Studi Eksperimental Pengaruh Campuran Bahan Bakar Premium dengan Prestone 0 to 60 Octane Booster terhadap Performance Motor 4 Langkah Sarip *) Ali Machfud **) *) Staff Pengajar Jurusan Teknik Mesin, STTR Cepu **) Mahasiswa S-1 Jurusan Teknik Mesin, STTR Cepu, Jl. Kampus Ronggolawe Blok B No. 1, Cepu Email:
[email protected] Abstrak Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh campuran bahan bakar premium dengan prestone 0 to 60 octane booster terhadap performance motor. Pengujian performance motor dilakukan menggunakan dynotest, dengan cara membebani gaya pada pengeraman tertentu, torsi dihitung berdasarkan gaya pengereman terjadi dikalikan dengan panjang lengan dynamometer. Selanjutnya torsi diketahui daya dapat dihitung sedangkan sfc dengan cara memakai gelas ukur dan mencatatnya, dan emisi gas buangnya dengan cara memasukkan alat kelubang knalpot dan mencatat hasilnya. Penelitian ini menghasilkan, campuran bahan bakar yang berpengaruh terhadap performance pada motor 4 langkah. Hasil dari penelitian ini adalah penggunaan campuran prestone 0 to 60 octane booster yang menghasilkan performance yang lebih baik pada torsi, dan daya, sedangkan jumlah konsumsi bahan bakar spesifik yang digunakan lebih irit dengan emisi gas buang yang rendah. Kata kunci: campuran bahan bakar, prestone 0 to 60 octane booster, performance motor. 1.
Pendahuluan Untuk meningkatkan nilai oktan bisa dengan menambahkan zat aditif, misalkan dengan TEL (Tetraety Lead) atau MTBE(Methly tertiar butly ether). Dari penelitian terdahalu didapat salah satu usaha untuk meningkatkan nilai oktan juga mengurangi jumlah polutan yang keluar dari kendaraan bermotor 4 langkah, yaitu mencampurkan bensin dasar dengan zat aditif. Penggunaan ethanol premium belum ekonomis, karena harga ethanol masih tergolong mahal, sehingga masyarakat masih jarang menggunakanya untuk kebutuhan sehari-hari. Dalam penelitian ini dirumuskan masalah yaitu: bagaimana pengaruh campuran bahan bakar premium dengan prestone 0 to 60 octane booster terhadap performance motor 4 langkah. Mengingat cukup luasnya cakupan penelitian ini, maka peneliti memberi batasan masalah sebagai berikut : Penelitian dilakukan pada motor 4 langkah jenis Tiger tahun 2007 sebagai seksi uji dan bahan bakar yang digunakan adalah campuran premium dengan prestone 0 to 60 octane booster 0%, 5%, 10%, 15%. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh campuran bahan bakar premium dengan Prestone 0 to 60 octane booster terhadap performance dan emisi gas buang pada motor 4 langkah. 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Kajian Pustaka Sri utami handayani (2009), melakukan penelitian dengan judul pemanfaatan ethanol sebagai bahan bakar pengganti bensin, mendapatkan hasil yaitu ethanol memiliki angka oktan yang tinggi daripada bensin maka
perbandingan kompresi yang biasa dipakai juga lebih tinggi. Sehubungan dengan hal tersebut di atas, maka penulis akan melakukan penelitian dengan judul Studi eksperimental pengaruh campuran bahan bakar premium dengan prestone 0 to 60 octane booster terhadap performance dan hasil gas buang pada motor 4 langkah. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui apakah dengan penggunaan premium dengan prestone 0 to 60 octane booster dapat meningkatkan performance mesin yang lebih baik dengan kadar emisi gas buangnya dibawah ambang batas. 2.2. Dasar Teori 2.2.1. Motor Bakar Torak 4 Langkah Yang dimaksud dengan motor empat langkah ialah empat kali gerakan piston dalam silinder, atau dua kali putaran poros engkol akan menghasilkan satu kali langkah kerja.
Gambar 1. Siklus Motor 4 Langkah
Langkah yang terjadi: 1. Proses langkah isap (intake ) Terjadi pada saat gerakan piston (torak) dari titik mati atas ( TMA ) ke titik mati bawah ( TMB ) dimana katup isap terbuka dan katup buang tertutup. 2. Proses langkah kompresi (compresion) Terjadi pada saat gerakan torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas ( TMA ) setelah langkah hisap, dimana katup isap tertutup dan katup buang tertutup (pada saat torak hampir mencapai titik mati atas (TMA) campuran bahan bakar dan udara segar itu terbakar. 3. Proses langkah kerja ( power ) Terjadi pada gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) setelah kompresi dan pembakaran, dimana katup hisap dan katup buang juga tertutup. 4. Proses langkah buang (exhaust) Terjadi pada saat gerakan torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) setelah langkah kerja dimana katup isap tertutup dan katup buang terbuka. Langkah berikutnya kembali ke proses langkah isap kembali sehingga terjadilah siklus secara berulang. Pada motor bakar torak gerakan bolak-balik torak digunakan untuk memutar poros engkol sehingga gerakanya menjadi gerakan rotasi, dari gerakan torak diatas maka terlihat bahwa satu siklus terjadi dua kali putaran poros dan gerakan torak selama satu siklus adalah: TMA-TMB-TMATMB-TMA karena dalam satu siklus terjadi gerakan 4 langkah, motor ini disebut 4 langkah. 2.2.2. Premium Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari penyulingan minyak bumi yang diberi zat tambahn atau aditif yaitu, tetra ethly lead (tel). Premium mempunyai rumus empiris ethly benzena (c8 h18). Premium adalah jenis bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat adanya zat pewarna tambahan. Penggunaan premium pada umumnya digunakan untuk bahan bakar untuk kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dan lain lain. Bahan bakar ini juga sering disebut motor gasoline atau petrol dengan angka oktan adalah 88, massa jenis : 0,72 kg/L dan mempunyai titik didih 300 C - 2000C. Adapun rumus kimia untuk pembakaran pada bensin premium adalah sebagai berikut: 2 C8 H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H20 Pembakaran tersebut diasumsikan semua bensin terbakar terbakar dengan sempurna. Komposisi bahan bakar bensin, yaitu: (1) Bensin (gasoline) C8 H18, (2) Berat jenis bensin 0,65-0,75,
(3) Pada suhu 400 bensin menguap 30-65%, dan (4) Pada suhu 1000 bensin menguap 80-90%. Bensin premium mempunyai sifat anti ketukan yang baik dan dapat dipakai pada mesin kompresi tinggi pada saat semua kondisi. Sifatsifat penting yang diperhatikan pada bahan bakar bensin adalah: (1) Kecepatan menguap (volatility), (2) Kualitas pengetukan, (3) Kadar belerang, (4) Titik bekuk, dan (5) Berat jenis 2.2.3. Prestone 0 to 60 octane booster
Gambar 2. prestone 0 to 60 octane booster Prestone 0 to 60 octane booster direkomondasikan oleh prestone products comparation in U.S.A. zat berisi 473 ml zat aditif, cara penggunaanya yaitu dapat dicampur dengan bahan bakar sebanyak 16 galon atau sekitar 60 liter gasolin. Aditif octane booster merupakan komponen dari senyawa yang digunakan untuk meningkatkan angka oktan dari bahan bakar dan sekaligus sebagai komponen anti ketuk. Komponen yang digunakan sebagai anti ketuk saat ini adalah tetra ethly lead (TEL), pb (C2 H5)4. Berdasarkan hasil riset senyawa TEL ini pertamatama terurai pada temperatur 1000 C dengan bantuan panas dari ruang bakar, mealui reaksi penguraian sebagai berikut: Pb(C2 H5)4 Pb(C2 H5)3 +C2 H5 Pb(C2 H5)3 + Pb(C2 H5)4 Pb(C2 H5)6 + C2 H5 Pb(C2 H5)6 Pb(C2 H5)4 + Pb(C2 H5)2 Pb(C2 H5)2 Pb + C2 H10 3. Metode Penelitian 3.1. Prosedur Penelitian langkah-langkah pengujian: (1) Pengecekan ruang dynotest dan perlengkapan lain dalam keadaan siap, (2) Memastikan kendaraan dapat terikat dengan baik dan aman pada rangka dynotest, (3) Memasang kabel pengukur putaran mesin pada kabel tegangan busi yang terpasang pada motor, (4) Memastikan putaran ban belakang tepat diatas alat pengukur roller yang terdapat pada dynotest, (5) Apabila kendaraan dalam keadaan siap, kendaraan dihidupkan dan membuka gas secara teratur atau stationer, untuk memastikan
20
3.2. Alat Penelitian Alat penelitian yang digunakan adalah Dynotest, untuk mengukur daya dan torsi sebuah mesin, Tachometer untuk mengukur putaran mesin, Burret untuk mengetahui pemakaian konsumsi bahan bakar yang digunakan selama 30 detik dengan daya 6000 rpm, Stopwacth, untuk mengukur waktu pemakaian bahan bakar, Fuel valve untuk membuang sisa bensin yang ada didalam tanki motor, Tire Pressure Gauge untuk mengukur tekanan udara pada kedua ban motor pada saat akan diujikan, Horiba untuk mengetahui kadar emisi gas buang pada motor yang akan diujikan.
Dari gambar 3 hasil pengujian premium murni menunjukkan, torsi tertinggi didapatkan pada putaran 6000 rpm, semakin tinggi putaran mesinya maka torsinya mengalami penurunan yaitu 0,15%, sedangkan kenaikan torsi rata-rata 0,69%.
20 15 10 5 0 9000
8000
7000
6000
Torsi (kg.m) 5000
Torsi (kg.m)
4.2. Torsi Pada Campuran 5%
Putaran Mesin (RPM)
Gambar 4. Grafik torsi terhadap campuran premium – prestone 0 to 60 octane booster. Dari gambar 4. hasil pengujian campuran 5% menunjukkan torsi tertinggi didapat pada putaran 6000 rpm yaitu 17,04 kg.m. Semakin tinggi putaran mesin torsinya mengalami penurunan rata-rata 0,15%, sedangkan kenaikan torsi rata-rata 1,05%. 4.3. Torsi Pada Campuran 10% Torsi (kg.m)
motor dalam keadaan stabil pada saat gigi transmisi dimasukkan, (6) Apabila kendaraan sudah layak dalam pengambilan data, maka pengemudi berada diatas kendaraan tersebut dan mengikuti panduan yang diberikan oleh instruktur mekanik dynotest. Apabila sudah ada kata siap dari instruktur, maka pengemudi mengoperasikan kendaraan tersebut sesuai dengan pedoman yang telah diberikan sebelumnya yaitu menghidupkan mesin motor dan memasukkan gigi transmisi sampai 4 percepatan, dan stabilkan rpm mesin pada putaran 4000 rpm kemudin tarik gas full satu putaran penuh dan dilepaskan. Disaat bersamaan operator dynotest marekam data daya dan torsi menggunakan software computer dynotest. Pengoperasian tersebut dilakukan secara berulangulang sampai mendapatkan hasil rata-rata dalam pengaruh campuran bahan bakar tersebut dan masing-masing pengujian tersebut diambil hasil rata-rata untuk mendapatkan hasil data yang terbaik, dan (7) Instruktur dan pengoperasian kendaraan diatas dynotest saling ketergantungan dan bekerja sama dengan baik agar mendapatkan data yang benar-benar valid.
20 15 10 5 0
Torsi (kg.m)
Putaran Mesin (RPM)
4.
Pembahasan Dari hasil pengujian dengan mengunakan alat uji dynotest yang dilakukan di Mototech Yogyakarta, pada kondisi Temperatur ruangan: 31,8 °C, Humidity: 64 % didapatkan hasil sebagai berikut:
20 10 0 5000 6000 7000 8000 9000
Torsi (kg.m)
4.1. Torsi Pada Campuran 0%
Torsi (kg.m)
Putaran Mesin (RPM)
Gambar 3. Grafik torsi terhadap campuran premium – prestone 0 to 60 octane booster.
Gambar 5. Grafik torsi terhadap campuran premium – prestone 0 to 60 octane booster. Dari gambar 5. hasil pengujian campuran 10% menunjukkan, torsi tertinggi didapat pada putaran 6000 rpm yaitu 16,84 kg.m. Semakin tinggi putaran mesin torsinya mengalami penurunan rata – rata 0,14%, sedangkan kenaikan torsi rata – rata 0,14%. 4.4. Torsi Pada Campuran 15% Dari gambar 6. hasil pengujian campuran 15% menujukkan torsi tertinggi didapat pada putaran 6000 rpm yaitu 16,41 kg.m. semakin tinggi putaran mesinya torsinya mengalami penurunan rata –rata o,22%, sedangkan kenaikan torsi rata –rata 1,01%.
21
0 9000
8000
7000
6000
Torsi (kg.m)
Daya (HP)
10 5000
Torsi (kg.m)
4.7. Daya Pada Campuran 10%
20
20 10 0
Daya (HP)
Putaran Mesin (RPM)
Gambar 6. Grafik torsi terhadap campuran premium – prestone 0 to 60 octane booster
Gambar 9. Grafik daya terhadap campuran premium – prestone 0 to 60 octane booster Dari gambar 9. hasil pengujian daya pada campuran 10% menunjukkan daya tertinggi didapat pada putaran 8000 rpm yaitu 16 hp, semakin tinggi putaran mesinya dayanya mengalami kenaikan dan penurunan, kenaikanya 0,50%, penurunanya 0,68%. 4.8. Daya Pada Campuran 15%
20 15 10 5 0
Daya (HP)
Daya (HP)
Daya (HP)
4.5. Daya Pada Campuran 0% Dari gambar 7. hasil pengujian premium murni menunjukkan daya tertinggi didapat pada putaran 8000 rpm yaitu 16,1 hp, semakin tinggi putaran mesinya dayannya mengalami kenaikan 0,22%, akan tetapi pada putaran mesin 8000 ke 9000 dayanya mengalami penurunan 0,42%.
Putaran Mesin (RPM)
20 15 10 5 0
Daya (HP)
Putaran Mesin (RPM)
Putaran Mesin (RPM)
Gambar 7. Grafik daya terhadap campuran premim – prestone 0 to 60 octane booster.
Dari gambar 10. hasil pengujian daya pada campuran 15% menunjukkan daya tertinggi didapat pada putaran 8000 rpm yaitu 16,4 hp. Semakin tinggi putaran mesinya dayanya mengalami peningkatan dan penurunan, peningkatanya 0,66%, penurunanya 0,66%. 4.9. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
20 10 0
Daya (HP)
Putaran Mesin (RPM)
Gambar 8. Grafik daya terhadap campuran premium – prestone o to 60 octane booster
SFC (kg/hp.jam)
Daya (HP)
4.6. Daya Pada Campuran 5% Dari gambar 8. hasil pengujian campuran 5% menujukkan daya tertinggi didapat pada putaran 8000 rpm yaitu 15,9 hp, semakin tinggi putaran mesinya dayanya mengalami kenaikan rata – rata 1,28%, akan tetapi pada putaran 8000 ke 9000 dayanya mengalami penurunan 0,30%.
Gambar 10. Grafik daya terhadap campuran premium – prestone 0 to 6o octane booster
0,1 0,05 SFC (kg/hp.jam)
0 0% 5% 10% 15%
prosentase campuran prestone
Gambar 11. Grafik konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) terhadap campuran premium – prestone 0 to 60 octane booster
22
Dari gambar 11. hasil pengujian sfc menujukkan sfc ter irit terdapat pada campuran 15% yaitu 0,067 kg/hp.jam. jadi dapat dikatakan semakin ditambahnya prosentase sfcnya mengalami penghematan 0,00000897%.
Dari gambar 14. menunjukkan gas hc tertinggi didapat pada premium murni yaitu 12 ppm, sedangkan gas hc terendah didapat pada campuran 15% yaitu 3 ppm. Jadi dakat dikatakan semakin ditambahnya campuranya gas hc nya mengalami penurunan 0,48%.
Gas CO (%)
4.10. Gas CO 5.
0,4 0,3 0,2 0,1 0
Gas CO (%) 0% 5% 10% 15% prosentase campuran prestone
Gambar 12. Grafik hubungan campuran prestone terhadap Gas CO Dari gambar 12 menunjukkan gas co terendah didapat pada campuran 15% yaitu 0,22%. Jadi dapat dikatakan semakin ditambahnya campuran gas co nya mengalami penuruan 0,00026%. 4.11. Gas CO2 Gas CO2 (%)
1,7 1,65 1,6 1,55
Gas CO2 (%)
1,5 0% 5% 10% 15% prosentase campuran prestone
Gambar 13. Grafik hubungan campuran prestone terhadap gas CO2 Dari gambar 13. CO2 terendah didapat pada premium murni yaitu 1,58%, dan gas CO2 tertinggi didapat pada campuran 15% yaitu 1,68%, jadi dapat dikatakan semakin ditambahnya campuran gas CO2 nya naik rata – rata 0,00064%.
Gas HC (PPM)
4.12. Gas HC 15
Kesimpulan Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa: 1. Nilai daya tertinggi yaitu 16,4 hp dimana terdapat pada campuran 15% prestone pada putaran 8000 rpm, dari putaran minimal ke maksimal dayanya mengalami kenaikan rata – rata 1,49% dan penurunan 0,66%. Nilai torsi tertinggi 17,04 kg.m, dimana terdapat pada campuran 5% prestone pada putaran 6000 rpm, dari putaran minimal hingga maksimal torsinya mengalami kenaikan 1,05% dan penurunan 0,15% 2. Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) dari campuran prestone 0 to 60 octane booste yang paling irit yaitu campuran 15%. 3. Untuk nilai hasil gas buangnya, campuran 15% prestone 0 to 60 octane boooster. 6. Daftar Pustaka Arismunandar. W, 1988, Motor Bakar Torak, penerbit ITB, bandung. Catur wahyu hermawan, 2012, Penelitian Kaji Eksperimen Pengaruh Penggunaan Zat Aditif Padat Dengan Cair Terhadap Emisi Gas Buang, Universitas teknik. Philip kristanto, 2002, Oksigenat Methly Tertiary Buthly Ether Sebagai Aditif Octane Booster Bahan Bakar Motor Bensin, Universitas kristen petra. Popo, mengenal dynamometer, http://viozaax Sarjono dharmoputro M.ENG, 2010, Buku Panduan Kuliah Mesin Konversi Energi, STTR Cepu. Sri Utami Handayani., 2009, Pemanfaatan Bio Ethanol Sebagai Bahan Bakar Pengganti Bensin, Program Diploma III Teknik Mesin .Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Subroto, 2009, Skripsi Pengaruh Penggunaan Koil Racing Terhadap Unjuk Kerja Motor Bensin, universitas muhammadiyah surakarta.
10 5
Gas HC (ppm)
0 0% 5% 10% 15%
prosentase campuran prestone
Gambar 14. Grafik hubungan campuran prestone terhadap Gas HC
23
