Unjuk Kerja Mesin Motor Honda Vario CBS 2011 Dengan Menggunakan Bioethanol DariTetes Tebu Sebagai Campuran Premium Dengan Octane Booster

M. Ajib Zakaria085524207

ABSTRAK

Peningkatan jumlah kendaraan bermotor saat ini mengakibatkan pemakaian bahan bakarminyak bumi semakin meningkat. Peningkatan pemakaian bahan bakar minyak bumi maka akanmenyebabkan krisis energi. Krisis energi ini menyebabkan manusia beralih pola pikir untuklebih mengintensifkan penelitian dan penggunaan dari energi yang tidak dapat diperbarui keenergi yang dapat diperbarui. Salah satu sumber energi yang dapat diperbarui tersebut adalahberasal dari biomass yang diproses menjadi bioethanol. Campuran bioethanol dan premiumbelum cukup untuk menaikkan angka oktan karena di era saat ini tuntutan kebutuhan bahanbakar dengan nilai angka oktan tinggi untuk meningkatkan unjuk kerja mesin semakinmeningkat. Salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan tersebut, maka perlu penambahanoctane booster untuk meningkatkan nilai oktan. Variasi yang digunakan pada penelitian iniadalah variasi biopremium 0, E5, E10, E15, dan E20 dan variasi penambahan 0.05% dan 0.08%octane bosster. Dalam penelitian ini menggunakan bioethanol dari tetes tebu dan octanebooster merk Preston octane booster. Data yang diperoleh dari hasil eksperimen dimasukkan kedalam tabel dan ditampilkan dalam bentuk grafik yang kemudian akan dianalisa dan ditarikkesimpulannya, sehingga dapat diketahui persentase perubahan performa mesin pada HondaVario CBS 2011 yang menggunakan biopremium 0.05% dan 0.08% octane booster. Berdasarkanhasil penelitian dapat disimpulkan bahwa penggunaan bahan bakar 05, E5, E10, E15, dan E200.05% octane booster pada motor Honda Vario CBS tahun 2011 dapat meningkatkan torsi(torque), daya (power), tekanan efektif rata-rata dan menurunkan konsumsi bahan bakarkarena pada biopremium tersebut mengalami peningkatan pada torsi, peningkatan daya,penurunan konsumsi bahan bakar dan peningkatan tekanan efektif rata-rata. Torsi meningkatpada putaran 2000 rpm sebesar 0.52%. Daya meningkat pada putaran 3000 rpm sebesar0.95%. Konsumsi bahan bakar menurun pada putaran 3500 rpm sebesar 24.8%. Tekanan efektifrata-rata meningkat pada putaran 5000 rpm sebesar 3.62%.

Kata kunci : unjuk kerja, pencampuran, bioethanol, premium, octane booster

ABSTRACT

At this time increasing the number of motor vehicles has led to the use of petroleumfuels is increasing. It is certainly very worrying, because the increased use of petroleum fuels, itwill cause an energy crisis. The energy crisis is causing humans to switch mindset to furtherintensify the research and the use of non-renewable energy to renewable energy. One source ofrenewable energy is derived from biomass is processed into bioethanol. Mixture of bioethanoland the premium has not been enough to raise the octane number because in the current erademands a fuel with high octane number value to improve the performance of the engineincreases. One way to meet these needs, it is necessary to increase octane booster to increasethe octane rating. Variations used in this study is a variation bio-premium 0, E5, E10, E15, andE20 and the addition of 0.05% and the variation of 0.08% octane booster. In this study usingbio-ethanol from molasses and octane booster Preston brand octane booster. Data obtainedfrom the experimental results included in tables and displayed in graphical form which will thenbe analyzed and conclusions drawn, so as to know the percentage change in engineperformance at Honda Vario CBS 2011 using an octane booster bio-premium 0.05% and0.08%. Based on the research results can be concluded that the use of fuel 05, E5, E10, E15, and

1

E20 0.05% octane booster at Honda Vario CBS in 2011 to increase the torque, power, theaverage effective pressure and reduce consumption fuel because the fuel is not decreased.Torque increased by 0.52% at 2000 rpm rotation. Power increased by 0.95% at 3000 rpmrotation. Fuel consumption decreased by 24.8% at 3500 rpm rotation. The average effectivepressure increased by 3.62% at 5000 rpm rotation.

Key words: performance, mixing, bioethanol, premium, octane booster.Bahan Bakar dan Pelumas Jurusan TeknikMesin Fakultas Teknik Universitas NegeriSurabaya sehingga dapat meminimalisirpengeluaran dalam proses pemerolehanbioethanol

Tuntutan pabrikan otomotif saat iniialah dapat mengurangi kadar emisi gasbuang dan meningkatkan performa kendaraanpada setiap produknya. Banyak usaha telahdilakukan untuk mendapatkan performamesin yang lebih baik serta emisi gas buangyang ramah terhadap lingkungan. Salah satuusaha untuk mewujudkannya adalah denganmengembangkan kualitas bahan bakar yanghandal. Perkembangan kualitas bahan bakarsaat ini dipengaruhi oleh kemajuan teknologiserta perkembangan yang berkenaan dengankendala lingkungan hidup.

Daya yang dihasilkan oleh suatumotor bakar tergantung dari pembakarancampuran bahan bakar dan udara yang terjadididalam ruang bakar (combustion chamber).Ini bararti semakin baik kualitas dari suatubahan bakar, maka performa yang dihasilkanakan semakin baik pula. Upayameningkatkan efisiensi proses pembakarandalam ruang bakar baik mesin bensin ataupunmesin diesel dilakukan melalui berbagai cara.Salah satunya dengan menambahkan aditifpeningkat angka oktan. Tujuan utama daripenambahan aditif jenis octane booster padabensin adalah untuk menaikkan angka oktandari bensin tersebut. Keuntungan yang dapatdiperoleh dari bensin dengan bilangan oktantinggi adalah bensin tersebut tidak pekaterhadap detonasi.

Presstone Octane Booster adalahsalah satu dari sekian banyak merk aditifjenis octane booster yang dapat dibeli ditoko-toko perlengkapan kendaraan bermotor.Dengan demikian permasalahan masyarakatIndonesia yang memiliki kendaraanberteknologi maju yang dianjurkanmenggunakan bahan bakar bebas timbaldapat terjawab dengan menggunakancampuran premium+bioetanol dengan zat

2aditif oktan booster. Campuran ini dapatmenghasilkan nilai oktan sekisar 93-95

A. PENDAHULUANPada saat ini peningkatan jumlah

kendaraan bermotor mengakibatkanpemakaian bahan bakar minyak bumi semakinmeningkat. Hal tersebut tentu sangatmengkhawatirkan, karena dengan peningkatanpemakaian bahan bakar minyak bumi makacadangan minyak bumi akan semakinberkurang sedangkan kebutuhan akan minyakbumi terus bertambah. Jika pemakaian bahanbakar minyak bumi meningkat sedangkancadangan minyak bumi semakin berkurang,maka akan menyebabkan krisis energi. Krisisenergi ini menyebabkan manusia beralih polapikir untuk lebih mengintensifkan penelitiandan penggunaan dari energi yang tidak dapatdiperbarui ke energi yang dapat diperbarui.Salah satu sumber energi yang dapatdiperbarui tersebut adalah berasal daribiomass yang diproses menjadi bioethanol.

Bioethanol adalah alkohol yangdiproduksi dari tumbuh-tumbuhan denganmenggunakan makroorganisme melalui prosesfermentasi. Penggunaan bioethanol ini jugamerupakan upaya untuk mengurangipenggunaan bahan bakar minyak di Indonesia.Bioethanol merupakan bentuk sumber energialternatif yang menarik untuk dikembangkankarena kelimpahannya di Indonesia dansifatnya yang dapat diperbarui. Bahan bakupembuatan bioethanol mudah didapatkan dandikembangkan di Indonesia yang memilikilahan luas dan subur.

Dalam penelitian ini bioethanol yangdigunakan berbahan dasar tetes tebu karenatanaman tebu memiliki kandungan zatsacharosa (sucrose) sekitar 70-88%, glukosa2-4%, fruktosa 2-4%. ( http://komposisi-tebu.html , diakses 23 Januari 2012). Selain itutanaman tebu juga sangat mudah dijumpai didaerah pulau Jawa, hampir setiap daerah dipulau Jawa terdapat tanaman tebu untukdiproses menjadi gula. Bioethanol dari tetestebu ini diproduksi sendiri di Laboratorium

yang setara pertamax plus. Premiumbersubsidi, yaitu premium dengan nilai oktan88 kemudian ditambahkan bioetanol dan zataditif oktan booster maka angka oktan akannaik menjadi 95.

2. KAJIAN TEORI 1. Bioethanol

Bioethanol merupakan bahan bakarbioethanol (ethyl alcohol dengan rumuskimia C2H5OH) yang diproduksi daribahan bakar nabati. Bioethanolmerupakan suatu cairan bersih yangtidak berwarna, apabila digunakan tidakmenyebabkan polusi lingkungan, danapabila dibakar bioethanol menghasilkangas asam arang (karbon dioksida atauCO2) dan air.

Beberapa karakteristik bahanbakar yang mempengaruhi kerja mesinbensin adalah :1. Bilangan Octane

Bioethanol memiliki angka octaneyang lebih tinggi daripada bensinyaitu research octane 108 dan motoroctane 92. Angka octane pada bahanbakar mesin bensin menunjukkankemampuannya menghindariterbakarnya campuran udara bahanbakar sebelum waktunya.

2. Nilai Kalor Nilai kalor suatu bahan bakarmenunjukkan seberapa besar energiyang terkandung didalamnya. Nilaikalor bioethanol sekitar 67% nilaikalor premium, hal ini karena adanyaoksigen dalam struktur bioethanol

3. Volatility Volatility suatu bahan bakarmenunjukkan kemampuannya untukmenguap. Sifat ini penting, kerenajika bahan bakar tidak cepatmenguap maka bahan bakar akansulit tercampur dengan udara padasaat terjadi pembakaran.

4. Panas Penguapan Bioethanol memiliki panaspenguapan (heat of vaporization)yang tinggi. Ini berarti ketikamenguap bioethanol akanmemerlukan panas yang lebih besar.

3

5. Emisi Gas Buang Bioethanol memiliki satu molekulOH dalam susunan molekulnya.Oksigen yang terkandung didalambioethanol tersebut membantupenyempurnaan pembakaran antaracampuran udara dan bahan bakardalam silinder. Semakin sempurnapembakaran maka emisinya akansemakin rendah.

2. Octane Booster

Aditif octane booster merupakansuatu komponen dari senyawa yangdigunakan untuk meningkatkan angkaoctane dari bahan bakar sekaligussebagai komponen anti-ketuk.

Prestone Octane Boosterdirekomendasikan oleh Prestone ProductsComparation made in U.S.A yang berisi473 ml zat aditif, cara penggunaannya yaitudapat dicampurkan dengan bahan bakarsebanyak 16 galon atau sekitar 60 litergasoline. Berdasarkan rekomendasi pabrik,dengan penggunaan zat aditif merekPrestone Octane Booster dapat berfungsiuntuk membersihkan saluran pembakarandalam mesin dan memberikan tenaga,menghemat BBM, juga dapat mengurangikadar emisi gas buang. Berikut ini adalahkomposisi yang terkandung dalamPrestone Octane Booster yaitu:

1. Prestone distillates (destilasi minyaktanah): berfungsi untuk mencegahterjadinya korosi, menghilangkankerak, dan mencegah pembekuankristal wax.

2. Trimethyl benzene berfungsi untukmeningkatkan angka octane danmenghemat bahan bakar.

3. Methyl Cyclop antadienylmanganese tricarbonyl: berfungsiuntukmenaikkan angka octane.

4. Propietary additivies adalah bahandasar lain yang terkandung dalamaditif.

3. Parameter dalam Performa Mesin Menganalisa performa mesin

berfungsi untuk mengetahui daya, torsi,konsumsi bahan bakar spesifik, tekananefektif rata-rata, dan efisiensi dari mesin

tersebut. Parameter itulah yang menjadipedoman praktis performa sebuah mesin.

Secara umum daya berbandinglurus dengan luas piston sedang torsiberbanding lurus dengan volumelangkah. Parameter tersebut relatif

penting digunakan pada mesin yangberkemampuan kerja dengan variasikecepatan operasi dan tingkatpembebanan.

Berikut ini penjelasan mengenaiemisi yang dihasilkan oleh motor bensin:a. Torsi (Torque)

Menurut Warju (2010:49) torsiadalah gaya putar. Ketika torakbergerak ke bawah pada langkah usaha,akan menerapkan torsi pada porosengkol mesin (melalui batang torak).Dorongan yang lebih besar pada torak,torsi yang lebih besar diterapkan. Olehkarena itu, tekanan pembakaran yanglebih tinggi, akan menghasilkan jumlahtorsi yang lebih besar. Pengukurandilakukan dengan menggunakan alatdynamometer, secara teori dapatdihitung dengan rumus sebagai berikut.

T = N x r

Dimana:T = Torsi (kgf.m, N.m, lbf.ft) N = Gaya (N, kgf, lbf)r = Panjang lengan (m, ft)1 kgf.m = 9,807 N.m = 7,233 lbf.ft.1m = 3,281 ft

b. Daya (Power)Daya mesin dihasilkan pada poros

engkol untuk melakukan kerja/usaha.

P = T2N(Warju, 2009:62)

Atau

P(kW)=2xN(rev/s) x T( N.m )x10-3

Dalam satuan hp:

4

Dalam satuan PS:

Dimana:P, Ne = Daya efektif (kW, hp, PS).N, n = Putaran mesin (rpm).T = Torsi (N.m, lbf.ft, kgf.m)1 PS = 0,9863 hp = 0,7355 kW

3. Tekanan Efektif Rata Rata (Bmep) Menurut Obert (dalam Warju,

2009:54), tekanan efektif rata-ratapengeremen (bmep atau pb)didefinisikan sebagai tekanan konstanteoritis yang dapat menggambarkansetiap langkah selama usaha mesinuntuk menghasilkan daya yang samadengan daya efektif.

Sedangkan menurut Heywood(dalam Warju, 2009:54), ukuranperforma mesin relative yang bergunadidapatkan dengan membagi kerja persiklus dengan volume silinder persiklus. Parameter-parameter yangdidapatkan memiliki satuan gaya persatuan luas dan disebut tekanan efektifrata-rata (mean effective pressure/mep).

Dalam perhitungan tekanan efektifrata-rata dapat dihitung secaramathematics menggunakan rumussebagai berikut:

Bmep =

(kg/cm2)

Keterangan:Bmep = tekanan efektif rata rata.N = daya efektif (PS)V = volume langkah torak per

silinder (cm3)z = Jumlah silinder atau torak14 = putaran mesin (rpm)

1= jumlah siklus per putaran 2= 1 (motor 2 langkah) dan

2 (motor 4 langkah) 1 PS = 0,9863 Hp

1 Hp = 1,014 PS

4. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc)Menurut Obert (dalam Warju,

2009:55), konsumsi bahan bakar

spesifik adalah perbandingan parameter yangmenunjukkan bagaimana efisiensi sebuahmesin merubah bahan bakar menjadi kerja.Untuk mengukur konsumsi bahan bakar inidiukur dan dialirkan melalui gelas ukur yangdiketahui volumenya. Gelas ukur untukmenunjukkan pemakaian bahan bakar secara

langsung dengan ukuran 100 ml. Secaramatematik konsumsi bahan bakar dapatdihitung dengan menggunakan rumussebagai berikut:

(Warju, 2009:70)

Atau

(Arismunandar, 2005:33) Dimana:sfc = Konsumsi bahan bakar

(kg/.jam, kg/k.jam) / = Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)

t = Waktu (jam)

emisi gas buang sepeda motor YamahaVega ZR 2009, yaitu: CO, CO2, HC,dan O2.

2. Variabel Terikat Variabel terikat atau hasil

disebut dengan dependent variabledalam penelitian ini adalah torsi, dayaefektif, konsumsi bahan bakar dantekanan efektif rata-rata.

3. Variabel Kontrol Variabel kontrol disebut

pembanding hasil penelitianeksperimen yang dilakukan. Variabelkontrol dalam penelitian ini ialah:

a. Sepeda motor Honda Vario CBStahun 2011 dengan kapasitasmesin 110 cc.

b. Kendaraan Honda Vario CBS2011 dengan variasi putaranmesin 3000 rpm sampai 9000rpm, dengan range putaran 500

rpm.c. Temperatur oli mesin saat

pengujian 60oC (temperaturoptimal kerja mesin).

d. Temperatur ambient.

D. Prosedur Pengujian1. Persiapan

bakarB = Banyaknyabahan

Untuk setiap Daya

(

)

Pengujian dilakukan dengan prosedursebagai

berikut:a. Melakukan tune up pada sepeda

motor yang akan diuji.14 =

Daya(PS)

C.METODEPENELITIAN

1. VariabelBebas(VariabelPrediktor) V

ariabelbebasatau disebutdengan i

ndependentvariabledalampenelitian iniadalahpremiummurni,biopremiumdengancampuranbioethanolyangditambah0.05%octanebooster (0E5E10E15E20dan0.08%octanebooste

r(08,E5,E10,E15,E20).VariabelTerikat(VariabelRespon).Variabelterikatpadapenelitian iniadalahtingkatpolutandarikadar

5

b. Melepascover sampingsepeda

motor.

c. Menaikkan sepeda motor ke atas

chassis dynamometer.

d. Mengencangkantali pengikat

bodysepeda motor.

e.

Menyiapkanperalatanpendukung, yaitu:sensorputaranmesin,chasisdynamometer, dataacquisition, rpmcounter,oiltemperature meter,fuelmeter,stopwatch, danblower.

6. Menghidupkansoftwareinersiachasisdynamometer

(sportdyno33).

7. Tekan switch data acquisitionuntuk mengisi spesifikasikendaraan (merk sepeda motor danvolume silinder) pada softwareinersia chasis dynamometer (sportdyno 33).

8. Memilih faktor koreksi (ISO 1585,SAE J1349, DIN 70020, atau JIS

D1001). 9. Memasukkan data ambient temperature dan

humidity. 10. Memilih range putaran mesin untuk

pengujian (500 rpm).

2. Pengujian 1. Torsi dan daya

Prosedur yang harus dilakukan

pada tahap pengujian ini adalahsebagai berikut:1) Menyalakan blower (kipas) 2) Menghidupkan mesin

kendaraan sampai temperatur60-70C atau sesuairekomendasi manufaktur dansistem asesori dalam kondisimati.

3) Menaikkan putaran mesinhingga putaran 3000 rpmsampai roda belakangberputar.

4) Menekan tombol switch untukmerekam data.

5) Melakukan akselerasi hinggadidapatkan putaran mesinmaksimum (9000 rpm).

6) Menekan tombol switch untukmengakhiri data.

7) Menurunkan putaran mesinhingga putaran idle.

8) Menyimpan data danmencetak data hasil pengujian.

9) Melakukan percobaan 1 11untuk kelompok standar dankelompok eksperimen.

10) Pengujian dan pengambilandata dilakukan minimal 3 kaliuntuk masing-masing kondisiagar didapatkan hasil yangvalid.

2. Konsumsi bahan bakar

Prosedur yang harusdilakukan pada tahap pengujian iniadalah sebagai berikut:1) Menyalakan blower. 2) Menghidupkan mesin

kendaraan sampai temperatur60 - 70 C atau sesuairekomendasi manufaktur dansistem asesori dalam kondisimati.

3) Mengukur konsumsi bahan bakar pada putaran 3000 9000rpm dengan range 500 rpm.

4) Mencatat waktu bahan bakar(ml/detik).

5) Melakukan percobaan 1 11untuk kelompok standar dankelompok eksperimen.

6) Pengujian dan pengambilandata dilakukan minimal tigakali untuk masing-masingkondisi agar didapatkan datayang valid.

3. Tekanan efektif rata-rata Data untuk tekanan efektif

rata-rata diperoleh dariperhitungan dengan menggunakanrumus.

3. Akhir pengujianProsedur yang harus dilakukan

pada tahap persiapan adalah sebagaiberikut:1. Menurunkan putaran engine secara

perlahan sampai idle. 2. Mematikan engine. 3. Mematikan blower.

E. ANALISIS DAN PEMBAHASAN 1. Analisis

Secara umum, penurunan torsiyang menggunakan bahan bakarbiopremium dibandingkan denganmenggunakan bahan bakar premiummurni disebabkan karena nilai kalor(heating value) yang terkandung padamasing-masing bahan bakar. Nilai kalor(heating value) bioethanol dari tetestebu adalah 7122.96 Cal/gr, nilai kalor(heating value) pada 05 adalah 8106.36Cal/gr, nilai kalor (heating

6

value) pada E5 adalah 8599.20 Cal/grdan nilai kalor (heating value) pada E5adalah 8687.44 Cal/gr, sedangkan nilaikalor (heating value) pada premiumadalah 8800 Cal/gr. Halinimenunjukkan bahwa semakin banyakcampuran bioethanol dan octanebooster, maka akan semakin F. DAFTAR PUSTAKAmenurunkan nilai kalor (heating value) Arismunandar, Wiranto. 1988. Motoryang terkandung. Bakar Torak. Bandung:

Selain itu biopremium masih Institut Teknologi Bandung.banyak mengandung air sehingga Halderman, James. D&Linder, Jim.ledakan yang dihasilkan saat 2006. Automotive Fuel Andpembakaran kurang maksimal. Hal ini Emissions Control Systems.menyebabkan menurunnya dorongan New Jersey: Pearsonpiston dari TMA ke TMB. Kandungan education, Inc.air pada biopremium 05 dengan 0.05% Handayani, Sri Utami. Pemanfaatanoctane booster sebesar 90.75 ppm. Bioethanol Sebagai BahanPada E5 dengan 0.05% octane booster Bakar Pengganti Bensin.sebesar 270.75 ppm. Pada E10 dengan Semarang: Fakultas Teknik0.05% octane booster sebesar 590.75 Universitas Diponegoro.ppm. Pada E15 dengan 0.05% octane Karyanto. 1994. Pedoman Reparasibooster sebesar 1040.75 ppm dan pada Motor Bensin. Jakarta: RadarE20 dengan 0.05% octane booster Jaya Offset.sebesar 1640.75 ppm. Kandungan air Pertamina. 2011. Premium. (Online).pada biopremium 08 dengan 0.08% (http://www.pertamina.com/ioctane booster sebesar 273.21 ppm. ndex.php, diakses 10Pada E5 dengan 0.08% octane booster Februari 2012).sebesar 453.21 ppm. Pada E10 dengan Puspita, Yani. 2008. Pemanfaatan0.08% octane booster sebesar 773.21 Molase (Tetes Tebu) Sebagaippm. Pada E15 dengan 0.08% octane Bahan Bakar Biopremium.booster sebesar 1223.21 ppm dan pada Surabaya: JurusanE20 dengan 0.08% octane booster Pendidikan Teknik Mesinsebesar 1823.21 ppm. Sedangkan Fakultas Teknik Universitaskandungan air pada bahan bakar Negeri Surabaya.premium sebesar 52 ppm. Robert Bosch Gmbh. 2001. Gasoline

Penurunan torsi, daya, tekanan Engine Management Basicsefektif rata-rata dan konsumsi bahan and Component. Jerman:bakar pada kendaraan Honda Vario Stuttgart.CBS 2011 ini juga disebabkan peneliti Supadi, dkk. 2010. Panduan Penulisantidak memvariasi rasio kompresi, Skripsi Program S1.memperbesar main jet, dan memajukan Surabaya: Jurusanwaktu pengapian. Pendidikan Teknik Mesin.

Namun pada E10 dengan 0.05% Fakultas Teknik. Universitasoctane booster mengalami peningkatan Negeri Surabaya.pada torsi, daya, tekanan efektif rata- Toyota Astra Motor. 1995. Trainingrata dan konsumsi bahan bakar Manual New Step 2. Jakarta:sehingga dapat disimpulkan bahwa PT Toyota Astra Motor.biopremium yang optimal dibanding Toyota Astra Motor. 2010. Trainingpremium murni adalah E10 dengan Manual New Step 1. Jakarta:0.05% octane bosster. PT Toyota Astra Motor.

7

Warju. 2009. Pengujian Performa MesinKendaraan Bermotor. EdisiPertama. Surabaya: UnesaUniversity Press.

8