Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 4, No. 1, November 212 1 Pengaruh Celah Busi terhadap Konsumsi Bahan Bakar pada Motor Bensin Syahril Machmud 1, Untoro Budi Surono 2, Yokie Gendro Irawan 3 1, 2 Jurusan Teknik Mesin Universitas Janabadra Yogyakarta 3 Alumni Jurusan Teknik Mesin Universitas Janabadra Yogyakarta Syahril_ujb@yahoo.co.id Abstrak : Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh kerenggangan elektrode busi terhadap konsumsi bahan bakar pada motor bensin dengan berbagai kecepatan putar mesin (rpm). Dalam percobaan digunakan Engine Test Bed, dimana mesin diletakkan pada suatu bantalan yang kemudian poros out put mesin dihubungkan dengan sebuah poros dinotester. Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah Konsumsi Bahan Bakar. Busi yang digunakan adalah NGK type C7HSA. Dari hasil penelitian dapat diketahui bahwa nilai konsumsi bahan bakar paling sedikit terjadi pada kerenggangan elektroda busi,6 mm. Laju konsumsi bahan bakar tertinggi terjadi pada kerenggangan elektroda,7 mm, pada putaran 8 rpm yang mencapai,84 kg/jam. Konsumsi bahan bakar spesifik akan turun dengan bertambahnya putaran mesin, nilai terendah terjadi pada kerenggangan elektroda,6 mm yaitu,81 kg/kwatt-jam dan nilai tertingi pada kerenggangan,8 yaitu,13 kg/kwatt-jam. Efisiensi bahan bakar (nf) pada pemakaian kerenggangan elektroda busi,6 pada putaran 6 rpm efesiensinya mencapai 28,37 %. Kata kunci: konsumsi, bahan bakar, kerenggangan, busi. 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Salah satu alat transportasi yang banyak digunakan oleh masyarakat adalah sepeda motor. Sepeda motor ini disebut juga dengan motor bensin, karena berbahan bakar bensin. Motor bensin merupakan bagian dari motor bakar torak dan disebut pula dengan motor pembakaran dalam (internal combustion engine). Pada Internal Combustion Engine ini, proses pembakaran dan penghasil tenaga, berada pada satu tempat (pada ruang bakar/silinder). Proses pembakarannya terjadi karena adanya perubahan temperatur dan tekanan pada ruang pembakaran, sehingga campuran bahan bakar dan udara yang dihisap masuk ke ruang bakar melalui katup hisap (intake valve) untuk dimampatkan dan kemudian terbakar karena adanya loncatan bunga api listrik dari busi (spark plug) pada akhir langkah kompresi. Gas hasil pembakaran antara bahan bakar dan udara merupakan energi panas, yang mampu menggerakkan torak secara translasi (energi mekanis) dan gerakan ini dihubungkan ke poros engkol melalui batang torak sebagai penghubung, gerakan translasi torak akan menyebabkan gerak rotasi poros engkol dan ini akan bergerak secara terus menerus selama terjadi proses pembakaran pada ruang bakar. 1.2. Tinjauan Pustaka 1.2.1.Busi Salah satu komponen yang memegang peran cukup penting dalam proses pembakaran pada motor bensin adalah busi (spark). Busi ini dipasang di atas silinder pada mesin pembakaran dalam. Pada bagian tengah busi terdapat elektroda yang dihubungkan dengan kabel ke lilitan penyala (ignition coil) di luar busi dan dengan ground pada bagian bawah busi, membentuk suatu celah percikan di dalam silinder.
2 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 4, No.1, November 212 Busi ini berfungsi untuk menghasilkan percikan bunga api listrik dengan menggunakan tegangan tinggi yang dihasilkan oleh ignition coil. Bunga api tersebut kemudian digunakan untuk membakar campuran bahan bakar dan udara yang dikompresikan di dalam silinder. Busi terdiri dari beberapa bagian seperti elektroda positip, elektroda negatip, isolator/insulator dan terminal busi. Gambar 1. Busi Celah busi diukur antara jarak elektrode positip dan elektroda negatip dan ukuran celah pada busi akan mempengaruhi resistensi listrik pada busi tersebut. Selain dipengaruhi oleh ukuran celah busi, resistensi listrik juga dipengaruhi oleh kompresi campuran bahan bakar dan udara. Celah ini sangat menentukan intensitas letusan bunga api listrik. Bila arus bertegangan tinggi mengalir dari koil, maka antara kedua elektroda busi terjadi tegangan yang tinggi sehingga terjadilah loncatan bunga api. 1.2.2.Konsumsi bahan bakar Salah satu yang diukur dalam prestasi mesin atau unjuk kerja mesin adalah konsumsi bahan bakar spesifik (specific fuel consumption, sfc). Specific Fuel Consumption (SFC) merupakan perbandingan antara bahan bakar yang terpakai sebagai input energi dengan daya yang dihasilkan sebagai output. Semakin tinggi nilai Specific Fuel Consumption, maka semakin banyak energi bahan bakar yang tidak terkonversi menjadi daya. Hal ini disebabkan karena bahan bakar yang masuk ke dalam silinder tidak terbakar dengan sempurna. Konsumsi bahan bakar spesifik ini, merupakan parameter prestasi mesin yang digunakan untuk mengukur nilai ekonomis suatu mesin, karena dengan mengetahui konsumsi bahan bakar spesifik maka dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan per jam untuk menghasilkan sejumlah daya. Prosedur perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik atau specific fuel consumption (SFC) berikut dapat dilaksanakan bila untuk pemakaian bahan bakar sebesar m (massa) dibutuhkan waktu sebesar t (detik), sehingga dapat dihitung pemakaian bahan bakar spesifik. Konsumsi bahan bakar ( mf ) b 36 mf.. bb (kg/jam) t 1 mf SFC = (kg/kwatt-jam) P Dimana : SFC : Pemakaian bahan bakar spesifik (kg/kwatt-jam) mf : Laju konsumsi bahan bakar (kg/jam) t : Waktu yang diperlukan untuk pengosongan buret (dt) b : Volume buret yang digunakan dalam pengujian (cm 3 ) P : Daya (kw) : Massa jenis bahan bakar gasolin bb,74 (gr/cm 3 ) 1.2.3.Efisiensi bahan bakar Efisiensi bahan bakar adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan persiklus dengan jumlah energi yang disuplai persiklus yang dapat dilepaskan selama proses pembakaran. Suplai energi yang dapat dilepaskan selama
Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 4, No. 1, November 212 3 proses pembakaran adalah massa bahan bakar yang disuplai persiklus dikalikan dengan harga panas dari bahan bakar (QHv). Harga panas bahan bakar ditentukan dalam sebuah prosedur test standard dimana diketahui massa bahan bakar yang terbakar sempurna dengan udara dan energi yang dilepas oleh proses pembakaran yang kemudian diserap dengan kalorimeter. Pengukuran efisiensi ini dinamakan dengan fuel conversion efficiency (nf) dan diformulasikan sebagai berikut : Wc f mf. Q Pn. / N x1% mf. n/ NQ. P x1% mf. Q x1% Di mana : mf adalah massa bahan bakar yang dimasukkan per siklus. Substitusi untuk P/mf berdasarkan persamaan diperoleh : f 1 SFC. Q x1 % Dalam efisiensi ini besarnya ( Q ) merupakan harga panas ( Q ) dari bahan bakar yang digunakan dalam MJ/kg untuk bahan bakar hidrokarbon 42 Q 44. Premium memiliki Q : 43 MJ/Kg Pada dasarnya efisiensi bahan bakar merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh satu siklus terhadap jumlah energi bahan bakar yang disuplai persiklus yang dapat dilepaskan dalam suatu proses pembakaran, oleh karena itu jika nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) semakin kecil maka harga efisiensinya semakin meningkat. Laju konsumsi bahan bakar yaitu besarnya massa bahan bakar yang dibutuhkan tiap satu satuan waktu. 2. Metode Penelitian Pelaksanaan penelitian ini diawali dengan pengadaan benda uji dan persiapan alatalat uji. Setelah bahan dan alat uji memenuhi syarat, dilanjutkan dengan pengujian untuk mengetahui besarnya konsumsi bahan bakar yang terjadi. Diagram alir penelitian ini dapat dilihat pada gambar 2 Mulai Pengadaan alat uji Persiapan alat uji Proses pengujian Mencatat data pengujian Pengolahan data pengujian Analisis data Kesimpulan Selesai Gambar 2. Diagram alir pengujian
4 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 4, No.1, November 212 3. Hasil dan Pembahasan Tabel 1. Data konsumsi bahan bakar Waktu Konsumsi bahan bakar rata rata sebanyak 1 cc (dt) No Keranggangan,6 (mm),7 (mm),8 (mm) 1 4 83,3 58,5 52,8 2 6 54, 45,4 5, 3 8 36,3 31,4 34,6 Tabel Konsumsi bahan bakar sebanyak 1 cc Waktu yang di perlukan (dt) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 4 6 8 kerenggangan,6 kerenggangan,7 kerenggangan,8 Gambar 3. Komsumsi bahan bakar vs putaran Dari Tabel 1. dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar akan turun, seiring dengan kenaikan putaran mesin. Perbedaan yang terjadi antara masingmasing penggunaan kerenggangan celah elektroda busi terlihat cukup signifikan, nilai konsumsi bahan bakar paling tinggi dari ketiga macam kerenggangan elektroda busi terdapat pada kerenggangan,6 mm pada putaran 4 rpm, mengkonsumsi bahan bakar sebanyak 1 cc selama 83,3 detik. Penurunan nilai konsumsi bahan bakar tertinggi terjadi pada kerenggangan,7 mm pada putaran 8 rpm mengkonsumsi bahan bakar sebanyak 1 cc selama 31.4 detik. Pada kerenggangan elektroda busi yang tidak tepat akan menyebabkan percikan bunga api yang tidak fokus dan menyebar, sehingga akan mengakibatkan pembakaran yang kurang sempurna, ditandai dengan keluarnya bahan bakar yang belum terbakar melalui katup buang pada saat overlap. Tabel 2. Perhitungan Laju Konsumsi Bahan Bakar (mf) Laju Konsumsi Bahan Bakar (mf) [ kg / jam ] No Keranggangan,6 mm,7 mm,8 mm 1 4.31.45.5 2 6.49.58.53 3 8.73.84.76
Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 4, No. 1, November 212 5 Laju Konsumsi Bahan Bakar mf (kg/jam).9.8.7.6.5.4.3.2.1 4 6 8,6,7,8 Gambar 4. Laju konsumsi bahan bakar vs putaran Pada tabel 2 dapat diketahui bahwa perdedaan yang terjadi antara masingmasing kerenggangan elektroda busi terlihat tidak signifikan dan bahwa laju konsumsi bahan bakar akan semakin meningkat seiring dengan kenaikan putaran mesin. Kenaikan laju konsumsi bahan bakar terbesar terjadi pada kerenggangan elektroda,7 mm pada putaran 8 rpm, laju konsumsinya mencapai,84 kg/jam. Untuk nilai laju konsumsi bahan bakar terendah terjadi pada kerenggangan elektroda,6 mm, pada putaran 4 rpm laju konsumsinya,31 kg/jam. Tabel 3. Hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC). Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) No Putaran [ kg / kwatt jam ] (rpm) Keranggangan,6 (mm),7 (mm),8 (mm) 1 4.81.11.13 2 6.81.98.86 3 8.1.12.11 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik.14.12 SFC (kg/kwatt-jam.1.8.6.4.2 4 6 8 Gambar 5. Hubungan SFC vs putaran,6,7,8
6 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 4, No.1, November 212 Dari grafik di atas terlihat bahwa SFC semua jenis pengunaan kerenggangan celah elektroda busi memiliki kecenderungan turun dengan bertambahnya putaran mesin. Pada pengujian ini digunakan beban yang sama, sehingga pada putaran rendah dengan beban yang sama memerlukan energi yang lebih besar dari pada saat putaran tinggi, sehingga konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan lebih banyak, sedangkan pada putaran tinggi karena torsi dan daya poros yang sudah besar maka dengan beban yang sama pemakaian konsumsi bahan bakar semakin rendah. Dengan mengunakan kerenggangan,8 mempunyai nilai konsumsi bahan bakar spesifik tertinggi dari ketiga macam kerenggangan elektroda busi lainnya, pada putaran awal 4 rpm, mendapatkan nilai SFC,13 kg/kwatt-jam. Nilai SFC akan turun seiring bertambahnya putaran mesin, pada putaran 8 rpm nilai SFC turun menjadi,11 kg/kwatt-jam. Hal ini berarti bahwa pada putaran awal, banyak tenaga hasil pembakaran yang tidak terkonversi menjadi daya. Namun nilai SFC turun seiring bertambahnya putaran mesin sampai pada putaran 6 rpm, hal ini menjelaskan bahwa ada peningkatan penyerapan nilai kalor yang mampu di konversikan menjadi daya. Akan tetapi setelah putaran 6 rpm ke atas nilai SFC kembali naik, hal ini dapat disebabkan oleh kurang stabilnya timing pengapian pada putaran tinggi sehingga proses pembakaran yang terjadi kurang sempurna. Hal ini akan berpengaruh terhadap daya motor yang mampu dihasilkan dan jumlah konsumsi bahan bakar yang digunakan. Tabel 4. Hasil perhitungan efisiensi bahan bakar ( f ). Efisiensi Bahan Bakar ( f ) No Rpm Keranggangan,6 mm,7 mm,8 mm 1 4 28.73% 21.14% 17.88% 2 6 28.73% 23.25% 27.4% 3 8 23.25% 19.73% 21.14% Efisiensi Bahan Bakar 35 3 nf 25 2 15 1 5,6,7,8 4 6 8 Gambar 6. Hubungan f vs putaran.
Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 4, No. 1, November 212 7 Pada Tabel 4. tampak bahwa efisiensi bahan bakar semakin meningkat seiring dengan meningkatnya putaran mesin, Kenaikan efisiensi bahan bakar terbesar terjadi pada kerenggangan elektroda busi,6 pada putaran 4 dan6 rpm efisiensinya mencapai 28,73 %. Untuk nilai efisiensi terendah terjadi pada kerenggangan elektroda,8 pada putaran 4 rpm efisiensinya 17,88 %. Pada dasarnya efisiensi bahan bakar merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh satu siklus terhadap jumlah energi bahan bakar yang disuplai persiklus yang dapat dilepaskan dalam suatu proses pembakaran, oleh karena itu jika nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) semakin kecil maka harga efisiensinya semakin meningkat. Pada Gambar 4.7. terlihat efisiensi cenderung meningkat seiring dengan kenaikan putaran mesin. 4. Penutup Berdasarkan hasil pengujian untuk pemakaian Busi jenis dan merk NGK tipe C7HSA.Pada kendaraan honda tipe C1 keluaran tahun 2 diperoleh hasil pengujian bahwa penggunaan busi dengan kerenggangan elektroda yang tepat dapat meningkatkan unjuk kerja mesin. Di antaranya. 1. Ukuran celah elektroda mempengaruhi konsumsi bahan bakar motor bensin, dimana ukuran celah elektroda yang tepat atau sesuai akan memberikan percikan bunga api yang fokus dan kuat sehingga proses pembakaran yang lebih baik terjadi di dalam mesin. 2. Nilai konsumsi bahan bakar paling sedikit terjadi pada kerenggangan elektroda busi,6 mm. 3. Laju konsumsi bahan bakar tertinggi terjadi pada kerenggangan elektroda,7 mm, pada putaran 8 rpm laju konsumsinya mencapai,81 kg/jam. 4. Konsumsi bahan bakar spesifik akan turun, dengan bertambahnya putaran mesin. Nilai terendah terjadi pada kerenggangan elektroda,8 mm yaitu,13 kg/kwatt-jam dan nilai tertingi pada kerenggangan,6 yaitu,144 kg/kwatt-jam. 5. Efisiensi bahan bakar ( nf) pada pemakaian kerenggangan elektroda busi,6 pada putaran 6 rpm efesiensinya mencapai 3,59 %. 5. Daftar Pustaka Arismunandar W., Koichi Tsuda, 1997, motor Diesel Putaran Tinggi, Pradnya Paramita, Jakarta. Arthur W Judge., 1955, Modern Petrol Engine, Chapman & Hall LTD, London. Heywood, J.B., 1998, Internal Combustion Engine Fundamental, Mc Graw Hill int., New York. Sidik Budoyo, 26, Teknologi Proses Pencampuran Biodiesel dan Minyak Solar di Indonesia, www.geocities.com Soerawijaya T, 26, Potensi Indonesia Menghasilkan Biodiesel, www. lipi.com Sues, A.A.A., 22, Biodiesel dari Minyak Jelantah, www.kompas.com