PENGARUH MODIFIKASI LUBANG IN PADA SILINDER HEAD TERHADAP AKSELERASI DAN UJI EMISI PADA MESIN SEPEDA MOTOR SUPRA 100cc BERBAHAN BAKAR CAMPURAN ETANOL DAN PREMIUM (GASOHOL)
PROYEK AKHIR Disusun guna untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajad Ahli Madya
Disusun Oleh: Oki Cahyono 2008-55-005
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2012 i
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul Proyek Akhir
: Pengaruh Modifikasi Lubang In Dan Out Pada Silinder Head Terhadap Akselerasi Dan Uji Emisi Pada Mesin Sepeda Motor Supra 100cc Berbahan Bakar Campuran Etanol Dan Premium (Gasohol)
Nama
: Oki Cahyono
NIM
: 2008– 55 – 005
Konsentrasi
: Mesin Otomotif
Telah layak mengikuti ujian proyek akhir pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.
Kudus 30 September 2012 Pembimbing I
Pembimbing II
Rochmad Winarso, S.T, M.T
Bachtiar Setya Nugraha, S.T, M.T
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Proyek Akhir
: Pengaruh Modifikasi Lubang In Dan Out Pada Silinder Head Terhadap Akselerasi Dan Uji Emisi Pada Mesin Sepeda Motor Supra 100cc Berbahan Bakar Campuran Etanol Dan Premium (Gasohol)
Nama
: Oki Cahyono
NIM
: 2008– 55 – 005
Konsentrasi
: Mesin Otomotif
Telah diujikan pada ujian Proyek Akhir Ahli Madya pada tanggal 30 September 2012 dan dinyatakan LULUS pada program Studi Teknik mesin Universitas Muria Kudus.
Kudus 30 September 2012 Penguji Utama
Penguji I
Sugeng Slamet, S.T, M.T Taufiq Hidayat, S.T
iii
Penguji II
Rochmad W, S.T, M.T
PERSEMBAHAN
Dengan segala kerendahan dan ketulusan hati penulis mempersembahkan laporan Proyek Akhir ini kepada : 1. Puji syukur kepada Allah SWT beserta Rosul – rosul-Nya. 2. Ayah dan Ibunda tercinta sebagai pelita hati, yang selalu menyayangi tanpa pamrih dan selalu mendoakan supaya sukses dan lancar dalam menjalani hidup. 3. Semua saudaraku Amelia, Kiki M, Tutut R S, M Timi W dan Adimas Damar S yang selalu memberi dukungan dan doa. 4. Seluruh Dosen, yang terhormat yang telah mendidik dan membimbing penulis dalam menuntut ilmu. 5. Semua teman – teman angkatan 2008. 6. Almamaterku UMK Kudus tercinta.
iv
MOTTO
1. Agama tanpa ilmu adalah buta. Ilmu tanpa agama adalah lumpuh. 2. Satu-satunya sumber pengetahuan adalah pengalaman. 3. In the middle of difficulty lies opportunity. 4. “Barang siapa menghendaki kebahagiaan dunia, maka haruslah dengan ilmu pengetahuan, dan barang siapa menghendaki kebahagiaan akhirat maka haruslah dengan ilmu pengetahuan, dan barang siapa menghendaki keduanya maka haruslah dengan ilmu pengetahuan.” (Hadist Nabi Muhammad SAW) 5. Tuhan tidak menurunkan takdir begitu saja. Tuhan memberikan takdir sesuai dengan apa yang kita lakukan. Jika kita maju dan berusaha, Tuhan akan memberikan takdir kesuksesan. Jika kita lengah dan malas, maka Tuhan akan memberikan takdir kegagalan.
v
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan Proyek Akhir dan dapat menyelesaikan laporan dengan judul “Pengaruh Modifikasi Lubang In Dan Out Pada Silinder Head Terhadap Akselerasi Dan Uji Emisi Pada Mesin Sepeda Motor Supra 100cc Berbahan Bakar Campuran Etanol Dan Premium (Gasohol)” dengan lancar. Dimana laporan Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan mahasiswa Teknik Mesin Diploma III. Penulis juga sangat berterimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dari awal hingga selesainya penyusunan laporan ini, untuk itu pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak Rochmad Winarso, S.T, M.T, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 2. Bapak Rianto Wibowo, S.T, M.Eng, selaku Kaprogdi Teknik Mesin DIII Universitas Muria Kudus. 3. Bapak Rochmad Winarso, S.T, M.T, selaku pembimbing I Proyek Akhir. 4. Bapak Bachtiar Setya Nugraha, S.T selaku pembimbing II Proyek Akhir. 5. Teman-temanku seperjuangan. 6. Bapak, Ibu, saudara-saudara dan Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Proyek Akhir ini.
vi
Penulis sangat mengharapkan saran, kritik, yang bersifat membangun. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.
Kudus, 4 September 2012
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.....................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN.......................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN........................................................................... iii PERSEMBAHAN......................................................................................... iv MOTTO......................................................................................................... v KATA PENGANTAR................................................................................... vi DAFTAR ISI................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR....................................................................................
x
DAFTAR TABEL........................................................................................ xii ABSTRAK .................................................................................................. xiii BAB I. PENDAHULUAN...........................................................................
1
1.1. Latar Belakang.............................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah .......................................................................
3
1.3. Batasan Masalah..........................................................................
3
1.4. Tujuan .........................................................................................
4
1.5. Sistematika Penulisan .................................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI....................................................................
6
2.1 Premium .......................................................................................
6
2.2 Bioetanol .....................................................................................
6
2.3 Uji Emisi ………….....................................................................
8
2.4 Akselerasi ................................................................................... 11
viii
2.5 K0nsumsi Bahan Bakar .............................................................. 12 2.6 Pembuatan Etanol ....................................................................... 15 2.7 Karakteristik Bahan Bakar atanol ................................................ 18 2.8 Campuran Etanol Dengan bensin ............................................... 20 2.9 Tren Penggunaan Bioetanol Untuk Kendaraan .......................... 21 2.10 Motor Bakar ............................................................................... 28 2.10.1. Motor Pembakaran Luar ............................................... 29 2.10.2. Motor Pembakaran Dalam ............................................ 29 2.11 Prinsip Kerja Motor Bensin ....................................................... 29 2.12 Prinsip Kerja Mesin 4 Langkah dan Mesin 2 Langkah............... 32 2.12.1 Prinsip Kerja Mesin 4 Langkah ..................................... 32 2.12.2 Prinsip Kerja Mesin 2 Langkah ..................................... 36 2.13 Sistem Bahan Bakar ................................................................... 39 2.14 Macam-macam Aliran ................................................................ 41 2.15 Perubahan Bentuk dan Ukuran Lubang in dan ex pada Silinderkop ................................................................................. 46 BAB III METODE PENELITIAN ….......................................................
60
3.1 Tempat, Alat dan Bahan.............................................................. 60 3.1.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................ 60 3.1.2 Bahan Penelitian ................................................................. 60 3.1.3 Peralatan ............................................................................. 61 3.2 Spesifikasi Alat Uji ..................................................................... 67
ix
3.2.1 Spesifikasi Kendaraan Gokat bermesin motor Honda supra X ............................................................. 67 3.2.2 Spesifikasi Gelas Ukur ................................................... 68 3.2.3 Spesifikasi Stopwatch ..................................................... 68 3.2.4 Spesifikasi Alkoholmeter ............................................... 69 3.2.5 Spesifikasi Dial Caliper ................................................. 69 3.2.6 Spesifikasi Jangka Sorong .............................................. 70 3.2.7 Spesifikasi Gases Analyzer ............................................. 70 3.3 Perencanaan Penelitian ............................................................... 71 3.3.1 Proses modifikasi lubang intake dan exhause silinder kop…………………………………………... 72 3.4 Variabel Penelitian ……………………………………………. 84 3.5 Tabel Data Pengujian …………………………………………. 85 3.5.1 Akselerasi ……………………………………………... 85 3.6 Langkah Pengujian ……………………………………………. 89 BAB IV.HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................... 91 4.1 Data dan Hasil Penelitian .......................................................... 91 4.1.1 Perubahan Akselerasi pada pengapian standart berbahan bakar bensin dan biotanol ………………….. 91 4.1.2 Perubahan waktu tempuh pada Silinder head berbahan bakar bensin dan etanol dengan menggunakan transformator step up 3 dan bioetanol dengan ignition timing 2,9 ……………………………. 93
x
4.1.3 Perubahan konsumsi bahan bakar pada Silinder head berbahan bakar bensin dan etanol dengan menggunakan transformator step up 3 dan bioetanol dengan ignition timing 2,9 ……………... 93 4.2 Analisa data............................................................................... 95 4.2.1 Perubahan Emisi pada modifikasi Silinder head berbahan bakar bensin dan bioetanol dengan menggunakan transformator step up 3 dan pergeseran ignition timing 2,9 ........................................................... 95 4.2.2 Perubahan waktu tempuh pada modifikasi Silinder head berbahan bakar bensin dan bioetanol dengan menggunakan transformator step up 3 dan pergeseran ignition timing 2,9........................................................... 101 4.2.3 Perubahan konsumsi bahan bakar pada Silinder head berbahan bakar bensin dan bioetanol dengan menggunakan transformator step up 3 dan pergeseran ignition timing 2,9 ……………………………………. 103 4.3 Pembahasan............................................................................... 109 BAB V. PENUTUP..............……………………………......................... 113 5.1
Kesimpulan............................................................................. 113
5.2
Saran....................................................................................... 114
DAFTAR PUSTAKA................................................................................. 116 LAMPIRAN................................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi Penguraian gula menjadi etanol ..................................
15
Gambar.2.2 Diagram alir tahap-tahap pemrosesan etanol ..........................
16
Gambar.2.3 Mesin 4 langkah ( Toyota step 1) …………………………...
30
Gambar 2.4 Siklus Mesin ............................................................................
31
Gambar 2.5 Siklus Ott Ideal ……...............................................................
32
Gambar 2.6 Langkah Hisap ......................................................................... 33 Gambar 2.7 Langkah Kompresi ..................................................................
34
Gambar 2.8 Langkah Usaha ........................................................................
35
Gambar 2.9 Langkah Buang .......................................................................
35
Gambar 2.10 Langkah Hisap ......................................................................
37
Gambar 2.11 Langkah Kompresi …............................................................
37
Gambar 2.12 Langkah Buang ……………….............................................
39
Gambar 2.13 Flowbench ………………………………………………….
50
Gambar 2.14 Port ………………………………………………………...
52
Gambar 2.15 Gambar Intake………………………………………………
53
Gambar 2.16 Flow ………………………………………...……………...
55
Gambar 2.17 Belahan Silinder Head……………………………………...
55
Gambar 2.18 Contoh port yang kurang baik……………………………...
56
Gambar 2.19 Gambar Intake Silider Head………………………………...
56
Gambar 2.20 Contoh port yang baik……………………...……………...
56
Gambar 2.21 Port Bentuk bulat penuh…………………………………... 57
xii
Gambar 2.22 Port Type D………………………………...……………...
57
Gambar 2.23 Port bentuk kotak…………………………...……………...
58
Gambar 2.24 Port bentuk oval…………………………………..………... 58 Gambar 3.1 Bahan bakar bensin dan bioetanol ……….………………….
60
Gambar 3.2 Mesin kendaraan 100cc ……………………………………..
61
Gambar 3.3 Obeng (-/+) .............................................................................
61
Gambar 3.4 Kunci T 8 ...............................................................................
61
Gambar 3.5 Kunci 10..................................................................................
61
Gambar 3.6 Kunci 12..................................................................................
62
Gambar 3.7 Kunci 14..................................................................................
62
Gambar 3.8 Pasta skur.................................................................................
63
Gambar 3.9 Bor listrik.................................................................................
63
Gambar 3.10 Bor tunner angin....................................................................
64
Gambar 3.11 Mata bor tunner.....................................................................
64
Gambar 3.12 Mata bor tunner (panjang) ...................................................
64
Gambar 3.13 Amplas..................................................................................
65
Gambar 3.14 Lem perpak...........................................................................
65
Gambar 3.15 Palu kertas.............................................................................
65
Gambar 3.16 Palu karet...............................................................................
66
Gambar 3.17 Masker.................................................................................... 66 Gambar 3.18 Kendaraan Gokat bermesin motor Honda supra ........................................................................................................................
67
Gambar 3.19 Gelas ukur............................................................................
68
xiii
Gambar 3.20 Stopwatch............................................................................
68
Gambar 3.21 Alkoholmeter........................................................................
69
Gambar 3.22 Dial caliper...........................................................................
69
Gambar 3.23 Jangka sorong......................................................................... 70 Gambar 3.24 Exhaust Gases Analyzer.......................................................
71
Gambar 3.25 Penggunaan transformator step-up pada pengapian AC-CDI. .....................................................................................................................
xiv
71
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Percampuran bioetanol dan premium …………….………….. Tabel 4.2 Perubahan putaran
20
menurut lama penghidupan mesin
(Platina) ....................................................................................................
38
Tabel. 4.3 Perubahan Putaran menurut lama penghidupan mesin (CDI)
40
Tabel. 4.4 Konsumsi bahan bakar pada pengapian Platina.........................
42
Tabel. 4.5 Konsumsi bahan bakar pada pengapian CDI ..........................
43
Tabel. 4.6 Selisih perubahan putaran pengapian Platina dengan CDI .....
45
Tabel. 4.7 Perbedaan konsumsi behan bakar ..............................................
47
xv
ABSTRAK
Penggunaan kendaraan meningkat dari tahun ketahun membuat meningkatnya jumlah konsumsi minyak dunia. Meningkatnya minyak dunia ini mengakibatkan terjadinya krisis energi, karena jumlah minyak yang berasal dari tambang terbatas. Untuk mengatasi masalah tersebut makanya diadakan penelitian mengenai bioetanol sebagai campuran pada bensin. Dalam penelitian ini etanol dengan kadar 99,5% dicampur dengan bensin (premium). Bahan bakar campuran diuji dengan motor bensin 4 langkah berkapasitas 100cc menggunakan silinder head standart, silinder head 1, silinder head 2 dan pergeseran ignition timing 2,9o serta dengan penggunaan transformator step-up 3 dilakukan dengan pengujian akselerasi, uji emisi, dan konsumsi bahan bakar. Hasil pengujian menunjukkan pergeseran ignition timing lebih maju 2,9o dan penggunaan transformator step-up 3 pada silinder head 2, akselerasi menunjukan peningkatan. Besarnya peningkatan akselerasi pada bahan bakar dari E0 11,02 m/s2, peningkatan akselerasi pada bahan bakar E 20 adalah 6,1 m/s2, peningkatan akselerasi pada bahan bakar E40 adalah 1,05 m/s2, peningkatan akselerasi pada bahan bakar E60 adalah 0,96 m/s2, peningkatan akselerasi pada bahan bakar E80 adalah 1,06 m/s2, peningkatan akselerasi pada bahan bakar E100 adalah 1,06 m/s2. Hasil pengujian menunjukkan pergeseran ignition timing lebih maju 2,9o dan penggunaan transformator step-up 3 pada silinder head 2, uji emisi menunjukan peningkatan. Besarnya peningkatan uji emisi (O2) pada bahan bakar dari E0 0,8 peningkatan uji emisi pada bahan bakar E20 adalah 1,23 peningkatan uji emisi pada bahan bakar E40 adalah 0,33 peningkatan uji emisi pada bahan bakar E60 adalah 0,2 peningkatan uji emisi pada bahan bakar E80 adalah 0,3 peningkatan uji emisi pada bahan bakar E100 adalah 1,13. Hasil pengujian menunjukkan pergeseran ignition timing lebih maju 2,9 o dan penggunaan transformator step-up 3 pada silinder head 2, konsumsi bahan bakar (3000 rpm) menunjukan peningkatan. Besarnya peningkatan konsumsi bahan bakar pada bahan bakar dari E0 3,345 l/s peningkatan konsumsi pada bahan bakar E20 adalah 0,171 l/s peningkatan konsumsi pada bahan bakar E40 adalah -0,04 l/s peningkatan konsumsi pada bahan bakar E60 adalah 1,06 l/s peningkatan konsumsi pada bahan bakar E80 adalah 1,13 l/s peningkatan konsumsi pada bahan bakar E100 adalah 0,33 l/s. Kata kunci : etanol, pergeseran ignition timing, transformator step-up, akselerasi, uji emisi, konsumsi bahan bakar
xvi
