pada waktu kendaraan akan bergerak

(start) atau sewaktu mempercepat laju kendaraan, dan tenaga yang berguna untuk

memperoleh kecepatan tinggi. Besarnya torsi akan sama, berubah-ubah atau berlipat,

torsi timbul akibat adanya gaya tangensial pada jarak dari sumbu putaran. Untuk

sebuah mesin yang beroperasi dengan kecepatan tertentu dan meneruskan daya, maka

akan timbul gaya (W) dan lengan (L) dalam keadaan konstan yang besarnya dapat

ditentukan dari persamaan :

WLrfT 2

Dan

gmW .

Dimana :

T = Torsi (N.m)

W = Gaya berat (N)

R = Jari – jari (m)

L = Lengan (m)

g = Gravitasi (m/s2)

m = Massa beban dynamometer (kg)

…………………………. (2.7)

25

2.6.4 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik (BSFC)

Pemakaian bahan bakar spesifik adalah perbandingan banyaknya pemakaian

bahan bakar setiap jam tiap daya yang dihasilkan. Harga pemakaian bahan bakar

spesifik yang makin kecil/rendah menunjukkan efisiensi yang main tinggi. Besar

pemakaian bahan bakar spesifik dihitung dengan rumus :

(Kg/HP.jam)

Dimana :

Wf = Kebutuhan Bahan Bakar ( Kg/jam)

BHP = Daya Output (HP)

Pada umumnya Setiap mesin memiliki minimal pada plot dari BSFC terhadap

putaran mesin (N). Putaran mesin yang lebih tinggi menghasilkan BSFC ( konsumsi

bahan bakar lebih untuk torsi yang sama ) yang tinggi karena meningkatnya kerugian

gesekan di mesin . kerugian gesekan lebih tinggi mengurangi rem torsi, yang

meningkatkan BSFC. Putaran mesin rendah menghasilkan BSFC ( konsumsi bahan

bakar lebih untuk torsi yang sama ) yang lebih tinggi karena meningkatnya waktu

untuk transfer panas dari fluida kerja pada dinding silinder yang meningkatkan

BSFC. Rasio kompresi berbanding terbalik dengan BSFC karena efisiensi termal

lebih tinggi . Artinya, kompresi rasio hasil yang lebih tinggi konsumsi bahan bakar

spesifik yang lebih rendah .

2.7 Uji Emisi

Emisi gas yang dihasilkan oleh pembakaran kendaraan bermotor pada

umumnya berdampak negatif terhadap lingkungan. Sehingga perlu diambil beberapa

langkah untuk dapat mengendalikan gas buang yang dihasilkan tersebut. Salah satu

caranya adalah dengan pemeriksaan atau uji emisi berkala untuk mengetahui

kandungan gas buang kendaraan yang berpotensi mencemari lingkungan. Pada

negara-negara yang memiliki standar emisi gas buang kendaraan, ada 5 unsur dalam

………………………………. (2.8)

26

gas buang kendaraan yang akan diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2, O2, dan kadar

kepekatan smoke atau asap gas buang (Euro Standart Emission 1993).

2.7.1 Emisi Senyawa Hidrokarbon

Bahan bakar minyak bumi adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang

didapat di gas buang kendaraan menunjukkan adanya bahan bakar yang tidak

terbakar dan terbuang bersama sisa pembakaran. Apabila suatu senyawa hidrokarbon

terbakar sempurna (bereaksi dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran tersebut

adalah karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Walaupun rasio perbandingan antara

udara dan bahan bakar AFR (Air-to-Fuel-Ratio) sudah tepat dan didukung oleh

desain ruang bakar mesin saat ini yang sudah mendekati ideal, tetapi tetap saja

terdapat proses pembakaran yang tidak sempurna dan menyebabkan emisi HC pada

ujung knalpot cukup tinggi.

Untuk kendaraan yang tidak dilengkapi dengan Catalytic Converter (CC),

emisi HC yang dapat ditolerir adalah 500 ppm dan untuk kendaraan yang dilengkapi

dengan CC, emisi HC yang dapat ditolerir adalah 50 ppm. Emisi HC ini dapat ditekan

dengan cara memberikan tambahan panas dan oksigen diluar ruang bakar untuk

menuntaskan proses pembakaran. Proses injeksi oksigen tepat setelah exhaust port

akan dapat menekan emisi HC secara drastis.

Apabila emisi HC tinggi, menunjukkan ada 3 kemungkinan penyebabnya

yaitu CC yang tidak berfungsi, AFR yang tidak tepat (terlalu kaya) atau bahan bakar

tidak terbakar dengan sempurna di ruang bakar.

2.7.2 Emisi Gas Karbon Monoksida (CO)

Gas karbonmonoksida adalah gas yang relatif tidak stabil dan cenderung

bereaksi dengan unsur lain. Karbon monoksida, dapat diubah dengan mudah menjadi

CO2 dengan bantuan sedikit oksigen dan panas. Saat mesin bekerja dengan AFR yang

tepat, emisi CO pada ujung knalpot berkisar 0.5% sampai 1% untuk mesin yang

dilengkapi dengan sistem injeksi atau sekitar 2.5% untuk mesin yang masih

menggunakan karburator. Dengan bantuan air injection, maka CO dapat dibuat

serendah mungkin mendekati 0%.

27

Apabila AFR sedikit saja lebih kaya dari angka idealnya (AFR ideal = lambda

= 1.00) maka emisi CO akan naik secara drastis. Jadi tingginya angka CO

menunjukkan bahwa AFR terlalu kaya dan ini bisa disebabkan antara lain karena

masalah di fuel injection system seperti fuel pressure yang terlalu tinggi, sensor suhu

mesin yang tidak normal, air filter yang kotor, PCV sistem yang tidak normal,

karburator yang kotor atau setelannya yang tidak tepat.

2.7.3 Emisi Gas Karbon Dioksida (CO2)

Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di

ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR berada di angka ideal,

emisi CO2 berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu

kaya, maka emisi CO2 akan turun secara drastis. Apabila CO2 berada dibawah 12%,

maka kita harus melihat emisi lainnya yang menunjukkan apakah AFR terlalu kaya

atau terlalu kurus. Perlu diingat bahwa sumber dari CO2 ini hanya ruang bakar.

Apabila CO2 terlalu rendah tapi CO dan HC normal, menunjukkan adanya kebocoran

exhaust pipe.

2.7.4 Kandungan Gas Oksigen (O2)

Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik dengan

konsentrasi CO2. Untuk mendapatkan proses pembakaran yang sempurna, maka

kadar oksigen yang masuk ke ruang bakar harus mencukupi untuk setiap molekul

hidrokarbon.

Dalam ruang bakar, campuran udara dan bensin dapat terbakar dengan

sempurna apabila bentuk dari ruang bakar tersebut melengkung secara sempurna.

Kondisi ini memungkinkan molekul bensin dan molekul udara dapat dengan mudah

bertemu untuk bereaksi dengan sempurna pada proses pembakaran. Tapi ruang bakar

tidak dapat sempurna melengkung dan halus sehingga memungkinkan molekul

bensin seolah-olah bersembunyi dari molekul oksigen dan menyebabkan proses

pembakaran tidak terjadi dengan sempurna.

28

2.7.5 Standar Emisi gas Buang

Euro adalah standar emisi Eropa yang digunakan untuk industri otomotif yang

sudah ditetepkan sebagai standar emisi internasional. Di era sekarang ini banyak

perusahaan/industri otomotif yang berlomba-lomba memproduksi mesin dengan

emisi gas buang yang ramah, tentunya tidak luput dengan standar emisi euro. Ada

dua macam standar yang dikeluarkan oleh beberapa badan managemen lingkungan:

1. EPA (Environmental Protecton Agency) Standard

2. ESC (european steady cycle) atau biasa disebut Euro.