133

STUDI PERBANDINGANENERGI BAHAN BAKAR GASOLINE

DENGANBAHANBAKARGASPADAKENDARAANBERMOTOR

Ozkar F. Homzah1*), Ambo Intang2, Septian Saputrah2

Abstrak: Populasi kendaraan di Indonesia yang berbahan bakar minyak (BBM) setiap tahunnyasemakin meningkat sedangkan cadangan minyak sendiri semakin menipis. Kenaikan pemakaianBBM untuk kendaraan tersebut menyebabkan subsidi BBM dan polusi udara juga akanmeningkat. Tingginya Harga minyak mentah, menyebabkan pemerintah harus memberikansubsidi BBM. Untuk mengatasi hal tersebut di perlukan bahan bakar alternative yang ramahlingkungan dan lebih efisien sebagai pengganti BBM untuk kendaraan. Salah satu bahanbakar alternatif adalah bahan bakar gas (BBG). Dari pemakaian BBG sudah banyak dilakukankajian yang memberikan banyak keuntungan yaitu pengurangan pemakaian BBM dan secaralangsung dapat mengurangi subsidi BBM serta mengurangi emisi fosil. Bagi penggunakendaraan akan memberikan keuntungan karena harga BBG lebih murah di banding hargaBBM. Dari hasil penelitian antara Gasoline dan Gas dengan menggunakan tipe kendaraanbermotor (mobil) diketahui energi bahan bakar yaitu daya indikator pada mesin berbahanbakar gas lebih kecil 2% sampai 5% di banding dengan mesin berbahan bakar gasoline akantetapi pemakaian bahan bakar gas lebih efesien sampai dengan 10 % dibanding dengan bahanbakar gasoline.Kata kunci: Mobil, Alat Converter Kit, daya indicator, konsumsi bahan bakar

Abstract: Vehicle population in Indonesia is fueled oil (BBM), an annually while increasingits own oil reserves dwindling. The increase in fuel consumption for the vehicle is cause thefuel subsidy also the air pollution. The high price of crude oil, causing the governmentshould provide subsidies. To overcome this problem in need of alternative fuels that areenvironmental friendly and more efficient as a substitute fuel for vehicles. One of thealternative fuel is fuel gas (CNG). From the use of CNG has been done study that providesa lot of advantages, such as will reduction of fuel consumption and could directly reducethe subsidies of fossil fuels and air pollutant. For vehicle users is the fuel price because theprice of CNG is cheaper to the price of fossil fuel. The results of this research betweenGasoline and Gas by using cars are known to fuel energy is the power indicator on the gas-fueled engine is smaller 2% to 5% compared with gasoline-fueled engine. However, the fuelconsumption of gas more efficiently to by 10% compared with gasoline fuel.Keywords: Cars, Converter Tool Kit, power indicator, fuel consumption.

1) Dosen Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara, Politeknik Sekayu2) Dosen Jurusan Teknik Mesin, Universitas Taman Siswa Palembang

PENDAHULUAN

Pertumbuhan permintaan energi untuksektor transportasi dari tahun ke tahun terusmeningkat diberbagai kawasan, di mana bahanbakar merupakan jenis energi yang masih sangatdominanuntuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Perkembangan perekonomian yang terjadidi suatu Negara secara signifikan berdampak

kepada naiknya konsumsi bahan bakar minyakuntuksektor transportasi.Berbagaikendalamasihmenjadi hambatan dalam pengembanganpemanfaatan energi non minyak di sektortransportasi di berbagai Negara yang padaakhirnya menjadikan harga energy non minyakuntuk sektor ini menjadi tidak kompetitifdibandingkan dengan harga bakar minyak. Salahsatu energi alternatif yang dikembangkan untuk

Jurnal Desiminasi Teknologi, Volume 3, No. 2, Juli 2015

134

sektor transportasi adalah bahan bakar CNG(Compressed Natural Gas) yang berasal dari gasalam.

Pengembangan teknologi CNG inimerupakan salah satu upaya untuk melakukandiversifikasi dan konversi energi meningkatsemakin menipisnya cadangan minyak bumi.Beberapa keuntungan dari pemanfaatan CNG, disampingramah lingkungan,mesin lebihawet danbersih,harga murahdengan oktanmencapai 120.Namun dalam perkembangannya, pemanfaatanCNG yang syarat dengan teknologi menjadihambatan bagi kemajuan pemanfaatan CNGsehingga program ini belum dapat berjalansebagaimana yang diharapkan.

Hambatan tersebut diterima baik olehprodusen atau supplier gas maupun konsumenyaitu investasi peralatan kompresor yang relatifmahaldanmasihdiimport, jumlahSPBGterbatas,margin yang kurang menarik bagi investor.Sedangkandisisikonsumenhambatanyangtimbilantara lainketerbatasan SPBG(StasiunPengisian

Bahan Bakar Gas), harga Conversion kit BBGyang relatif mahal dan kapasitas ruang bagasikendaraan menjadi kurang denganadanya tangkiBBGdankekhawatiran terjadinya ledakan tangkiBBG.

Pengembangan CNG merupakan salahsatu alternatif penyelarasan Program KebijakanPemerintah yang tertuang dalam ProgramPerencanaan Nasional (Propenas) 2000-2004 .Tujuanyanghendakdicapaimelaluipenelitian iniadalah untuk mengetahui perbandingan efisiensienergi dari bahan bakar gasoline dengan bahanbakar gas (CNG) terhadap varisai putaran mesin.Hasilpenelitiandiharapkandapatdijadikanacuanlanjutandaripemakaiankendaraanbermotoruntukmemulai menggunakan jenis bahan bakar hematenergi yaitu konsumsi energi yang lebih rendah.

LANDASAN TEORI

Motor bakar torak adalah motor bakaryang menggunakan silinder dan di dalamnya

terdapat torak atau piston yang bergerak secaratranslasi. Di dalam silinder ini atau ruang bakaryang terletakdi kepala silinder akan terjadi prosespembakaran antara bahan bakar dan udara.Energi thermal hasil dari pembakaran ini akanmenggerakkan torak yang dihubungkanke porosengkol dengan batang penghubung.

Pada umumnya untuk menganalisa motorbakar bensin dipergunakan dalam silinder danpercikan bunga api sehingga terjadi penyalaan.Berikut ini gambar diagram volume konstandengan grafik Pvs V.

Gambar 1. DiagramTekanan terhadapVolume Konstan

Pada gambar 1 menjelaskan tentang sifatideal yang dipergunakan serta keteranganmengenaiprosessiklusnyaadalahsebagaiberikut(Wiranto,Arismunandar, 1983);1. FLuida kerja dianggap sebagai gas ideal

dengan kalor spesifik yang konstan.2. Langkah isap (0-1) merupakanproses tekanan

konstan.3. Langkah kompresi (1-2) ialah proses

insentropik.4. Proses pembakaran volume-konstan (2-3)

dianggap sebagai proses pemasukan kalorpada volume-konstan.

5. Langkah kerja (3-4) ialah proses inseptropik.6. Proses pembuangan (4-1) dianggap sebagai

proses pengeluaran kalor pada volume-konstan.

Ozkar F. Homzah, Ambo Intang, Septian Saputrah

135

7. Langkah buang (1-6) ialah proses tekanan-konstan

8. Siklus dianggap tertutup, artinya siklus iniberlangsung dengan fluida kerja yang sama.

Parameter perhitungan performansi danEfisiensi pemakaian bahan bakar pada motorbakar,meliputi:

Daya Indikator

Merupakan daya yang dihasilkan dalamsilinder motor sehingga merupakan basisperhitunganataupenentuanefisiensi pembakaranatau besarnya laju panas akibat pembakaran didalam silinder (Willard W. Pulkrabek, 2003).

(1)

dimana:

= daya indikasi ( kW )

N = putaran mesin ( putaran/detik )n = jumlah putaran dalam satu siklus, untuk

empat tak, n = 2 (putaran/siklus )

Konsumsi bahan bakar ( Sfc )Konsumsi bahan bakar didefenisikan

sebagai jumlah bahan bakar yang dikonsumsipersatuan unit daya yang dihasilkan perjamoperasi. Secara tidak langsung konsumsi bahanbakar spesifikmerupakan indikasi efisiensi mesindalammenghasilkandayadaripembakaranbahanbakar (Willard W. Pulkrabek, 2003);

................ (2)

dimana:sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g r/kwh )Af = laju aliran rata – rata bahan bakar

(kg/detik )mf = massa bahan bakar ( kg )m

a= massa udara ( kg )

METODOLOGI PENELITIAN

Untuk memperoleh data yang diinginkan,makapenelitian inidilaksanakandiAstraDaihatsuMotor Training Center Palembang . Prosespengambilandatadilakukansebanyak1kaliuntuk2 jenis bahan bakar, gas dan gasoline (Data sheetdari PT.Astra Daihatsu Motor, 2014) pada tabel1. Pengambilan data dilakukan pada bulanApril2014. Data yang telah diambil menggunakan alatconverter kit,untukmendapatkandata torsi untuktiap putaran mesin.

Metode yang digunakan adalah deskriptifanalitis, karena penelitian ini bertujuanmendeskripsikan data yang diperoleh baik darirujukan maupun dari lapangan yang kemudiandianalisis. Teknik yang digunakan dalampengumpulan data didapat dari tempat pengujiandi Astra Daihatsu Motor Training CenterPalembang dan sumber yang terkait.

Tabel 1. Data Spesifik Mobil Daihatsu

Data Satuan3SZ-VE DOHC VVT-i

Berpendingin air

Kapasitas silinder (cc) 1495

Jumlah katup 16Diameter x

langkah(mm) 72.0 x 91.8

Tenaga maksimum (ps/rpm) 109/6000

Torsi maksimum (kg – Nm/rpm) 14.4/4.400

Sistem bahan bakarEFI (Electronic Fuel

Injection)Jenis bahan bakar Bensin Tanpa TimbalKapasitas tangki

bahan bakar(Liter) 45

Rasio Kompresi 10:1

Studi Perbandingan Energi Bahan Bakar Gasolie Dengan Bahan Bakar Gas Pada Kendaraan Bermotor

136

Alat Converter KitPada mesinmenggunakan bahanbakar gas

terdapat komponen yang tidak terdapat padamesin bensin,diantaranya :1. Tabung bahan bakar gas (CNG Cylinder).2. High pressure pipe (Tubing).3. Pecampur bahan bakar (Mixer/injector).4. Sambungan pengisian (Filling valve).5. Alat emutus otomatis (Selenoid valve).6. Peralatan control tekanan gas (Pressure

gauge).7. Tombolpenggantianbahanbakardanindikator

volume bahan bakar gas elektronik (SelectorSwitch).

Sistem kerja dari converter kit, bahanbakargasdiisiketabungmelaluifillingsystemataudisebut juga filling valve dengan tekanan 200 bar(Data sheet dari PT. Pertamina Gas AreaSumBagSel, 2014). Kemudian dari tabungpenyimpanan Gas dialirkan melaui pipa tekanantinggi (High Pressure Pipe), kemudian menuju

regulator (gas reducer) untukditurunkan tekanangas. Setelah diturunkan tekanan gas tersebutmengalirmenujugasvalve(injector)dandikontrololeh gas kontrol (electronic computer unit)kemudianmengalir kedalamintakemanifolddanselanjutnya masuk ke dalam ruang bakar.

Komponen converter kit merupakangabungandalamsatuperangkatperalatanmaupunterpisah.Secara garisbesar fungsidari komponenperalatan diatas sebagai berikut :1). RegulatorRegulator iniberfungsiuntukmenurunkantekanandari tangki peyimpanan BBG yang bertekanantinggisehinggatekananyangmasukkeruangbakarsesuai dengan kebutuhan kendaraan tersebut.

2). Selonoid ValveSelonoid Valve yang mampu bekerja padaberbagaimacamfluida, sepertigas,uap,air,udara,dan lain-lain yang berfungsi sebagai membukapenutup aliran gas.

3). Pressure GaugePressure gauge berfungsi sebagai alat petunjuktekanangasyang berada di tabung/tangki sampaike regulator.

4). InjectorInjector berfungsi sebagai alat pencampur gasdengan udara sebelum masuk ke dalam intakemanifold dan masuk ke dalam ruang bakar.

5). Selector SwitchBerfungsi sebagai indikator untu mengganti atauberpindah bahan bakar dan sebagai indikatorvolume gas pada cylinder ( tangki penyimpanan).

6). CNG CylinderBerfungsi sebagai tempat penyimpanan gasdengan tekanan 200-250 bar.

7). High Pressure Pipe (Tubing)Berfungsi sebagai alat penyaliran gas tekanantinggidari cyilinder ke regulator.

DiagramAlir

Gambar 2, mengilustrasikan awalpenelitian dilakukan persiapan alat, dimana alat

yang disiapkan adalah Converter kit.Pemasangan converter kit berfungsi agar dapatmenggunakanbahanbakargas(BBG).Kemudianmelakukan pengambilan data torsi untuk keduajenis bahan bakar gas dan gasoline pada putaranmesin 1500 rpm hingga 7000rpm, seperti padatabel 2 (Data sheet dari PT.Astra DaihatsuMotor, 2014). Lalu pengolahan data dengan caramelakukkanperhitungandenganmenetapkannilaikalor atau persenyawaan kimia dari gasoline dangas, kemudian menghitung daya mekanispenggunaanbahanbakar.Kemudianmenganalisahasil yang didapat dan membandingkanpemakaian antara dua bahan bakar ini, danmenyimpulkan hasil yang didapat dan selesai.

Ozkar F. Homzah, Ambo Intang, Septian Saputrah

137

Gambar 2. Diagramalir Penelitian

Tabel 2. Data torsi terhadap putaran mesin

Perhitungan Daya, Konsumsi Bahan Bakardan Efisiensi untuk Bahan bakar gas danGasoline

Bahan Bakar Gasoline

Daya indikatorMerupakan daya yang dihasilkan dalam silindermotor sehingga mmerupakan basis perhitunganataupenentuanefisiensipembakaranataubesaryalaju panas akibat pembakaran di dalam silinder.Besarnya hargadaya indikator (W

i), pada putaran

3500 RPM dapat dirumuskan sebagai berikut :

Untuk4 silinder= 23,1633747 kW x 4= 92,6534987kW

Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc)Secara tidak langsung konsumsi bahan bakarmerupakan indikasi efisiensidalammenghasilkandaya dari pembakaran bahan bakar. Laju aliranbahan bakar sebesar 0,00001836 kW,dan dayaporos sebesar 0,0000334 kw maka konsumsibahan bakar spesifik pada putaran 3500 RPMdiperoleh sebagai berikut :

=0,0000334x x 0,5 x 4

= 0,00007300578 kg/kw-detk= 262,81994 gram/kw-jam

Bahan Bakar Gas

Daya indikatorMerupakan daya yang dihasilkan dalam

silinder motor sehingga mmerupakan basisperhitunganataupenentuanefisiensi pembakaranatau besarya laju panas akibat pembakaran didalam silinder. Besarnya harga daya indikator

Studi Perbandingan Energi Bahan Bakar Gasolie Dengan Bahan Bakar Gas Pada Kendaraan Bermotor

138

(Wi), pada putaran 3500 RPM dapat dirumuskan

sebagai berikut :

Untuk4 silinder= 13,2276970 kW x 4= 52,910778 kW

Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc)Secara tidak langsung konsumsi bahan

bakar merupakan indikasi efisiensi dalammenghasilkan daya dari pembakaran bahanbakar. Laju aliran bahan bakar sebesar0,00001836 kW,dan daya poros sebesar50,8470376 kw maka konsumsi bahan bakarspesifik pada putaran 3500 RPM diperolehsebagai berikut :

=0,00001836 x x 0,5 x 4

= 0,0000421 kg/kw-detik= 151,56 gram/kw-jam

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 3. Hasil Perbandingan Daya Keluaran(kW) vs varian putaran mesin

Dari gambar 3 mengilustrasikan dengan putaranberpariasi mulai dari 1500 rpm sampai 7000 rpmmenunjukan bahwah setiap putaran 1500 sampaiputaran 7000 rmp mengalami penurunan Dayaantara mobil yang menggunakan bahan bakar

gasolinedenganmobil yangmenggunakanbahanbakar gas (CNG).

Gambar 4. Hasil Perbandingan Konsumsibahan bakar (sfc) vs varian putaran mesin

Dari gambar 4, menunjukkan grafik komsumsibahan bakar SfC ( gram /KW –jam ) diatasdidapat hasil data analisa perbandingan, denganputaran bervariasi mulai dari 1500 rpm sampai7000 rpm menunjukan bahwa setiap putaran1500 sampai putaran 7000 rmp mengalamipenurunan penggunaan bahan bakar yang cukupbaikantaramobilyangmenggunakanbahanbakargasolinedenganmobil yangmenggunakanbahanbakar gas (CNG).

KESIMPULAN

Hasil penelitian dari gambar 3 dan 4 diketahuipemakaian energy bahan bakar Gas lebih efesiensampai dengan 10% di banding dengan bahanbakar Gasoline. Dengan daya keseluruhan (kW)pada mesin berbahan bakar Gas lebih kecil 2%sampai5% dibandingbahanbakargasoline.Nilaiini menunjukkanperformasi mesindanganbahanbakar gas tidak sebaik dari mesin Gasoline.

DAFTAR PUSTAKA

Willard W. Pulkrabek, 2003. EngineeringFundamentals Of Internal Combuction; 2nd

edition, Prentice Hall.

Ozkar F. Homzah, Ambo Intang, Septian Saputrah

139

Moran, Michael J, and Shapiro N. Howard,2004. Termodinamika Teknik Jilid 2. Edisikeempat. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Wiranto,Arismunandar. 1983. Penggerak MulaMotor Bakar Torak. ITB.

Wylen, Gordon Van. 1994. Fundamental ofClassical Thermodynais.

PT.Astra Daihatsu MotorTraining Center, 2010.

Data sheetdari PT.Astra DaihatsuMotor, diambilpada bulanApril 2014.

Data sheet dari PT. Pertamina Gas AreaSumBagSel, diambil pada bulanApril 2014

Studi Perbandingan Energi Bahan Bakar Gasolie Dengan Bahan Bakar Gas Pada Kendaraan Bermotor