DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Transkripsi

1 KAJIAN STUDI PERBANDINGAN PERFORMANSI MESIN OTTO EMPAT LANGKAH DENGAN BAHAN BAKAR PERTAMAX 92 DAN VARIASI BAHAN BAKAR CAMPURAN PERTAMAX 92-KAPUR BARUS Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik ILHAM AULIA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2 ABSTRAK Angka oktan merupakan acuan untuk mengukur kualitas bensin yang digunakan sebagai bahan bakar motor bensin. Makin tinggi angka oktan maka makin rendah kecenderungan bensin untuk terjadi knocking. Zat aditif khususnya kapur barus merupakan suatu larutan kimia yang memberikan pengaruh positif untuk meningkatkan angka oktan dari bensin. Tulisan ini membahas tentang studi perbandingan performansi motor bensin kapasitas 125 CC berbahan bakar pertamax 92-kapur barus dengan komposisi zat aditif 1gr, 1,5gr, dan 2 gr. Hasil pengujian menunjukkan bahwa motor bensin yang menggunakan bahan bakar campuran zat pertamax 92-kapur barus dengan komposis 1gr, 1,5 gr, dan 2 gr zat aditif menghasilkan torsi dan daya yang lebih tinggi dari pada motor yang sama berbahan bakar pertamax 92 murni dikarenakan nilai kalor yang lebih tinggi, dan untuk konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) mengalami kenaikan di rpm 2000, 5000, dan Untuk hasil tes uji emisi menujukkan adanya partikel, hidrokarbon dan karbon monoksida yang relative lebih tinggi dikarenakan penggunaan zata ditif. Hal ini dapat di minimalisir apabila penggunaan pada saluran pembuangan emisi motor telah menggunakan katalis konverter. Kata kunci :Pertamax 92-kapur barus, Mesinotto 4 langkah, Performansi mesin otto satu silinder. i

3 ABSTRACT Octane number is reference to measure quality of gasolineused as a motor fuel gasoline. The octane number progressively high, make tendency of gasoline lower to happen knocking.additives in particular camphor is a chemical solution that provides a positive influence to increase the octane number of gasoline. This paper discusses comparison about study performance of gasoline engine capacity 125 CC fueled pertamax92-camphor with the composition of additives 1 g, 1.5 g and 2 g.the test results indicate that the motor gasoline usefuel mixture of substances pertamax92-camphor with compositions of additives 1 g, 1.5 g, and 2 g produce more torque and higher power than the same engine fueled purely pertamax92 due to higher heating value, and for specific fuel consumption (SFC) be through increase in rpm , and The result of the emission test is shown that their particles, hydrocarbons and carbon monoxide are relatively higher cause using of additives. This result can be minimized if application of the sewer emissions motor using a catalytic converter. Keywords: PERTAMAX 92-camphor, otto engine 4 stroke, single-cylinder performance otto engine. ii

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT atas segala karunia, kesehatan dan rahmat-nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah Kajian Studi Perbandingan Performansi Mesin Otto Empat Langkah Dengan Bahan Bakar Pertamax 92 dan Variasi Bahan Bakar Campuran Pertamax 92-Kapur Barus. Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua tercinta,ibundaiisaisyahdanayahanda Edi Satrio (Alm) yang telah memberikan segala dukungan tak terhinggabaik dukungan moril dan materil. 2. BapakIr. MulfiHazwi, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan. 3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen Ketua Jurusan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik 4. Abangdasenioren 2009, 2010, yang telah banyak membagikan ilmunya kepada penulis. 5. Seluruh Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik yang telah memberikan pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin. 6. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya untuk stambuk 2011, yang telah banyak memberikan dukungan dan sharing dalam penyelesaian skripsi ini. iii

5 7. Kakak-kakakku tercinta Inggit Tiarni, Imam Mutaqinyang terus mendukung dan memberikan motivasi hingga skripsi ini selesai. Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik maupun dari segi materi. Oleh sebab itu, demi penyempurnaan skripsi ini kritik dan saran sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pada khususnya. Medan, Agustus 2016 Penulis, IlhamAulia NIM : iv

6 DAFTAR ISI BAB HALAMAN LEMBAR JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR NOTASI... i ii iii iv v vii x xi xii I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Pengujian Ruang Lingkup Pengujian Sistematika Penulisan... 4 II TINJAUAN PUSTAKA Motor Bakar Prinsip Kerja Motor Bakar Empat langkah Komponen Motor Bakar yang Mempengaruhi Proses v

7 Pembakaran Performansi Motor Bakar Empat langkah Torsi (Torque) Daya (Power) Konsumsi Bahan bakar Spesifik (SFC) Rasio Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) Emisi Gas Buang DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB HALAMAN Efisiensi Termal (Thermal Efficiency) Nilai Bahan Kalor Pertamax Zat Aditif Jenis Jenis Zat Aditif Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Pelumasan Manfaat Zat Aditif pada Fungsi Sistem Distribusi Bahan Bakar dan Sistem Pembakaran Manfaat Aditif pada Fungsi Bahan Bakar Zat Aditif Secara Umum Kapur Barus Sejarah Kapur Barus Sumber Kapur Barus vi

8 2.8.3 Kapur Barus Sebagai Zat Aditif Untuk Meningkatkan Angka Oktan III METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Alat dan Bahan Alat Bahan Metode Pengumpulan Data Metode Pengolahan Data Pengamatan dan Tahap Pengujian Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Prosedur Pengujian Performansi Mesin Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB HALAMAN 3.9 Prosedur Penelitian AFR dan Emisi Gas Buang IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar Pengujian Performansi Motor Bakar vii

9 4.2.1 Torsi Daya Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific fuel consumption) Efisiensi Termal Pengujian Emisi Gas Buang Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang Kadar Karbon Dioksida (CO 2 ) Dalam Gas Buang Kadar Sisa Hidrokarbon (HC) Dalam Gas Buang Kadar Sisa Oksigen (O 2 ) Dalam Gas Buang Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA viii

10 DAFTAR GAMBAR GAMBAR HALAMAN 2.1 Diagram P-V Siklus Otto Diagram T-S Siklus Otto Prinsip Kerja Motor 4 (Empat) Langkah Pohon Kapur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Pengujian Torsi Pengujian Emisi Gas Buang Bom Kalorimeter Sepeda Motor Pertamax Diagram Alir Penelitian Grafik Perbandingan Nilai kalor Atas Bahan Bakar (HHV) dengan Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar (LHV) Grafik Massa Tarik Timbang Pegas (Kg) Vs Putaran Mesin (RPM) Vs Waktu Konsumsi 10 ml Bahan Bakar Grafik Torsi (Nm) Vs Putaran Mesin (RPM) Grafik Daya (Watt) Vs Putaran Mesin (RPM) Grafik Sfc (Gr/Kwh) Vs Putaran Mesin (RPM) Grafik Efisiensi Termal Ηth,B (%) Vs Putaran Mesin (RPM). 54 ix

11 4.7 Grafik Kadar Karbon Monoksida (CO) Kadar Karbon Dioksida (CO 2 ) Kadar Hidro Karbon (PPM) Kadar Sisa Oksigen (O 2 ) Dalam Gas Buang Ratio Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) x

12 DAFTAR NOTASI Lambang Keterangan Satuan Laju massa udara dalam silinder Laju aliran bahan bakar Kg/jam Kg/jam AFR Rasiocampuranbahanbakardanudara B Diameter silinder mm CV NilaiKalor Kj/Kg F Gaya N G Gaya gravitasi m/s 2 HHV Nilaikaloratas Kj/Kg LHV Nilaikalorbawah Kj/Kg m a massaaliranudara per siklus Kg/cyc-cyc n putaran rpm n v EfisiensiVolumetris P B Daya W P i Tekananudaramasukruangbakar kpa r c Rasiokompresi S Panjanglangkah mm Sfc Konsumsibahanbakarspesifik g/w.jam t waktu jam T Torsi N.m Ti Temperaturudaramasukruangbakar K V c Volume sisa m 3 V d Volume langkah m 3 η b Efisiensithermal brake DAFTAR TABEL xi

13 TABEL HALAMAN 2.1 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Jenis Bensin 92 (Pertamax) Data Hasil Massa Bahan Bakar (M) Dan Temperatur Air (T) Pada Bom Kalorimeter Data Hasil Pengujian Dan Perhitungan HHV Dan LHV Nilai Rata-Rata Pengujian Massa Tarik Timbangan Pegas Dan Konsumsi 10 ml Bahan Bakar Data Torsi (Nm) Vs Putaran Mesin (RPM) Nilai Daya (Watt) Vs Putaran Mesin (RPM) Data Massa Jenis Bahan Bakar Data Hasil Perhitungan Laju Aliran Bahan Bakar (Ṁ f ) Dan Konsumsi Bakar Spesifik (Sfc) Data Hasil Perhitungan Efisiensi Termal Nilai Kadar Karbon Monoksida (CO) Dalam Gas Buang Nilai Kadar Karbon Dioksida (CO 2 ) Dalam Gas Buang Nilai Kadar Sisa Hidro Carbon (HC) Dalam Gas Buang Nilai Kadar Sisa Oksigen (O 2 ) Dalam Gas Buang Nilai Hasil Perbandingan Udara Bahan Bakar (Air Fuel Ratio). 59 xii