KAJIAN EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN PERFORMANSI MESIN SEPEDA MOTOR BERKAPASITAS 125 CC MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR PERTAMAX DENGAN LPG

Transkripsi

1 KAJIAN EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN PERFORMANSI MESIN SEPEDA MOTOR BERKAPASITAS 125 CC MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR PERTAMAX DENGAN LPG Skripsi yang diajukan untuk melengkapi Syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Oleh: AMANDA JULIAN PRANATA NIM : DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016

2

3

4

5

6

7

8

9

10 Abstrak Statistik penggunaan bahan bakar minyak yang sudah tidak lazim di Indonesia, sungguh sangat mengkhawatirkan dalam kemandirian energi yang akan datang. Konsumsi energi pada sektor transportasi menduduki peringkat pertama di Indonesia. Untuk mengurangi konsumsi energi berbasis bahan bakar minyak, maka diperlukan langkah pemanfaatan sumber energi dari jenis bahan bakar gas LPG (Liquid Petroleum gas). Namun demikian, peralihan ke bahan bakar gas ini membutuhkan konverter kit agar bisa digunakan pada mesin jenis otto pada sepeda motor. Prinsip konverter kit pada umumnya adalah menurunkan tekanan dan menyediakan kebutuhan bahan bakar pada saat mesin dalam putaran idle maupun putaran stasioner. Pada penelitian ini, penggunaan bahan bakar gas diuji pada sepeda motor Honda Kharisma dengan kapasitas mesin 125 cc untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari pemakaian bahan bakar gas di kendaraan. Sebagai perbandingan, data yang diteliti dibandingkan dengan bahan bakar pertamax untuk mengetahui perbedaan yang mendasar dari penggunaan masing-masing bahan bakar tersebut pada saat diuji di sepeda motor yang sama. Dari hasil pengujian konsumsi bahan bakar spesifik (SFC), mesin berbahan bakar gas memiliki SFC terendah mesin pada 4000 rpm yaitu sebesar 159,16 gr/kwh. Sedangkan SFC tertinggi mesin terjadi pada pengujian bahan bakar pertamax pada putaran 2000 rpm yaitu sebesar 452,48 gr/kwh. Pemakaian bahan bakar gas mengalami penurunan torsi dan daya. Akan tetapi, Emisi gas buang pemakaian bahan bakar LPG sangat baik yaitu sebesar 1.51 % pada putaran mesin 2000 rpm. Kata kunci : LPG, Pertamax, Performasi, Mesin otto, Konverter kit. i

11 Abstract Statistics on the use of the fuel oil that are not uncommon in Indonesia, it is very worrying in the coming energy independence. The energy consumption in the transportation sector was ranked first in Indonesia. To reduce the energy consumption of oil-based fuel, then the necessary of steps of utilization sources energy of types of fuel gas LPG (Liquid Petroleum gas). However, the transition to fuel gas requires a converter kit that can be used on a machine type otto on a motorcycle. The principles of converter kit in general are reducing the pressure and provide for the needs of fuel during the machine in idle and stationer round. In this study, the use of fuel gas in tested on a motorcycle Honda Kharisma with 125 cc engine capacity to know the advantages and disadvantages of the use of fuel gas in the vehicle. As comparison, the Data were examined in compare with the fuel of Pertamax to know the fundamental difference from the use of each of these fuels when tested in the same motorcycle. Based on the results of the testing of fuel consumption (SFC), LPG gas-fuelled engines has SFC of the lowest machine on the 4000 rpm is equal to grams/kwh. Whereas, SFC of the highest engine going on testing of fuels Pertamax on round 2000 rpm in the amount grams/kwh. The use of fuel gas consumption decrease torque and power. But, an emission of LPG fuel consumption is excellent amounting 1.51% on machine speed 2000 rpm. Keywords: Liquefied Petroleum Gas (LPG), Pertamax, Performance, otto machine, converter kit ii

12 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia 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 eksperimental perbandingan performansi mesin sepeda motor berkapasitas 125 cc menggunakan bahan bakar Pertamax dengan LPG. Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terimakasih kepada: 1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Amir AR dan Ibunda Nurmala, yang telah memberikan dukungan yang tak terhingga baik moril maupun materil. 2. Bapak Ir. Abdul Halim Nasution,M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan. 3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin. 5. Saudara-saudara tersayang, Nenek warsinah, ine, alwi, lala, dila dan wak usman untuk doa-doa, dukungan semangat dan motivasi dalam menyelesaikan skripsi ini. 6. Saudara Rizaldi, Fahmi anshari, Lingga Rahmad, Budi, Tama,Teguh,Syugito,Erwin, Hafis dan teman-teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya untuk stambuk 2011, yang telah banyak memberikan dukungan dan saling berbagi ilmu pengetahuan dalam menyelesaikan skripsi ini. iii

13 7. Kepada Ka.Lab, Laporan, Asisten Teknologi mekanik yang banyak membantu penulis dalam penyediaan fasilitas penelitian. 8. Teman-teman HMI Komisariat FT USU atas dukungan dan semangat perjuangan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik maupu 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, Maret 2016 Penulis, Amanda Julian Pranata NIM : iv

14 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR NOTASI... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Penelitian Batasan masalah Metodologi Penulisan Sistematika penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mesin Pembakaran dalam Mesin Otto (mesin pembakaran dalam jenis spark Ignition / SIE) Mesin Diesel (mesin pembakaran dalam jenis compression ignition/cie) Mesin Wankel Tinjauan terhadap unjuk kerja motor bensin Torsi dan daya Konsumsi bahan bakar Spesifik (specific Fuel Consumption, Sfc) v

15 2.2.3 Perbandingan udara Bahan bakar (AFR) Effisiensi thermal brake Bahan Bakar ELPIJI Sifat ELPIJI Bahaya ELPIJI Harga ELPIJI Pertamax Sifat Pertamax Keunggulan Pertamax Harga Pertamax Konverter KIT Emisi gas buang BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Alat dan Bahan Alat Bahan Perakitan Sistem Konverter kit Alat Bahan Proses perakitan Metode pengumpulan data vi

16 3.5 Metode pengolahan data Pengamatan dan tahap pengujian Prosedur Pengujian performa mesin Prosedur Pengujian Emisi gas buang BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data hasil penelitian Hasil pengujian menggunakan Bahan Bakar Pertamax Hasil pengujian menggunakan Bahan Bakar ELPIJI Pengujian Performansi Mesin Final ratio Torsi Daya Konsumsi Bahan bakar Specifik (SFC) Efisiensi Thermal Brake Rasio udara-bahan bakar (AFR) Emisi gas buang BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xv LAMPIRAN... xvii vii

17 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Statistik Energi total Indonesia... 1 Gambar 1.2 Konsumsi BBM berdasarkan sektor... 2 Gambar 2.1 A. Nikolaus Otto... 7 Gambar 2.2 Diagram p-v dan t-s otto Ideal... 8 Gambar 2.3 Diagram p-v dan t-s otto actual... 8 Gambar 2.4 Siklus empat langkah Gambar 2.5 Siklus dua langkah Gambar 2.6 Produk mesin Gambar 2.7 Diagram p-v dan t-s otto Gambar 2.8 Siklus kerja mesin diesel 4 langkah Gambar 2.9 Siklus kerja mesin diesel 2 langkah Gambar 2.10 Mesin wankel Gambar 2.11 Gas LPG 3 kg Gambar 2.12 Pembelian Elpiji di SPBU Gambar 2.13 Pertamax Gambar 2.14 Harga Pertamax Gambar 2.15 Polusi gas buang kendaraan Gambar 3.1 Pengujian konsumsi bahan bakar Gambar 3.2 Pengujian konsumsi bahan bakar Gambar 3.3 Pengujian Torsi viii

18 Gambar 3.4 Sepeda Motor Gambar 3.5 Tachometer Gambar 3.6 Regulator Gambar 3.7 Tools Gambar 3.8 Timbangan pegas Gambar 3.9 Timbangan digital Gambar 3.10 Stopwatch Gambar 3.11 Gas Analyzer Gambar 3.12 Tabung gas Gambar 3.13 Pertamax Gambar 3.14 Set up Gambar 3.15 Karburator bekas Gambar 3.16 Napel dengan plat Gambar 3.17 Plat yang dipasang di injector Gambar 3.18 Plat yang dipasang di injector Gambar 3.19 Instalasi konverter kit Gambar 3.20 Letak konverter kit di sepeda motor Gambar 3.21 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin Gambar 3.22 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang Gambar 4.1 Grafik Sfc Vs putaran Gambar 4.2 GrafikTorsi Vs Putaran Gambar 4.3 Grafik Daya Vs Putaran ix

19 Gambar 4.4 Grafik Efisiensi Thermal Vs Putaran Gambar 4.5 Grafik perbandingan AFR Vs Putaran Gambar 4.6 Grafik perbandingan CO bahan bakar pertamax dengan LPG 62 x

20 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data hasil pengujian dengan bahan bakar pertamax Tabel 4.2 Data pengujian menggunakan bahan bakar LPG Tabel 4.3 Massa tertarik rata-rata pada pengujian Tabel 4.4 Torsi mesin hasil perhitungan Tabel 4.5 Daya mesin hasil perhitungan Tabel 4.6 Konsumsi bahan bakar spesifik hasil perhitungan Tabel 4.7 Nilai efisiensi thermal brake hasil perhitungan Tabel 4.8 Data hasil pengujian AFR Tabel 4.9 Hasil pengujian kadar CO xi

21 DAFTAR NOTASI Lambang Keterangan Satuan P Daya Watt n Putaran Rpm T Torsi N.m LHV Nilaikalor Kj/kg Sfc Konsumsi Bahan bakar gr/kw.h ṁff Laju aliran bahan bakar Kg/jam ηb Efisiensi thermal brake t Waktu Detik F Gaya Newton r J ari-jari poros dengan titik gaya m V Volume ml xii