BAB I
PENDAHULUAN
Dalam bidang teknik mesin, Praktikum Dasar Mesin adalah salah
satu mata kuliah wajib di Prodi Teknik Mesin Universitas Lambung
Mangkurat, sesuai dengan kurikulum yang berlaku sejak 2007. Dengan
praktikum ini diharapkan mahasiswa memperoleh dasar-dasar
pengetahuan dan keterampilan tentang cara pengambilan data dan cara
menganalisisnya, khususnya dalam hal pengujian prestasi mesin.
Praktikum di samping sebagai tempat kerja bengkel juga dapat di
pergunakan sebagai tempat penelitian yang berguna untuk menunjang
ilmu pengetahuan dan pengembangan pembelajaran. Dalam hal ini
praktikum yang dilakukan adalah pengujian motor bensin dan motor
diesel.
Motor bakar adalah mesin atau pesawat yang menggunakan energi
termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan cara merubah energi
kimia dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi
tersebut untuk melakukan kerja mekanik. Energi termal diperoleh dari
pembakaran bahan bakar pada mesin itu sendiri. Jika ditinjau dari cara
memperoleh energi termal ini (proses pembakaran bahan bakar), maka
motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan, yaitu motor pembakaran
luar dan motor pembakaran dalam.
Pada motor pembakaran luar, proses pembakaran bahan bakar
terjadi di luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran
digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar
tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui
media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga mekanik.
Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.
1
Sedangkan pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran
bahan bakar terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil
pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya
pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.
Motor bensin termasuk motor pembakaran dalam jenis spark
ignition engine (mesin dengan penyalaan busi). Pada motor bensin, yang
dihisap masuk kedalam silinder adalah campuran udara dan bahan bakar,
maka sebelum terjadi pembakaran suhu gas didalam silinder tidak boleh
terlalu tinggi. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya detonasi
dan pembakaran sendiri (self ignition). Oleh sebab itu perbandingan
kompresi pada mesin biasanya dibatasi dibawah 10.
Dari segi termodinamis, secra teoretis, siklus motor bensin adalah
siklus volume konstan, yaitu proses pemasukan kalor berlangsung pada
volume konstan. Namun dalam kenyataannya terjadi penyimpangan dari
siklus tersebut.
Perhitungan secara teori pada siklus ideal sebagaimana gambar
berikut adalah diagram tekanan-volume (P-V) siklus ideal motor 4 langkah
volume tetap (siklus Otto).
Gambar 1.1 Siklus Otto
2
0-1 Langkah isap,
1-2 Langkah pemampatan (kompresi)
2-3 Pembakaran secara cepat yang menghasilkan
pemanasan gas pada volume konstan,
3-4 Langkah ekspansi gas panas,
4-1 Turunnya tekanan secara tiba-tiba karena dibukanya
katup buang,
1-0 Langkah gas buang.
DIESEL, RUDOLF adalah insinyur Jerman yang mengembangkan
sistem pembakaran dalam. Bahan bakar yang digunakan untuk mesin ini
adalah solar. Karena berbentuk sederhana dan harganya tergolong
murah, maka mesin diesel banyak dipakai dalam bidang industri
(generator) dan otomotif (bus, truk, sedan) dan transportasi laut (kapal).
Bagian-bagian motor dapat dipisahkan menjadi dua yakni bagian
yang bergerak dan bagian yang tak bergerak. Sistem yang ada pada
sebuah motor terdiri dari sistem bahan bakar, sistem pelumasan, dan
sistem pendingin. Motor dibedakan dari proses kerjanya yaitu motor
empat langkah dan motor dua langkah. Pembakaran terjadi tanpa
penyalaan oleh busi, melainkan hanya akibat kompresi mesin saja. Bahan
bakar yang digunakan juga berbeda, yaitu bahan bakar yang mempunyai
bentuk molekul panjang sehingga sangat sensitif terhadap tekanan tinggi
dan mudah terbakar sendiri bila bercampur dengan udara tekanan tinggi.
Bahan bakar ini disebut minyak diesel atau solar. Motor bakar semacam
ini disebut sebagai mesin diesel (compression ignition engine). Mesin
ini dipatenkan pada tahun 1892, yang terdiri dari mesin diesel dengan tipe
4 langkah atau 2 langkah dengan efisiensi yang bias mencapai sekitar
40%.
Mesin diesel mengalami sebuah siklus yang terdiri dari
pemanfaatan udara di ruang bakar, injeksi bahan bakar, pembakaran,
3
pemuaian gas-gas panas (langkah tenaga), dan pembuangan sisa-sisa
gas buang. Siklus ini kemudian dimulai lagi dengan pengisian baru. Untuk
memasukan bahan bakar digunakan pompa bertekanan tinggi. Saat
penginjeksian harus tepat, demikian pula jumlah bahan bakarnya. Hal ini
yang menyebabkan komponen-komponen injektor menjadi mahal.
Gambar diagram tekanan-volume (P-V) siklus ideal motor 4
langkah tekanan tetap (siklus diesel)
Gambar 1.2 Siklus Diesel
0-1 Langkah isap,
1-2 Langkah pemampatan (kompresi)
2-3 Pembakaran yang menghasilkan pemanasan gas
pada tekanan konstan,
3-4 Langkah ekspansi gas panas,
4-1 Turunnya tekanan secara tiba-tiba karena dibukanya
katup buang,
1-0 Langkah gas buang.
Asumsi yang digunakan pada siklus diesel ini sama dengan pada
siklus Otto, kecuali langkah penambahan panas. Pada siklus diesel
langkah 2-3 merupakan penambahan panas pada tekanan konstan.
4
Perbedaan motor bensin dan motor diesel:
1. Gas yang diisap pada langkah motor bensin adalah campuran
antara bahan bakar dan udara, sedangkan pada motor diesel
adalah udara murni.
2. Bahan bakar pada motor bensin terbakar oleh loncatan bunga api
busi, sedangkan pada motor diesel oleh suhu kompresi tinggi.
3. Motor bensin menggunakan busi sedangkan motor diesel
menggunakan injektor (Nozzle)
Kelebihan dan kekurangan antar motor bensin dan motor diesel:
Kelebihan:
Getaran motor bensin lebih halus juga pada ukuran dan kapasitas
yang sama mesin motor bensin lebih ringan.
Kekurangan:
Motor bensin tidak tahan bekerja terus-menerus dalam waktu yang
lama, sedangkan diesel sebaliknya.
Motor bensin peka pada suhu yang tinggi terutama komponen
sistem pengapiannya, sedangkan motor diesel tahan bekerja pada
suhu yang tinggi.
Bahan bakar bensin harus bermutu baik kaena peka terhadap
bahan bakar, beda dengan motor diesel hamper dapat
menggunakan bahan bakar dari berbagai jenis dan mutu. Baik
motor bensin dan motor diesel keduanya bekerj dengan proses 4
tak dan 2 tak.
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Tujuan percobaan
Tujuan praktikum ini adalah untuk menguji kerja motor bensin
dalam bentuk genset yang meliputi:
1. Konsumsi bahan bakar sebagai daya output
2. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai daya output
3. Effisiensi sebagai daya output
2.2. Landasan Teori
Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesin kalor, yaitu mesin
yang mengubah energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau
mengubah tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis. Energi
diperoleh dari proses pembakaran, proses pembakaran juga mengubah
energi tersebut yang terjadi didalam dan diluar mesin kalor.
Gambar 2.1. Motor Bakar Torak
(Sumber: http://ilmuteknik-kurniatullah.blogspot.com/2009/10/siklus-motor-
bakar.html)
6
Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa
silinder. Salah satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung
terjadinya pembakaran pada motor bakar. Tenaga panas yang dihasilkan
dari pembakaran diteruskan torak ke batang torak, kemudian diteruskan
ke poros engkol yang mana poros engkol nantinya akan diubah menjadi
gesekan putar.
Motor bakar terbagi menjadi 2 (dua) jenis utama, yaitu motor diesel
dan motor bensin. Perbedaan umum terletak pada sistem penyalaan.
Penyalaan pada motor bensin terjadi karena loncatan bunga api listrik
yang dipercikan oleh busi atau juga sering disebut juga spark ignition
engine. Sedangkan pada motor diesel penyalaan terjadi karena kompresi
yang tinggi di dalam silinder kemudian bahan bakar disemprotkan oleh
nozzle atau juga sering disebut juga Compression Ignition Engine.
2.2.1. Klasifikasi Motor Bakar
Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam. Adapun
klasifikasi motor bakar adalah sebagai berikut :
1. Berdasarkan Sistem Pembakarannya
a. Mesin pembakaran dalam
Mesin pembakaran dalam atau sering disebut sebagai
Internal Combustion Engine (ICE), yaitu dimana proses
pembakarannya berlangsung di dalam motor bakar itu sendiri
sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi
sebagai fluida kerja.
b. Mesin pembakaran luar
Mesin pembakaran luar atau sering disebut sebagai
Eksternal Combustion Engine (ECE) yaitu dimana proses
pembakarannya terjadi di luar mesin, energi termal dari gas
hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin.
7
2. Berdasarkan Sistem Penyalaan
a. Motor bensin
Motor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor
tersebut dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi
menghasilkan loncatan bunga api listrik yang membakar
campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung
disebut spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar
dengan udara ini menghasilkan daya. Di dalam siklus otto
(siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai
pemasukan panas pada volume konstan.
b. Motor diesel
Motor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda
dengan motor bensin. Proses penyalaannya bukan
menggunakan loncatan bunga api listrik. Pada waktu torak
hampir mencapai titik TMA bahan bakar disemprotkan ke dalam
ruang bakar sehingga terjadi pembakaran pada ruang bakar
pada saat udara udara dalam silinder sudah bertemperatur
tinggi. Persyaratan ini dapat terpenuhi apabila perbandingan
kompresi yang digunakan cukup tinggi, yaitu berkisar 12-25.
2.2.2. Sistem Kerja Motor Bakar
1. Motor bensin 4 langkah
Motor bensin empat langkah adalah motor yang setiap
satu kali pembakaran bahan bakar memerlukan 4 langkah dan 2
kali putaran poros engkol. Adapun prinsip kerja motor 4 langkah
dapat dilihat pada gambar 2.2.
8
Gambar 2.2. Skema Gerakan Torak 4 langkah
(Sumber: http://sparepartmotorarif.blogspot.com/2012/03/mesin-motor.html)
Langkah isap:
1. Torak bergerak dari TMA ke TMB.
2. Katup masuk terbuka, katup buang tertutup.
3. Campuran bahan bakar dengan udara yang telah tercampur
didalam karburator masuk kedalam silinder melalui katup
masuk.
4. Saat torak berada di TMB katup masuk akan tertutup.
Langkah kompresi:
1. Torak bergerak dari TMB ke TMA.
2. Katup masuk dan katup buang kedua-duanya tertutup
sehingga gas yang telah diisap tidak keluar pada waktu
ditekan oleh torak yang mengakibatkan tekanan gas akan
naik.
3. Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA busi
mengeluarkan bunga api listrik.
9
4. Gas bahan bakar yang telah mencapai tekanan tinggi
terbakar.
5. Akibat pembakaran bahan bakar, tekanannya akan naik
menjadi kira-kira tiga kali lipat.
Langkah kerja / ekspansi:
1. Saat ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup.
2. Gas terbakar dengan tekanan yang tinggi akan mengembang
kemudian menekan torak turun kebawah dari TMA ke TMB.
3. Tenaga ini disalurkan melalui batang penggerak, selanjutnya
oleh poros engkol diubah menjadi gerak rotasi.
Langkah pembuangan:
1. Katup buang terbuka, katup masuk tertutup.
2. torak bergerak dari TMB ke TMA.
3. Gas sisa pembakaran terdorong oleh torak keluar melalui
katup buang.
2. Motor Bensin 2 Langkah
Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses
pembakarannya lebih sederhana dari motor 4 langkah yaitu
dilakukan pada satu kali putaran poros engkol yang berakibat
dua kali langkah piston. Adapun prinsip kerja motor 2 langkah
dapat dijelaskan pada gambar 2.3.
10
Intake & Transfer Compression & Power
Gambar 2.3. Skema Gerakan Torak 2 Langkah
(Sumber: http://nanozr.co.id/article/cara-kerja-mesin-2-tak)
Langkah Isap dan Penyaluran
1. Campuran bahan bakar dan udara dihisap masuk ke dalam
rumah engkol akibat tekanan vakum yang terjadi pada saat
piston bergerak ke atas.
2. Pada saat mendekati posisi titik mati bawah (TMB), saluran
masuk terbuka dan campuran bahan bakar dan udara masuk
ke dalam silinder.
3. Pada saat yang sama masuknya campuran bahan bakar dan
udara tersebut mendorong sisa hasil pembakaran keluar
melalui saluran pengeluaran pada sisi yang berlawanan dari
lubang pemasukan.
Langkah Tekan dan Kerja
1. Selanjutnya piston bergerak ke atas dan menekan campuran
bahan bakar dan udara.
2. Pada saat yang sama terjadi langkah masuk yang berikutnya
di bagian bawah piston.
11
3. Pada saat mendekati posisi titik mati atas busi akan menyala
dan menyundut campuran bahan bakar dan udara sehingga
terjadi ledakan yang mendorong piston ke bawah.
2.2.3. Proses Pembakaran
Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau
reaksi persenyawaan bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan dengan
temperaturnya lebih besar dari titik nyala. Mekanisme pembakarannya
sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran
dimana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen
yang dapat membentuk produk yang berupa gas.
Untuk memperoleh daya maksimum dari suatu operasi hendaknya
komposisi gas pembakaran dari silinder (komposisi gas hasil pembakaran)
dibuat seideal mungkin, sehingga tekanan gas hasil pembakaran bisa
maksimal menekan torak dan mengurangi terjadinya detonasi. Komposisi
bahan bakar dan udara dalam silinder akan menentukan kualitas
pembakaran dan akan berpengaruh terhadap performance mesin dan
emisi gas buang. Sebagaimana telah diketahui bahwa bahan bakar bensin
mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen.
Terdapat 3 (tiga) teori mengenai pembakaran hidrogen tersebut
yaitu :
a. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum
karbon bergabung dengan oksigen.
b. Karbon terbakar lebih dahulu daripada hidrogen.
c. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen
dan membentuk senyawa (hidrolisasi) yang kemudian dipecah
secara terbakar.
Dalam sebuah mesin terjadi beberapa tingkatan pembakaran yang
digambarkan dalam sebuah grafik dengan hubungan antara tekanan dan
12
perjalanan engkol. Berikut adalah gambar dari grafik tingkatan
pembakaran :
Gambar 2.4. Tingkat pembakaran dalam sebuah mesin(Sumber: http://www.asrori.com/2011/10/proses-pembakaran-pada-
mesin.html)
Proses atau tingkatan pembakaran dalam sebuah mesin terbagi
menjadi empat tingkat atau periode yang terpisah. Periode-periode
tersebut adalah :
1. Keterlambatan pembakaran (Delay Periode)
Periode pertama dimulai dari titik 1 yaitu mulai
disemprotkannya bahan bakar sampai masuk kedalam silinder, dan
berakhir pada titik 2. perjalanan ini sesuai dengan perjalanan
engkol sudut a. Selama periode ini berlangsung tidak terdapat
kenaikan tekanan yang melebihi kompresi udara yang dihasilkan
oleh torak, dan selanjutnya bahan bakar masuk terus menerus
melalui nosel.
2. Pembakaran cepat
Pada titik 2 terdapat sejumlah bahan bakar dalam ruang
bakar, yang dipecah halus dan sebagian menguap kemudian siap
13
untuk dilakukan pembakaran. Ketika bahan bakar dinyalakan yaitu
pada titik 2, akan menyala dengan cepat yang mengakibatkan
kenaikan tekanan mendadak sampai pada titik 3 tercapai. Periode
ini sesuai dengan perjalanan sudut engkol b. yang membentuk
tingkat kedua.
3. Pembakaran Terkendali
Setelah titik 3, bahan bakar yang belum terbakar dan bahan
bakar yang masih tetap disemprotkan (diinjeksikan) terbakar pada
kecepatan yang tergantung pada kecepatan penginjeksian serta
jumlah distribusi oksigen yang masih ada dalam udara pengisian.
Periode inilah yang disebut dengan periode terkendali atau disebut
juga pembakaran sedikit demi sedikit yang akan berakhir pada titik
4 dengan berhentinya injeksi. Selama tingkat ini tekanan dapat
naik, konstan ataupun turun. Periode ini sesuai dengan pejalanan
engkol sudut c, dimana sudut c tergantung pada beban yang
dibawa beban mesin, semakin besar bebannya semakin besar c.
4. Pembakaran pasca (after burning)
Bahan bakar sisa dalam silinder ketika penginjeksian berhenti
dan akhirnya terbakar. Pada pembakaran pasca tidak terlihat pada
diagram, dikarenakan pemunduran torak mengakibatkan turunnya
tekanan meskipun panas ditimbulkan oleh pembakaran bagian
akhir bahan bakar.
Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa tidak akan terjadi
gejala apabila memungkinkan untuk proses hidrolisasi. Hal ini
hanya akan terjadi bila pencampuran pendahuluan antara bahan
bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup sehingga
memungkinkan masuknya oksigen ke dalam molekul hidrokarbon.
14
Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik
maka terjadi proses cracking dimana akan menimbulkan asap.
Pembakaran semacam ini disebut pembakaran tidak sempurna.
Ada 2 (dua) kemungkinan yang terjadi pada pembakaran mesin
bensin, yaitu :
a. Pembakaran normal
Pembakaran normal terjadi bila bahan bakar dapat terbakar
seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki.
Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai
pada saat terjadinya loncatan bunga api pada busi, kemudian api
membakar gas bakar yang berada di sekitarnya sehingga semua
partikelnya terbakar habis. Di dalam pembakaran normal,
pembagian nyala api terjadi merata di seluruh bagian. Pada
keadaan yang sebenarnya pembakaran bersifat komplek, yang
mana berlangsung pada beberapa phase. Dengan timbulnya
energi panas, maka tekanan dan temperatur naik secara
mendadak, sehingga piston terdorong menuju TMB.
b. Pembakaran tidak normal
Pembakaran tidak normal terjadi bila bahan bakar tidak ikut
terbakar atau tidak terbakar bersamaan pada saat dan keadaan
yang dikehendaki. Pembakaran tidak normal dapat menimbulkan
detonasi (knocking) yang memungkinkan timbulnya gangguan
dan kesulitan-kesulitan pada motor bakar bensin. Fenomena-
fenomena yang menyertai pembakaran tidak sempurna,
diantaranya :
1. Detonasi
Seperti telah diterangkan sebelumnya, pada peristiwa
pembakaran normal api menyebar keseluruh bagian ruang
bakar dengan kecepatan konstan dan busi berfungsi sebagai
15
pusat penyebaran. Dalam hal ini gas baru yang belum
terbakar terdesak oleh gas yang sudah terbakar, sehingga
tekanan dan suhunya naik sampai mencapai keadaan hampir
terbakar. Jika pada saat ini gas tadi terbakar dengan
sendirinya, maka akan timbul ledakan (detonasi) yang
menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan
(knocking noise).
2. Hal-hal yang menyebabkan terjadinya detonasi
Pada lapisan yang telah terbakar akan berekspansi.
Pada kondisi lapisan yang tidak homogen, lapisan gas tadi
akan mendesak lapisan gas lain yang belum terbakar,
sehingga tekanan dan suhunya naik. Bersamaan dengan
adanya radiasi dari ujung lidah api, lapisan gas yang terdesak
akan terbakar tiba-tiba. Peristiwa ini akan menimbulkan
letupan mengakibatkan terjadinya gelombang tekanan yang
kemudian menumbuk piston dan dinding silinder sehingga
terdengarlah suara ketukan (knocking) yaitu yang disebut
dengan detonasi. Hal-hal yang menyebabkan terjadinya
detonasi antara lain sebagai berikut :
a) Perbandingan kompresi yang tinggi, tekanan kompresi,
suhu pemanasan campuran dan suhu silinder yang tinggi.
b) Masa pengapian yang cepat.
c) Putaran mesin rendah dan penyebaran api lambat.
d) Penempatan busi dan konstruksi ruang bakar tidak tepat,
serta jarak penyebaran api terlampau jauh.
Proses terjadinya detonasi dapat ditunjukkan pada
gambar 2.5 dibawah :
16
Gambar 2.5. Proses terjadinya detonasi
(Sumber: http://www.asrori.com/2011/10/proses-pembakaran-pada-
mesin.html)
Gambar di atas menjelaskan bahwa detonasi (knocking)
terjadi karena bahan bakar terbakar sebelum waktunya. Hal ini
terjadi pada saat piston belum mencapai posisi pembakaran,
tetapi bahan bakar telah terbakar lebih dahulu.
2.2.4. Bahan Bakar
Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat terbakar
misalnya: kertas, kain, batubara, minyak tanah, bensin, dan sebagainya.
Untuk melalukan pembakaran diperlukan 3 (tiga) unsur, yaitu :
a. Bahan bakar
b. Udara
c. Suhu untuk memulai pembakaran
Kriteria utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan
digunakan dalam motor bakar adalah sebagai berikut:
a. Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus secepat
mungkin dan panas yang dihasilkan harus tinggi.
b. Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan endapan
atau deposit setelah pembakaran karena akan menyebabkan
kerusakan pada dinding silinder.
17
c. Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas
ke atmosfer.
2.2.5. Bahan Bakar Bensin (Premium)
Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari
penyulingan minyak bumi yang diberi zat tambahan atau aditif, yaitu Tetra
Ethyl Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena
(C8H18).
Premium adalah bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat
adanya zat pewarna tambahan. Premium pada umumnya digunakan
untuk bahan bakar 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, dan mempunyai titik
didih 300C-2000C. Adapun rumus kimia untuk pembakaran pada bensin
premium adalah sebagai berikut:
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
Pembakaran diatas diasumsikan semua bensin terbakar dengan
sempurna. Komposisi bahan bakar bensin, yaitu :
a. Bensin (gasoline) C8H18
b. Berat jenis bensin 0,65-0,75
c. Pada suhu 400 bensin menguap 30-65%
d. Pada suhu 1000 bensin menguap 80-90%
(Sumber: Encyclopedia Of Chemical Technologi, Third Edition, 1981:
399).
Bensin premium mempunyai sifat anti ketukan yang baik dan dapat
dipakai pada mesin kompresi tinggi pada saat semua kondisi. Sifat-sifat
penting yang diperhatikan pada bahan bakar bensin adalah
a) Kecepatan menguap (volatility)
b) Kualitas pengetukan (kecenderungan berdetonasi)
c) Kadar belerang
18
d) Titik beku
e) Titik nyala
f) Berat jenis
2.3. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam praktikum ini adalah: generator
set, bola lampu dan berbagai peralatan ukur yang disusun dalam panel.
1. Generator set yang digunakan memiliki spesifikasi:
Merk : KRISBOW GENERATOR
Tipe : gasoline Generator 2,7 Kw
No. Seri : 09110360314
Kode Barang : KW – 26 - 03
Daya Output Max : 2,7 KW
Daya Penggerak Generator : 6,5 HP
Bahan Bakar : Gasoline
Voltase Generator : 220 Volt
2. Bola lampu yang digunakan sebanyak 7 buah dengan daya
masing-masing 200 Watt dan tegangan 220 Volt.
3. Busi yang digunakan yaitu merek NGK BP5ES.
4. Peralatan ukur yang digunakan: Multitester, gelas ukur, stop-
watch dan tachometer.
19
Gambar 2.6. Skema alat yang digunakan dalam praktikum motor bensin
Keterangan:
1. Lampu
2. Saklar
3. Ampere meter
4. Volt meter
5. Handle (saklar pemutus)
6. Gelas ukur
7. Filter bahan bakar
8. Generator
20
2.4. Prosedur Percobaan
a. Pemeriksaan awal
1. Pemeriksaan bahan bakar di dalam gelas ukur, tambahkan
bahan bakar bilamana diperlukan.
2. Periksa alat-alat ukur, yaitu voltmeter, amperemeter,
laporkan ke petugas bilamana terjadi kerusakan.
3. Periksa lampu-lampu beban.
b. Prosedur pengambilan data
1. Isi gelas ukur besar dengan bensin murni.
2. Matikan semua saklar lampu beban.
3. Hidupkan generator set.
4. Tunggu beberapa saat (kira-kira 5 menit), agar mesin panas.
5. Hidupkan stopwatch.
6. Catat kuat arus, tegangan dan putaran genset.
7. Tunggu hingga bahan bakar di dalam gelas ukur turun
sampai 1 strip (10 cc).
8. Matikan stopwatch, catat penunjukan waktu di stopwatch.
9. Ulangi langkah 5 s/d 8 sebanyak 3 kali.
10. Tutup saklar beban.
11. Tunggu beberapa saat hingga putaran stabil.
12. Lakukan prosedur seperti pada langkah 5 s/d 8.
13. Lakukan prosedur seperti pada langkah 10 s/d 12 dengan
berturut-turut menutup 2 s/d 10 saklar.
14. Ulangi lagi langkah percobaan di atas dengan beban mulai 7
lampu sampai tak berbeban.
15. Bila telah selesai, matikan mesin dan kosongkan gelas ukur.
16. Catat data percobaan dengan format seperti pada lampiran.
21
BAB III
HASIL PENGUJIAN
3.1. Hasil Percobaan
Tabel 3.1 Data Hasil Pengujian Mesin Bensin
Jumlah BebanLampu
Arus Listrik(Ampere)
Tegangan(Volt)
Waktu(Sekon)
Putaran(rpm)
0
0 223 243,91 3163
0 223 243,91 3159
0 223 243,91 3160
10,97 224 267 3153
0,97 224 267 3149
0,97 224 267 3152
1.85 223 249,57 3145
2 1,84 223 249,57 3142
1,85 223 249,57 3144
2,75 223 241,85 3133
3 2,75 223 241,85 3135
2,75 223 241,85 3132
3,65 222 213,28 3122
4 3,65 223 213,28 3119
3,65 223 213,28 3118
4,49 222 240,41 3103
5 4,5 222 240,41 3095
4,5 222 240,41 3090
5,33 221 190,96 3087
6 5,33 221 190,96 3083
5,34 221 190,96 3074
6,18 221 170,74 3060
7 6,18 221 170,74 3061
6,18 221 170,74 3053
22
3.2. Analisis Data
Perhitungan Besaran-Besaran dan Konstanta
Daya Output adalah daya yang dihasilkan oleh generator, dicari
dengan persamaan:
Pout = E x I (watt) ....................................................................(4-1)
Dengan:
E : tegangan listrik generator (volt)
I : kuat arus (ampere)
Daya input adalah daya yang dihasilkan dari pembakaran bahan
bakar, dicari dengan persamaan:
Pin = QbρbCb (watt) ..................................................................(4-2)
Dengan:
Qb : debit aliran bensin (m3/s)
ρb : massa jenis bensin (750 kg/m3)
Cb : nilai kalor bensin (40.000.000 J/kg)
Debit aliran bahan bakar dicari berdasarkan waktu yang
diperlukan untuk pemakaian bahan bakar sebanyak 10 cc pada gelas
ukur, atau:
Q b= 25∆ t
10-6 m3
s……………………………………………...…(4-3)
Atau,
Q b= 25∆ t
cm3
s…………………………………………….……...(4-4)
Dengan ∆t adalah waktu yang diperlukan untuk penurunan 10 cc
bahan bakar per sekon.
Efisiensi dicari dengan persamaan:
η = Pout
P in
…………………………………………………………… (4-5)
23
Konsumsi bahan bakar:
SFC = Q b
Pout
cm3 /J………………………………………………(4-6)
Dengan:
Qb : debit aliran bahan bakar (cm3/s)
3.3.Hasil Pengolahan Data
Untuk Beban Lampu 0
Jumlah beban
lampu
Arus listrik
(ampere)
Tegangan
(volt)
Waktu
(sekon)
Putaran
(rpm)
0
0 223 243,91 3163
0 223 243,91 3159
0 223 243,91 3160
Diketahui : waktu rata-rata = trata-rata = 243,91 sekon
Kuat arus listrik rata-rata = Irata-rata = 0 ampere
Tegangan listrik generator = Erata-rata = 223 volt
Pemakaian bahan bakar yang digunakan adalah 10 cc
Ditanyakan : Daya output (Pout)
Daya input (Pin)
Efisiensi (η)
Konsumsi bahan bakar (SFC)
Jawab : Pout = E × I
Pout = 223 volt × 0 ampere
Pout = 0 watt
Q b = 50∆ t
10 -6 m3
satau Q b =
50∆ t
cm3
s
Q b = 50243,91
10-6 m3
s atau Q b =
50243,91
cm3
s
24
Q b = 2,04 .10 -7 m3
s atau Qb = 0 ,204
cm3
s
P in = Qb ×ρb × Cb
P in = 2,04 .10 -7 m3
s × 750
kgm3 × 40.000.000
Jkg
P in = 6120 watt
η = Pout
P in
η = 06120 watt
η = 0≈ 0%
SFC = Q b
Pout
cm3
J
SFC = 0 ,2040
cm3
J
SFC = ∞ ( tak terhingga )cm3
J
Perincian/detail perhitungan selanjutnya untuk beban 0 lampu
hingga 7 lampu dapat dilihat pada tabel 3.2.
25
Tabel 3.2 Hasil Perhitungan
Jumlah beban
∆PutaranMesin(rpm)
∆t ∆l ∆ECb
(J/Kg)Ρb (kg/m3)
P out(watt)
Qb(m3/s)
P ln(watt)
SFC(cm3/s)
Efisiensi(%)
0 3160,67 243,91 0 223 40.000.000 750 0 2,04 x 10−7 6120 ∞ 0
1 3151,33 267 0,97 224 40.000.000 750 217,28 1,87 x 10−7 5610 0,00086 3,87
2 3143,66 249,57 1,84 223 40.000.000 750 410,32 2 x 10−7 6010,33 0,00048 6,82
3 3133,33 241,85 2,75 223 40.000.000 750 613,25 2,06 x 10−7 6202,19 0,00033 9,88
4 3119,66 213,28 3,65 222 40.000.000 750 810,3 2,34 x 10−7 7033 0,00028 11,52
5 3096 240,41 4,5 222 40.000.000 750 999 2,07 x 10−7 6239,34 0,000207 16,01
6 3081 190,96 5,33 221 40.000.000 750 1177,93 2,61 x 10−7 7855 0,00022 14,99
7 3058 170,74 6,18 221 40.000.000 750 1365,78 2,92 x 10−7 8785 0,00021 15,5
26
3.4.Grafik
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
1.231.34
1.4 1.41 1.45
1.48
1.51.57
1.6
f(x) = 0.000225365574143492 x + 1.27231485897015R² = 0.956019673957114
Grafik Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar (Qb)dengan Daya Output (Pout)
Pout (Watt)
Qb
(x 1
0-7
m3)
27
Grafik3.1. Hubungan antara Konsumsi Bahan Bakar (Qb)dengan Daya Output (Pout)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000
1
2
3
4
5
6
7
6.584
3.555
2.356
1.866
1.5461.333
1.218
1.119
f(x) = 832.852802815903 x -̂0.913925477309129R² = 0.998703889969424
Grafik Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) dengan Daya Output (Pout)
Pout (Watt)
SFC
(x 1
0-5
cm3/
J)
Grafik 3.2. Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) dengan Daya Output (Pout)
28
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
00.05
0.0930000000000002
0.141
0.178 0.215
0.25 0.273
0.3f(x) = 0.000379329102249985 x^0.921577186743845R² = 0.998816456443665f(x) = 0.000208731731044008 x + 0.00929987192211412R² = 0.995514015854453
Grafik Hubungan Antara Efisiensi dengan Daya Output (Pout)
Pout (Watt)
Efisie
nsi
Grafikr 3.3. Hubungan Antara Efisiensi dengan Daya Output (Pout)
29
BAB IV
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
4.1. Pembahasan
Percobaan kali ini adalah percobaan untuk menguji unjuk kerja
motor bensin dalam bentuk generator set dengan daya output maksimal
sebesar kurang lebih 3 kilo watt dan tegangan 220 volt.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui konsumsi bahan bakar,
konsumsi bahan bakar spesifik, daya output, dan efisiensi dari generator
set tersebut dengan menggunakan 7 buah lampu sebagai pembebanan.
Masing-masing lampu memiliki daya 200 watt dan tegangan 220 volt.
Pengujian dilakukan sebanyak dua puluh satu kali atau tiga kali
setiap pembebanan lampu, dimulai dari tanpa beban (0 lampu) sampai
pembebanan 7 lampu. Hasilnya adalah sebagai berikut:
Untuk pembebanan 0 lampu dengan waktu (trata-rata)243,91 detik,
tegangan (Erata-rata) 223 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 0 ampere, diperoleh
konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 2,04.10-7 m3/s, konsumsi bahan
bakar spesifik (SFC) tak terhingga,daya input (Pin) sebesar 6120 watt,
daya output (Pout) sebesar 0 watt, dan efisiensi sebesar 0.
Untuk pembebanan 1 lampu dengan waktu (trata-rata)267 detik, tegangan
(Erata-rata) 224 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 0,97 ampere, diperoleh
konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 1,87.10-7 m3/s, konsumsi bahan
bakar spesifik (SFC) 0,00086 cm3/J,daya input (Pin) sebesar 5610 watt,
daya output (Pout) sebesar 217,28 watt, dan efisiensi sebesar 3,87 %.
Untuk pembebanan 2 lampu dengan waktu (trata-rata)249,57 detik,
tegangan (Erata-rata) 223 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 1,84 ampere,
diperoleh konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 2 .10-7 m3/s, konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) 0,00048 cm3/J,daya input (Pin) sebesar
30
6010,33 watt, daya output (Pout) sebesar 410,32 watt, dan efisiensi
sebesar 6,82 %.
Untuk pembebanan 3 lampu dengan waktu (trata-rata)241,85 detik,
tegangan (Erata-rata) 223 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 2,75 ampere,
diperoleh konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 2,06.10-7 m3/s, konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) 0,00033 cm3/J,daya input (Pin) sebesar
6202,19 watt, daya output (Pout) sebesar 613,25 watt, dan efisiensi
sebesar 9,88 %.
Untuk pembebanan 4 lampu dengan waktu (trata-rata)213,28 detik,
tegangan (Erata-rata) 222 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 3,65 ampere,
diperoleh konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 2,34 .10-7 m3/s, konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) 0,00028 cm3/J,daya input (Pin) sebesar
7033 watt, daya output (Pout) sebesar 810,3 watt, dan efisiensi sebesar
11,52 %.
Untuk pembebanan 5 lampu dengan waktu (trata-rata)240,41 detik,
tegangan (Erata-rata) 222 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 4,5 ampere, diperoleh
konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 2,07 .10-7 m3/s, konsumsi bahan
bakar spesifik (SFC) 0,000207 cm3/J,daya input (Pin) sebesar 6239,34
watt, daya output (Pout) sebesar 999 watt, dan efisiensi sebesar 16,01
%.
Untuk pembebanan 6 lampu dengan waktu (trata-rata)190,96 detik,
tegangan (Erata-rata) 221 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 5,33 ampere,
diperoleh konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 2,61 .10-7 m3/s, konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) 0,00022 cm3/J,daya input (Pin) sebesar
7855,04 watt, daya output (Pout) sebesar 1177,93 watt, dan efisiensi
sebesar 14,99 %.
Untuk pembebanan 7 lampu dengan waktu (trata-rata)170,74 detik,
tegangan (Erata-rata) 221 volt, dan kuat arus (Irata-rata) 6,18 ampere,
diperoleh konsumsi bahan bakar (Qb) sebesar 2,92 .10-7 m3/s, konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) 0,00021 cm3/J,daya input (Pin) sebesar
31
8785,28 watt, daya output (Pout) sebesar 1365,78 watt, dan efisiensi
sebesar 15,5 %.
Dari data grafik diperoleh untuk hubungan antara konsumsi bahan
bakar (Qb) dengan daya output (Pout) terlihat bahwa semakin besar nilai Qb
maka akan semakin besar pula nilai Pout sampai pada batas yang telah
dihitung. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa semakin besar bahan
bakar yang dikonsumsi generator, maka akan semakin besar juga daya
yang dihasilkan.
Untuk grafik hubungan antara efisiensi motor bensin dengan daya
output (Pout) terlihat bahwa makin besar nilai efisiensi maka akan semakin
besar pula nilai Pout, artinya nilai efisiensi berbanding lurus dengan
nilaiPoutsampai pada batas yang telah dihitung.
Sedangkan untuk grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar
spesifik (SFC) dengan daya output (Pout) terlihat bahwa makin besar nilai
SFC maka akan semakin kecil nilai Pout, artinya nilai SFC berbanding
terbalik dengan nilaiPout sampai pada batas yang telah dihitung.
4.2. Kesimpulan
Dari praktikum ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut.
1. Semakin besar nilai konsumsi bahan bakar (Qb) maka akan
semakin besar pula nilai daya outputnya (Pout). Artinya nilai Qb
berbanding lurus dengan nilai Pout.
2. Semakin besar nilai efisiensi maka akan semakin besar pula
nilai daya outputnya (Pout), artinya nilai efisiensi berbanding
lurus dengan nilai Pout sampai pada batas yang telah dihitung.
3. Semakin besar nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
maka akan semakin kecil nilai daya outputnya (Pout), artinya
nilai SFC berbanding terbalik dengan nilai Pout sampai pada
batas yang telah dihitung.
32
BAB V
PENUTUP
5.1. Saran
Saran untuk praktikum ini antara lain.
1. Sebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan harus
menguasai materi praktikum.
2. Praktikan harus teliti dalam pengambilan data agar dalam
perhitungan diperoleh data yang lebih akurat.
3. Sebelum melakukan praktikum sebaiknya alat diperiksa terlebih
dahulu.
4. Berhati-hatilah saat melakukan praktikum untuk menghindari
hal-hal yang tidak diinginkan.
33