PEMANASAN BAHAN BAKAR BENSIN DENGAN KOMPONEN RADIATOR SEBAGAI UPAYA MENINGKATKAN KINERJA MESIN BENSIN 4 LANGKAH Toni Dwi Putra1) & Budyi Suswanto 2) ABSTRAK Tingkat pemakaian kendaraan bermotor semakin tahun semakin bertambah dan akan menyebabkan tingginya konsumsi bahan bakar dan kadar polusi. Dengan kinerja mesin yang optimal dan pembakaran yang sempurna pada kendaraan bermotor dapat dikendalikan. Proses pembakaran bahan bakar di dalam silinder dipengaruhi oleh: temperatur, kerapatan campuran, komposisi, dan turbulensi yang ada pada campuran. Apabila temperatur campuran bahan bakar dengan udara naik, maka semakin mudah campuran bahan bakar dengan udara tersebut untuk terbakar. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap konsumsi bahan bakar supaya lebih hemat dan meningkat kinerja mesin (daya mesin) . Penelitian dilakukan di laboratorium Otomotif Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Widyagama Malang . Mesin yang dipakai percobaan dengan Spesifikasi mesin bensin 3 silinder sebagai berikut : Daihatsu S70P/R, Station WGN, 1985/970, Merah, No. Rangka S70948301, No. Mesin 1338800, 3 Silinder , Bensin (premium). Untuk efisiensi efektif dan efisiensi indikasi cenderung naik setelah bahan bakar dipanaskan, yaitu pada putaran mesin 2000 rpm disini terjadi kenaikan efisiensi yang signifikan dari 3.851 % menjadi 6.511% kondisi ini terjadi setelah bahan bakar di panaskan.jadi pada putaran tinggi (2000 - 2500 rpm) pembakarannya lebih sempurna. Dapat disimpulankan bahwa bahan bakar yang telah dipanaskan lewat radiator mempunyai keuntungan dapat menghemat bahan bakar (premium) dan meningkatkan kinerja mesin.. Kata Kunci: Radiator, Pemanasan, bahan bakar dan kinerja mesin. PENDAHULUAN Proses pembakaran bahan bakar di dalam silinder dipengaruhi oleh: temperatur, kerapatan campuran, komposisi, dan turbulensi yang ada pada campuran. Apabila temperatur campuran bahan bakar dengan udara naik, maka semakin mudah campuran bahan bakar dengan udara tersebut untuk terbakar. Dengan temperatur yang cukup campuran bahan bakar bensin dengan udara akan lebih homogen. Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan di atas maka menurut Soenarta (1985:22) kesempurnaan proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin akan mempengaruhi konsumsi bahan bakar dan kandungan polutan pada gas buang. Bahan bakar sebagai elemen dasar dalam proses pembakaran memiliki peranan penting dalam proses pembakaran yang sempurna dalam ruang bakar. Dalam penelitian ini adalah melakukan suatu percobaan yaitu memberikan suatu treatment terhadap bahan bakar premium dengan memanaskan bakan bakar tersebut melalui pipa yang dipasang pada upper tank radiator, sehingga diharapkan memperoleh suatu kondisi dimana campuran bahan bakar dengan udara diharapkan dapat lebih baik sehingga bahan bakar dapat terbakar dengan sempurna. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap konsumsi bahan bakar supaya lebih hemat dan daya yang dihasilkan meningkat. Manfaat penelitian ini adalah dapat menghemat bahan bakar (Premium) pada mesin bensin 4 tak dan meningkatkan daya yang dihasilkan.
Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah Langkah Hisap Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin di hisap ke dalam silinder.Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak dari titik mati atas ( TMA ) ke titik mati bawah (TMB), menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar. ( Sumber: New Step 1, hal 3 — 4)
Gambar 1. Langkah Hisap Langkah Kompresi Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, sehingga akan mudah terbakar. Saat inilah percikan api dari busi terjadi . Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai
titk mati atas ( TMA ). ( Sumber : New Step 1, hal 3 4)
Gambar 2. Langkah Kompresi Langkah Usaha Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan. Saat torak mencapai titik mati atas ( TMA ) pada saat langkah kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin.
Gambar 3. Langkah Usaha Langkah Buang Dalam langkah ini, gas yang sudah terbakar, akan dibuang ke luar silinder. Katup buang membuka sedangkan katup hisap tertutup.Waktu torak bergarak dari titik mati bawah ( TMB ) ke titik mati atas ( TMA ), mendorong gas bekas keluar dari silinder. Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit ( valve overlap ) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan ( campuran udara dan bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran ). Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah.
Gambar 4. Langkah Buang
BAHAN BAKAR. Bahan bakar yang di digunakan motor bakar dapat di klasifikasikan dalam tiga kelampok ,yakni berbentuk gas, cair dan padat. Bahan bakar gas sering digunakan di tempat-tempat yang banyak menghasilkan gas, yang ekonomis dipakai pada motor, yakni gas alam, gas dapur kokas, gas dapur tinggi, dan gas dari pabrik gas. Bahan bakar cair diperoleh dari minyak bumi yaitu bensin dan minyak bakar, kemudian kerosin dan.bahan bakar padat. Bensin adalah zat cair yang yang di hasilkan dari hasil pemurnian minyak bumi dan mengandung unsur karbon dan hidrogen. Sifat sifat utama bensin adalah: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Mudah menguap pada suhu biasa. Tidak berwarna ,jernih,dan berbau merangsang Titik nyala rendah Berat jenis rendah(0,6-0,78). Melarutkan minyak dan karet. Menghasilkan panas yang tinggi antara 9.500010.500 kkal/kg.
7. 8.
Meninggalkan sedikit sisa karbon Nilai oktan 72-82
RADIATOR. Radiator mendinginkan cairan pendingin yang telah menjadi panas setelah mendinginkan mesin. Radiator terdiri dari tangki air bagian atas (upper water tank), tangki air bagian bawah (lower water tank) dan radiator core pada bagian tengahnya. Cairan pendingin masuk ke dalam upper tank dari selang atas (upper hose). Upper tank dilengkapi dengan tutup radiator untuk menambah air pendingin. Selain itu juga dihubungkan dengan slang ke reservoir tank sehingga air pendingin atau uap yang berlebihan dapat ditampung. Lower tank dilengkapi dengan outlet dan kran penguras. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa yang dapat dilalui air pendingin dari upper tank ke lower tank. Selain itu juga dilengkapi dengan siripsirip pendingin fungsinya untuk menyerap panas dari cairan pendingin (New Step 1 Toyota Astra Motor).
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Gambar 5. Radiator METODE PENELITIAN Tempat Penelitian dan waktu Penelitian dilakukan di Laboratorium OTOMOTIF Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Widyagama Malang, pada tanggal 7 Oktober 2010 . Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat Alat – yang diperlukan dalam penelitian ini adalah : a.Radiator sebagai media untuk memanaskan bahan bakar. Radiator yang digunakan bagian upper tanknya telah dipasangi pipa tembaga sebagai saluran bensin dari pompa bensin ke karburator. Panjang ketiga pipa tersebut adalah sama yaitu 500 mm sedangkan diameter pipa 6 mm. 50 cm
Merk / type Jenis/model Tahun/cc warna No. Rangka/Nik No. Mesin Jumlah Silinder Bahan Bakar
: Daihatsu S70P/R : Station WGN : 1985/970 : Merah : S70948301 : 1338800 : 3 Silinder : Bensin (premium)
Data fisik yang mendukung dalam penelitian pada mobil Hijet 1000 adalah: 1. 2. 3. 4.
Diameter Silinder 7,8 Cm Panjang Langkah Torak 6,7 cm Jrk lengan rem tdp as roda belakang (r) 2,1 m Jarak lengan ke pedal rem (ri) 0,9 m
3. Skema Aliran Pemanasan Bahan Bakar
Gambar 7. Aliran Bahan Bakar
P IP A T E M B A G A
4. Langkah Pengambilan Data 1. Memanaskan mesin sampai mencapai kondisi 0
R A D IA T O R
Gambar 6.. Radiator b. Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakar. c. Tachometer dipakai untuk mengukur putaran mesin. d. Timing light, dipakai untuk penyetelan saat pengapian. e. Thermometer digital dipakai untuk mengukur suhu bahan bakar bensin. Alat ini dipasang pada saluran bahan bakar sebelum masuk ke karburator. f. Gelas ukur dipakai untuk mengukur volume bahan bakar. g. Tool set. 2.Bahan Penelitian. a. Bahan bakar. Dalam penelitian ini bahan bakar yang digunakan adalah premium b. Mesin bensin 3 silinder dengan spesifikasi mesin sebagai berikut :
0
kerja ( 80 – 90 ). 2. Mengatur putaran mesin dengan cara menyetel baut putaran mesin kemudian diukur putarannya dengan menggunakan tachometer. 3. Mengisi reservoir dengan bensin. 4. mencatat jumlah bahan bakar yang diperlukan mesin dalam 1 menit. 5. Memasang selang bensin pada saluran cup radiator (500 mm) 6. Lakukan pengujian masing-masing dengan variasi rpm 1000, 1500, 2000, dan 2500 serta tiap pengujian masing-masing rpm diulang sebanyak 3 kali. Variabel yang diteliti. Variabel Bebas Variabel bebas adalah kondisi yang mempengaruhi munculnya suatu gejala. Dalam penelitian ini yang menjadi variabel bebas adalah panjang pipa pemanas bahan bakar yaitu panjang 500 mm dan jenis bahan bakar yaitu premium. Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula sejumlah aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi menerima atau menyesuaikan diri dengan kondisi variabel lain. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah konsumsi bahan bakar dan putaran mesin.
HASIL PENELITIAN Dari pengujian yang dilakukan pada tanggal 7 Oktober 2010 di lab Otomotif Universitas
Widyagama Malang, menghasilkan data sebagai berikut:
Tabel 3 Data hasil pengujian sebelum dilakukan pemanasan bahan bakar
No
Putaran mesin(rpm)
Waktu (detik)
Beban (gr)
1
1000
60
3000
1500
60
3000
Rata-rata 2 Rata-rata 3
2000
60
3000
2500
60
3000
Rata-rata 4 Rata-rata
Konsumsi BB (ml) 32 31.5 31.5 31.6 35.3 35.3 35.8
Putaran Out Put (rpm) 950.2 935.7 934.2 940.03 1273 1234 1212
35.5 41.1 41.7 43.2 42 48.5 47.6 48.5 48.2
1239.6 1732 1868 1815 1805 2090 2108 2119 2105.6
Suhu (0C) 0
0
0
0
Tabel 4. Pengujian setelah dilakukan pemanasan bahan BB dengan Radiator
NO
Putaran mesin(rpm)
Waktu (detik)
Beban (gr)
Konsumsi BB (ml)
1
1000
60
3000
2
Rata-rata 1500
60
3000
3
Rata-rata 2000
60
3000
4
Rata-rata 2500
60
3000
24 20.7 28 24.3 30.5 27.5 23.5 27.2 26.5 23 28 25.8 36.5 45.5 43 41.6
Rata-rata
Putaran Out Put (rpm) 812 882 856.2 850.06 1154 1236 1287 1225.6 1878 1884 1833 1865 2257 2447 2441 2381.6
Suhu (0C) 40.6
42.3
43.3
44.3
A. 1.
ANALISIS PERHITUNGAN. Volume Langkah (VI) Diketahui: Diamater......(D) = 7.8 cm Panjang ...... (L) = 6.7 cm
VI =
π
3.
Ni x632 GfxQc 19.461 = x632 1592.2 = 7.724%
ηi =
.D 2 .L
4 3,14 = x(7.8) 2 x6.7 4 = 319.99cm 3
2.
Daya indicator (Ni) Pada putaran 2000 rpm dengan pemanas bahan bakar :
Z.Pi.VL.n.a. 450000 3x9.783x319.99x1865x0.5 = 450000 =19.461Hp
Ni =
B. ANALISIS GRAFIK. Dari hasil pengujian dan perhitungan dapat dibuat grafik sebagai berikut: Gambar 8. Dapat diketahui bahwa bahan bakar sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan berpengaruh terhadap putaran roda (putaran output) konsumsi bahan bakar sebelum dipanaskan cenderung lebih banyak dibandingkan konsumsi bahan bakar setelah dipanaskan, Hal ini dapat dilihat saat putaran mesin 1000 rpm putaran roda 850.06 Dalam Gambar 9. dapat diketahui bahwa bahan bakar sebelum dipanaskan konsumsi bahan bakar cenderung lebih banyak dibandingkan konsumsi bahan bakar setelah dipanaskan, semakin besar putaran mesin Konsumsi bahan bakar yang terbakar semakin meningkat. Hal ini dapat dilihat pada grafik penurunan konsumsi bahan bakar yang signifikan Gambar 10. menunjukkan hubungan antara putaran mesin (rpm) dengan daya indikasi (Ni) dan daya efektif (Ne).kondisi saat bahan bakar belum dipanaskan pada putaran 1000 rpm Dayanya lebih tinggi dari kondisi setelah dipanaskan, tetapi pada saat putaran 2000 rpm mengalami kenaikan yang signifikan sampai putaran 2500 rpm. Yaitu dari 18.521 Hp menjadi 20.949 Hp pada putaran mesin 2500 rpm. 4. Hubungan putaran mesin dengan Pe dan Pi Pada Gambar 11. dapat kita lihat Hubungan antara putaran mesin terhadap Tekanan Efektif dan Tekanan indikasi. Pada putaran 1000, 1500, 2000 dan 2500 (Rpm) Tekanan efektif dan Tekanan indikasi cenderung sama saat bahan bakar belum
Efisiensi Thermal Indikasi (ηi )
4.
Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Efektif (Be) Pemakaian bahan bakar atau fuel consumtion spesifik adalah perbandingan antara bahan bakar yang terbakar dengan tenaga yang dihasilkan oleh mesin. Dinyatakan dengan persamaan :
Gf Kg / Jam ( ) Ne HP 1.548 = 16.405 = 0.094 Kg / Hp. jam
Be =
1 Hubungan antara putaran mesin dengan putaran Output
rpm (lebih rendah dari kondisi standart yaitu 940.06 rpm).sedangkan pada putaran 2000 rpm putaran roda 2381,6 rpm (lebih tinggi dari standartnya yaitu 2105,6). 2. Hubungan putaran mesin dengan konsumsi bahan bakar. terjadi pada putaran 2000 rpm, yaitu untuk kondisi bahan bakar sebelum dipanaskan konsumsinya sebesar 42 ml/s menjadi 25.8 ml/s setelah dipanaskan pada suhu bahan bakar 43.3 º C. 3. Hubungan putaran mesin dengan Ne dan Ni . dipanaskan, tetapi setelah dipanaskan terjadi penurunan tekanan yang pada putaran 2000 rpm yaitu dari 8.246 kg/cm² menjadi 7.827 kg/cm² 5. Hubungan putaran mesin dengan efisiensi efektif dan efisiensi indikasi Pada gambar 12. Dapat kita lihat Hubungan efisiensi efektif dan efisiensi indikasi dengan dan tanpa pemanas bahan bakar terhadap putaran mesin. Hal ini dapat dilihat pada grafik untuk efisiensi efektif dan efisiensi indikasi cenderung naik setelah bahan bakar dipanaskan, yaitu pada putaran mesin 2000 rpm disini terjadi kenaikan efisiensi yang signifikan dari 3.851 % menjadi 6.511% kondisi ini terjadi setelah bahan bakar di panaskan.
Gambar 8. Grafik putaran output Gambar 9. Grafik Konsumsi bb Gambar 10. Grafif (Ni) & (Ne)
Gambar 11 Grafik Pe dan Pi
Gambar 12. Grafik eff efektif & eff indikasi
PEMBAHASAN. 1 Hubungan antara putaran mesin terhadap Putaran Output bahan bakar sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan berpengaruh terhadap putaran roda (output) konsumsi bahan bakar sebelum dipanaskan cenderung lebih banyak dibandingkan konsumsi bahan bakar setelah dipanaskan, Hal ini dapat dilihat saat putaran mesin 1000 rpm putaran roda 850.06 rpm (lebih rendah dari kondisi standart yaitu 940.06 rpm).sedangkan pada putaran 2000 rpm putaran roda 2381,6 rpm (lebih tinggi dari sebelum dipanaskan 2105,6). Kesimpulannya saat putaran mesin tinggi Torsi menjadi lebih efektif. 2. Hubungan putaran mesin dengan konsumsi bahan bakar Hubungan putaran mesin dengan konsumsi bahan bakar diketahui bahwa bahan bakar sebelum tetapi pada saat putaran 2000 rpm mengalami kenaikan yang signifikan sampai putaran 2500 rpm. Yaitu dari 18.521 Hp menjadi 20.949 Hp pada putaran mesin 2500 rpm. Jadi pada putaran tinggi daya mesin semakin bagus. 4. Hubungan putaran mesin dengan Pe dan Pi Hubungan antara putaran mesin terhadap Tekanan Efektif dan Tekanan indikasi. Sebelum bahan bakar dipanaskanTekanan efektif dan Tekanan indikasi cenderung sama yaitu, tetapi setelah dipanaskan terjadi penurunan tekanan efektif dan tekanan indikasi pada putaran 2000 rpm.Untuk tekanan efektif (Pe) dari 8.246 kg/cm² menjadi 7.827 kg/cm² ,tekanan indikasi (Pi) dari 10.307 kg/cm² menjadi 9.783 kg/cm² tetapi saat putaran mesin 2500 rpm Pe dan Pi meningkat menjadi 10.083 kg/cm² . Jadi pada putaran tinggi performance mesin menjadi lebih bagus. 5. Hubungan putaran mesin dengan efisiensi efektif dan efisiensi indikasi
dipanaskan konsumsi bahan bakar cenderung lebih banyak dibandingkan konsumsi bahan bakar setelah dipanaskan, semakin besar putaran mesin Konsumsi bahan bakar yang terbakar semakin meningkat. Hal ini dapat dilihat pada grafik penurunan konsumsi bahan bakar yang signifikan terjadi pada putaran 2000 rpm, yaitu untuk kondisi bahan bakar sebelum dipanaskan konsumsinya sebesar 42 ml/s menjadi 25.8 ml/s setelah dipanaskan pada suhu bahan bakar 43.3 º C. Kesimpulannya bahan bakar menjadi lebih irit. 3. Hubungan putaran mesin dengan Ne dan Ni Hubungan antara putaran mesin (rpm) dengan daya indikasi (Ni) dan daya efektif (Ne).kondisi saat bahan bakar belum dipanaskan pada putaran 1000 rpm Dayanya lebih tinggi (940.03 Hp) dari kondisi setelah dipanaskan yaitu sebesar (850.06 Hp),
Hubungan efisiensi efektif dan efisiensi indikasi dengan dan tanpa pemanas bahan bakar terhadap putaran mesin. untuk efisiensi efektif dan efisiensi indikasi cenderung naik setelah bahan bakar dipanaskan, yaitu pada putaran mesin 2000 rpm disini terjadi kenaikan efisiensi yang signifikan dari 3.851 % menjadi 6.511% kondisi ini terjadi setelah bahan bakar di panaskan.jadi pada putaran tinggi (2000 2500 rpm) pembakarannya lebih sempurna. SIMPULAN. Bahwa bahan bakar yang telah dipanaskan lewat radiator mempunyai keuntungan,yaitu Menghemat bahan bakar (premium) dan menaikkan tenaga yang dihasilkan pada : 1. Penurunan konsumsi bahan bakar yang signifikan terjadi pada putaran 2000 rpm, yaitu untuk kondisi bahan bakar sebelum dipanaskan konsumsinya sebesar 42 ml/s menjadi 25.8 ml/s setelah dipanaskan pada suhu bahan bakar 43.3 º C. bahan bakar menjadi lebih irit.
2. Putaran 2000 rpm putaran roda 2381,6 rpm (lebih tinggi dari sebelum dipanaskan 2105,6) Torsi menjadi lebih efektif. 3. Daya saat putaran 2000 rpm mengalami kenaikan yang signifikan sampai putaran 2500 rpm. Yaitu dari 18.521 Hp menjadi 20.949 Hp pada putaran mesin 2500 rpm putaran tinggi daya mesin semakin bagus. 4. Tekanan efektif (Pe) dari 8.246 kg/cm² menjadi 7.827 kg/cm² ,tekanan indikasi (Pi) dari 10.307 kg/cm² menjadi 9.783 kg/cm² tetapi saat putaran mesin 2500 rpm Pe dan Pi meningkat menjadi 10.083 kg/cm², pada putaran tinggi performance mesin menjadi lebih bagus. DAFTAR PUSTAKA 1. Rano W, 2011. Studi kasus pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap konsumsi bahan bakar pada kinerja motor bakar bensin
jenis daihatsu hijet 1000. Univ.Widyagama Malang. 2. Soenarta, Nakula. 1985. Motor Serba Guna. Paradnya Paramita: Jakarta 3. Sudirman, Urip. 2006. Metode Tepat Menghemat Bahan Bakar (Bensin) Mobil. Kawan pustaka : Jakarta 4. Sudjana. 2002. Metoda Statistika. Tarsito :Bandung 5. Suharsimi, Arikunto. 2002. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Rineka Cipta: Jakarta 6. Suyanto, Wardan. 1989. Teori Motor Bensin. DEPDIKBUD: Jakarta 7. http://www.cyberman.cbn.net.id/upload/Img_OtoT ips_16_Feb_2004 8. http://www.pertamina.com/pertamina.php? 9. http://www.ringdieselbensin.com/berita/berita2.html 10. http://id.wikipedia.org/wiki/Kilang minyak#Proses_Distilasi
