Pengujian Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor Dengan Rasio Kompresi Dan Bahan Bakar Yang Berbeda

Transkripsi

1 Pengujian Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor Dengan Rasio Kompresi Dan Bahan Bakar Yang Berbeda Oleh Dosen Pembimbing : Putu Premayana Dhama Kusuma : Ainul Ghurri, ST,MT,Ph.D Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT ABSTRAK Di Indonesia tersedia berbagai macam bahan bakar minyak dan beragam jenis sepeda motor dengan spesifikasi mesin yang berbeda beda. Pemilihan penggunaan bahan bakar tentunya memiliki pengaruh terhadap kerja mesin kendaraan serta emisi gas buangnya. Untuk itu dipandang perlu dilakukan pengujian pengaruh penggunaan bahan bakar dan mesin yang berbeda beda terhadap emisi gas buang. Pengujian ini juga bertujuan untuk memberikan informasi yang lebih mendalam kepada pengguna sepeda motor tentang pengaruh bahan bakar terhadap emisi gas buang. Penelitian ini menguji emisi gas buang sepeda motor dari 2 pabrikan yang berbeda dengan spesifikasi rasio kompresi 9:1 11:1 menggunakan 4 jenis bahan bakar yaitu Premium (RON 88), Pertalite (RON 90), Pertamax (RON 92), dan Pertamax Turbo (RON 98). Pengujian ini dilakukan dalam kondisi idle. Variabel yang diukur meliputi CO, HC, CO2, O2 dan lamda (λ). Hasil pengujian menunjukkan bahwa kendaraan dengan rasio kompresi mesin 9:1 11:1 cukup mengkonsumsi bahan bakar Pertalite (RON 90). Jika menggunakan bahan bakar dengan RON yang lebih tinggi kurang baik dari segi emisi gas buang. Penggunaan bahan bakar dengan angka oktan yang tidak sesuai dengan spesifikasi rasio kompresi akan menghasilkan emisi gas buang yang cenderung tinggi. Secara umum penggunaan semua jenis bahan bakar pada kendaraan uji menghasilkan emisi gas buang dibawah ambang batas yang ditentukan. Kata Kunci : Rasio kompresi, angka oktan, emisi gas buang iii

2 Exhaust Gas Emission Testing On Motorcycles With Different Fuel And Compression Ratio Author Guidance : Putu Premayana Dhama Kusuma : Ainul Ghurri, ST,MT,Ph.D Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT ABSTRACT In Indonesia there are various kinds of fuel and also various types of motorcycles with different engine specifications. Fuel Selection has an influence on the work of vehicle engines and exhaust gas emissions. Therefore, it is deemed necessary a test the effect of different fuel and engine usage on exhaust emissions. This test also aims to provide more in-depth information to motorcycle users about the effect of fuel on exhaust emissions. This research tested the exhaust gas emissions of motorcycles from 2 different manufacturers with the specification of 9: 1-11: 1 compression ratio using 4 types of fuel Premium (RON 88), Pertalite (RON 90), Pertamax (RON 92), and Pertamax Turbo (RON 98). This test is performed in idle condition. The measured variables include CO, HC, CO2, O2 and lamda (λ). Test results show that vehicles with a 9: 1-11: 1 compression ratio just enough to consume Pertalite fuel (RON 90). If using a fuel with higher RON is less effective in terms of exhaust emissions. The use of fuel with octane numbers that do not comply with the compression ratio specification will result in exhaust emissions that tend to be high. In general, the use of all types of fuel in the test vehicle produces exhaust emissions below the specified threshold Keywords: Compression ratio, octane number, exhaust emissions iv

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pengujian Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor Dengan Rasio Kompresi Dan Bahan Bakar Yang Berbeda. Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ainul Ghurri, ST, MT, Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT, selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan skripsi ini. 4. Bapak I Putu Lokantara, ST.MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 6. Kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin angkatan 2012 yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini. 7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila ada kekurangan ataupun kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Bukit Jimbaran, 12 Juni 2017 Penulis v

4 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSETUJUAN.. ii ABSTRAK.. iii ABSTRACT iv KATA PENGANTAR v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR. viii DAFTAR TABEL. x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Penelitian Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II LANDASAN TEORI Motor Bakar Bensin 4 Langkah Penjelasan Umum Prinsip Kerja Motor Bakar Bensin 4 Langkah Siklus Otto Siklus Otto Ideal Siklus Otto Aktual Rasio Kompresi Bahan Bakar Bensin Angka Oktan Premium Pertalite Pertamax Pertamax Plus Pembakaran Konsep Pembakaran Air To Fuel Ratio Pembakaran Dalam Mesin Bensin Pembakaran Normal Pembakaran Tidak Normal Emisi Gas Buang Karbon Monoksida (CO) Karbon Dioksida (CO2) Nitrogen Oksida (NOx) Hidro Karbon (HC) Particulate Matter. 27 vi

5 BAB III METODE PENGUJIAN Metode Pengujian Variabel Pengujian Alat dan Bahan Prosedur Pengujian Jalan Pengujian Diagram Alir Pengujian 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Data Hasil Penelitian Data Hasil Pengujian Emisi Gas Buang Pembahasan Hasil Penelitian Kendaraan Uji 1 (Honda Scoopy cc ; Rasio Kompresi 9,5 :1) Kendaraan Uji 2 (Honda Vario cc ; Rasio Kompresi 11:1) Kendaraan Uji 3 (Yamaha Xride cc ; Rasio Kompresi 9,3:1) Kendaraam Uji 4(Yamaha XeonGT cc ; Rasio Kompresi 10,9:1) BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA SURAT PERNYATAAN vii

6 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Urutan Kerja Motor Bakar Bensin 4 Langkah... 6 Gambar 2.2 P-V dan T-S Diagram 7 Gambar 2.3 P-V Diagram Siklus Otto Aktual Gambar 2.4 Rasio Kompresi Pembakaran Dalam Mesin 4 Langkah 11 Gambar 2.5 Pembakaran Ideal.. 22 Gambar 2.6 Pembakaran Aktual 23 Gambar 2.7 Kurva Timing Of Ignition.. 24 Gambar 2.8 Pembakaran Normal.. 24 Gambar 2.9 Knocking 25 Gambar 2.10 Pre-Ignition. 26 Gambar 3.1 Gas Analyzer Gambar 3.2 Perlengkapan Perbengkelan Sebagai Penunjang Pengujian. 30 Gambar 3.3 Stopwatch.. 31 Gambar 3.4 Bahan bakar bensin Premium, Pertalite, Pertamax dan Pertamax Turbo 31 Gambar 3.5 Kendaraan Uji 33 Gambar 3.6 Skema Pengujian Gambar 3.7 Diagram Alir Pengujian. 35 Gambar 4.1 Grafik CO (%) Honda Scoopy Gambar 4.2 Grafik CO2 (%) Honda Scoopy Gambar 4.3 Grafik Lambda (λ) Honda Scoopy.. 38 Gambar 4.4 Grafik HC (ppm) Honda Scoopy Gambar 4.5 Grafik O2 (%) Honda Scoopy Gambar 4.6 Grafik CO (%) Honda Vario Gambar 4.7 Grafik CO2 (%) Honda Vario Gambar 4.8 Grafik Lambda (λ) Honda Vario Gambar 4.9 Grafik HC (ppm) Honda Vario Gambar 4.10 Grafik O2 (%) Honda Vario Gambar 4.11 Grafik CO (%) Yamaha Xride Gambar 4.12 Grafik CO2 (%) Yamaha Xride viii

7 Gambar 4.13 Grafik Lambda (λ) Yamaha Xride Gambar 4.14 Grafik HC (ppm) Yamaha Xride. 45 Gambar 4.15 Grafik O2 (%) Yamaha Xride Gambar 4.16 Grafik CO (%) Yamaha Xeon GT Gambar 4.17 Grafik CO2 (%) Yamaha Xeon GT Gambar 4.18 Grafik Lambda (λ) Yamaha Xeon GT Gambar 4.19 Grafik HC (ppm) Yamaha Xeon GT Gambar 4.20 Grafik O2 (%) Yamaha Xeon GT ix

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Spesifikasi Premium.. 13 Tabel 2.2 Spesifikasi Pertalite Tabel 2.3 Spesifikasi Pertamax. 16 Tabel 2.4 Spesifikasi Pertamax Turbo.. 17 Tabel 2.5 Komposisi Udara Tabel 2.6 Standar Emisi Gas Buang. 28 Tabel 3.1 Spesifikasi Honda Scoopy. 32 Tabel 3.2 Spesifikasi Honda Vario Tabel 3.3 Spesifikasi Yamaha X-ride 32 Tabel 3.4 Spesifikasi Yamaha GT Tabel 4.1 Data Kendaraan Uji Tabel 4.2 Data Kendaraan Uji Tabel 4.3 Data Kendaraan Uji Tabel 4.4 Data Kendaraan Uji x

9 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masyarakat di Indonesia pada umumnya merupakan masyarakat yang memiliki mobilitas yang sangat tinggi. Disamping itu masyarakat Indonesia juga sangat sedikit yang memanfaatkan fasilitas angkutan umum untuk melakukan aktivitas mereka sehari hari. Mereka lebih memilih menggunakan kendaraan pribadi sebagai fasilitas mobilitas mereka. Salah satunya yaitu sepeda motor menjadi pilihan pertama karena selain efektif dalam situasi macet, sepeda motor juga mudah didapat karena harganya terjangkau. Sepeda motorpun memiliki banyak merk,tipe, dan model yang bisa dipilih sesuai kebutuhan pengguna dan masing masing sepeda motorpun memiliki spesifikasi mesin terkait rasio kompresi dan bahan bakar yang disarankan berbeda beda. Di Indonesia beredar 4 macam jenis bahan bakar bensin yang memiliki angka oktan yang berbeda beda antara lain Premium (RON 88), Pertalite (RON 90), Pertamax (RON 92), dan Pertamax Turbo (RON 98). Penggunaan 4 jenis bahan bakar bensin ini juga harus menyesuaikan dengan spesifikasi mesin terkait rasio kompresi guna mendapatkan kinerja mesin yang maksimal dan menghasilkan kadar emisi gas buang yang rendah. Namun masyarakat tidak mendapatkan informasi yang benar dalam penggunaan bahan bakar yang tepat untuk sepeda motornya, salah satunya dengan memberikan jaminan bahwa penggunaan bahan bakar dengan angka oktan yang tinggi akan menghasilkan kinerja mesin yang maksimal dan emisi gas buangnya akan rendah. Padahal, pabrik sepeda motor sudah memberikan rekomendasi pilihan bahan bakar yang sesuai untuk tiap mesinnya. Kondisi ini disebabkan karena kurang detailnya penyampaian informasi tersebut kepada konsumen, sehingga masyarakat tidak mendapatkan informasi akurat tentang pilihan bahan bakar untuk mesin dan pencemaran lingkungan. Apalagi jenis sepeda motor yang disediakan produsen sangat banyak dan memiliki spesifikasi mesinnya masing masing.

10 2 Berdasarkan pertimbangan diatas, perlu dilakukannya penelitian tentang emisi gas buang berbagai jenis mesin sepeda motor serta emisi gas buang yang dihasilkan guna mendapatkan informasi serta gambaran secara detail mengenai pilihan bahan bakar yang sesuai untuk tiap spesifikasi mesin sepeda motor. Dari hasil penelitian tersebut diharapkan bermanfaat dalam penyampaian informasi yang akurat kepada masyarakat dalam memilih bahan bakar yang tepat untuk sepeda motor yang digunakan. Disamping itu hasil penelitian nantinya juga dapat membantu dalam ruang lingkup yang lebih luas, contohnya adalah menjadikan masyarakat dan pemerintah Indonesia lebih efisien dalam mengkonsumsi bahan bakar serta mengurangi pencemaran lingkungan akibat emisi gas buang yang tinggi dalam sektor transportasi. Dalam penelitian ini akan menguji beberapa jenis kendaraan bermerk Yamaha dan Honda dengan rasio kompresi yang berbeda beda menggunakan 4 macam jenis bahan bakar bensin yang memiliki angka oktan yang berbeda beda antara lain Premium (RON 88), Pertalite (RON 90), Pertamax (RON 92), dan Pertamax Turbo (RON 98), untuk emisi gas buang yang dihasilkannya. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang akan dibahas dalam penelitiamn ini yaitu : 1. Bagaimana kecendrungan emisi gas buang yang dihasilkan sepeda motor bermerk Yamaha dan Honda dengan menggunakan bahan bakar dengan angka oktan berbeda beda. 2. Bagaimana proses pembakaran yang terjadi berdasarkan emisi gas buang sepeda motor bermerk Yamaha dan Honda dengan menggunakan bahan bakar dengan angka oktan berbeda beda. 1.3 Batasan Penelitian Adapun batasan batasan masalah dari penelitian ini meliputi : 1. Jenis bahan bakar bensin yang digunakan dalam penelitian ini adalah Premium (RON 88), Pertalite (RON 90), Pertamax (RON 92), dan Pertamax Turbo (RON 98).

11 3 2. Mesin yang digunakan adalah mesin sepeda motor merk Yamaha GT 125 dengan rasio kompresi 10,9:1 serta Xride dengan rasio kompresi 9,3:1, dan merk Honda Scoopy dengan rasio kompresi 9,5:1 serta Honda Vario 125 dengan rasio kompresi 11,0:1. Masing masing dengan pemakaian dibawah km. 3. Pengujian akan dilakukan sedemikian rupa sehingga kondisi lingkungannya hampir sama. 4. Pada mesin uji akan dilakukan proses Tune-up, agar kondisinya kembali ke keadaan standar atau mendekati standar. 5. Pengukuran gas buang meliputi : Karbon monoksida (CO), Karbon dioksida (CO2), Hidrokarbon (HC, unburnt fuel), Oksigen (O2), Nitrogen monoksida (NO) dan equivalence ratio (llllllllll, λλ), Particulate Matter 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain : 1. Mengetahui bagaimana kecendrungan emisi gas buang yang dihasilkan sepeda motor bermerk Yamaha dan Honda dengan menggunakan bahan bakar dengan angka oktan berbeda beda 2. Mengetahui bagaimana proses pembakaran yang terjadi berdasarkan emisi gas buang sepeda motor bermerk Yamaha dan Honda dengan menggunakan bahan bakar dengan angka oktan berbeda beda

12 4 1.5 Manfaat Penelitian 1. Memperoleh pengetahuan tentang pengaruh variasi angka oktan bahan bakar terhadap kadar emisi gas buang. 2. Memperoleh pengetahuan tentang gambaran proses pembakaran berdasarkan hasil emisi gas buang yang dihasilkan. 3. Memberi rekomendasi tentang pemilihan bahan yang tepat sesuai dengan spesifikasi mesin guna memaksimalkan performa kendaraan yaitu meningkatnya efisiensi bahan bakar dan menurunnya kadar emisi gas buang. 4. Member informasi yang detail kepada masyarakat tentang dampak pemilihan bahan bakar bensin terhadap kinerja dan emisi gas buang kendaraan.