Upload
lala-shidiq-romadhoni
View
90
Download
10
Embed Size (px)
Citation preview
Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta
Tahun 2013TUGAS 2
PENELITIAN PENDIDIKAN TEKNIK
Oleh :Lala Shidiq R (K2510043)
Contoh Judul Penelitian :
1. PENGARUH PEMANASAN BAHAN BAKAR PREMIUM
MELALUI UPPER TANK RADIATOR TERHADAP KONSUMSI
BAHAN BAKAR DAN EMISI GAS BUANG PADA HONDA JAZZ
2. PERBEDAAN KONSUMSI BAHAN BAKAR DAN TEGANGAN
OUTPUT CDI PADA MESIN HONDA GL PRO ANTARA YANG
MENGGUNAKAN CDI STANDAR GL PRO DENGAN CDI SUZUKI
SHOGUN
3. ANALISA PERFORMA SEPEDA MOTOR 4 LANGKAH 1 SILINDER
FUEL INJECTION 125 CC TERHADAP VARIASI CAMPURAN
PREMIUM-ETANOL
4. HUBUNGAN PRESTASI PRAKTIK KERJA INDUSTRI TERHADAP
MINAT BERWIRAUSAHA SISWA KELAS II TEKNIK OTOMOTIF
SMK NEGERI 2 SURAKARTA TAHUN AJARAN 2013/2014
5. PENGARUH PRESTASI BELAJAR MATEMATIKA DAN PRESTASI
BELAJAR FISIKA TERHADAP KEMAMPUAN PRAKTEK
PEMESINAN SISWA KELAS II SMK N 2 SURAKARTA TH AJARAN
2013/2014
Identifikasi masalah :
Variabel terikat : KONSUMSI BAHAN BAKAR DAN EMISI GAS
BUANG
Variabel bebas : PEMANASAN BAHAN BAKAR PREMIUM
MELALUI UPPER TANK RADIATOR
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kondisi alam sekarang sudah sangat memprihatinkan karena pemanasan
global yang disebabkan oleh hasil pembakaran pada motor bakar yang tidak
sempurna. Kandungan polutan gas buang dari kendaraan bermotor paling banyak
dipengaruhi oleh kesempurnaan proses pembakaran di dalam silinder. Selain itu
menipisnya cadangan bahan bakar minyak sekarang membuat manusia untuk
berusaha mencari sumber bahan bakar alternative lain atau dengan cara
menghemat sebanyak mungkin pemakaian bahan bakar terutama untuk bahan
bakar mesin pembakaran dalam.
Tingginya konsumsi bahan bakar dan kadar polusi dari kendaraan
bermotor pada dasarnya dapat dikendalikan dan dikurangi. Salah satu cara yang
paling tepat adalah dengan cara memperbaiki proses pembakaran yang terjadi di
dalam mesin. Cara-cara yang dapat dilakukan antara lain dengan perbaikan mutu
bahan bakar, homogenitas campuran bahan bakar dan mengatur saat pembakaran
yang tepat. Salah satu syarat agar campuran lebih homogen adalah bahan bakar
harus mudah menguap. Sehingga apabila bahan bakar dipanaskan terlebih dahulu
maka diharapkan bahan bakar akan lebih mudah bercampur dengan udara yang
masuk ke dalam silinder sehingga homogenitas campuran bahan bakar dan udara
akan lebih baik. Jika homogenitas baik maka akan memperbaiki sistem
pembakaran sehingga diharapkan dapat mengurangi besar konsumsi bahan bakar
dan kepekatan asap hitam pada gas buang. Untuk memanaskan bahan bakar maka
dipilihlah bagian atas (upper tank) radiator, sehingga secara langsung dapat
membantu proses pendinginan mesin. Disini penulis ingin mengadakan penelitian
mengenai pengaruh pemanasan bahan bakar terhadap konsumsi bahan bakar dan
emisi pada gas buang.
B. Identifikasi Masalah
Konsumsi bahan bakar suatu kendaraan dapat ditentukan dari beberapa faktor
antara lain :
a) Proses pembakaran yang terjadi pada mesin.
b) Waktu pembakaran yang tepat.
c) Homogenitas campuran bahan bakar dengan air. Untuk lebih membuat
campuran bahan bakar yang lebih homogen dengan cara memanaskan
bahan bakar agar menjadi uap.
C. Pembatasan Masalah
Suatu penelitian agar tidak terjadi kesalahpahaman yang terlalu jauh haruslah
ditentukan pembatasan masalah penelitian. Adapun pembatasan masalah
dalam penelitian ini antara lain:
1. Pemanasan bahan bakar melalui upper tank radiator.
2. Honda Jazz, mobil yang banyak digunakan.
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan yang akan
diungkapkan dalam penelitian ini adalah:
a) Apakah ada pengaruh pemanasan bahan bakar solar pada upper tank
radiator dengan meninjau suhu awal bahan bakar sebelum masuk ke
injektor terhadap konsumsi bahan bakar pada mesin Honda Jazz.
b) Apakah ada pengaruh pemanasan bahan bakar solar pada upper tank
radiator dengan meninjau suhu awal bahan bakar sebelum masuk ke
injektor terhadap emisi gas buang pada mesin Honda Jazz.
E. Tujuan Penelitian
Penelitian yang akan dilakukan bertujuan untuk:
1. Mengetahui apakah ada pengaruh pemanasan bahan bakar premium
terhadap konsumsi bahan bakar pada mesin Honda Jazz.
2. Mengetahui apakah ada pengaruh pemanasan bahan bakar premium
terhadap kepekatan asap gas buang pada mesin Honda Jazz.
F. Kegunaan Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini oleh peneliti adalah sebagai
berikut :
a) Secara teoritis dapat dipakai untuk mengetahui pengaruh pemanasan bahan
bakar premium terhadap konsumsi bahan bakar dan kepekatan asap gas
buang pada mesin Honda Jazz.
b) Memberikan sumbangan pemikiran yang dapat dipakai sebagai bahan
referensi dan bahan pertimbangan dalam pengembangan di bidang
teknologi.
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pusaka
1. Konsumsi Bahan Bakar
Konsumsi bahan bakar menurut Suyanto (1989 : 248), adalah ukuran
banyak sedikitnya bahan bakar yang digunakan suatu mesin untuk diubah menjadi
panas pembakaran dalam jangka waktu tertentu. Menurut Suyanto (1989 : 20),
campuran bahan bakar yang ada di dalam silinder akan mempengaruhi tenaga
yang dihasilkan karena jumlah bahan bakar yang akan dibakar akan menentukan
besar panas dan tekanan akhir pembakaran yang digunakan untuk mendorong
torak dari TMA ke TMB pada saat langkah usaha.
Menurut Soenarta (1995 : 21), kualitas bahan bakar dapat juga dipakai
untuk mengetahui prestasi unjuk kerja mesin. Pembakaran yang sempurna akan
menghasilkan tingkat konsumsi bahan bakar yang ekonomis karena pada
pembakaran sempurna campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar
seluruhnya dalam waktu dan kondisi yang tepat. Proses pembakaran tersebut
sangat berlawanan dengan pembakaran tidak sempurna. Bahan bakar yang masuk
ke dalam silinder tidak seluruhnya dapat diubah menjadi panas dan tenaga
sehingga untuk mencapai tingkat kebutuhan panas dan tekanan pembakaran yang
sama diperlukan bahan bakar yang lebih banyak. Menurut Suyanto (1989 : 249),
kualitas pembakaran bahan bakar di dalam silinder dipengaruhi oleh : 1) nilai
bahan bakar, 2) angka setane bahan bakar, 3) komposisi kimia dalam bahan bakar.
Konsumsi bahan bakar pada setiap proses penginjeksian untuk empat
silinder dapat dihitung dengan menggunakan rumus hasil konversi dari konsumsi
bahan bakar spesifik pengereman (VL. Maleev, 1991).
Besarnya daya dan torsi suatu motor merupakan hasil dari pembakaran
campuran bahan bakar dan udara dalam ruang silinder. Banyaknya bahan bakar
yang diubah menjadi daya ditunjukkan dalam satuan kilogram (Imam Kurniawan,
2005). Maka berarti banyaknya bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor
dibandingkan daya yang dihasilkan dalam tiap satuan waktu akan diperoleh
besaran yang disebut konsumsi bahan bakar spesifik/ spesific fuel consumption
(sfc).
Keterangan :
V = konsumsi bahan bakar setiap proses penginjeksian untuk empat silinder (cc)
vt
= volume bahan bakar setiap menit (cc/menit)
n = putaran mesin (rpm)
v = volume bahan bakar yang dihabiskan setiap ‘t’ menit (20 cc)
t = waktu untuk menghabiskan 20 cc bahan bakar (menit)
Tingkat pemakaian bahan bakar dalam suatu motor ditentukan dengan
banyaknya bahan bakar yang diberikan dan daya yang dihasilkan saat itu,
sehingga akan berbeda dengan pemakaian pada saat motor berjalan. Tidak
selamanya mesin dengan volume silinder yang besar akan berarti konsumsi bahan
bakarnya boros / tinggi.
2. Emisi Gas Buang
Emisi gas buang merupakan polutan yang mengotori udara yang dihasilkan oleh
gas buang kendaraan (Wardan Suyanto,1989:345). Gas buang kendaraan yang
dimaksudkan di sini adalah gas sisa proses pembakaran yang dibuang ke udara
bebas melalui saluran buang kendaraan. Terdapat empat emisi pokok yang
dihasilkan oleh kendaraan. Adapun keempat emisi tersebut adalah senyawa
Hidrokarbon (HC), Karbon Monoksida (CO), Nitrogen Oksida (NOx), dan
partikel-partikel yang keluar dari gas buang.
1. Senyawa Hidrokarbon (HC), terjadi karena bahan bakar belum terbakar
tetapi sudah terbuang bersama gas buang akibat pembakaran kurang
sempurna dan penguapan bahan bakar. Senyawa Hidrokarbon (HC)
dibedakan menjadi dua yaitu bahan bakar yang tidak terbakar sehingga
keluar menjadi gas mentah, serta bahan bakar yang terpecah karena reaksi
panas berubah menjadi gugusan HC lain yang keluar bersama gas buang.
C8H18 → H + C + HC ................................. (1)
Timbulnya HC secara umum disebabkan oleh :
a. Api yang dihasilkan busi pada ruang pembakaran bergerak sangat
cepat tetapi temperatur di sekitar dinding ruang bakar rendah. Hal ini
mengakibatkan campuran bahan bakar dan udara di daerah yang
bertemperatur rendah tersebut gagal terbakar (quenching zone).
Campuran bahan bakar yang tidak terbakar tersebut kemudian
terdorong keluar oleh torak menuju ke saluran buang.
b. Pada saat deselerasi, katup gas (throttle valve/skep) menutup sehingga
serta terjadi engine brake padahal putaran mesin masih tinggi. Hal ini
akan menyebabkan adanya hisapan bahan bakar secara besar-besaran,
campuran menjadi sangat kaya dan banyak bahan bakar yang tidak
terbakar terbuang. (pada sistem bahan bakar karburator).
c. Langkah overlapping (katup masuk dan buang bersama-sama terbuka)
terlalu panjang sehingga HC berfungsi sebagai gas
pembilas/pembersih (terjadi khususnya pada putaran rendah, sistem
bahan bakar karburator). Senyawa HC akan berdampak terasa pedih di
mata, mengakibatkan tenggorokan sakit, penyakit paru-paru dan
kanker. Grafik hubungan antara campuran bahan bakar-udara dan HC
dapat dicermati pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Hubungan Antara Campuran Bahan Bakar-Udara dan HC
2. Karbonmonoksida (CO), tercipta dari bahan bakar yang terbakar sebagian
akibat pembakaran yang tidak sempurna ataupun karena campuran bahan
bakar dan udara yang terlalu kaya (kurangnya udara). Unsur Carbon di
dalam bahan bakar akan terbakar dalam suatu proses sebagai berikut :
2C + O2 → 2CO ............................ (2)
CO yang dikeluarkan dari sisa hasil pembakaran banyak dipengaruhi oleh
perbandingan campuran bahan bakar dan udara yang dihisap oleh mesin.
Untuk mengurangi CO perbandingan campuran ini harus dibuat kurus,
tetapi cara ini mempunyai efek samping yang lain, yaitu NOx akan lebih
mudah timbul dan tenaga yang dihasilkan mesin akan berkurang. CO
sangat berbahaya karena tidak berwarna maupun berbau, mengakibatkan
pusing, mual, gangguan napas, bahkan dapat mengakibatkan kematian.
Grafik hubungan antara campuran bahan bakar-udara, CO dan CO2 dapat
dicermati pada gambar di bawah ini.
Gambar 2. Hubungan Antara Campuran Bahan Bakar-Udara, CO dan CO2
3. Nitrogen Oksida (NOx), merupakan emisi gas buang yang dihasilkan
akibat suhu kerja yang tinggi. Udara yang digunakan untuk pembakaran
sebenarnya mengandung unsur Nitrogen 80%. Pada temperatur tinggi
(>13700C), Nitrogen bersatu dengan campuran bahan bakar dan
membentuk senyawa NOx. NOx disebabkan oleh reaksi unsur-unsur N2
dan O2 pada temperatur 1800 - 2000 oC seperti dibawah ini :
N2 + O2 → 2 NO .......................... (3)
Gas NO yang terkandung di dalam udara mudah berubah menjadi NO2.
NOx terbentuk dalam proses pembakaran pada mesin karena temperatur
saat proses pembakaran melebihi 2000 oC. Dalam motor bensin, pada
umumnya produksi NOx meningkat secara cepat mengikuti grafik kurva
melengkung bersamaan dengan meningkatnya suhu seperti terlihat pada
gambar di bawah ini.
Gambar 3. Hubungan Antara Temperatur Ruang Bakar dan NOx
NOx dalam gas buang terdiri dari 95 % NO, 3-4 % NO2, dan sisanya
N2O, N2O3 dan sebagainya. Senyawa HC, CO, dan NOx merupakan gas
beracun yang terdapat dalam gas bekas kendaraan, sedangkan gas bekas
kendaraan sendiri umumnya terdiri dari gas yang tidak beracun seperti N2
(Nitrogen), CO2 (gas karbon) dan H2O (uap air). Komposisi dari gas
buang kendaraan bermotor dengan bahan bakar bensin adalah 72% N2,
18,1% CO2, 8,2% H2O, 1,2% Gas Argon (gas mulia), 1,1% O2, dan 1,1%
gas beracun yang terdiri dari 0,13% NOx, 0,09% HC, dan 0,9% CO. Gas
buang yang beracun merupakan sebagian kecil dari volume gas bekas
kendaraan bermotor yang menyebabkan polusi udara. Polusi yang
disebabkan oleh gas buang kendaraan selain mengotori udara juga
menyebabkan peningkatan suhu udara yang dapat menyebabkan
pemanasan global atau efek rumah kaca (greenhouse effect). Efek rumah
kaca menyebabkan terserapnya pancaran gas oleh gas-gas rumah kaca
seperti uap air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) sehingga tidak terlepas
ke luar angkasa. Hal itu akan menyebabkan panas tersebut terperangkap di
troposfir dan akhirnya meningkatkan suhu troposfir dan bumi.
3. Mesin Bensin
Motor bensin merupakan salah satu jenis motor pembakaran dalam
(internal combustion engine). Motor bensin sangat banyak digunakan karena
mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya yaitu harganya yang relatif murah,
mudah dalam hal perawatan, dan mudah dalam memodifikasi mesin (Imam
Kurniawan, 2005). Pada motor bensin, tenaga yang dihasilkan merupakan hasil
dari proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Proses pembakaran
adalah proses secara fisik yang terjadi di dalam silinder selama pembakaran
terjadi. Proses pembakaran dimulai pada saat busi memercikkan bunga api hingga
terjadi proses pembakaran (Wardan Suyanto, 1989 : 252). Syarat untuk terjadinya
proses pembakaran adalah adanya api untuk membakar, adanya udara, adanya
bahan bakar, dan adanya kompresi.
Pembakaran campuran bahan bakar dan udara diperoleh dari percikan
bunga api dari busi. Bunga api dihasilkan oleh suatu rangkaian listrik yang sering
disebut sistem pengapian. Sistem pengapian ini berfungsi untuk menaikkan
tegangan primer baterai (12 volt) menjadi tegangan sekunder yang tinggi dengan
besar tegangan 10.000 - 20.000 volt atau lebih, sehingga akan terjadi loncatan
bunga api pada elektrode busi.
Kendaraan diharapkan selalu dalam performa yang tinggi dan mesin yang
optimal. Kendaraan dengan mesin bensin mempunyai beberapa keuntungan, salah
satunya adalah mudah dalam memodifikasi mesin. Modifikasi mesin dilakukan
dengan tujuan untuk meningkatkan performa kendaraan. Modifikasi dapat
dilakukan pada beberapa bagian. Biasanya dilakukan dengan cara meningkatkan
perbandingan kompresi, perbaikan sistem bahan baker, dan perbaikan system
pengapian (Imam Kurniawan, 2005).
Perbaikan pada sistem pengapian ditujukan agar terjadi proses pembakaran
sempurna di dalam silinder. Proses pembakaran sempurna akan mempengaruhi
daya dan torsi mesin. Selain itu pembakaran sempurna juga akan mempengaruhi
emisi gas.
Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi, maka banyak macam
komponen yang beredar di pasaran yang ditujukan untuk meningkatkan performa
mesin. Salah satu diantaranya adalah komponen untuk meningkatkan kinerja
sistem pengapian. Dengan menggunakan booster pengapian ada beberapa
keunggulannya yaitu: meningkatkan tenaga mesin dan torsi pada kendraan,
Meningkatkan akselerasi kendaraan, menghemat pemakaian bahan bakar, emisi
gas buang lebih rendah, dan mempermudah starting mesin (Banyak yang
menjanjikan peningkatan performa kendaraan jika konsumen menggunakan
produk tersebut dan kemudahan dalam pemasangan juga merupakan salah satu
keuntungannya. Motor bensin bekerja dengan gerakan torak bolak-balik (bergerak
naik turun).
Prinsip Kerja Motor Bensin
1. Langkah Isap
Torak bergerak ke bawah, katup masuk membuka, katup buang menutup sehingga
terjadi kevakuman pada waktu torak bergerak ke bawah. Campuran udara dan
bahan bakar mengalir ke dalam silinder melalui lubang katup masuk. Campuran
bahan bakar dan udara terisap dan karburator, masuk ke ruang bakar dalam
silinder.
2. Langkah Kompresi
Torak bergerak dari TMA ke TMB dimana kedua katup tertutup. Campuran bahan
bakar dan udara yang ada di dalam silinder dikompresikan sehingga tekanannya
meningkat.
3. Langkah Usaha
Bilamana torak suadh mencapai TMA, campuran bahan bakar dan udara yang
dikompresikan di bakar dengan bunga api dari busi sehingga mengakibatkan
tekanan naik hingga mencapai 30-40 kg/cm2 dan torak terdorong ke bawah.
4. Langkah Buang
Gas bekas hasil sisa pembakaran dikeluarkan dari silinder, pembuangan gas
berlangsung selama langkah buang bila tidak bergerak ke atas dan katup buang
terbuka.
Proses kerja di atas bekerja berulang-ulang sehingga menghasilkan tenaga putar.
Untuk lebih jelasnya kita lihat gambar proses kerja motor bensin 4 langkah di
bawah ini.
Gambar 4. Prinsip Kerja Mesin Bensin
4. Proses Pembakaran Pada Motor Bensin
Pada motor bensin, energi gerak diperoleh dari proses pembakaran
campuran udara dan bahan bakar di dalam suatu ruang bakar. Proses pembakaran
campuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar akan menghasilkan panas
dan tekanan. Motor bensin yang digunakan pada umumnya adalah motor bakar
torak (motor jenis piston), dimana energi hasil pembakaran yang berupa panas dan
tekanan tinggi diubah menjadi energi gerak dengan cara menekan/mendorong
torak. Gerakan bolak-balik dari torak diteruskan melalui batang penggerak ke
poros engkol untuk diubah menjadi energi gerak putar.
Karena proses pembakaran berlangsung dalam temperatur tinggi, bahan
bakar motor bensin harus memiliki beberapa persyaratan, diantaranya : (1)
memiliki daya kalor tinggi (high caloric power), (2) tidak menimbulkan polusi
dalam jumlah yang besar, dan (3) aman, murah dan mudah didapat untuk
konsumsi umum. Bahan bakar yang digunakan pada motor bensin adalah
bensin/gasolin (C8H18). Bensin merupakan cairan yang sangat mudah terbakar,
bening dan tidak berwarna dengan baunya yang khas, sangat mudah menguap dan
mengandung campuran hydrocarbon yang esensial. Secara umum bensin
mempunyai berat jenis (specific grafity) 0,27 – 0,77, nilai kalor yang rendah
(10.400 – 11.000 kcal/kg), nilai oktan 85 – 100, titik pengapian mendekati 500oC
dan titik nyala api –25oC atau lebih.
Sifat mudah menguap dari bensin sangat diperlukan karena bensin yang
masuk kedalam silinder harus berbentuk gas untuk memudahkannya bercampur
dengan udara secara homogen. Nilai oktan adalah suatu bilangan yang
menunjukan kemampuan bertahan suatu bensin terhadap detonasi (Wardan
Suyanto, 1989:132). Bensin dengan angka oktan lebih tinggi dapat dipakai pada
motor dengan kompresi yang lebih tinggi, sehingga menghasilkan tenaga yang
lebih tinggi pula. Motor dengan kompresi tinggi menggunakan bensin yang
beroktan rendah akan menyebabkan terjadinya detonasi sehingga tenaga yang
dihasilkan akan rendah disamping terjadi kerusakan pada komponen motor.
Proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar pada
motor bensin (4 tak) dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Campuran udara dan bahan bakar yang telah tercampur secara homogen
dimasukkan ke dalam ruang bakar dengan cara dihisap oleh gerakan torak.
2. Torak bergerak maju menekan campuran udara dan bahan bakar di dalam
ruang bakar untuk menaikkan temperatur dan tekanan di dalam ruang
bakar.
3. Proses pembakaran dimulai saat busi memercikkan bunga api di dalam
silinder yang berisi campuran udara dan bahan bakar yang telah
dimampatkan oleh gerak maju torak. Percikan bunga api oleh busi yang
dipasang pada suatu tempat pada ruang bakar terjadi dalam waktu yang
sangat singkat dan menyalakan campuran udara dan bahan bakar dalam
ruang bakar. Meskipun loncatan bunga api listrik sangat singkat dan total
energinya kecil, akan tetapi dengan tegangan yang sangat tinggi yaitu
sekitar ±15.000 volt antara elektroda busi yang mempunyai suhu sangat
tinggi akan mampu menimbulkan aliran arus listrik pada molekul-molekul
campuran udara dan bahan bakar yang kerapatannya sangat tinggi (H.
Schuring dan Alserda, 1982). Saat busi memercikkan bunga api diperlukan
waktu sesaat agar campuran udara dan bahan bakar bereaksi sehingga
terjadi penundaan pembakaran, periode tenggang waktu ini disebut
ignition delay period (keterlambatan pembakaran), setelah itu pembakaran
baru dimulai dan penyebaran apinya dilanjutkan ke seluruh bagian dari
silinder tersebut.
Menurut Obert yang dikutip oleh Wardan Suyanto (1989), daerah dimana
terjadinya tekanan pembakaran maksimal sekitar 5o sampai 10o setelah
TMA. Pada daerah tersebut kemungkinan paling efektif untuk mendorong
piston. Daerah tersebut harus dipertahankan dalam setiap keadaan, baik
pada saat motor berputar lambat maupun saat berputar cepat.
4. Campuran udara dan bahan bakar terbakar di dalam ruang bakar sehingga
menghasilkan lonjakan temperatur dan tekanan yang sangat tinggi. Gas
hasil pembakaran yang bertemperatur dan bertekanan tinggi akan menekan
ke segala arah namun satu-satunya dinding penahan yang memungkinkan
dapat bergerak hanyalah torak, maka gas hasil pembakaran akan
mendorong torak. Gerakan bolak-balik dari torak diteruskan melalui
batang penggerak ke poros engkol untuk diubah menjadi energi gerak
putar.
5. Gas sisa hasil pembakaran akan dibuang keluar dari ruang bakar (ke udara
bebas) melalui saluran pembuangan sehingga menghasilkan emisi gas
buang. Gambar berikut ini menunjukkan proses pembakaran di dalam
siklus kerja motor bensin 4 tak.
Gambar 5. Proses Pembakaran di dalam Siklus Kerja Motor Bensin 4 Tak.
(Heywood, John B., 1988: 18)
5. Bahan bakar bensin
Bensin,atau Petrol (biasa disebut gasoline di Amerika Serikat dan Kanada) adalah cairan bening, agak kekuning-kuningan, dan berasal dari pengolahan minyak bumi yang sebagian besar digunakan sebagai bahan bakar di mesin pembakaran dalam. Bensin juga dapat digunakan sebagai pelarut, terutama karena kemampuannya yang dapat melarutkan cat. Sebagian besar bensin tersusun dari hidrokarbon alifatik yang diperkaya dengan iso-oktana atau benzena untuk menaikkan nilai oktan. Kadang-kadang, bensin juga dicampur denganetanol sebagai bahan bakar alternatif.
Kini bensin sudah hampir mejadi kebutuhan pokok masyarakat dunia yang semakin dinamis. Bahkan orang Amerika menggunakan 1,36 miliar liter bensin setiap hari.
Karena merupakan campuran berbagai bahan, daya bakar bensin berbeda-beda menurut komposisinya. Ukuran daya bakar ini dapat dilihat dari Oktan setiap campuran. Di Indonesia, bensin diperdagangkan dalam dua kelompok besar: campuran standar, disebut premium, dan bensin super.
Analisa Kimia Bensin
Bensin diproduksi di kilang minyak. Material yang dipisahkan dari minyak mentah lewatdistilasi, belum dapat memenuhi standar bahan bakar untuk mesin-mesin modern. Material ini nantinya akan menjadi campuran hasil akhir.
Semua bensin terdiri dari hidrokarbon, dengan atom karbon berjumlah antara 4 sampai 12 (biasanya disebut C4 sampai C12).
Cara Kerja Bensin dalam Mesin
Bensin bekerja di dalam mesin pembakaran yang ditemukan oleh Nikolaus
Otto. Mesin pembakaran dikenal pula dengan nama Mesin Otto. Cara kerja bensin
di dalam mesin pembakaran:
Bensin dari tangki masuk ke dalam karburator. Kemudian bercampur
dengan udara. Pada mesin modern, peran karburator digantikan oleh
sistem injeksi. Sebuah sistem pembakaran baru yang bisa
meminimalisir emisi gas buang kendaraan.
Campuran bensin dan udara kemudian dimasukkan ke dalam ruang bakar.
Selanjutnya, campuran bensin dan udara yang sudah berbentuk gas,
ditekan oleh piston hingga mencapai volume yang sangat kecil.
Gas ini kemudian dibakar oleh percikan api dari busi.
Hasil pembakaran inilah yang menghasilkan tenaga untuk menggerakkan
kendaraan.
Dalam kenyataannya, pembakaran gas di dalam mesin tidak berjalan
dengan sempurna. Salah satu masalah yang sering muncul adalah “ketukan di
dalam mesin”, atau disebut sebagai "mesin ngelitik" atau knocking. Jika
dibiarkan, knocking dapat menyebabkan kerusakan pada mesin. Knocking terjadi
karena campuran udara dan bahan bakar terbakar secara spontan karena tekanan
tinggi di dalam mesin, bukan karena percikan api dari busi.
Penyebab knocking ada beberapa macam, yaitu:
Pemakaian bensin yang tidak sesuai dengan spesifikasi mesin.
Ruang bakar sudah kotor dan berkerak.
Penyetelan pengapian yang kurang tepat.
Nama Produk Bensin
Bensin memiliki berbagai nama, tergantung pada produsen dan Oktan.
Beberapa jenis bensin yang dikenal di Indonesia diantaranya:
Premium, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 88.
Pertamax, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 92.
Pertamax Plus, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 95.
Pertamax Racing, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 100. Khusus
untuk kebutuhan balap mobil.
Primax 92, produksi Petronas yang memiliki Oktan 92.
Primax 95, produksi Petronas yang memiliki Oktan 95.
Super 92, produksi Shell yang memiliki Oktan 92.
Super Extra 95, produksi Shell yang memiliki Oktan 95.
Performance 92, produksi Total yang memiliki Oktan 92.
Performance 95, produksi Total yang memiliki Oktan 95.
6. Radiator
Radiator mendinginkan cairan pendingin yang telah menjadi panas setelah
melalui saluran water jacket. Radiator terdiri dari tangki air bagian atas (upper
water tank). Tangki air bagian bawah (lower bagian jacket) dan radiator core
bagian tengahnya. Cairan pendingin masuk ke upper tank dari selang atas (upper
hose). Upper tank dilengkapi dengan tutup radiator untuk menambah air
pendingin. Selain itu juga dihubungkan dengan selang reservoir tank sehingga air
pendingin atau uap yang berlebihan dapat ditampung. Lower tank dilengkapi
outlet dan kran penguras.
Inti radiator (radiator core) terdiri dari pipa-pipa yang dapat dilalui air
pendingin dari upper tank ke lower tank. Selain itu juga dilengkapi dengan sirip-
sirip pendingin untuk menyerap panas dari cairan pendingin. Radiator letaknya
didepan kendaraan, sehingga radiator dapat didinginkan oleh gerakan dari
keadaan itu sendiri.
Gambar 6. Radiator
Alat ini mempunyai tugas untuk menyalurkan panas yang diserap oleh
bahan pedingin dari motor kembali pada udara luar. Dengan demikian maka suhu
bahan pendingin di dalam radiator akan menurun, sedangkan udara di sekitarnya
akan meningkat suhunya. Panas yang diserap oleh bahan pendingin dari motor itu
tergantung dari:
- jumlah yang dialirkan, dinyatakan dalam m3/h
- kepadatan dari bahan pendingin
- peningkatan suhu dari air pendigin di dalam motor
- panas jenis dari bahan pendingin.
Upper tank dilengkapi dengan selang yang dihubungkan ke reservoir tank
sehingga air pendingin atau uap yang berlebihan dapat ditampung. Lower tank
dilengkapi dengan outlet dan keran penguras. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa
yang dapat dilalui air pendingin dari upper tank ke lower tank dan sirip-sirip
pendingin yang fungsinya untuk menyerap panas.
B. Kerangka Pemikiran
Ketepatan saat terjadinya pembakaran pada motor Diesel merupakan
faktor yang sangat menentukan baik buruknya performa mesin yang dihasilkan.
Indikasinya adalah berpengaruh terhadap daya dan kemampuan torsi serta
besarnya konsumsi bahan bakar dan kepekatan asap hitam gas buang. Pembakaran
yang sempurna akan menghasilkan tingkat konsumsi bahan bakar yang ekonomis
dan berkuranganya besar kepekatan asap hitam gas buang karena pada
pembakaran sempurna campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar
seluruhnya dalam waktu dan kondisi yang tepat. Agar terjadi pembakaran yang
sempurna maka perlu diperhatikan kualitas bahan bakar sesuai dengan
karakteristiknya sehingga homogemitas campuran bahan bakar dengan udara
dapat terjadi secara sempurna. Viskositas bahan bakar adalah salah satu
karakteristik bahan bakar yang sangat menentukan kesempurnaan proses
pembakaran. Viskositas yang tinggi menyebabkan aliran solar terlalu lambat.
Tingginya viskositas menyebabkan beban pada pompa injeksi menjadi lebih besar
dan pengkabutan saat injeksi kurang sempurna sehingga bahan bakar sulit
terbakar.
Pemanasan untuk menaikkan suhu bahan bakar adalah salah satu cara
untuk mengubah karakteristik suatu bahan bakar. Pemanasan pada solar
mengakibatkan turunnya viskositas dan bertambahnya volume yang menyebabkan
butir-butir bahan bakar akan lebih mudah menguap dan mempengaruhi proses
pengkabutan saat penyemprotan. Butiran bahan bakar yang disemprotkan sangat
berpengaruh terhadap proses pembakaran sehingga tekanan penyemprotan
divariasikan untuk mempercepat dan memperbaiki proses pencampuran bahan
bakar dengan udara. Langkah ini dilakukan dengan tujuan untuk dapat diperoleh
homogenitas campuran yang lebih sempurna sehingga pembakaran yang
sempurna dapat tercapai. Dengan langkah ini diharapkan besar konsumsi bahan
bakar dan kepekatan asap hitam gas buang dapat dikurangi.
C. Hipotesis
Dari kerangka berfikir di atas maka rumusan hipotesis yang diajukan oleh
peneliti adalah ada pengaruh pemanasan bahan bakar melalui uppertank radiator
terhadap konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang pada mesin Honda Jazz.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada:
Tanggal : 20 Mei – 10 Juni 2013
Tempat : Bengkel Otomotif
Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Negeri Sebelas Maret
B. Metode Penelitian
1. Pendekatan Penelitian
Metode penelitian adalah suatu cara mengadakan penelitian agar
pelaksanaan dan hasil penelitian dapat dipertanggung jawabkan secara ilmiah.
Penelitian ini menggunakan suatu metode pendekatan yaitu metode eksperimen.
Metode eksperimen adalah suatu cara untuk mencari hubungan sebab akibat
(hubungan kausal) antara dua faktor yang sengaja ditimbulkan oleh peneliti
dengan menyisihkan faktor-faktor lain yang bisa mengganggu penelitian
(Suharsimi Arikunto, 1998 :4).
2. Unit dan Obyek Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada mesin Honda Jazz sedangkan obyek
penelitian ini adalah pemanasan bahan bakar premium melalui upper tank radiator
dengan meninjau suhu awal bahan bakar sebelum masuk injektor.
3. Variabel Penelitian
a) Variabel Bebas
Variabel bebas adalah yang berpengaruh terhadap suatu gejala.
Variabel bebas pada penelitian ini adalah suhu awal bahan bakar
sebelum masuk injektor dengan pemanasan bahan bakar premium
melalui upper tank radiator dengan variasi panjang pipa 0.45 m,
0.90m, 1.35 m.
b) Variabel Terikat
Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi oleh suatu gejala.
Variabel terikat dari penelitian ini adalah konsumsi bahan bakar dan
emisi gas buang.
c) Variabel Kontrol
Variabel kontrol dari penelitian ini adalah besarnya putaran mesin
1000, 1500, 2000, 2500, 3000 rpm.
4. Alat dan Bahan Penelitian
Alat – alat yang diperlukan dalam penelitian ini adalah :
a) Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakar.
b) Smoke tester dipakai untuk mengukur kepekatan asap dalam gas buang.
c) Tachometer dipakai untuk mengukur putaran mesin.
d) Compression Tester dipakai untuk mengetahui besar kompresi.
e) Water/oil temperatur gauge untuk mengukur temperatur air radiator.
f) Thermocople dipakai untuk mengukur suhu bahan bakar
g) Gelas ukur dipakai untuk mengukur volume bahan bakar .
h) Tool set.
i) Lembar observasi.
Pada penelitian ini bahan yang digunakan adalah :
a) Satu unit mesin Honda Jazz dengan spesifikasi mesin sebagai berikut:
Tipe Mesin 1.5L SOHC, 4 silinder segaris, 16 katup i-VTEC + DBW + Torque Boost Resonator
Isi Silinder 1497 cc
Daya Maximum 88(120)/6.600
Torsi Maksimum 14,8(145)/4.800
Kapasitas Tangki 42 l
Panjang 3920 mmLebar 1695 mm
Tinggi 1525 mmJarak Poros Roda 2500 mm
Jarak Pijak Depan 1475 mmJarak Pijak Belakang 1460 mm
Berat Kosong -TRANSMISI
Tipe 5 Speed A/TSistem Kemudi Rack & Pinion dengan Electric Power
Streering (EPS)SUSPENSI
Suspensi Depan MacPherson StrutSuspensi Belakang H Shape Torsion Beam
Rem Depan Ventilated DiscRem Belakang Disc
VELG / BAN
Ukuran Ban Depan 185 / 55 R16Ukuran Ban Belakang 185 / 55 R16
b) Bahan bakar premium dengan nilai oktan 88.
c) Radiator yang bagian upper tanknya telah dipasangi tiga pipa tembaga
dengan panjang dan diameter masing-masing pipa 45 cm dan 6 mm.
Gambar 7. Rancangan saluran pemanasan bahan bakar.
5. Desain Ekperimen
Desain eksperimen adalah langkah-langkah atau kegiatan yang perlu
dipersiapkan sebelum eksperimen dilakukan agar data yang didapat bisa
memberikan hasil analisis yang obyektif dan kesimpulan yang berlaku untuk
persoalan yang akan dibahas. Desain yang digunakan dalam penelitian ini adalah
eksperimental dengan pendekatan menggunakan satu kali pengumpulan data pada
suatu saat (Suharsimi Arikunto, 1998 :36).
a. Tahap Persiapan
Langkah-langkah yang perlu dilakukan antara lain adalah;
1. Mempersiapkan alat dan bahan yang akan dipergunakan saat
penelitian.
2. Melakukan Tune Up sesuai dengan spesifikasi mesin.
b. Tahap Pelaksanaan.
Langkah-langkah yang perlu dilakukan antara lain adalah;
1. Menghidupkan mesin hingga mencapai suhu kerja mesin.
2. Pemanasan bahan bakar. Pemanasan bahan bakar dilakukan dengan
mengatur panjang saluran pipa di dalam upper tank radiator pada
setiap pengaturan tekanan injeksi nosel. Pemanasan ini dilakukan
dengan mengontrol suhu air dalam upper tank radiator pada 80-90
0C.
3. Pengaturan Rpm. Pengaturan rpm dilakukan setiap pengaturan
panjang saluran pemanasan bahan bakar. Setiap pengaturan rpm
diukur suhu output bahan bakar sebelum masuk pompa injeksi.
4. Pengujian konsumsi bahan bakar. Pengujian konsumsi bahan bakar
dilakukan setiap 20 cc bahan bakar dengan menghitung waktu
untuk menghabiskan bahan bakar tersebut. Setiap pengujian
dilakukan sebanyak tiga kali yang kemudian diambil rata-ratanya.
Pengujian dilakukan setiap variasi rpm.
5. Pengujian kepekatan asap gas buang. Untuk pengujian emisi gas
buang digunakan Smoke Tester. Pengujian dilakukan saat
akselerasi pada putaran mesin 800 rpm hingga mencapai kisaran
2500 rpm. Setiap pengujian dilakukan tiga kali dan untuk satu kali
pengujian terdiri dari empat kali akselerasi.
6. Pengaturan kembali pemanasan bahan bakar pada saluran 2 dan 3
yang diikuti langkah-langkah berikutnya.
7. Lakukan kembali pengaturan pada variasi tekanan injeksi nosel
yang jugailanjutkan dengan langkah-langkah berikutnya.
C. Populasi dan Sampel Penelitian
1. Populasi
Sutrisno Hadi ( 1989 : 220 ) berpendapat bahwa : seluruh penduduk yang
dimaksudkan untuk diselidiki disebut populasi atau universum. Populasi dibatasi
sebagai sejumlah penduduk atau individu yang paling sedikit mempunyai satu
sifat yang sama. Dalam penelitian ini yang di teliti adalah kendaraan niaga jadi
populasi nya adalaha kendaraan penumpang Honda Jazz.
2. Sampel
Sampel adalah bagian dari populasi yang diteliti. Sesuatu hal yang harus
diperhatikan untuk menentukan sampel adalah sampel tersebut harus zepresentatif
yaitu dapat mewakili keseluruhan populasi atau dapat mencerminkan atau
diberlakukan begi seluruh poulsi. Sampel yang digunakan adalah Mitsubushi Colt
Diesel PS120 tahun 2006
D. Teknik Pengumpulan Data
Tabel Format Pengambilan Data
Konsumsi Bahan Bakar dan Emisi Gas Buang
Putaran Mesin (rpm)Tanpa
pemanasanSaluran 1 Saluran 2 Saluran 3
T D R T D R T D R T D R
1000
1500
2000
2500
3000
Keterangan :
T = suhu bahan bakar pada tiap saluran
D = data hasil pengujian
R = rerata data hasil pengujian
E. Teknik Analisis Data
Analisis data adalah cara yang digunakan untuk mengolah data-data yang
didapatkan dari pengumpulan data dari hasil penelitian yang dilakukan. Penentuan
teknik analisis data disesuaikan dengan permasalahan yang ada, desain
eksperimen dan jenis data yang telah didapatkan. Penelitian ini menggunakan
analisis deskriptif sebagai teknik analisis data.
Analisis deskriptif digunakan untuk mengetahui pengaruh pemanasan
bahan bakar solar terhadap konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang pada
mesin Honda Jazz. Analisis data ini dilakukan dengan menggambarkan hasil
penelitian secara grafis dalam histogram atau polygon frekuensi yang
menggambarkan hubungan antara variasi pemanasan bahan bakar terhadap
konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang. Perhitungan analisis selanjutnya
dilakukan apabila dibutuhkan penegasan atau penjelasan yang lebih spesifik dari
hasil analsis deskriptif sebelumnya.