pengaruh variasi campuran bahan bakar …digilib.unila.ac.id/30710/3/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DANBIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG
MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201
(Skripsi)
Oleh
YUDA HELMI
FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG2018
ABSTRAK
PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DANBIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG
MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201
Oleh
Yuda Helmi
Menurut Badan Pusat Statistik, pada tahun 2016 jumlah kendaraan bermotor di
Indonesia sebesar 128.503.267 unit, meningkat 5,86% dari tahun 2015.
Meningkatnya jumlah kendaraan ini berakibat ke semakin tingginya konsumsi
bahan bakar minyak di Indonesia, menurut BPH Migas pada tahun 2016 konsumsi
bahan bakar minyak jenis umum di Indonesia sebesar 48.655.005.967 liter atau
terjadi peningkatan sebesar 9,45% dari tahun 2015. Oleh sebab itu, perlu
dilakukannya upaya penghematan pemakaian bahan bakar. Salah satu upayanya
adalah dengan memanfaatkan penggunaan bioetanol sebagai campuran bahan
bakar pertalite.
Karena bioetanol memiliki nilai oktan yang tinggi dan kandungan oksigen yang
banyak sehingga diharapkan proses pembakaran semakin optimal dan prestasi
mesin yang dihasilkan semakin baik. Pada penelitian ini bahan bakar yang
digunakan yaitu pertalite (E0), campuran pertalite dan bioetanol dengan variasi
volume 5% (E5), 10% (E10) dan 15% (E15). Bahan bakar tersebut diuji
ii
menggunakan mesin bensin 4-langkah 1 silinder TecQuipment TD201 yang
terkopel dengan dinamometer tipe water brake dengan variasi putaran mesin 1500
rpm, 2000 rpm, 2500 rpm dan 3000 rpm. Pada pengujian emisi gas buang,
dilakukan pada putaran mesin 2500 rpm dengan bukaan katup beban dinamometer
0,5 putaran.
Berdasarkan hasil pengujian, penggunaan bioetanol sebagai campuran bahan
bakar pertalite terbukti mampu meningkatkan prestasi mesin dan mereduksi emisi
gas buang. Hal ini dapat terjadi karena adanya peningkatan nilai oktan dan
efisiensi termal pada campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol sehingga
proses pembakaran pada ruang bakar lebih sempurna. Dari hasil pengujian
menunjukkan bahwa, peningkatan torsi dan daya engkol terbaik didapatkan saat
menggunakan bahan bakar campuran pertalite dan bioetanol 15% (E15) pada
putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup beban dinamometer 1 putaran, yaitu
sebesar 9,52% dan 10,4%. Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik engkol
terbaik pada saat menggunakan bahan bakar campuran pertalite dan bioetanol
15% (E15) pada putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup beban dinamometer
0,5 putaran, yaitu sebesar 12,99%. Pada pengujian emisi gas buang, penurunan
kadar CO dan HC terbaik diperoleh pada saat menggunakan bahan bakar
campuran pertalite dan bioetanol 15% (E15), yaitu sebesar 48,46%, dan 47,71%.
Kata kunci : Bioetanol, pertalite, prestasi mesin, emisi gas buang
PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DANBIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG
MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201
Oleh
YUDA HELMI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai GelarSARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik MesinFakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan didesa Sarwodadi kecamatan Belitang III
kabupaten OKU Timur provinsi Sumatera Selatan pada
tanggal 07 Februari 1996. Penulis merupakan anak ketiga
dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Helmi dan Ibu
Hayani. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di
SDN 2 Sidowaluyo, Belitang Mulya OKU Timur pada tahun 2007, pendidikan
menengah pertama di SMP Negeri 1 Belitang Madang Raya OKU Timur
diselesaikan pada tahun 2010, dan pendidikan menengah atas di SMK YPPB
Belitang OKU Timur program studi Teknik Mesin diselesaikan pada tahun 2013.
Penulis melanjutkan pendidikan di Universitas Lampung jurusan Teknik Mesin
pada tahun 2013 melalui jalur seleksi bersama masuk perguruan tinggi negeri
(SBMPTN).
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai organisasi kemahasiswaan,
diantaranya Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) menjabat sebagai
Kepala Divisi Advokasi periode 2015/2016 dan Badan Eksekutif Mahasiswa
Fakultas Teknik (BEM-FT) menjabat sebagai Kepala Dinas Internal dan Advokasi
periode 2016/2017. Pada tahun 2016, penulis telah melaksanakan kerja praktek
(KP) di PT. Bukit Asam (Persero) Tbk Bandar Lampung. Penulis juga telah
melaksanakan Kuliah Kerja Nyata Tematik (KKN-Tematik) pada tahun 2017
viii
sebagai koordinator mahasiswa di desa Banjar Agung Mataram kecamatan
Seputih Mataram kabupaten Lampung Tengah provinsi Lampung. Pada tahun
2017, penulis melakukan penelitian di bidang Konversi Energi dengan judul
“Pengaruh Variasi Campuran Bahan Bakar Pertalite Dan Bioetanol Terhadap
Prestasi Mesin Dan Emisi Gas Buang Mesin Bensin 4-Langkah TecQuipment
TD201”, dibawah bimbingan Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc., dan Bapak Dr.
Moh. Badaruddin, S.T., M.T.
Motto
“Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih, Maha Penyayang”
“Hanya kepada Engkaulah kami menyembah dan hanya kepadaEngkaulah kami mohon pertolongan”
Persembahan
Segala Puji Bagi Allah SWT, Tuhan Semesta Alam.Sholawat Serta Salam Selalu Tercurah Kepada Nabi Muhammad SAW.
Kupersembahkan karyaku ini sebagai tanda cinta & kasih sayang kepada:
Mamak & Papa, serta saudara-saudariku yang telah memberikan cinta, kasihsayang, dukungan, semangat dan do’a kepadaku.
Para pendidik, yang telah memberikan ilmu dengan penuh rasa sayang dankesabaran, semoga menjadi amal jariyah yang terus mengalir.
Almamater Universitas Lampung.
SANWACANA
Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Sholawat serta
salam semoga selalu tercurah kepada Nabi Muhammad SAW yang telah
membawa perubahan luar biasa, menjadi uswatun khasanah di muka bumi ini.
Skripsi yang berjudul “Pengaruh Variasi Campuran Bahan Bakar Pertalite dan
Bioetanol Terhadap Prestasi Mesin Dan Emisi Gas Buang Mesin Bensin 4-
Langkah TecQuipment TD201” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar
sarjana teknik pada Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Penulis menyadari
bahwa terselesaikannya penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih
kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Teknik Universitas Lampung
beserta staff dan jajarannya yang telah memberikan bantuan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Ahmad Suudi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Lampung yang telah memberikan kemudahan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
xii
3. Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc., selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan tugas akhir kepada penulis serta bersedia meluangkan waktunya
untuk membimbing dan mengarahkan serta, memberikan perhatian sehingga
penulis dapat menyusun laporan skripsi ini menjadi lebih baik dan dapat
menyelesaikan studi S1.
4. Bapak Dr. Moh. Badaruddin, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II yang
telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan masukan
guna membangun laporan skripsi ini menjadi lebih baik lagi.
5. Bapak Agus Sugiri, S.T., M.Eng., selaku Dosen Pembahas yang telah
memberikan masukan dan saran-saran membangun agar penulisan laporan ini
menjadi lebih baik lagi.
6. Kedua orang tuaku tercinta, Papa (Helmi) dan Mamak (Hayani) atas
perhatian, cinta dan kasih sayang yang telah diberikan serta doa yang tak ada
hentinya dilantunkan untuk kesuksesan penulis.
7. Kak Dedi, Yuk Reni dan Yuk Iin terima kasih atas bantuan, serta dukungan
motivasi yang tak henti-hentinya diberikan sehingga penulis dapat
menyelesaikan studi S1.
8. Bapak dan Ibu dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung
yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan kepada penulis sehingga
penulis mampu menyelesaikan program studi S1.
9. Cindy Puri Andini yang selalu memberi semangat, motivasi, saran dan selalu
bersedia meluangkan waktu untuk membantu dan berdiskusi selama penulis
menyelesaikan program studi S1.
xiii
10. Sahabat-sahabatku sekelik ikam Fachri Surya Nugraha, S.T, Adi Suprianto,
S.T, Nurcahya Nugraha, S.T, Rahmad Satria Wijaya, S.T, Rizki Rian Toni,
S.T, Tri bandrio, S.T yang banyak memberikan motivasi dan dorongan.
11. Teman-teman keluarga besar Teknik Mesin Angkatan 2013 yang selalu
menjadi rumah bagi penulis dan telah menemani selama masa-masa indah
perkuliahan.
12. Kakak-kakak dan adik-adik tingkat Teknik Mesin Universitas Lampung serta
teman-teman BEM-FT Universitas Lampung periode 2016/2017 terimakasih
atas kebersamaan dan do’anya.
13. Almamater Universitas Lampung tercinta.
14. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat kesalahan dan
kekurangan, oleh karena itu penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya atas
kekurangan dan kekhilafan tersebut. Dengan segala kerendahan hati penulis
menerima saran, pendapat serta kritik yang membangun untuk kebaikan bersama.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun bagi semua yang
membacanya. Semoga Allah SWT membalas amal baik yang telah membantu
dalam penulisan skripsi ini.
Bandar Lampung, 27 Februari 2018Penulis,
Yuda HelmiNPM 1315021070
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .............................................................................................................. i
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ iv
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................v
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. vi
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vii
MOTTO ................................................................................................................ ix
PERSEMBAHAN...................................................................................................x
SANWACANA ..................................................................................................... xi
DAFTAR ISI....................................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xviii
DAFTAR NOTASI............................................................................................ xxii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ............................................................................1
B. Tujuan Penelitian .......................................................................................6
C. Batasan Masalah ........................................................................................6
D. Sistematika Penulisan ................................................................................7
xv
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Motor Bakar Torak ....................................................................................9
1. Motor Bensin (Otto)..........................................................................10
2. Motor Diesel .....................................................................................15
B. Bahan Bakar Hidrokarbon .......................................................................15
1. Bahan Bakar Bensin..........................................................................16
2. Bioetanol ...........................................................................................18
C. Proses Pembakaran ..................................................................................20
D. Emisi Gas Buang......................................................................................22
1. Hidrokarbon (HC).............................................................................22
2. Karbon Monoksida (CO) ..................................................................23
3. Nitrogen Oksida (NOX).....................................................................23
4. Karbon Dioksida (CO2) ....................................................................23
E. Penelitian Terdahulu ................................................................................24
F. Parameter Prestasi Mesin.........................................................................29
1. Torsi dan Daya..................................................................................29
2. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ......................................................30
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Penelitian........................................................................31
1. Alat Penelitian...................................................................................31
2. Bahan Penelitian ...............................................................................35
B. Persiapan Penelitian .................................................................................38
1. Persiapan Bahan................................................................................38
2. Pengkondisian Alat ...........................................................................39
xvi
C. Prosedur Pengujian ..................................................................................40
1. Prosedur Pengujian Prestasi Mesin...................................................40
2. Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ..............................................44
3. Prosedur Penggantian Bahan Bakar..................................................45
D. Waktu dan Lokasi Penelitian ...................................................................46
E. Analisis Data............................................................................................47
F. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin ...................................48
G. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang...............................49
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi........................................51
B. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Daya Engkol ...........................66
C. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Engkol (BSFC) .........................................................................................80
D. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Emisi Gas Buang ....................95
1. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Kadar Karbon Monoksida
(CO) Gas Buang Yang Dihasilkan......................................................96
2. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Kadar Hidro Karbon (HC)
Gas Buang Yang Dihasilkan ...............................................................98
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan .................................................................................................100
B. Saran .......................................................................................................102
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................103
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Spesifikasi Bahan Bakar Jenis Bensin 90 (Pertalite) ......................................17
2. Komposisi Campuran Pertalite dan Bioetanol Tiap 1 Liter ............................39
3. Format Data Hasil Pengujian Prestasi Mesin..................................................43
4. Debit Air Rata-rata Bukaan Katup Beban Dinamometer................................44
5. Format Data Hasil Pengujian Emisi Gas Buang .............................................45
6. Waktu Pelaksanaan Penelitian ........................................................................47
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Langkah Hisap ................................................................................................11
2. Langkah Kompresi ..........................................................................................12
3. Langkah Ekspansi ...........................................................................................12
4. Langkah Buang ...............................................................................................13
5. Diagram P-V Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah .......................................14
6. Mesin Bensin Kohler ......................................................................................32
7. Unit Instrumen VDAS ....................................................................................33
8. Software TecQuipment VDAS........................................................................34
9. Gelas Ukur ......................................................................................................34
10. Exhaust Gas Analizer Stargas 898..................................................................35
11. Pertalite ...........................................................................................................36
12. Bioetanol Absolut Kadar 99,39% ...................................................................36
13. Campuran Pertalite dan Bioetanol 5% ............................................................37
14. Campuran Pertalite dan Bioetanol 10% ..........................................................37
15. Campuran Pertalite dan Bioetanol 15% ..........................................................38
16. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin...........................................48
17. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ......................................49
xix
18. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Torsi Pada
Putaran Mesin 1500 rpm .................................................................................51
19. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin
1500 rpm .........................................................................................................53
20. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Torsi Pada
Putaran Mesin 2000 rpm .................................................................................55
21. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin
2000 rpm .........................................................................................................56
22. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Torsi Pada
Putaran Mesin 2500 rpm .................................................................................58
23. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin
2500 rpm .........................................................................................................59
24. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Torsi Pada
Putaran Mesin 3000 rpm .................................................................................61
25. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin
3000 rpm .........................................................................................................62
26. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar dan Putaran Mesin Terhadap Torsi
Pada Bukaan Katup Beban Terbaik (0,5) Putaran ..........................................63
27. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Daya Engkol
Pada Putaran Mesin 1500 rpm ........................................................................66
28. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Daya Engkol Pada Putaran
Mesin 1500 rpm ..............................................................................................67
29. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Daya Engkol
Pada Putaran Mesin 2000 rpm ........................................................................69
xx
30. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Daya Engkol Pada Putaran
Mesin 2000 rpm ..............................................................................................70
31. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Daya Engkol
Pada Putaran Mesin 2500 rpm ........................................................................72
32. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Daya Engkol Pada Putaran
Mesin 2500 rpm ..............................................................................................73
33. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Daya Engkol
Pada Putaran Mesin 3000 rpm ........................................................................75
34. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Daya Engkol Pada Putaran
Mesin 3000 rpm ..............................................................................................76
35. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar dan Putaran Mesin Terhadap Daya
Engkol Pada Bukaan Katup Beban Terbaik (0,5) Putaran..............................78
36. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap BSFC Pada
Putaran Mesin 1500 rpm .................................................................................80
37. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap BSFC Pada Putaran Mesin
1500 rpm .........................................................................................................81
38. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap BSFC Pada
Putaran Mesin 2000 rpm .................................................................................84
39. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap BSFC Pada Putaran Mesin
2000 rpm .........................................................................................................85
40. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap BSFC Pada
Putaran Mesin 2500 rpm .................................................................................87
41. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap BSFC Pada Putaran Mesin
2500 rpm .........................................................................................................88
xxi
42. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap BSFC Pada
Putaran Mesin 3000 rpm .................................................................................90
43. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Terhadap BSFC Pada Putaran Mesin 3000
rpm ..................................................................................................................91
44. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar dan Putaran Mesin Terhadap BSFC
Pada Bukaan Katup Beban Terbaik (0,5) Putaran ..........................................93
45. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Kadar Karbon Monoksida
(CO) Gas Buang Yang Dihasilkan..................................................................96
46. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Kadar Hidro Karbon (HC)
Gas Buang Yang Dihasilkan ...........................................................................98
DAFTAR NOTASI
Notasi Keterangan Satuan
τ Torsi N.m
Ẇb Daya engkol Watt
N Putaran mesin rpm
bsfc Konsumsi bahan bakar spesifik engkol kg/kWh
ṁbb Laju pemakaian bahan bakar kg/h
sgf Berat jenis bahan bakar kg/m3
v Volume bahan bakar m3
t Waktu pemakaian bahan bakar detik
E0 Bahan bakar pertalite
E5 Bahan bakar campuran pertalite-bioetanol 5%
E10 Bahan bakar campuran pertalite-bioetanol 10%
E15 Bahan bakar campuran pertalite-bioetanol 15%
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Motor bakar torak atau motor pembakaran dalam (Internal Combustion
Engine) merupakan pesawat kalori yang mengubah energi kimia dari bahan
bakar menjadi energi mekanis. Energi kimia yang berasal dari bahan bakar
yang bercampur dengan udara terlebih dahulu diubah menjadi energi
panas/termal melalui pembakaran atau oksidasi, sehingga temperatur dan
tekanan gas pada saat pembakaran di dalam silinder meningkat. Gas hasil
pembakaran yang bertekanan tinggi di dalam silinder akan berekspansi dan
mendorong piston bergerak translasi sehingga menghasilkan gerak rotasi
poros engkol (crankshaft) sebagai keluaran mekanis dari motor.
Pada motor bakar torak hal yang sangat diperhatikan yaitu pada bahan bakar
yang digunakan. Bahan bakar merupakan kebutuhan utama dalam proses
pembakaran pada mesin untuk menghasilkan tenaga dari mesin itu sendiri.
Sehingga bahan bakar menjadi kebutuhan sehari-hari oleh masyarakat pada
umumnya yang mengakibatkan kelangkaan dari bahan bakar itu sendiri ,
dapat ketahui juga bahwa cadangan minyak bumi diseluruh dunia semakin
tahun semakin menipis sedangkan untuk memperbaharui minyak bumi
tersebut membutuhkan waktu yang sangat lama . Saat ini telah dilaporkan
2
bahwa lebih dari 62,3% minyak bumi dikonsumsi oleh transportasi khususnya
pada kendaraan pribadi (Wei dkk., 2014). Pada tahun 2016 konsumsi bahan
bakar minyak jenis umum di Indonesia sebesar 48.655.005.967 liter atau
meningkat 9,45% dari tahun 2015 yang sebesar 44.453.906.861 liter (BPH
Migas, 2017).
Peningkatan jumlah penggunaan bahan bakar minyak ini terjadi juga
disebabkan oleh semakin meningkatnya penggunaan kendaraan bermotor di
Indonesia dari tahun ketahun. Pada tahun 2016 jumlah kendaraan bermotor
sebesar 128.503.267 kendaraan meningkat 5,86% dari tahun 2015 yang
sebesar 121.394.185 kendaraan (BPS, 2017). Meningkatnya jumlah
penggunaan kendaraan ini juga berakibat ke semakin tingginya pencemaran
udara yang dapat mengakibatkan efek gas rumah kaca. Pada tahun 2014, total
emisi gas rumah kaca Indonesia telah mencapai 1.808 juta CO2e, dimana
sektor pertanian, kehutanan dan penggunaan lahan lainnya berkontribusi
sebesar 60,44% diikuti sektor energi dan transportasi sebesar 31,93%, sektor
limbah sebesar 5,44% dan sektor industri dan penggunaan produk sebesar
2,20% (BPS, 2017).
Sebagai bahan bakar, minyak bumi juga menyebabkan efek gas rumah kaca
akibat adanya karbondioksida (CO2), karbon monoksida (CO), nitrogen
oksida (NOX) dan hidrokarbon (HC) dari sisa pembakaran. Adapun berbagai
macam bahan bakar alternatif yang dapat dipergunakan untuk menanggulangi
permasalahan tersebut adalah gas alam, gas hidrogen, LPG (Liquefied
Petroleum Gas), biodiesel, nitrogen cair dan bioetanol. Dari semua jenis
3
bahan bakar alternatif tersebut salah satu yang dapat dimanfaatkan adalah
bioetanol. Bioetanol sendiri adalah etanol yang berasal dari tumbuh-
tumbuhan seperti singkong, jagung dan tebu. Pengenalan energi alternatif ini
juga merupakan upaya untuk mengurangi penggunaan bahan bakar minyak di
Indonesia. Oleh sebab itu, pemanfaatan bioetanol sebagai bahan bakar
terbarukan sangat baik jika dilakukan karena bioetanol sendiri memiliki nilai
oktan yang tinggi. Selain itu, bioetanol juga mampu mengurangi jumlah emisi
karbon monoksida (CO), penurunan emisi Nitrogen Oksida (NOx) serta
hidrokarbon dibandingkan dengan bahan bakar bensin biasa, yang
memungkinkan peningkatan rasio kompresi dan meningkatkan efisiensi
termal mesin (Turner dkk., 2010).
Penelitian mengenai penggunaan bioetanol sebagai campuran bahan bakar
terus di lakukan, adapun meliputi pengaruh berbagai variasi volume
campuran, variasi putaran mesin dan variasi mesin bensin yang digunakan.
Hasil dari penelitian-penelitian tersebut menunjukan peningkatan terhadap
prestasi mesin dan mampu mereduksi emisi gas buang yang dihasilkan.
Adapun penelitian sebelumnya adalah sebagai berikut :
1. Aryanto dan Sutjahjo pada tahun 2016 melaporkan bahwa pengaruh
campuran bioetanol dari limbah blotong dengan premium terhadap kinerja
dan emisi gas buang mesin dibandingkan dengan premium yang terbaik
terdapat pada bahan bakar campuran E15 dengan torsi meningkat sebesar
4,16%, daya efektif meningkat sebesar 3,19%, konsumsi bahan bakar
menurun sebesar 1,65%, konsumsi bahan bakar spesifik menurun sebesar
4,66%. Pada putaran idle kadar CO menurun sebesar 1,54% vol, kadar
4
HC menurun sebesar 74,00 ppm, kadar CO2 meningkat sebesar 12,70%
vol dan kadar O2 menurun sebesar 4,03% vol.
2. Winanda dan Sudarmanta pada tahun 2016 dalam penelitiannya mengenai
unjuk kerja dan durability mobil bensin 1497 cc menggunakan bahan
bakar campuran bensin dan bioetanol 5,10,15 % melaporkan bahwa
kenaikan tertinggi torsi rata-rata sebesar 4,2% pada E10, daya rata-rata
tertinggi pada E10 dengan kenaikan 2,96% dibanding bensin murni.
Penurunan SFC tertinggi terjadi pada E10 sebesar 7,92%. Bmep tertinggi
pada E10 sebesar 2,72%. Emisi gas CO terendah didapatkan oleh E10 dan
E15 dengan penurunan sebesar 15,30% . Emisi gas HC terendah
didapatkan oleh campuran E10 dengan penurunan sebesar 11.79%.
3. Liew dkk pada tahun 2014 dalam penelitiannya menggunakan 5 tipe
bahan bakar etanol dan gasolin yaitu RON95, E5, E10, E15 dan E20 pada
mesin bensin 1 silinder 4 langkah. Adapun hasil penelitian tersebut
dijelaskan bahwa pada analisis emisi, terjadi penurunan emisi CO dan HC
seiring dengan semakin tingginya konsentrasi etanol pada campuran
etanol dan gasoline. Pada bahan bakar E20 terjadi penurunan CO sebesar
45,33% dan HC 25,41%. Dengan menggunakan rasio campuran bahan
bakar yang sama, penurunan kadar CO dalam gas buang lebih banyak dari
pada penuruan kadar HC. Pada pengujian konsumsi bahan bakar, bahan
bakar yang konsumsinya paling sedikit adalah E20 yaitu sebesar 153,17
ml sedangkan konsumsi bahan bakar yang paling besar adalah pada saat
menggunakan bahan bakar RON95 sebesar 157,83 ml. Efisiensi mesin
meningkat dengan penambahan etanol pada bahan bakar karena rasio
5
kompresi yang lebih tinggi, pengurangan ketukan dan meningkatkan
efisiensi pembakaran.
4. Rahim dan Abdullah pada tahun 2016 dalam penelitiannya
membandingkan bahan bakar gasolin murni dengan campuran etanol dan
gasoline 5 dan 15% terhadap performa dan emisi mesin SI. Adapun hasil
penelitian tersebut dijelaskan bahwa hasil pengujian daya engkol
meningkat pada saat menggunakan campuran bahan bakar E15. CO
mengalami penurunan masing-masing sebesar 16,45% dan 48,145%
untuk E5 dan E15. Sementara itu, emisi CO2 meningkat masing-masing
22,74% dan 33,39% pada saat menggunakan E5 dan E15 dari pada saat
menggunakan bensin. Secara keseluruhan, ini membuktikan bahwa
campuran alkohol dan gasoline dapat meningkatkan efisiensi pembakaran
di dalam silinder.
Dari penelitian yang telah dilakukan diatas, disimpulkan bahwa penggunaan
bioetanol sebagai bahan bakar alternatif dapat memberikan dampak positif
dari sisi peningkatan prestasi mesin (torsi, daya engkol dan konsumsi bahan
bakar spesifik engkol) maupun penurunan konsentrasi emisi gas buang. Oleh
karena itu, pada penelitian ini dilakukan pengujian pengaruh variasi
campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol menggunakan alat yaitu mesin
bensin 4-langkah TecQuipment TD201, dimana alat ini memiliki akurasi
pengambilan data yang dihasilkan sangat baik dan memiliki variasi beban
terhadap dinamometer. Selain itu, pertalite merupakan bahan bakar baru yang
sesuai dengan kebutuhan masyarakat di-Indonesia dan banyak digunakan saat
ini dengan nilai oktan 90. Sedangkan penggunaan bioetanol sebagai bahan
6
bakar didasari oleh sifat etanol murni yang mudah terbakar dan memiliki nilai
oktan yang tinggi. Penggunaan bioetanol juga mengacu pada besarnya potensi
produksi bioetanol di Provinsi Lampung, menurut Dinas ESDM Provinsi
Lampung pada tahun 2017 potensi produksi bioetanol di Provinsi Lampung
sebesar 1.861.605 kiloliter.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari pelaksanaan dan penulisan proposal tugas akhir ini
adalah:
1. Untuk mengetahui perbandingan torsi, daya engkol dan konsumsi bahan
bakar spesifik engkol (bsfc) motor bensin menggunakan bahan bakar
pertalite (E0), campuran pertalite-bioetanol 5% (E5), 10% (E10) dan
15% (E15).
2. Untuk mengetahui perbandingan kandungan senyawa gas buang yang
dihasilkan motor bensin ketika menggunakan bahan bakar pertalite (E0),
campuran pertalite-bioetanol 5% (E5), 10% (E10) dan 15% (E15).
C. Batasan Masalah
Dalam penelitian tugas akhir ini penulis membatasi masalah pada :
1. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin bensin 4-langkah
TecQuipment TD201.
2. Bahan bakar yang digunakan adalah pertalite (E0) dan campuran bahan
bakar pertalite-bioetanol 5% (E5) 10% (E10) dan 15% (E15).
7
3. Parameter prestasi mesin yang diuji meliputi torsi, daya engkol, konsumsi
bahan bakar spesifik engkol (BSFC) dan emisi gas buang.
4. Senyawa gas buang yang diamati adalah karbon monoksida (CO) dan
hidrokarbon (HC).
5. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran mesin 1500 rpm, 2000 rpm,
2500 rpm dan 3000 rpm.
6. Pengujian torsi dan daya engkol dilakukan pada dinamometer dengan
tekanan laju air 1 bar.
7. Alat uji emisi yang digunakan adalah Exhaust Gas Analyzer Stargas 898.
8. Pada penelitian ini tidak dilakukan pengujian terhadap nilai kalor bahan
bakar.
D. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan dari penelitian tugas akhir ini adalah :
I. Pendahuluan
Berisikan tentang latar belakang, tujuan penelitian, batasan masalah dan
sistematika penulisian dari tugas akhir ini.
II. Tinjauan Pustaka
Tinjauan pustaka berisi tentang teori-teori dasar mengenai hal-hal yang
berkaitan dengan penelitian ini.
III. Metodologi Penelitian
Dalam metodologi penelitian berisikan alat dan bahan penelitian, persiapan
penelitian , prosedur pengujian, waktu dan lokasi penelitian dan diagram alir
penelitian.
8
IV. Hasil dan Pembahasan
Berisikan hasil penelitian dan pembahasan dari data-data yang diperoleh pada
pengujian menggunakan mesin bensin 4-langkah TecQuipment TD201.
Simpulan dan Saran
Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dari hasil penelitian yang
didapatkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.
Daftar Pustaka
Memuat referensi yang digunakan penulis untuk menyelesaikan laporan tugas
akhir.
Lampiran
Berisikan data-data pelengkap laporan penelitian tugas akhir ini.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Motor Bakar Torak
Motor bakar torak atau motor pembakaran dalam (Internal Combustion
Engine) merupakan pesawat kalori yang mengubah energi kimia dari bahan
bakar menjadi energi mekanis. Energi kimia yang berasal dari bahan bakar
yang bercampur dengan udara terlebih dahulu diubah menjadi energi
panas/termal melaluli pembakaran atau oksidasi, sehingga temperatur dan
tekanan gas pada saat pembakaran di dalam silinder meningkat. Gas yang
bertekanan tinggi didalam silinder akan berekspansi dan mendorong torak
bergerak translasi dan menghasilkan gerak rotasi poros engkol (crankshaft)
sebagai keluaran mekanis dari motor. Begitu pula sebaliknya, gerak rotasi
dari poros engkol akan menghasilkan gerak translasi pada torak sehingga
terjadi gerak bolak-balik dari torak didalam silinder. Disebut motor
pembakaran dalam karena terjadi proses pembakaran dari bahan bakar yang
berlangsung didalam motor bakar itu sendiri.
Motor pembakaran dalam banyak digunakan dalam berbagai aktivitas
manusia, baik sebagai motor penggerak untuk pompa air, generator, mesin
pemotong rumput maupun sebagai sarana transportasi untuk menunjang
mobilitas manusia dan barang (Kristanto, 2015). Motor bakar sendiri terbagi
10
menjadi 2 (dua) kelompok yaitu motor diesel dan motor bensin.
Perbedaannya terletak pada sistem penyalaan campuran udara bahan bakar,
dimana pada motor bensin campuran udara bahan bakar dibakar oleh loncatan
bunga api yang dipercikkan oleh busi atau sering disebut dengan Spark
Ignition Engine (SIE). Sedangkan pada motor diesel penyalaan campuran
udara bahan bakar terjadi karena kompresi yang tinggi didalam silinder yang
membuat bahan bakar terbakar ketika diinjeksikan oleh nozzle, atau dapat
disebut dengan Compression Ignition Engine (CIE). Disamping itu SIE dan
CIE juga dapat bekerja berdasarkan siklus 2 langkah dan siklus 4 langkah ,
dan umumnya pada saat ini lebih banyak menggunakan mesin dengan siklus 4
langkah (Ali dan Widodo, 2011).
1. Motor Bensin (Otto)
Motor bensin sendiri mempunyai pengertian motor dimana gas
pembakarnya berasal dari hasil campuran antara bensin dengan udara
dalam suatu perbandingan tertentu, sehingga gas tersebut terbakar dengan
mudah sekali didalam ruang bakar, apabila timbul loncatan bunga api
listrik tegangan tinggi pada elektroda busi (Wiratno dkk., 2012). Motor
bensin termasuk kedalam motor pembakaran dalam (internal combustion
engine), untuk membedakan motor bensin dan motor diesel dapat dilihat
dari motor bensin yang memiliki busi dan karburator.
a. Motor Bensin 4 Langkah
Motor bensin 4 langkah adalah mesin pembakaran dalam yang setiap
satu kali pembakaran bahan bakarnya memerlukan empat langkah
piston atau dua kali putaran poros engkol. Secara garis besarnya,
11
cara kerja dari motor bensin 4 langkah ini adalah pertama-tama gas
yang dihasilkan dari campuran bahan bakar dan udara yang
dihasilkan oleh karburator dihisap masuk kedalam silinder kemudian
dimampatkan dan dibakar. Akibat panas, gas tersebut mengembang
dan karena ruang didalam silinder terbatas maka tekanan didalam
silinder atau ruang bakar naik dan mengakibatkan terdorongnya
piston, piston yang terdorong akan meneruskan gerakan ke poros
engkol sehingga mengakibatkan poros engkol berputar. Secara
terperinci akan diuraikan masing-masing prosesnya, sebagai berikut :
1) Langkah Hisap
Pada langkah hisap ini, katup hisap terbuka dan katup buang
tertutup. Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati
bawah (TMB), bergeraknya piston dari TMA ke TMB ini
mempunyai daya hisap yang kuat sehingga campuran udara
bahan bakar terhisap masuk kedalam ruang bakar.
Gambar 1. Langkah Hisap(Cengel dan Boles, 2006)
12
2) Langkah Kompresi
Katup hisap dan katup buang tertutup, piston bergerak dari TMB
ke TMA maka volume silinder berkurang membuat tekanan
campuran bahan bakar meningkat.
Gambar 2. Langkah Kompresi(Cengel dan Boles, 2006)
3) Langkah Ekspansi
Pada langkah ekspansi, katup hisap dan katup buang tertutup.
Beberapa saat sebelum piston mencapai TMA, atau pada akhir
langkah kompresi busi meloncatkan bunga api. Karena adanya
percikan bunga api ini sesaat kemudian bahan bakar terbakar.
Akibat dari terjadinya proses pembakaran, terjadi kenaikan
tekanan yang drastis dan mendorong piston dari TMA ke TMB.
Gambar 3. Langkah Ekspansi(Cengel dan Boles, 2006)
13
4) Langkah Buang
Katup buang terbuka dan katup hisap tertutup. Piston bergerak
dari TMB ke TMA dan mendorong gas sisa pembakaran keluar
melalui saluran buang dan selanjutnya dibuang keudara atmosfir
melalui knalpot.
Gambar 4. Langkah Buang(Cengel dan Boles, 2006)
b. Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah
Siklus otto adalah siklus ideal yang menerima panas yang terjadi
secara konstan ketika piston berada pada posisi TMA. Siklus otto
juga didefinisakan sebagai siklus ideal untuk motor bakar torak
dengan pengapian nyala bunga api pada mesin pembakaran, dengan
sistem pengapian ini, campuran udara dengan bahan bakar dibakar
dengan menggunakan percikan bunga api yang dihasilkan oleh busi.
14
Gambar 5. Diagram P-V Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah(Cengel dan Boles, 2006)
Dari diagram P-V pada gambar 5 dapat dijelaskan bahwa
(Wiratmaja, 2010) :
1) Proses 0 – 1 adalah langkah hisap tekanan konstan yaitu
campuran bahan bakar dan udara yang dihisap kedalam silinder.
2) Proses 1 – 2 adalah langkah kompresi adiabatik reversible yaitu
campuran udara dan bahan bakar dikompresikan.
3) Proses 2 – 3 adalah proses pembakaran volume konstan,
campuran udara dan bahan bakar dinyalakan dengan bunga api.
4) Proses 3 – 4 adalah langkah ekspansi adiabatik reversible, kerja
yang ditimbulkan gas panas yang berekspansi.
5) Proses 4 – 1 adalah proses pembuangan panas pada volume
konstan, panas dibuang melewati dinding ruang bakar.
6) Proses 1 – 0 adalah proses pembuangan kalor, katup buang
terbuka maka gas sisa pembakaran terbuang keluar menuju ke
knalpot.
Proses lengkap dari siklus otto tersebut memerlukan empat langkah
dari torak dan dua kali putaran dari poros engkol.
15
2. Motor Diesel
Motor diesel atau sering disebut mesin penyalaan kompresi (Compression
Ignition Diesel) ditemukan pada tahun1892 oleh Rudolf Diesel. Mesin
diesel termasuk kedalam mesin pembakaran dalam yang dimana mesin ini
tidak membutuhkan loncatan dari bunga api listrik seperti pada motor
bensin. Prinsip kerja pembakaran motor diesel yaitu udara segar dihisap
masuk kedalam silinder atau ruang bakar kemudian udara tersebut
dikompresi oleh torak sehingga udara memiliki temperatur dan tekanan
yang tinggi, dan sebelum torak mencapai titik mati atas, bahan bakar
disemprotkan ke ruang bakar dan terjadilah pemabakaran (Nababan dkk.,
2013). Motor diesel ini memiliki efisiensi panas yang sangat tinggi, hemat
dari segi konsumsi bahan bakar, namun memiliki kecepatan lebih rendah
dibanding mesin bensin, getarannya sangat besar dan bersuara keras,
momen yang didapatkan dari motor diesel lebih besar, sehingga motor
diesel umumnya digunakan pada kendaraan penumpang, kendaraan niaga
dan sebagai motor penggerak lainnya.
B. Bahan Bakar Hidrokarbon
HC atau yang lebih dikenal dengan hidrokarbon adalah senyawa yang dimana
pada setiap molekulnya hanya mengandung hidrogen dan karbon yang dapat
dioksidasi atau dibakar untuk membentuk air (H2O) dan karbon dioksida
(CO2). Bahan bakar hidrokarbon ini mempunyai variasi berat dari karbon
mulai dari 83% sampai dengan 87% dan berat hidrogen mulai dari 11%
16
samapai dengan 14%. Pada umumnya bobot molekular dari komponen-
komponen yang lebih besar mempunyai temperature didih yang lebih tinggi.
1. Bahan Bakar Bensin
Gasoline atau bahan bakar bensin merupakan senyawa hidrokarbon cair
yang mudah menguap (volatile). Bensin sendiri terdiri dari senyawa
parafine, naptalene, aromatic, dan olefin yang mana bersama-sama
dengan beberapa senyawa organik lainnya dan kontaminan. Adapun
struktur molekul dari bensin adalah C4 – C9. Adapun karakteristik penting
dari bahan bakar hidrokarbon adalah volatilitas (penguapan), kandungan
energi dan nilai oktannya.
Volatilitas dari bensin tinggi dalam menguap sangat cepat sedangkan
bensin dengan volatilitas rendah lambat dalam menguap. Bensin yang
baik harus memiliki volatilitas yang tepat pada iklim yang tepat ketika
bensin tersebut digunakan. Angka oktan atau yang sering disebut RON
(Research Octane Number) adalah karateristik dari seberapa tahan bensin
terhadap ledakan prematur (premature detonation) atau ketukan
(knocking). Peringkat oktan didasarkan pada seberapan besar kemampuan
bahan bakar menahan ledakan. Semakin tinggi peringkat oktan,
semakin kecil kemungkinan untuk menghasilkan ledakan dini (pre-
ignition) (Pratama, 2016). Kecenderungan dari proses penyalaan ini akan
menimbulkan gejala ketukan (knocking). Motor dengan rasio kompresi
rendah dapat menggunakan bahan bakar dengan angka oktan lebih
rendah, tetapi motor berkompresi tinggi harus menggunakan bakan bakar
17
berkadar oktan tinggi untuk menghindari pengapian sendiri dan ketukan
(Kristanto, 2015). Salah satu bahan bakar minyak yang beredar
diIndonesia adalah pertalite. Pertalite adalah bahan bakar minyak jenis
baru yang diproduksi oleh Pertamina yang mana pertalite ini
diperkenalkan pertama kali oleh Pertamina pada juli tahun 2015. Pertalite
sendiri diklaim oleh Pertamina bahwa memiliki angka oktan atau research
octane number (RON) 90 yang berarti pertalite ini lebih baik dari pada
premium yang memiliki RON sebesar 88. Hasil penelitian dari Pratama
pada tahun 2016, pertalite memiliki nilai higher heating value (HHV)
sebesar 47.500,12 kJ/kg dan lower heating value sebesar 44.260,12 kJ/kg.
Berikut ini dapat dilihat spesifikasi dari pertalite menurut keputusan
Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Kementrian Energi dan Sumber
Daya Mineral Republik Indonesia Direktorat Jendral Minyak dan Gas
Bumi Nomor : 313.K/10/DJM.T/2013 pada tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi Bahan Bakar Jenis Bensin 90 (Pertalite)
No Karakteristik SatuanBatasan Metode Uji
Min. Maks. ASTM Lain
1 Bilangan Oktana
Angka Oktana Riset (RON) RON 90,0 - D 2699
Angka Oktana Motor (MON) MON Dilaporkan D 2700
2 Stabilitas Oksidasi menit 360 - D 525
3 Kandungan Sulfur % m/m - 0,05
D 2622atau D4294atau
D7039
4 Kandungan Timbal (Pb) g/l- Injeksi timbaltidak diijinkan D 3237
- Dilaporkan
5Kandungan Logam (Mangan,Besi) mg/l
Tidak Terdeteksi D 3831IP74
6 Kandungan Oksigen % m/m - 2,7 D 4815
18
7 Kandungan Olefin % v/vDilaporkan
D 1319
8 Kandungan Aromatik % v/v D 1319
9 Kandungan Benzena % v/v D 4420
10 Destilasi
D 86
10% vol penguapan ◦C - 74
50% vol penguapan ◦C 88 125
90% vol penguapan ◦C - 180
Titik didih akhir ◦C - 215
Residu % vol - 2,0
11 Sedimen mg/l - 1 D 5452
12 Unwashed gummg/100
ml - 70 D 381
13 Washed gummg/100
ml - 5 D 381
14 Tekanan Uap kPa 45 69D 5191atau D
323
15 Berat Jenis (pada suhu 15 ◦C) kg/m3 715 770D 4052
atauD1298
16 Korosi bilah tembaga merit Kelas l D 130
17 Sulfur Mercaptan%
massa - 0,002 D 3227
18 Penampilan Visual Jernih dan terang
19 Bau Dapat dipasarkan
20 Warna Hijau
21 Kandungan Pewarna g/100 l - 0,13Sumber : (Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia DirektoratJendral Minyak dan Gas Bumi)
2. Bioetanol
Bioetanol atau etanol (C2H5OH) adalalah bahan bakar terbarukan dari
jenis oksigenat (oxygenates). Bioetanol juga merupakan bahan bakar dari
tumbuh-tumbuhan yang memiliki sifat seperti bensin. Molekul dari etanol
sendiri memiliki satu atau lebih oksigen sehingga dapat memberikan
kontribusi dalam proses pembakaran. Produksi etanol sebagai bahan bakar
merupakan kombinasi dari proses biologi dan fisik, proses produksi
utamanya adalah fermentasi dari gula dan ragi, etanol kemudian
terkonsentrasi untuk tingkatan destilasi bahan bakar (Jeuland dkk., 2004).
19
Bahan baku pembuatan bioetanol terbagi menjadi 3 kelompok yaitu
(Pratama, 2016) :
a. Bahan Sukrosa
Bahan bahan yang termasuk kedalam kelompok ini antara lain nira,
tebu, nira nipati, nira sargum manis, nira kelapa, nira aren dan sari
buah mete.
b. Bahan Berpati
Bahan bahan yang termasuk kedalam kelompok ini adalah bahan-
bahan yang mengandung pati. Bahan tersebut antara lain, tepung-
tepung ubi goyang, jagung, sagu, bonggol pisang, ubi kayu, ubi jalar
dan lain-lain.
c. Bahan Berselulosa
Bahan berselulosa (lignoselulosa) artinya adalah bahan tanaman yang
mengandung selulosa (serat), antara lain kayu, jerami, batang pisang
dan lain- lain.
Bioetanol sendiri memiliki warna bening, tidak memiliki nilai toksisitas
yang tinggi, tidak terurai secara biologis dan memiliki emisi CO2 yang
rendah saat terbakar sehingga tidak mencemari lingkungan (Muin dkk.,
2015). Kandungan oksigen dalam bioetanol sendiri dapat mengoksigenasi
bahan bakar sehingga dapat terbakar secara sempurna. Sehingga
mengurangi emisi gas buang sisa pembakaran. Etanol mempunyai density
atau massa jenis sebesar 789 kg/m3 dan nilai kalor bawahnya sebesar
6380 kkal/kg (Hardjono, 2015). Kelebihan lainnya dari bioetanol adalah
memiliki nilai oktan yang tinggi yaitu sebesar 110 (Turner dkk., 2010).
20
C. Proses Pembakaran
Proses pembakaran dapat dijelaskan melalui reaksi dari kimia bahan bakar
dengan udara atau oksigen yang disebut dengan reaktan dan mengalami
proses kimia sambil melepaskan panas untuk membentuk produk dari
pembakaran. Pada motor bakar biasanya bahan bakar terbakar dengan udara
(oksigen), sedangkan nitrogen tidak ikut bereaksi. Oksigen adalah satu-
satunya unsur di dalam udara yang dibutuhkan untuk membakar molekul-
molekul bahan bakar (Wardono, 2004).
Elemen mampu bakar atau combustable substance yang utama adalah
hidrogen, carbon, dan oksigen. Sementara itu, nitrogen adalah gas lembam
yang tidak berpartisipasi dalam proses pembakaran. Selama proses
pembakaran, butiran minyak bahan bakar menjadi elemen komponennya,
yaitu hidrogen dan karbon akan bergabung dengan oksigen untuk membentuk
air, dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Jika
oksigen tidak cukup tersedia, maka sebagian dari karbon akan bergabung
dengan oksigen menjadi karbon monoksida. Akibat terbentuknya karbon
monoksida, maka jumlah panas yang dihasilkan hanya 30 persen dari panas
yang ditimbulkan oleh pembentukan karbon monoksida sebagaimana
ditunjukkan oleh reaksi kimia berikut (Wardono, 2004).
Reaksi cukup oksigen : C + O2 CO2 + 393,5 kJ (1)
Reaksi kurang oksigen : C + O2 CO + 110,5 kJ (2)
21
Dalam proses pembakaran sempurna atau dengan istilah lain pembakaran
stoikiometri, semua karbon yang terdapat dalam bahan bakar akan
membentuk karbondioksida (CO2) dan semua hidrogen akan membentuk air
(H2O). Karena setiap mol oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi
hidrokarbon perlu ditambah dengan 3,76 mol nitrogen, maka dapat dituliskan
persamaan pembakaran sempurna bahan bakar hidrokarbon umum dari
komposisi molukuler rata-rata CxHy, dengan udara sebagai berikut (Kristanto,
2015).
CxHy + z (O2 + 3,76 N2) aCO2 + bH2O + cN2 + dO2 (3)
Dalam pembakaran stoikiometri, diasumsikan bahan tidak ada kelebihan
oksigen dalam produk d=0. Air yang terbentuk dalam produk dapat dalam
fase uap atau cair, tergantung suhu dan tekanan dari produk pembakaran.
Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa proses pembakaran adalah proses
oksidasi (penggabungan) antara molekul-molekul oksigen (O) dengan
molekul-molekul (partikel-partikel) bahan bakar yaitu karbon (C) dan
hidrogen (H) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O)
pada kondisi pembakaran sempurna.
Disini proses pembentukan CO2 dan H2O hanya bisa terjadi apabila panas
kompresi atau panas dari pemantik telah mampu memisah/memutuskan
ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi partikel “O” dan “O”, dan juga
mampu memutuskan ikatan antar partikel bahan bakar (C-H dan/atau C-C)
menjadi partikel “C” dan “H” yang berdiri sendiri. Baru selanjutnya partikel
“O” dapat beroksidasi dengan partikel “C” dan “H” untuk membentuk CO2
22
dan H2O. Jadi dapat disimpulkan bahwa proses oksidasi atau proses
pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak pernah akan terjadi apabila
ikatan antar partikel oksigen dan ikatan antar partikel bahan bakar tidak
diputus terlebih dahulu (Wardono, 2004).
D. Emisi Gas Buang
Gas buang didefinisikan sebagai zat/unsur dari pembakaran didalam ruang
bakar yang dilepas keudara yang ditimbulkan oleh kendaraan bermotor. Gas
buang hasil dari pembakaran atau uap bahan bakar bensin ini dapat dibagi
menjadi tiga macam yaitu CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon) dan
NOx (nitrogen oxide). Bila bensin terbakar maka akan terjadi reaksi dengan
oksigen membentuk CO2 (carbon dioxide) dan H2O. Gas buang atau polutan
yang paling sering diperhatikan adalah CO, HC, CO2 dan O2. Dua gas yang
disebutkan terakhir bukan merupakan polutan tetapi terus diperhatikan karena
menjadi indikator efisiensi bahan bakar (Setiawan dan Romy, 2014).
1. Hidrokarbon (HC)
Hidro karbon adalah bahan bakar yang tidak terbakar selama proses
pembakaran di dalam ruang bakar. Adapun beberapa sumber dari emisi
hidrokarbon adalah rasio udara bahan bakar tidak stoikiometri,
pembakaran tidak sempurna, deposit karbon pada dinding ruang bakar
dan minyak yang terdapat pada dinding ruang bakar. Karena HC
merupakan sebagian bensin yang tidak terbakar, makin tinggi emisi HC
23
berarti tenaga mesin semakin berkurang dan konsumsi bahan bakar
semakin meningkat.
2. Karbon Monoksida (CO)
Emisi karbon monoksida (CO) pada motor pembakaran dalam
dikendalikan terutama oleh rasio udara/bahan bakar. CO dihasilkan
ketika motor beroperasi dengan rasio udara/bahan bakar kaya. Ketika
oksigen yang tersedia tidak cukup untuk mengubah seluruh karbon
menjadi karbon dioksida (CO2), beberapa bahan bakar tidak terbakar dan
beberapa karbon berakhir sebagai CO.
3. Nitrogen Oksida (NOX)
Nitrogen Oksida (NOx), merupakan emisi gas buang yang dihasilkan
akibat suhu kerja yang tinggi. Udara yang digunakan untuk pembakaran
sebenarnya mengandung unsur Nitrogen 80%. Pada temperatur tinggi
(>1370oC), Nitrogen bersatu dengan campuran bahan bakar dan
membentuk senyawa NOx. Motor dengan pembakaran miskin
cenderung beroperasi pada temperatur lebih tinggi yang dengan demikian
akan menghasilkan NOx.
4. Karbon Dioksida (CO2)
Karbon dioksida merupakan hasil pembakaran yang dinginkan pada
proses pembakaran, karena pada umumnya semakin tinggi CO2 yang
diperoleh maka semakin efisien operasi motor. Sebaliknya semakin
rendah kadar CO2 menandakan bahwa efisiensi pembakaran tidak bagus
24
dan berarti pula kinerja mesin tidak bagus. Akibatnya gas buang CO dan
HC berlebih dan konsumsi bahan bakar meningkat (Setiawan dan Romy,
2014).
E. Penelitian Terdahulu
Dalam penelitian Dika Dwi Aryanto dan Dwi Heru Sutjahjo (2016) yang
berjudul “Pengaruh Penggunaan Bioetanol Dari Limbah Blotong Sebagai
Campuran Premium Terhadap Kinerja Dan Emisi Gas Buang Mesin Honda
Supra X 125” menghasilkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Pengaruh campuran bioetanol dari limbah blotong dengan premium
terhadap kinerja dan emisi gas buang mesin dibandingkan dengan
premium yang terbaik terdapat pada bahan bakar campuran E15 dengan
torsi meningkat sebesar 4,16%, daya efektif meningkat sebesar 3,19%,
konsumsi bahan bakar menurun sebesar 1,65%, konsumsi bahan bakar
spesifik menurun sebesar 4,66%.
2. Pada putaran idle kadar CO menurun sebesar 1,54% vol, kadar HC
menurun sebesar 74,00 ppm, kadar CO2 meningkat sebesar 12,70% vol
dan kadar O2 menurun sebesar 4,03% vol.
Dalam penelitian Pasca Hariyadi Winanda dan Bambang Sudarmanta (2016)
yang berjudul “Uji Unjuk Kerja dan Durability 5000 Km Mobil bensin 1497
Cc Berbahan Bakar Campuran Bensin-Bioetanol” menghasilkan kesimpulan
sebagai berikut :
25
1. Kenaikan tertinggi torsi rata-rata sebesar 4,2% pada E10, daya rata-rata
tertinggi pada E10 dengan kenaikan 2,96% dibanding bensin murni.
Penurunan SFC tertinggi terjadi pada E10 sebesar 7,92%. Bmep tertinggi
pada E10 sebesar 2,72%.
2. Emisi gas CO terendah didapatkan oleh E10 dan E15 dengan penurunan
sebesar 15,30% . Emisi gas HC terendah didapatkan oleh campuran E10
dengan penurunan sebesar 11.79%.
Dalam penelitian Eko Wahyu Rizaldi dan I Wayan Susila (2017) yang
berjudul “Uji Kinerja Sepeda Motor Honda Supra X 125 Dengan Campuran
Bioetanol Dari Limbah Durian dan Premium” menghasilkan kesimpulan
sebagai berikut :
1. Pengaruh campuran premium dan bioetanol dari limbah durian dapat
meningkatkan kinerja mesin. Campuran terbaik pada penelitian ini ada
pada E15 dengan meningkatkan torsi 6,01% dan torsi maksimal sebesar
1,07 kgf.m pada 5000 rpm, daya efektif meningkat 6,35% dan daya
maksimal sebesar 9,13 PS pada 7000 rpm,konsumsi bahan bakar menurun
7,97%, bmep meningkat 2,74 kg/cm2 pada 5500 rpm.
2. Pengaruh campuran premium dan bioetanol dari limbah durian dapat
menurunkan emisi gas buang mesin. Pada putaran idle, kadar CO sebesar
1,28 %vol, kada HC sebesar 49, 67 ppm dan kadar CO2 sebesar 12,40
%vol.
26
Dalam penelitian Tan Kee Liew, Lim Soo King, Low Chong Yu dan Chang
Seok Li (2014) yang berjudul “Engine Emission Analysis and Performance
Test With Ethanol-Gasoline Blended Fuel’ menghasikan kesimpulan sebagai
berikut :
1. Pada analisis emisi, terjadi penurunan emisi CO dan HC seiring dengan
semakin tingginya konsentrasi etanol pada campuran etanol dan gasoline.
Pada bahan bakar E20 terjadi penurunan CO sebesar 45,33% dan HC
25,41%. Dengan menggunakan rasio campuran bahan bakar yang sama,
penurunan kadar CO dalam gas buang lebih banyak dari pada penuruan
kadar HC.
2. Pada pengujian konsumsi bahan bakar, bahan bakar yang konsumsinya
paling sedikit adalah E20 yaitu sebesar 153,17 ml sedangkan konsumsi
bahan bakar yang paling besar adalah pada saat menggunakan bahan
bakar RON95 sebesar 157,83 ml. Efisiensi mesin meningkat dengan
penambahan etanol pada bahan bakar karena rasio kompresi yang lebih
tinggi, pengurangan ketukan dan meningkatkan efisiensi pembakaran.
Dalam penelitian V.S. Khumbar, D.G. Mali, P.H. Pandhare dan R.M. Mane
(2012) yang berjudul “Effect Of Lower Ethanol Gasoline Blends On
Performance And Emission Characteristics Of The Single Cylinder SI
Engine” menghasilkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Pada variasi putaran 4000 sampai 6000 rpm telah terjadi peningkatan torsi
dan yang tertinggi diperoleh pada saat penggunaan E20 sebesar 4,77%
pada putaran 6000 rpm.
27
2. Konsumsi bahan bakar meningkat seiring dengan meningkatnya
kandungan campuran etanol pada gasoline.
3. Emisi HC dan CO berkurang pada semua variasi campuran karena
pembakaran CO yang lebih baik akan dikonversi menjadi CO2 dan
dengan demikian terjadi peningkatan pada emisi CO2.
Dalam penelitian Anh Tuan Hoang, Van Vang Le, Van Huong Dong, Quang
Vinh Tran (2017) yang berjudul “Engine performance and emission
characteristics of in-Vietnam motorcycles using biogasoline E10”
menghasilkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Sifat fisik dan kimia E10 seperti bilangan oktan, suhu distilasi, dan
densitasnya serupa dengan RON 92. Namun, beberapa karakteristik
penting E10 adalah kandungan aromatik yang lebih rendah, kandungan
sulfur lebih rendah namun kandungan oksigen lebih tinggi dibandingkan
dengan RON 92.
2. Tenaga mesin meningkat 7% dan konsumsi bahan bakar menurun 4% saat
menggunakan bahan bakar biogasolin E10 (Etanol 10%) sebagai bahan
bakar.
3. Tingkat emisi gas buang berbahaya seperti komponen HC dan CO saat
menggunakan bahan bakar E10 cenderung berkurang, sedangkan
komponen CO2 dan NOx cenderung meningkat. Bila menggunakan E10
sebagai bahan bakar, emisi NOx tidak memenuhi persyaratan berdasarkan
peraturan saat ini (EURO II), oleh karena itu perlu dilakukan beberapa
penyesuaian kecil untuk mengurangi komponen emisi tersebut.
28
Dalam penelitian Asiah Ab. Rahim dan Nik Rosli Abdullah (2016) yang
berjudul “Effect Of Alcohol –Gasoline Blends (Ethanol) On Performance And
Emission Of SI Engine” menghasilkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Hasil keseluruhan menunjukkan bahwa pada saat mesin beroperasi
dengan bahan bakar E15 dapat mengurangi emisi gas buang tanpa
mengorbankan performa mesin. Hasil pengujian daya engkol meningkat
pada saat menggunakan campuran bahan bakar E15. BSFC meningkat
dengan meningkatnya konsentrasi alkohol karena nilai kalori alkohol
yang lebih rendah dibandingkan dengan gasolin, yaitu 0,61% dan 2,96%
untuk E5 dan E15.
2. Semua campuran gasoline alkohol menghasilkan emisi CO yang lebih
rendah daripada bensin karena kandungan oksigen dalam etanol membuat
proses oksidasi CO yang lebih baik. Selain itu, faktor yang berkontribusi
terhadap gas CO yang lebih rendah adalah nilai karbon yang rendah pada
etanol dibandingkan dengan bensin dan peningkatan AFR dalam
campuran. CO mengalami penurunan masing-masing sebesar 16,45% dan
48,145% untuk E5 dan E15. Sementara itu, emisi CO2 meningkat masing-
masing 22,74% dan 33,39% pada saat menggunakan E5 dan E15 dari
pada saat menggunakan bensin. Secara keseluruhan, ini membuktikan
bahwa campuran alkohol dan gasoline dapat meningkatkan efisiensi
pembakaran di dalam silinder.
29
F. Parameter Prestasi Mesin
Prestasi mesin dapat disebut juga dengan unjuk kerja dari motor bakar
bensin. Prestasi mesin bergantung pada beberapa parameter diantaranya, torsi
dan daya serta konsumsi bahan bakar spesifik. Daya engkol menunjukkan
daya output yang berguna untuk menggerakkan sesuatu atau beban.
Sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik engkol menunjukkan seberapa
efisien suatu mesin menggunakan bahan bakar yang disuplai untuk
menghasilkan kerja. Prestasi mesin sangat erat hubungannya dengan
parameter operasi, besar kecilnya harga parameter operasi akan menentukan
tinggi rendahnya prestasi mesin yang dihasilkan (Wardono, 2004).
1. Torsi dan Daya
Torsi dan daya adalah ukuran yang menggambarkan keluaran kinerja
motor bakar. Torsi menyatakan ukuran kemampuan dari motor untuk
melakukan kerja sedangkan daya adalah istilah yang digunakan untuk
menyatakan seberapa kerja yang dapat dilakukan dalam periode tertentu.
Dengan kata lain, jika torsi menentukan apakah suatu motor dapat
menggerakkan kendaraan melalui suatu rintangan, maka daya
menentukan seberapa cepat kendaraan mampu bergerak diatas rintangan
itu. Torsi dan daya engkol dapat dinyatakan melalui persamaan 4 dan 5.
= Ẇ2 /60 (4)
Ẇ = 260 (5)
30
2. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Dalam kinerja motor, konsumsi bahan bakar diukur sebagai laju aliran
massa bahan bakar per satuan waktu. Konsumsi bahan bakar spesifik
merupakan ukuran bagaimana motor menggunakan bahan bakar yang
tersedia secara efisien untuk menghasilkan kerja, yang dinyatakan sebagai
laju aliran massa bahan bakar per satuan keluaran daya. Untuk mencari
konsumsi bahan bakar spesifik engkol dapat digunakan persamaan 6.
= ṁẆ (6)
Laju aliran bahan bakar (ṁbb) dapat diketahui dengan menggunakan
persamaan 7.
ṁ = × 3600 (7)
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Penelitian
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut :
1. Alat Penelitian
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut :
a. Motor Bensin 4 Langkah 1 Silinder
Dalam penelitian ini, mesin yang digunakan adalah motor bensin 4
langkah 1 silinder yang terkopel dengan dinamometer dengan sistem
pembebanan menggunakan laju air bertekanan 1 bar. Motor bensin ini
terdapat di Laboratorium Motor Bakar Universitas Lampung dengan
spesifikasi sebagai berikut:
Merk : Kohler
Dimensi : Lebar 500 mm, Tinggi 430 mm,
Kedalaman 400 mm
Tipe bahan bakar : Bensin tanpa timbal (Gasoline)
Sistem pengapian : Elektrik
Daya : 4,5 kW pada 3600 rev/min
2,2 kW pada 1800 rev/min
32
Diameter silinder : 70 mm
Langkah piston : 54 mm
Panjang batang piston : 84 mm
Kapasitas mesin : 208 cm3 (0,208 L) 208 cc
Rasio kompresi : 8,5 : 1
Gambar 6. Mesin Bensin Kohler
b. Unit Instrumen VDAS
Unit instrumen VDAS (versatile data acquisition system) merupakan
panel hasil dari pengukuran putaran mesin, torsi, daya, temperatur
udara lingkungan, temperatur gas buang, tekanan differential pada
airbox dan tekanan udara lingkungan.
Mesin Kohler Dinamometer
Air Box Katup Beban
33
Gambar 7. Unit Instrumen VDAS
c. Software TecQuipment VDAS
Software tecquiment VDAS berguna untuk menampilkan hasil dari
perhitungan parameter pengujian prestasi mesin seperti putaran mesin,
torsi, daya engkol, konsumsi bahan bakar spesifik engkol, efisiensi
termal, efisiensi volumetrik, panas pembakaran, dan rasio udara bahan
bakar.
Panel Air Boxdan Exhaust
Panel KonsumsiBahan Bakar
Tabung BahanBakar Otomatis
Tangki BahanBakar
Panel Torsi,Putaran dan Daya
34
Gambar 8. Software TecQuipment VDAS
d. Gelas Ukur
Gelas ukur disini berguna untuk mengukur persentase campuran
bahan bakar pertalite dan bioetanol.
Gambar 9. Gelas Ukur
35
e. Exhaust Gas Analizer Stargas 898
Exhaust gas analizer stargas 898 disini digunakan untuk mengukur
kandungan emisi gas buang sisa pembakaran motor bensin.
Gambar 10. Exhaust Gas Analizer Stargas 898
2. Bahan Penelitian
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
a. Pertalite
Pertalite adalah jenis bahan bakar yang baru diperkenalkan oleh
Pertamina pada tahun 2015 yang memiliki RON (research octane
number) sebesar 90 (Sumber: PT. PERTAMINA).
36
Gambar 11. Pertalite
b. Bioetanol
Bioetanol disini digunakan sebagai campuran bahan bakar pertalite
dengan kadar 99,39% (Sumber: PT. BRATACO).
Gambar 12. Bioetanol Absolut Kadar 99,39%
37
c. Campuran Pertalite dan Bioetanol 5%
Didalam campuran pertalite dan bioetanol 5% ini memiliki komposisi
tiap 1 liter sebesar 950 ml pertalite dan 50 ml bioetanol.
Gambar 13. Campuran Pertalite dan Bioetanol 5%
d. Campuran Pertalite dan Bioetanol 10%
Didalam campuran pertalite dan bioetanol 10% ini memiliki
komposisi tiap 1 liter sebesar 900 ml pertalite dan 100 ml bioetanol.
Gambar 14. Campuran Pertalite dan Bioetanol 10%
38
e. Campuran Pertalite dan Bioetanol 15%
Didalam campuran pertalite dan bioetanol 15% ini memiliki
komposisi tiap 1 liter sebesar 850 ml pertalite dan 150 ml bioetanol.
Gambar 15. Campuran Pertalite dan Bioetanol 15%
B. Persiapan Penelitian
Adapun persiapan dari penelitan yaitu sebagai berikut :
1. Persiapan Bahan
Setelah semua bahan disiapkan, selanjutnya bahan tersebut dicampur
menggunakan gelas ukur sesuai dengan komposisi campuran yang telah
ditentukan. Adapun proses pencampuran bahan bakar pertalite dan
bioetanol yang digunakan adalah sebagai berikut :
a. Menyiapkan bahan bakar pertalite dan bioetanol yang telah
didapatkan dari PT. PERTAMINA dan PT. BRATACO.
39
b. Mengukur volume campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol yang
digunakan menggunakan gelas ukur. Untuk komposisi volume bahan
bakar dapat dilihat pada tabel 2.
c. Memasukkan bahan bakar pertalite dan bioetanol yang telah diukur
volumenya kedalam botol, yang selanjutnya dilakukan proses
pengadukan agar bahan bakar pertalite dan bioetanol tercampur secara
merata.
d. Menyimpan campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol tersebut
selama satu malam sebelum digunakan, proses ini dilakukan agar
bahan bakar pertalite dan bioetanol lebih tercampur lagi.
Persentase campuran pertalite dan bioetanol dapat dilihat pada table 2.
Tabel 2. Komposisi Campuran Pertalite dan Bioetanol Tiap 1 Liter
Variasi Pertalite Bioetanol
E0 (Pertalite) 1000 ml 0 ml
E5 (Bioetanol 5%) 950 ml 50 ml
E10 (Bioetanol 10%) 900 ml 100 ml
E15 (Bioetanol 15%) 850 ml 150 ml
2. Pengkondisian Alat
Sebelum memulai pengujian terlebih dahulu melakukan pengkondisian
alat-alat yang digunakan, adapun pengkondisiannya meliputi :
a. Mengisi tangki air sampai penuh, air disini yang digunakan sebagai
beban pada dinamometer.
b. Mengganti oli mesin dengan yang baru.
40
c. Membersihkan karburator dari kotoran sisa bahan bakar, agar proses
pencampuran bahan bakar dan udara didalam karburator semakin
baik.
C. Prosedur Pengujian
Adapun prosedur pengujian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Prosedur Pengujian Prestasi Mesin
Adapun prosedur pengujian prestasi mesin pada penelitian ini sebagai
berikut :
a. Menyiapkan peralatan uji yaitu tecquipment TD201 dan instrumen
VDAS.
b. Memasang selang bahan bakar ke unit pengukur laju aliran bahan
bakar sesuai dengan yang diinginkan. Pada pengujian ini digunakan
pengukuran aliran bahan bakar otomatis, selanjutnya menggeser
tungkai/tuas pada panel instrumen VDAS untuk volume bahan bakar
8 ml.
c. Menghubungkan unit komputer dan instrumen VDAS ke arus listrik.
d. Mengisi tangki bahan bakar dengan bahan bakar yang ingin
digunakan, dengan terlebih dahulu mengosongkan sisa bahan bakar
pada tangki dan selang bahan bakar, bahan bakar yang digunakan
yaitu E0, E5, E10 dan E15.
e. Memperhatikan dan memastikan tidak ada udara yang terjebak di
dalam saluran selang bahan bakar.
41
f. Mengeluarkan udara dari saluran selang bahan bakar jika terdapat
udara yang terjebak, karena dapat menyebabkan pengambilan data
waktu pemakaian bahan bakar tidak akurat.
g. Menghidupkan pompa air dan memastikan laju aliran air pada tekanan
1 bar.
h. Membuka katup air yang menuju ke dinamometer sebesar ½ (setengah
putaran).
i. Menghidupkan komputer dan instrumen VDAS serta menghubungkan
instrumen VDAS ke komputer dengan cara menghubungkan kabel
USB ke port USB pada komputer.
j. Membuka aplikasi tecquipment VDAS pada komputer.
k. Mengkalibrasi torsi dan tekanan kotak udara dengan cara menekan
dan menahan tombol pada zero torsi dan air box pressure sampai
angka indikator berubah menjadi 0 (nol) pada panel instrumen VDAS.
l. Menyetel penggunaan bahan bakar pada aplikasi tecquipment VDAS
pada menu fuel flow – rate data source pilih otomatis ADA (DVF1).
m. Mengisi data fuel density pada menu aplikasi tecquipment VDAS. Jika
bahan bakar E0 sebesar 742 kg/m3, E5 sebesar 744 kg/m3, E10 sebesar
746 kg/m3 dan E15 sebesar 749 kg/m3.
n. Mengisi data fuel calorific value pada menu aplikasi tecquipment
VDAS. Jika bahan bakar E0 sebesar 44,3 MJ/kg, E5 sebesar 43,4
MJ/kg, E10 sebesar 42,5 MJ/kg dan E15 sebesar 41,7 MJ/kg.
o. Mengisi data pada menu aplikasi tecquipment VDAS yaitu pada
menu, engine capacity yaitu 208 cc , number of cycle yaitu 4, dan
42
orifice diameter yaitu 18,5 mm sesuai dengan spesifikasi mesin yang
digunakan.
p. Menghidupkan mesin dan memanaskan mesin, tujuan memanaskan
mesin adalah untuk menyiapkan mesin dalam kondisi kerja.
q. Proses pengambilan data prestasi mesin.
1) Melakukan langkah a sampai dengan p.
2) Mengkondisikan putaran mesin pada 1500 rpm ± 50 rpm dengan
bukaan katup beban dinamometer ½ putaran.
3) Menunggu torsi sampai dengan stabil dan hasil dari calculated
parameters muncul pada menu aplikasi.
4) Merekam data sebanyak 5 kali dengan cara membuka menu
pada aplikasi tecquipment VDAS yaitu menu start timed data
acquition.
5) Mengisi pada menu timed data capture berupa interval 1 detik
dan berhenti pada 4 detik, lalu klik OK, maka perekaman data
dimulai.
6) Membuka katup beban dinamometer 1 putaran, mengakibatkan
beban dinamometer semakin bertambah sehingga torsi
meningkat dan putaran mesin turun, selanjutnya menggeser tuas
gas sampai putaran mesin kembali 1500 rpm ± 50 rpm.
7) Menunggu torsi sampai dengan stabil dan hasil dari calculated
parameters muncul pada menu aplikasi.
43
8) Merekam data sebanyak 5 kali dengan cara membuka menu
pada aplikasi tecquipment VDAS yaitu menu start timed data
acquition.
9) Mengisi pada menu timed data capture berupa interval 1 detik
dan berhenti pada 4 detik, lalu klik OK, maka perekaman data
dimulai.
10) Menambah bukaan katup beban pada dinamometer sebesar ½
putaran dan merekam data pada tiap-tiap bukaan katup beban
hingga mencapai torsi puncak pada putaran mesin 1500 rpm.
11) Mengulangi langkah 1 sampai dengan 10 untuk tiap-tiap putaran
mesin yaitu 1500, 2000, 2500, 3000 rpm dengan variasi tiap-tiap
bahan bakar yaitu E0, E5, E10 dan E15.
Format data hasil pengujian prestasi mesin dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Format Data Hasil Pengujian Prestasi Mesin
Jenis Mesin : Kohler
Bahan Bakar :
Hasil Pengujian
Beban (bukaan katup
dinamometer)
0,5 1 1,5 2 2,5
a. Putaran mesin, rpm
b. Fuel density, kg/m3
c. Fuel calorific value, MJ/kg
d. Torsi, N.m
e. Daya engkol, W
f. Konsumsi bahan bakar spesifik
engkol, kg/kWh
44
Pada pengujian prestasi mesin terdapat variasi bukaan katup beban
dinamometer. Adapun debit air rata-rata yang mengalir dari masing-
masing bukaan katup beban dinamometer yang digunakan dapat dilihat
pada tabel 4.
Tabel 4. Debit Air Rata-rata Bukaan Katup Beban Dinamometer
Bukaan Katup Beban
Dinamometer
Debit Rata-rata 5 kali
percobaan (ml/menit)
0,5 Putaran 469
1 Putaran 851
1,5 Putaran 1198
2 Putaran 1510
2,5 Putaran 1748
2. Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Adapun prosedur pada pengujian emisi gas buang adalah sebagai berikut:
a. Memanaskan mesin kurang lebih selama 5 menit agar mesin dalam
kondisi siap kerja.
b. Menghubungkan exhaust gas analizer stargas 898 ke arus listrik.
c. Menghidupkan tombol switch exhaust gas analizer stargas 898 yang
berada dibelakang alat.
d. Memilih menu gas analysys pada menu exhaust gas analizer stargas
898.
e. Memilih menu measurment pada menu exhaust gas analizer stargas
898.
f. Memilih menu standar test pada menu exhaust gas analizer stargas
898. Selanjutnya unit stargas 898 secara otomatis melakukan
45
warming up kurang lebih selama 60 detik, kemudian melakukan auto
zero secara otomatis yang berfungsi untuk mereset data dari awal.
g. Menghidupkan mesin dan mengatur putaran mesin pada 2500 rpm
dengan beban dinamometer pada bukaan katup 0,5.
h. Memasukkan probe sensor kedalam kenalpot.
i. Menunggu sampai angka dilayar exhaust gas analizer stargas 898
sampai stabil.
j. Mencetak hasil pengujian pada exhaust gas analizer stargas 898.
k. Melakukan pengujian dengan variasi bahan bakar yaitu pertalite dan
campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol 5%, 10%, 15%, dengan
pengulangan pengujian sebanyak 3 kali.
Format data hasil pengujian emisi gas buang dapat dilihat pada tabel 5.
Tabel 5. Format Data Hasil Pengujian Emisi Gas Buang
Exhaust GasPutaran Mesin (rpm) Pada Bukaan Katup (0,5)
Pertalite E5 E10 E15
CO (%)
HC (ppm)
Catatan : Pada pengujian ini putaran mesin dan bukaan katup diambilyang terbaik.
3. Prosedur Penggantian Bahan Bakar
Setelah dilakukan pengujian prestasi mesin dan emisi gas buang dengan
salah satu jenis bahan bakar, selanjutnya dilakukan prosedur penggantian
bahan bakar yang telah digunakan, agar bahan bakar yang diuji berikutnya
tidak tercampur dengan sisa bahan bakar yang telah diuji sebelumnya,
46
sehingga data yang dihasilkan akurat. Adapun prosedur dalam
penggantian bahan bakar adalah sebagai berikut :
a. Mengosongkan tanki bahan bakar sampai dengan benar-benar tidak
terdapat sisa bahan bakar didalam tanki.
b. Mengosongkan bahan bakar yang terdapat pada selang bahan bakar
yang menuju karburator.
c. Mengosongkan bahan bakar yang masih terdapat didalam karburator
dengan cara membuka baut yang terdapat dibawah karburator.
d. Mengisi kembali bahan bakar yang diuji kedalam tanki bahan bakar.
e. Menghidupkan mesin selama kurang lebih 5 menit sebelum dilakukan
pengujian, agar pada pengujian berikutnya bahan bakar yang terbakar
benar-benar telah berganti.
D. Waktu dan Lokasi Penelitian
Dalam penelitian ini pengujian prestasi mesin dan emisi gas buang dengan
menggunakan mesin bensin 4-langkah TecQuipment TD201 dilakukan di
Laboratorium Motor Bakar Universitas Lampung, sedangkan untuk waktu
pelaksanaan penelitian dilakukan dalam waktu 4 bulan yaitu di mulai dari
bulan September 2017 sampai dengan Desember 2017. Untuk rincian
pelaksanaan kegiatan penelitian dapat dilihat pada tabel 6.
47
Tabel 6. Waktu Pelaksanaan Penelitian
No KegiatanSeptember Oktober November Desember
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Studi Literatur
2
Pesiapan Alat
dan Bahan
Pengujian
3
Pengujian dan
Pengambila
Data
4Pengolahan
Data
5Pembuatan
Laporan Akhir
E. Analisis Data
Data yang didapatkan dari hasil pengujian, selanjutnya dianalisa dan disajikan
dalam bentuk grafik sehingga diperoleh variasi campuran bahan bakar
pertalite dan bioetanol terbaik pada prestasi mesin dan emisi gas buang motor
bakar.
48
F. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin
Adapun dalam pengujian prestasi mesin dapat dijelaskan melalui diagram alir
yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 16. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin
Mulai
Pertalite Bioetanol
PencampuranPertalite + Bioetanol
Pertalite (E0)
Campuran Pertalite - Bioetanol E5, E10, E15
Pengujian prestasi mesin (torsi, daya engkol,konsumsi bahan bakar spesifik engkol)
Data Hasil
Hasil dan Pembahasan
Analisis Data
Selesai
Simpulan
Variasi putaran mesin (rpm) : 1500, 2000, 2500, 3000
Bukaan katup beban dinamometer (putaran) : (1500 rpm : 0,5,1, 1,5, 2, 2,5), (2000 dan 2500 rpm : 0,5, 1, 1,5, 2), (3000 rpm :
0,5, 1, 1,5)
49
G. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Adapun dalam pengujian emisi gas buang dapat dijelaskan melalui diagram
alir yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 17. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang
Pertalite Bioetanol
PencampuranPertalite + Bioetanol
Pertalite (E0)
Campuran Pertalite - Bioetanol E5, E10, E15
Pengujian emisi gas buang (COdan HC)
Data Hasil
Hasil dan Pembahasan
Analisis Data
Selesai
Simpulan
Putaran mesin 2500 rpm
Bukaan katup bebandinamometer 0,5 putaran
Mulai
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Setelah didapatkan data hasil pengujian, maka dapat diberikan kesimpulan
sebagai berikut :
1. Penggunaan bioetanol sebagai campuran bahan bakar pertalite dengan
variasi volume sebesar 5%, 10%, 15% terbukti mampu meningkatkan
torsi dan daya engkol motor bensin, serta dapat menghemat konsumsi
bahan bakar dan mereduksi emisi gas buang sisa pembakaran.
2. Peningkatan torsi terbesar adalah pada saat menggunakan campuran
bahan bakar pertalite dan bioetanol 15% (E15) dan 10% (E10), pada
putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup beban dinamometer 1 putaran,
dimana torsi yang dihasilkan meningkat 9,52% dan 8,79% dari pada saat
menggunakan bahan bakar pertalite (E0).
3. Peningkatan daya engkol terbesar adalah pada saat menggunakan
campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol 15% (E15) dan 10% (E10),
pada putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup beban dinamometer 1
putaran, dimana daya engkol yang dihasilkan meningkat 10,4% dan
9,11% dari pada saat menggunakan bahan bakar pertalite (E0).
4. Penghematan konsumsi bahan bakar spesifik engkol (BSFC) yang terbaik
adalah pada saat menggunakan campuran bahan bakar pertalite dan
101
bioetanol 15% (E15) dan 10% (E10), pada putaran mesin 2500 rpm dan
bukaan katup beban dinamometer 0,5 putaran, dimana penghematan
BSFC sebesar 12,99% dan 12,06% dari pada saat menggunakan bahan
bakar pertalite (E0).
5. Penurunan kadar CO dan HC terbesar diperoleh pada saat menggunakan
campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol 15% (E15) dan 10% (E10) ,
dengan penurunan sebesar 48,46%, dan 34% untuk kadar CO serta
47,71% dan 42,85% untuk kadar HC.
6. Dari keseluruhan pengujian prestasi mesin dan emisi gas buang yang
telah dilakukan, yang terbaik adalah pada saat menggunakan campuran
bahan bakar pertalite dan bioetanol 10% (E10) dan 15% (E15), karena
dapat meningkatkan prestasi mesin dari semua variasi putaran dan
bukaan katup beban dinamometer yang diujikan, serta dapat mereduksi
emisi gas buang sisa pembakaran. Dimana, pada E10 peningkatan torsi
total sebesar 66,69%, daya engkol total sebesar 61,82%, bsfc total
sebesar 92,01%, CO 34% dan HC 42,85%. Pada E15 peningkatan torsi
total sebesar 48,512%, daya engkol total sebesar 56,54%, bsfc total
sebesar 82,83%, CO 48,46% dan HC 47,71%.
102
B. Saran
Adapun saran yang dapat penulis berikan untuk kelanjutan penelitian ini
adalah :
1. Menggunakan variasi putaran mesin yang lebih banyak agar dapat
diketahui bagaimana hasil pengujian bahan bakar pertalite dan campuran
pertalite - bioetanol pada masing-masing putaran mesin yang diujikan.
2. Menggunakan variasi campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol yang
lebih spesifik untuk dapat mengetahui campuran mana yang lebih baik
dalam peningkatan prestasi mesin dan mereduksi emisi gas buang.
3. Dilakukan pengaplikasian pada sepeda motor.
DAFTAR PUSTAKA
Ali, Buchari., Eman Slamet Widodo. 2011. Analisis Unjuk Kerja Mesin Sepeda
Motor Type”X” 115 CC Sistem Karburator Dengan Menggunakan
Bahan Bakar Premium Dan Campuran Premium Ethanol (10,15,20)
%. Program Studi Teknik Mesin FTI-ISTN. UPN Veteran. Jakarta.
Aryanto, Dika Dwi., Dwi Heru Sutjahjo. 2016. Pengaruh Penggunaan Bioetanol
Dari Limbah Blotong Sebagai Campuran Premium Terhadap Kinerja
Dan Emisi Gas Buang Mesin Honda Supra X 125. JTM. Vol 04, No
03 : 135-146. Pendidikan Teknik Mesin Otomotif. Universitas Negeri
Surabaya. Surabaya.
Badan Pengatur Hilir Minyak Dan Gas Bumi. Konsumsi BBM Nasional Per
Tahun. http://www.bphmigas.go.id/konsumsi-bbm-nasional. Diakses
pada 17 Agustus 2017.
Badan Pusat Statistik Indonesia. 2017. Statistik Indonesia 2017. BPS. Jakarta.
Badan Pusat Statistik Indonesia. 2017. Statistik Lingkungan Hidup Indonesia
2017. BPS. Jakarta.
104
Cengel, A. Yunus., Michael A. Boles. 2006. Thermodynamics an Engineering
Approach Fifth Edition in SI Units Mc Graw Hiil Book Company :
Singapore.
Dinas Energi dan Sumber Daya Mineral Provinsi Lampung. 2017. Peta Potensi
Bioethanol Provinsi Lampung. Bandar Lampung. Lampung.
Hardjono, A. 2015. Teknologi Minyak Bumi. Gadjah Mada University Press.
Yogyakarta 55281. 207 halaman.
Hoang, Anh Tuan, Van Vang Le, Van Huong Dong dan Quang Vinh Tran. 2017.
Engine performance and emission characteristics of in-Vietnam
motorcycles using biogasoline E10. Journal Of Applied Sciences
Research. Vol 13, No 4 : 18-26.
Jeuland, N, X. Montagne dan X. Gautrut. 2004. Potentiality Of Ethanol as a Fuel
For Dedicated Engine. Oil & Gas Science and Technology-Rev. IFP,
Vol 59 , No 6 : 559-570.
Kementerian Energi Dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Direktorat
Jenderal Minyak Dan Gas Bumi. 2013. Surat Keputusan Direktur
Jenderal Minyak Dan Gas Bumi Nomor. 313.K/10/DJM.T/2013
Tentang Standar Dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis
Bensin 90 Yang Dipasarkan Dalam Negeri.
migas.esdm.go.id/public/images/uploads/posts/gerbang-345-3.pdf. Dia
kses pada 24 Agustus 2017.
105
Khumbar, V.S, D.G. Mali, P.H. Phandare dan R.M. Mane. 2012. Effect Of Lower
Ethanol Gasoline Blends On Performance And Emission
Characteristics Of The Single Cylinder SI Engine. International
Journal of Instrumentation, Control and Automation (IJICA). Vol 1,
Iss 3,4 : 51-54.
Kristanto, Philip. 2015. Motor Bakar Torak :Teori & Aplikasinya. CV Andi
Offset (Penerbit Andi). Yogyakarta 55281. 246 halaman.
Liew, Tan Kee, Lim Soo King, Low Chong Yu dan Chang Seok Li. 2014. Engine
Emission Analysis and Performance Test With Ethanol-Gasoline
Blended Fuel. European International Journal of Science and
Technology. Vol 3, No 7 : 9-22.
Muin, Roosdiana, Italiana Hakim dan Ahmad Febriyansyah. 2015. Pengaruh
Waktu Fermentasi Dan Konsentrasi Enzim Terhadapa Kadar
Bioetanol Dalam Proses Fermentasi Nasi Aking Sebagai Substrat
Organik. Jurnal Teknik Kimia. Vol 21, No 3 : 59-69. Jurusan Teknik
Kimia. Universitas Sriwijaya. Indralaya Ogan Ilir.
Nababan, Hotlan M, Himsar Ambarita dan Tulus B. Sitorus. 2013. Studi Kinerja
Mesin Otto Menggunakan Bahan Bakar Bensin Dan Etanol 96%.
Jurnal e-Dinamis. Vol 4, No 4 : 251-264. Departemen Teknik Mesin.
Universitas Sumatera Utara. Medan.
106
Pratama, M. Hafiz. 2015. Uji Eksperimental Pengaruh Penambahan Bioetanol
Pada bahan bakar Pertalite Terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar
Bensin. Skripsi. Universitas Sumatera Utara. Medan.
Rahim, Asiah Ab., Nik Rosli Abdullah. 2016. Effect Of Alcohol –Gasoline Blends
(Ethanol) On Performance And Emission Of SI Engine. ARPN
Journal of Engineering and Applied Sciences. Vol 11, No 20 : 11898-
11901.
Rizaldi, Eko Wahyu., I Wayan Susila.2017. Uji Kinerja Sepeda Motor Honda
Supra X 125 Dengan Campuran Bioetanol Dari Limbah Durian dan
Premium. JTM. Vol 05, No 02 : 43-51. Pendidikan Teknik Mesin
Otomotif. Universitas Negeri Surabaya. Surabaya.
Setiawan, Agus., Romy. 2014. Pengaruh Variasi Putaran Mesin, Komposisi
Campuran Bioetanol Dan Tipe Vacum Tube Terhadap Konsumsi
Bahan Bakar Dan Komposisi Gas Buang Pada Motor Bakar Bensin
Empat Langkah Satu Silinder. Jom FTeknik. Vol 1, No 2 : 1-14.
Jurusan Teknik Mesin. Universitas Riau. Pekanbaru.
Turner, Dale, Hongming Xu, Roger F. Cracknell, Vinod Natarajan dan Xiangdong
Chen. 2011. Combustion Performance Of Bio-ethanol At Various
Blend Ratios In Gasoline Direct Injection Engine. Fuel 90 : 1999-
2006.
Wardono, Herry. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Bandar
Lampung: Jurusan Teknik Mesin - Universitas Lampung.
107
Wei, Haiqiao, Dengquan Feng, Gequn Shu, Mingzhang Pan, Yubin Guo, Dongzhi
Gao dan Wei Li. 2014. Experimental Investigation On The
Combustion And Emissions Characteristics Of 2-Methylfuran
Gasoline Blend Fuel In Spark-Ignition Engine. Applied Energy 132:
317-324.
Winanda, Pasca Hariyadi., Bambang Sudarmanta. 2016. Uji Unjuk Kerja dan
Durability 5000 Km Mobil bensin 1497 Cc Berbahan Bakar
Campuran Bensin-Bioetanol. Jurnal Teknik ITS. Vol 5, No 2 : B-678-
B-683. Jurusan Teknik Mesin. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Surabaya.
Wiratmaja, I Gede. 2010. Analisa unjuk kerja motor bensin akibat pemakaian
biogasoline. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CakraM. Vol 4, No 1 : 16-
25. Jurusan Teknik Mesin. Universitas Udayana. Bali.
Wiratno, Tego, Samsudi Rahardjo dan Joko Suwignyo. 2012. Perhitungan Daya
Dan Konsumsi Bahan Bakar Motor Bensin Yamaha LS 100 CC.
TRAKSI. Vol 12, No 2 : 58-75. Teknik Mesin. Universitas
Muhammadiyah Semarang. Semarang.