PENGARUH PENAMBAHAN ADITIF PADA PREMIUM DENGAN VARIASI KONSENTRASI TERHADAP UNJUK KERJA ENGINE PUTARAN VARIABEL KARISMA 125 CC Riza Bayu K. 2106.100.036 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H.D. Sungkono K,M.Eng.Sc
Latar Belakang Populasi dan taraf hidup meningkat Teknologi berkembang
Kendaraan bermotor
Bahan bakar yang handal
Premium ???
Perumusan Masalah Bagaimana pengaruh pemakaian bahan bakar premium dengan campuran zat aditif terhadap unjuk kerja motor bensin putaran variabel. Pada komposisi berapakah campuran bahan bakar premium dan zat aditif dapat menghasilkan unjuk kerja terbaik.
Batasan Masalah Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Teknik Mesin ITS. Kondisi temperatur dan kelembapan udara dianggap konstan. Bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar premium yang ada di pasaran dan diproduksi oleh Pertamina. Hasil percobaan hanya berlaku untuk motor bensin karisma 125
dan pada kondisi di lingkungan Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya. Kondisi motor yang digunakan masih dalam keadaan standar. Dalam analisa tidak membandingkan perubahan kimia yang terjadi akibat pemakaian bahan bakar campuran premium dan zat aditif, proses kimia dalam pembuatan bahan bakar dan zat aditif serta reaksi kimia dalam pembakaran. Komposisi campuran zat aditif yang digunakan adalah 2 cc, 4 cc, 6 cc, 8 cc dan 10 cc untuk 1 liter premium.
Tujuan Penelitian Mengetahui perubahan unjuk kerja pada motor bensin, ditinjau dari torsi motor, daya maksimum yang dihasilkan, konsumsi bahan bakar, tekanan efektif rata - rata dan effisiensi thermalnya yang dihubungkan dengan pengaruh pencampuran Premium dengan zat aditif dengan komposisi 1 liter Premium untuk 2cc, 4cc, 6cc, 8cc, dan 10cc zat aditif. Mendapatkan komposisi campuran yang mampu menghasilkan unjuk kerja terbaik pada motor bensin.
Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada masyarakat tentang pengaruh penggunaan aditif pada premium dan mendukung program pemerintah dalam mengurangi emisi gas buang .
Klasifikasi Bahan Bakar Bensin Properties
Satuan
Bilangan Oktana
SUPER
MEDIUM
REG A
REG B
> 98
> 95
> 91
> 88
Kandungan Timbal
g/l
ND
< 0,013
< 0,013
< 0,013
Kandungan Sulfur
% m/m
< 0,05
< 0,05
< 0,05
< 0,05
Aromatic
% v/v
< 40
< 50
< 50
< 50
Benzene
% v/v
<5
<5
<5
<5
Olefin
% v/v
< 20
< 25
< 30
< 30
C
< 205
< 205
< 205
< 215
kPA
45-60
45-60
45-60
< 62
Titik didih akhir RVP
Premium Premium mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18). Premium adalah bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat adanya zat pewarna tambahan. Premium
merupakan
campuran
hidrokarbon
parrafins, olefin, napthenes, dan aromatic. Premium mempunyai temperatur nyala minimum 360
ºC. Angka oktan premium RON (Research Octan Number) minimal 88, MON (Motor Octan Number) 83-90.
Zat Aditif Zat aditif digunakan untuk memberikan peningkatan sifat dasar tertentu yang telah dimiliki bahan bakar. Manfaat: Menambah tenaga mesin dan mengurangi konsumsi bb Mengurangi korosi Mengurangi endapan karbon
Penelitian Terdahulu Aep Saepudin (2004) Penelitian dilakukan dengan menggunakan Engine Toyota Kijang lalu mengkomparasikan unjuk kerja dan emisi gas buang engine sebelum dan sesudah ditambahkan aditif pada bahan bakar premium. Hasil yang didapatkan : Menghemat bahan bakar antara 1,75-14,5% dan meningkatkan daya antara1-9%. Selain itu juga menurunkan emisi HC sebesar 23,2-51,6 % dan CO sebesar 6-35,3%.
Bambang Sugiarto (2008) Penelitian dilakukan dengan menggunakan aditif pasaran dan oksigenat yang ditambahkan pada premium lalu diujikan pada engine dengan kompresi 8,2 : 1. Hasil yang didapatkan : Dari hasil pengujian didapatkan bahwa penambahan oksigenat sebagai aditif pada Premium menaikkan daya sampai 20,59%, penurunan nilai SFC sampai 22,73%, sedangkan penambahan aditif pasaran pada Premium mengakibatkan daya naik sekitar 14,71% dan terjadi penurunan SFC sekitar 15,90%. Penambahan aditif pada Premium juga menurunkan kadar emisi HC dan CO
Metode Penelitian Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental untuk mengetahui pengaruh penambahan zat aditif pada bahan bakar premium terhadap unjuk kerja motor bensin dengan menggunakan waterbrake dynamometer dan gas analyzer. Metode yang digunakan adalah dengan menambahkan zat aditif pada bahan bakar premium pada motor bensin putaran variabel dengan variasi aditif per liter bensin sejumlah: 2 cc
4 cc 6 cc 8 cc 10 cc
Metode Penelitian A
B
Pengaturan beban
Start
Studi Literatur 1. Text book 3. Tugas Akhir 2. Internet 4. Jurnal
N= 8500 rpm Pengaturan beban Pengambilan data
Persiapan bahan bakar
Data : 1. Torsi 2. Putaran poros waterbrake 3. Waktu konsumsi 25 ml bb 4. T exhaust, oli dan head 5. ṁudara dan emisi CO & HC
Pengujian Properties Pengujian Performance
Kontrol
N= 8500 rpm N: putaran engine
I + 2 cc
Pengambilan data N - 500 rpm Data : 1. Torsi 2. Putaran poros waterbrake 3. Waktu konsumsi 25 ml bb 4. T exhaust, oli dan head 5. ṁudara dan emisi CO & HC
N - 500 rpm
Uji Ya
Premium
I = 2 cc I : konsentrasi zat aditif / liter premium
Premium + Zat Aditif
N < 3500 rpm
N < 3500 rpm Ya Tidak
Tidak
A
I > 10 cc
B
Tidak
Pembuatan Grafik
Analisa Grafik
Kesimpulan
End
Ya
Skema Pengujian 1
2
4
3
6
1. Tangki Bahan Bakar 2. Gelas Ukur
5
3. Karburator 7
4. Throttle 5. Knalpot
6. Gas Analyser 7. Water Brake Dynamometer 8. Tangki air
12
9. Pompa air 8 11
10
9
10. Katub air 11. Tachometer
12. Blower
Spesifikasi Engine
Tipe mesin Tipe mesin Diameter x langkah Volume langkah Kapasitas pelumas mesin Kopling Gigi Transmisi Pola pengoperan gigi Aki Sistem Pengapian
: : : : : : : : : :
Honda Karisma 4 langkah, SOHC, pendinginan udara 52,4 x 57,9 mm 124,9 cc 0,7 l Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah 4 kecepatan, rotary N–1–2–3–4–N MF, 12 V-3,5 Ah CDI
Prosedur Pengujian 1. Persiapan Pengecekan pada mesin dan alat ukur
2.
Pengujian Setelah semua pengecekan kondisi engine dan sekitar maka dilaksanakan pengujian dengan tahap sebagai berikut :
Mesin dihidupkan pada putaran idle (± 1500 rpm) dan blower dihidupkan Melakukan pemanasan mesin selama 10 menit. Mengatur bukaan throttle sampai bukaan penuh dan pengamatan dilakukan setelah mesin stabil. Beban dari dynamometer diatur dengan membuka katup air masuk sampai engine menunjukkan putaran yang diinginkan yaitu antara, 3500 s/d 8500 rpm dengan interval 500 rpm Pada setiap perubahan putaran engine dilakukan pencatatan data sebagai berikut : • Putaran poros waterbrake dynamometer. • Torsi. • Waktu konsumsi bahan bakar setiap 25 cc. • Emisi gas buang engine yaitu CO, HC dan lambda. • Temperatur Engine
3.
Akhir Pengujian Katup pembebanan ditutup, engine diturunkan sampai idle kemudian semua peralatan dimatikan.
Data primer yang didapat • • • •
Putaran engine dan poros waterbrake dynamometer Torsi Waktu konsumsi bahan bakar setiap 25 cc Emisi Gas Buang (CO & HC)
• Daya Efektif (bhp) • Tekanan Efektif Rata-Rata (bmep) • Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc) • Efisiensi Thermal (ηth)
Properties Bahan Bakar
Viskositas (cSt)
Densitas (g/cm3)
Nilai Kalor Bom Kalorimeter (cal/gr)
Specific Gravity
Premium
0,47
0,705
10156
0,705706
Premium +2cc
0,47
0,705
10127
0,712713
Premium +4cc
0,48
0,706
10109
0,706707
Premium +6cc
0,48
0,707
9992
0,707708
Premium +8cc
0,48
0,708
9973
0,708709
Premium +10cc
0,51
0,709
9916
0,70971
ASTM D 445-97
ASTM D-1298
ASTM D 240
Properties Bahan Bakar
ACUAN
Torsi
BHP
BMEP
BSFC
Efisiensi Thermal
Karbonmonoksida
Emisi Hidrokarbon
Temperatur Engine
Kesimpulan Pada pengujian properties premium dengan penambahan aditif sebanyak 2cc, 4cc, 6cc, 8cc dan 10cc per liter menunjukkan bahwa : Besarnya density bahan bakar yang ditambah zat aditif cenderung meningkat dibanding bahan bakar premium murni. Kenaikan tertinggi pada campuran premium ditambah 10 cc aditif sebesar 0,56 % Besarnya viscositas bahan bakar yang ditambahkan zat aditif cenderung naik dibanding bahan bakar premium murni. Kenaikan tertinggi adalah pada penambahan 10 cc aditif sebesar 8,51 %. Besarnya nilai kalor bahan bakar premium dengan penambahan aditif cenderung mengalami penurunan. Pada premium dengan penambahan 10 cc aditif penurunan nilainya mencapai 2%.
Kesimpulan Pada pengujian unjuk kerja dan gas buang menunjukkan bahwa : Besarnya daya maksimum tertinggi diperoleh dengan penambahan aditif 2 cc dengan daya 6,592 kW pada 7500 rpm. Persentase kenaikan yang terjadi sebesar 4,9 %
dibandingkan Premium murni. Besarnya tekanan efektif rata-rata (bmep) maksimum tertinggi diperoleh dengan penambahan aditif 2 cc dengan tekanan efektif rata-rata sebesar 969 kPa. Persentase kenaikan yang terjadi sebesar 4 % dibandingkan Premium murni.
Besarnya sfc minimum diperoleh dengan penambahan
2 cc aditif sebesar 0,29
kg/kW.h. Persentase penurunan sebesar 4,7 % dari Premium murni. Besarnya kenaikan effisiensi thermal diperoleh dengan penambahan 2 cc aditif pada 5500 rpm sebesar 27,8 % Pada penambahan 2 cc aditif didapatkan nilai emisi CO dan HC yang terkecil. Besarnya temperatur exhaust, temperatur engine dan temperatur oli paling tinggi adalah pada engine berbahan bakar Premium +2 cc aditif.
Grafik Lambda
Daya efektif (BHP)
Daya Efektif merupakan daya yang diberikan ke poros penggerak oleh motor per satuan waktu. Besarnya daya motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : 𝒃𝒉𝒑 = 𝟐 𝒙 𝝅 𝒙 𝒏 𝒙 𝑻 (kW) Dimana : T = torsi engine , N.m n = putaran poros waterbrake, rps
Tekanan Efektif Rata-Rata (BMEP) Tekanan efektif (bmep) rata-rata didefinisikan sebagai tekanan konstan yang memproduksi kerja netto yang sama dengan siklus aktual sedangkan piston bergerak dalam volume langkah yang sama. Perumusan bmep adalah :
𝒃𝒉𝒑 𝒙 𝒛 𝒃𝒎𝒆𝒑 = 𝑨𝒙𝒍𝒙𝒏𝒙𝒊 z A l N i
= 2 untuk 4 langkah dan 1 untuk 2 langkah = luas penampang torak (m²) = panjang langkah torak (m) = putaran motor (rps) = jumlah silinder
Konsumsi bb spesifik (SFC) Spesific fuel consumption adalah Laju Aliran Bahan Bakar Untuk Menghasilkan Unit Daya. Perumusan sfc adalah :
𝐬𝐟𝐜 = sfc ṁ bb bhp
ṁ𝒃𝒃 𝒃𝒉𝒑
= konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kW.jam) = laju aliran bahan bakar (kg/s) = daya efektif (kW)
Efisiensi Termal
(𝛈th)
Effisiensi thermal adalah ukuran besarnya pemanfaatan energi panas dari bahan bakar untuk diubah menjadi daya efektif oleh motor.
𝜼𝒕𝒉 =
𝟏 𝒔𝒇𝒄 𝒙 𝑸
x 100%
dimana : 𝛈th = efisiensi thermal (%) sfc = konsumsi bb spesifik (kg/kW.jam) Q = Nilai Kalor Bahan Bakar (kJ/kg)
Emisi Gas Buang CO Gas karbon monoksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Tapi bersifat racun bagi tubuh. Terjadi akibat pembakaran yang kekurangan oksigen sehingga tidak mampu membentuk CO2 HC Emisi hidrokarbon merupakan akibat dari tidak sempurnanya pembakaran dalam ruang bakar sehingga masih ada bahan bakar yang belum ikut terbakar.
