17

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangSemakin meningkatnya kebutuhan bahan bakar minyak di Indonesia dan semakin menipisnya cadangan minyak bumi di dunia, serta kenaikan harga Bahan Bakar Minyak yang semakin tahun semakin meningkat, mendorong dilakukannya penelitian untuk menggunakan bahan bakar altematif non konvensional yang menghasilkan low emission dan lebih hemat. Sehubungan dengan itu pemerintah terus berupaya untuk melakukan penghematan energi terutama bahan bakar minyak. Salah satunya adalah dalam bidang transportasi yaitu dengan melakukan konversi Bahan Bakar Minyak (BBM) dengan Bahan Bakar Gas (BBG).Selama ini jenis gas yang dimanfaatkan dalam dunia otomotif adalah CNG (Compressed Natural Gas) mengingat harganya yang Iebih murah dibandingkan dengan jenis lainnya, misaInya LNG (Liquified Natural Gas) maupun LNG (Liquified Petroleum Gas). Penggunaan bahan bakar alternatif gas di bidang otomotif aplikasinya lebih banyak diterapkan pada mesin bensin sebab konversi bahan bakar dari bensin (BBM) ke gas (BBG) tidak perIu merubah spesifikasi mesin. Selain itu gas alam tidak bersifat korosif dan tidak beracun, sehingga tidak mengakibatkan kontaminasi dengan air tanah (Tulus BS. Jurnal Teknik Mesin ITB; Harmen 2001)LNG (Liquified Natural Gas) merupakan gas alam yang telah dimampatkan. Secara umum lebih dari 80% komponen gas bumi yang dipakai sebagai LNG merupakan gas metana, 10%-15% gas etana, dan sisanya adalah gas karbon dioksida, dan gas-gas lain. Susunan LNG yang dipakai di Jakarta 93% terdiri dari gas metana, 3,2% gas etana, dan 3,8% sisanya adalah gas nitrogen, propana, dan karbon dioksida (Atok Setiyawan, 2000).Karena penggunaan LNG masih sangat baru dan belum banyak yang menggunakanya sebagai bahan bakar kendaraan roda dua maka, penulis berkeinginan untuk meneliti bagaimana unjuk kerja kendaraan roda dua transmisi manual yang menggunakan bahan bakar LNG. 1.2 Rumusan MasalahMengacu pada latar belakang diatas, maka rumusan masalah adalah bagaimanakah unjuk kerja kendaraan roda dua transmisi manual yang menggunakan bahan bakar LNG.

1.3 Batasan MasalahDari masalah di atas perlu kiranya untuk memberikan batasan masalah, agar dapat memberikan arah yang jelas pada penelitian awal ini, maka penelitian dibatasi pada: Motor yang digunakan adalah Suzuki Satria tahun 2008 dengan volume silinder 150 cc. Beban yang digunakan adalah beban dari persneling 1 sampai 6. Pengujian pada rpm 2000, 2500, 3000, 3500, 4000. Karakteristik LNG sesuai dengan yang diproduksi oleh PGN Karakteristik Bensin sesuai dengan yang diproduksi oleh Pertamina

1.4 Tujuan PenelitianAdapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk menganalisis unjuk kerja kendaraan roda dua transmisi manual yang menggunakan bahan bakar LNG.

1.5 Manfaat PenelitianAdapun manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: Untuk dapat memperdalam pengetahuan di bidang motor bakar dan dapat menerapkan secara langsung di lapangan teori-teori yang didapat di perkuliahan. Memberi informasi tentang bahan bakar LNG sebagai energi alternatif spengganti bahan bakar bensin.

BAB IIDASAR TEORI

1. 2. 2.1 Motor BensinMotor 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 konstanta (Wiranto Arismunandar, 2002).

2.1.1 Prinsip Dasar Motor BensinMotor bensin merupakan suatu motor yang menghasilkan tenaga dari proses pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar. Karena pembakaran ini berlangsung di dalam ruang bakar maka motor ini dikatagorikan pesawat kalor dengan pembakaran dalam (Iternal Combustion Engine).Motor bensin dilengkapi dengan busi dan karburator. Karburator dalam motor bensin merupakan suatu tempat pencampuran bahan bakar dan udara agar tejadi campuran berbentuk gas supaya dapat terbakar oleh percikan bunga api busi dalam ruang bakar. Setelah pencampuran udara dan bahan bakar berbetuk gas kemudian campuran tersebut dari karburator dihisap ke dalam ruang bakar melalui katup masuk. Kemudian di dalam ruang bakar loncatan bunga api listrik dari busi menjelang akhir langkah kompresi membakar campuran tersebut sehingga terjadilah pembakaran yang kemudian menghasilkan daya motor. Tapi saat ini sudah ada motor bensin yang menggunakan injektor sebagai pengganti karburator. Pada motor bensin seperti ini, bahan bakar disemprotkan langsung ke dalam ruang bakar, tanpa melalui pencampuran bahan bakar dan udara pada karburator. Jadi dengan sistem injektor pemakaian bahan bakar menjadi lebih efisien dan pembakaran lebih sempurna. Karena pada sistem ini bahan bakar dikabutkan langsung ke ruang bakar, jadi kemungkinan bahan bakar terbuang lebih sedikit.Motor bensin dibedakan menjadi dua jenis yaitu motor bensin 4 langkah dan motor bensin 2 langkah. Motor bensin 2 langkah adalah motor bensin yang memerlukan 2 kali langkah torak atau 1 kali putaran poros engkol untuk menghasilkan 1 kali pembakaran dan 1 kali langkah kerja. Sedangkan motor bensin 4 langkah adalah motor bensin yang memerlukan 4 kali langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol untuk menghasilkan 1 pembakaran dan 1 langkah kerja. Siklus kerja 4 langkah ini dipertemukan pertama kali oleh seorang ilmuan Jerman bernama Nicholas August Otto pada tahun 1876.

2.1.2 Siklus Otto Pada siklus otto atau siklus volume konstan proses pembakaran terjadi pada volume konstan, sedangkan siklus otto tersebut ada yang berlangsung dengan 4 (empat) langkah atau 2 (dua) langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah siklus kerja terjadi dengan 4 (empat) langkah piston atau 2 (dua) poros engkol. Adapun langkah dalam siklus otto yaitu gerakan piston dari titik puncak (TMA=titik mati atas) ke posisi bawah (TMB=titik mati bawah) dalam silinder.

Gambar 2. 1. Diagram P-V dan T-S siklus otto (Cengel & Boles, 1994 : 458)

Proses siklus otto sebagai berikut : Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik. Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas) bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus. Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju (TMB=titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa internal energi. Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB=titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah pada titik awal.

2.2. Prinsip Kerja Motor Bensin 4 LangkahPrinsip kerja motor bensin 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu) kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2 (dua) kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan katup buang terbuka tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut :a). Langkah HisapPiston bergerak dari TMA ke TMB. Pada ruangan di atas piston terjadi pembesaran volume yang menyebabkan tekanan menjadi kurang. Tekanan kurang tersebut mengakibatkan terjadinya hisapan terhadap campuran udara bahan bakar dari karburator. Keadaan katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.b). Langkah KompresiPiston bergerak dari TMB ke TMA mengadakan kompresi terhadap campuran udara bahan bakar yang baru masuk pada langkah pengisian. Tekanan dan temperatur menjadi naik sedemikian rupa sehingga campuran bahan bakar udara berada dalam keadaan yang mudah sekali untuk terbakar. Sebelum langkah kompresi berakhir maka busi mengadakan pembakaran kedua katup tertutup.c). Langkah UsahaAkibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan pemuaian yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.d). Langkah BuangPada langkah buang ini katup masuk tertutup sedangkan katup buang terbuka. Piston bergerak dari TMB menuju TMA mendesak gas sisi pembakaran keluar melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold) menuju atmosfer.

Gambar 2. 2. Prinsip kerja motor 4 (empat) langkah (Wiranto Arismunandar, 2002 )

2.3. Proses PembakaranSecara 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. (Sharma, S.P, 1978, hal. 65).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 kita ketahui sebagai bahan bakar motor bensin terutama yang mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen yang dikenal dengan 3 (tiga) teori mengenai pembakaran hidrogen tersebut.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 perjalanan engkol. Berikut adalah gambar dari grafik tingkatan pembakaran :

Gambar 2.3. Tingkat pembakaran dalam sebuah mesin (Maleev.V.L, 1995 : 160)

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 engkal sudut a. Selama periode ini berlangsung tidak terdapat kenaikan tekanan melebihi kompresi udara yang dihasilkan oleh torak. Dan 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 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, semakain 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 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.Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik maka terjadi proses cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini disebut pembakaran tidak sempurna. Ada 2 (dua) kemungkinan yang terjadi pada pembakaran mesin berbensin, yaitu:a. Pembakaran normal (sempurna), dimana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan api busi. Selanjutnya api membakar gas yang berada disekelilingnya dan menjalar ke seluruh bagian sampai semua partikel gas terbakar habis.b. Pembakaran tidak sempurna (tidak normal), dimana sebagian bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak terbakar bersama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Pada pembakaran tidak sempurna terjadi 2 (dua) peristiwa, yaitu knocking (ketukan) dan pre-ignition.

2.4. Detonasi Pada Motor BensinDalam keadaan tertentu maka pembakaran dalam silinder motor dapat terjadi kenaikan yang sangat cepat dan kuat sehingga diluar terdengar suara knocking. Kejadian inilah yang biasa disebut denga detonasi akibat gelombang detonasi yang ada dalam silinder, hingga didalamnya naik lebih cepat hingga 40 kg/cm tiap 0,001 detik.Detonasi ini dapat terjadi pada semua jenis motor bakar. Sifatnya sangat merugikan, karena:1. Mengurangi rendemen motor, sebab lebih banyak panas yang diserahkan pada dinding silinder dari pada yang diubah menjadi usaha.2. Mengakibatkan retak pada torak, batang dan komponen yang lain.3. Mengakibatkan pembakaran yang terlampau pagi.Pada motor bensin terdapat 2 (dua) macam detonasi :1. Detonasi karena campuran bahan bakar sudah menyala sebelum busi mengeluarkan bunga api. Hal ini disebabkan karena kotoran-kotoran yang tertimbun dan menyala terus menerus. Jadi untuk menghilangkan detonasi, motor bensin perlu dibersihkan secara rutin, perbaikan pada sisitem pendingin.2. Detonasi yang timbul karena kecepatan pembakaran bahan bakar disekitar busi, termampat olehnya sehingga terbakar dengan sendirinya meskipun pembakaran didahului oleh nyala api busi, tetapi untuk pembakaran yang sempurna dibutuhkan gerakan nyala api yang teratur dimulai dari busi.

2.5. Bahan BakarBahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat di bakar misalnya kertas, kain, batu bara, minyak tanah, dan bensin. Untuk melalukan pembakaran diperlukan 3 (tiga) unsur, yaitu (Wiranto Arismunandar, 2002):1. Bahan bakar2. Udara3. Suhu untuk memulai pembakaranPanas atau kalor yang timbul karena pembakaran bahan bakar tersebut disebut hasil pembakaran atau nilai kalor (heating value). Ada 3 (tiga) jenis bahan bakar, yaitu:1. Bahan bakar padat2. Bahan bakar cair3. Bahan bakar gasKriteria utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan dalam motor bakar adalah sebagai berikut:1. Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus secepat mungkin dan panas yang dihasilkan harus tinggi.2. Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan endapan atau deposit setelah pembakaran karena akan menyebabkan kerusakan pada dinding silinder.3. Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas ke atmosfer

2.5.1. 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).Penggunaan premium pada umumnya adalah untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dll. 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...........................................................(2.1)Pembakaran di atas diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna.Komposisi bahan bakar bensin, yaitu:1. Bensin (gasoline) C8H182. Berat jenis bensin 0,65-0,753. Pada suhu 400 bensin menguap 30-65%4. Pada suhu 1000 bensin menguap 80-90%(Sumber: Encyclopedia Of Chemical Technologi, Third Edition, 1981: 399)2.5.2. LNG (Liquefied Natural Gas)LNG (Liquefied Natural Gas) adalah gas alam yang dicairkan dengan cara didinginkan sampai mencapai suhu -160C dengan tekanan atmosferik, maka akan dihasilkan gas dalam bentuk cair. Proses semacam ini disebut dengan pencairan gas bumi (Natural Gas Liquefaction). Gas alam cair memiliki volume 1/600 kali dari keadaan sebelum dicairkan. Komposisi LNG pada umumnya terdiri dari 85-90% mol metana ditambah etana dan sebagian kecil propane, butane, dan nitrogen. Komposisi yang LNG yang sebenarnya tergantung dari sumber gas dan teknologi pemrosesannya.Nilai oktan LNG lebih tinggi dibandingkan gasoline. Dengan tingginya nilai oktan tersebut maka pada rasio kompresi yang lebih tinggi tidak akan terjadi knocking pada motor. Keunggulan LNG ditinjau dari proses pembakarannya di dalam ruang bakar adalah karena LNG memiliki perbandingan atom karbon terhadap atom hidrogen yang rendah, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna. Mengingat LNG sudah berada pada fase gas, maka dengan mudah dapat bercampur dengan udara dalam ruang bakar, sehingga oksigen dapat dengan mudah bergabung dengan karbon dan memberikan reaksi pembentukan CO2 bukan CO. Disamping itu karena jumlah atom karbon molekul LNG lebih sedikit dibandingkan BBM, maka CO yang terbentuk dari proses pembakaran juga lebih sedikit. Adapun proses pembakaran dari LNG adalah sebagai berikut:CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O......................................................(2.2)LNG merupakan bentuk energi yang mudah untuk ditransportasikan. LNG dapat dihasilkan dengan berbagai cara diantaranya yaitu : Ekstraksi menggunakan NRU/LNG cold box Penambahan unit purifikasi dan liquefaction pada sistem cryogenic NGL plant. Penambahan unit power liquefier. Stasiun penurun tekanan (pressure letdown) pada jalur pipa transmisi gas. Menggunakan Nitrogen cair sebagai unit pendinginan.

Tabel 2.1 Komposisi dan Spesifikasi LNG (sumber Jurnal Reza sukaharja, FT UI, 2009)Komposisi Low (%) High (%)

Methane (C1) 80 99

Ethane (C2) < 1 17

Propane (C3) 0.1 5

Butane (C4) 0.1 2

Pentane+ (C5+) < 1

Nitrogen (N2) 0 1

Nilai Kalori 1000 1160 BTU/SCF

Berat Jenis 0,45 0,47 g/cc

1 MTPA LNG 135 140 MMSCFD gas alam

LNG memilki kandungan energi per volume lebih besar dibandingkan dengan jenis bahan bakar lain yang bersumber dari gas hidrokarbon, berikut beberapa bahan bakar dari minyak bumi. Tabel 2.2 berikut memeperlihatkan densitas energi persatuan volume dari beberapa bentuk energi;

Tabel 2.2 Kandungan Kalor Dari Beberapa Jenis Bahan Bakar (sumber Jurnal Reza sukaharja, FT UI, 2009)Bahan bakar MJ/lt MJ/kg

Methane 0.035 50.0

Gaseus Methane @ 248 bar, CNG 8.7 50.0

Liquid Methane @ 1620C, LNG 21.6 50.0

LPG 24.4 48

Gasoline 32.7 42.5

Diesel 37.7 42.5

2.5.3. Angka OktanAngka Oktan adalah suatu bilangan yang menunjukkan sifat anti ketukan (denotasi). Dengan kata lain, makin tinggi angka oktan maka semakin berkurang kemungkinan untuk terjadinya denotasi (knocking). Dengan berkurangnya intensitas untuk berdenotasi, maka campuran bahan bakar dan udara yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih baik sehingga tenaga motor akan lebih besar dan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat. Cara menentukan angka oktan bahan bakar ialah dengan mengadakan suatu perbandingan bahan bakar tertentu dengan bahan bakar standar. Yaitu dengan menggunakan mesin CFR (Coordination Fuel Research). Mesin CFR merupakan sebuah mesin silinder tunggal dengan perbandingan kompresi yang dapat diukur dari sekitar 4:1 sampai dengan 14:1. Terdapat dua metode dasar yang umum digunakan yaitu research method mengunakan mesin motor CFR F-1, yang hasilnya disebut dengan Research Octane Number (RON) dan motor method yang menggunakan mesin motor CFR F-2 dimana hasilnya disebut dengan Motor Octane Number (MON). Research method menghasilkan gejala ketukan lebih rendah dibandingkan motor research.Untuk menentukan nilai oktan, ditetapkan dua jenis senyawa sebagai pembanding yaitu isooktana dan n-haptana. Kedua senyawa ini adalah dua diantara macam banyak senyawa yang terdapat dalam bensin. Isooktana menghasilkan ketukan paling sedikit, diberi nilai oktan 100, sedangakan n-heptana menghasilkan ketukan paling banyak, diberi nilai oktan 0 (nol). Suatu campuran yang terdiri 80 %isooktana dan 20% n-heptana mempunyai nilai oktan sebesar (80/100 x 100) + (20/100 x 0) = 80.Besar angka oktan bahan bakar tergantung pada presentase iso-oktana (C7H18) dan normal heptana (C7H16) yang terkandung didalamnya. Sebagai pembanding, bahan bakar yang sangat mudah berdenotasi adalah normal heptana (C7H16) sedang yang sukar berdenotasi adalah iso-oktana (C7H18). Bensin yang cenderung kearah sifat normal heptana disebut bensin dengan nilai oktan rendah (angka oktan rendah) karena mudah berdenotasi, sebaliknya bahan bakar yang lebih cenderung kearah sifat iso-oktana dikatakan bensin dengan nilai oktan tinggi atau lebih sukar berdenotasi. Misalnya suatu bensin mempunyai angka oktan 90 akan lebih sukar berdenotasi daripada bensin beroktan 70. Jadi kecenderungan bensin untuk berdenotasi dinilai dari angka oktannya. Iso-oktana murni diberi indeks 100, sedangkan normal heptana murni diberi indeks 0. Dengan demikian jika suatu bensin memiliki angka oktan 90 berarti bensin tersebut cenderung berdenotasi sama dengan campuran yang terdiri atas 90% volume iso-oktana dan 10% volume normal heptana. Nilai oktan yang harus dimiliki oleh bahan bakar ditampilkan dalam tabel 2.1. berikut :

Tabel 2.3. Nilai Oktan Gasolin IndonesiaNoJenisAngka OktanMinimum

1Premium 8888 RON

2Pertamax94 RON

3Pertamax Plus95 RON

4Bensol98 RON

2.6. Proses Pembakaran Pada Motor BensinPembakaran adalah merupakan suatu proses secara kimiawi yang berlangsung dengan cepat antara oksigen (02) dengan unsur yang mudah terbakar dari bahan bakar pada suhu dan tekanan tertentu. Unsur-unsur yang penting di dalam bahan bakar yaitu, karbon, hidrogen dan sulfur. Pada umumnya udara terdiri dari dua komponen utama yaitu oksigen dan nitrogen.

Tabel 2.4 Komposisi Oksigen dan Nitrogen pada volume udara kering.UnsurPersentasi Volume(%)Persentasi Berat(%)

Oksigen (02)20,9923,15

Nitrogen (N2)78,0376,85

Lain-lain0,980

Di dalam suatu pembakaran, energi kimia diubah menjadi energi panas dimana pada setiap terjadi pembakaran akan selalu menghasilkan gas buang yang meliputi komponen-komponen gas buang antara lain: CO2, NOx, H2O, SOx, dan CO. Proses pembakaran menghasilkan perubahan energi bahan bakar menjadi tenaga gerak, perubahan energi bersumber dari hasil pembakaran bahan bakar. Dalam pembakaran yang sempurna secara teoritis, reaksi pembakaran adalah sebagai berikut:C8H18 + 12,5O2 8CO2 + 9H2O + E..(2.3)

Tetapi dalam prakteknya, udara mengandung 21 % O2 dan 79% N2. Serta pembakaran yang 100 % sempurna hanya didapat dalam laboratorium. Sehingga dalam prakteknya, pembakaran akan berlangsung :C8H18 + 12,5(O2 + 79/21N2) 8 CO2 + 9 H2O + 2,5 (79/21N2) + E ....(2.4)Jadi untuk pembakaran 1 mol bahan bakar memerlukan udara pembakaran (12,5) mol udara, serta menghasilkan 8 mol CO2, 9 mol H2O, 12,5 (79/21) mol N2 dan Energi.Pembakaran bahan bakar pada motor bensin dimulai dengan pemasukan campuran udara dan bahan bakar dari karburator menuju ruang bakar lewat katup masuk yang kemudian dinyalakan oleh percikan nyala api dari busi pada tekanan tertentu. Percikan nyala api busi tersebut kemudian membakar campuran yang telah siap untuk terbakar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sehingga terjadilah suatu pembakaran yang kemudian bisa mendorong torak dari Titik Mati Atas ke Titik Mati Bawah untuk menggerakkan poros engkol dan terjadilah putaran atau usaha pada motor.

2.7. Parameter Prestasi Mesin.Pada umumnya performance atau prestasi mesin bisa diketahui membaca dan menganalisis parameter yang ditulis dalam sebuah laporan atau media lain. Biasanya kita akan mengetahui daya, torsi, dan bahan bakar spesifik dari mesin tersebut. Parameter itulah yang menjadi pedoman praktis prestasi sebuah mesin.Secara umum daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting digunakan pada mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat pembebanan. Daya maksimum didefinisikan sebagai kemampuan maksimum yang bisa dihasilkan oleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan bakar) yang tinggi kedalam mesin pada kecepatan tersebut. Sementara suatu mesin dioperasikan pada waktu yang cukup lama, maka konsumsi bahan bakar suatu efisiensi mesinnya menjadi suatu hal yang dirasa sangat penting. (Heywood, 1988 : 823).

2.8. Unjuk Kerja Motor BakarPada motor bakar torak, daya yang berguna adalah daya poros, karena daya poros itulah yang mengerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak.Daya poros yang berputar ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam silinder yang selanjutnya torak akan menggerakkan semua mekanisme pada motor bakar. Unjuk kerja motor bakar tergantung dari daya poros yang dapat ditimbulkan.

2.9. TorsiTorsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi adalah suatu energi. Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya. Adapun perumusan dari torsi adalah:T = F x r (N.m)..............................................................................................(2.5)Dimana :T = Torsi benda berputar (N.m)F = adalah gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N)r= adalah jarak benda ke pusat rotasi (m)

Karena adanya torsi inilah yang menyebabkan benda berputar terhadap porosnya, dan benda akan berhenti apabila ada usaha melawan torsi dengan besar sama dengan arah yang berlawanan. Pada motor bakar untuk mengetahui daya poros harus diketahui dulu torsinya. Pengukuran torsi pada poros motor bakar menggunakan alat yang dinamakan Dinamometer. Dinamometer biasanya digunakan untuk mengukur torsi sebuah mesin. Adapun mesin yang akan diukur torsinya tersebut diletakkan pada sebuah testbed dan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dinamometer.

2.10. Daya Mesin (Power)Daya mesin yang dihitung dengan satuan Kw (Kilo watts) atau Horse Power (HP) mempunyai hubungan erat dengan torsi. Daya dirumuskan sebagai berikut :P = T x n .......................................................................................................(2.6)Rumus diatas adalah rumus dasarnya, pada engine maka rumusnya menjadi :ntuk mengukur Power (KW) adalah :

...........................................................................................(2.7)Dimana :n = putaran mesin (rpm)T = torsi (Nm)60000 dapat diartikan 1 menit = 60 detik, dan untuk mendapatkan kw = 1000 watt.

2.11 Konverter KitPeralatan kit konversi terdiri dari tabung BBG tekanan tinggi (sekitar 200 bar), regulator gas, mixer, pipa, dan pressure gauge. Berikut adalah skema dari converter kit untuk BBG.

Keterangan gambar : 1. Tabung LNG2. Regulator penurun tekanan 3. Manometer4. Kran gas5. Kran pembagi6. Pencampur ( mixer)7. Mesin satu silinder 4 langkah

Gambar 2.4. Perangkat konveter LNG

Bahan bakar LNG yang berada dalam tabung bertekanan tinggi (1) dikeluarkan dengan menurunkan tekanannya menggunakan regulator gas tekanan tinggi (2). Gas yang sudah diturunkan tekanannya dialirkan melalui selang gas ke kran gas (3) gas akan mengalir ke kran pembagi (4) untuk kemudian dialirkan ke main jet dan pilot jet di dalam pencampur (mixer) (5). Udara yang masuk karena kevakuman dalam ruang bakar akan bercampur dengan gas LNG dan kemudian masuk ke dalam ruang bakar mesin satu silinder empat langkah (6).

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Persiapan PengujianSebelum melakukan pengujian terhadap sepeda motor bertransmisi otomatis, maka perlu dilakukan persiapan seperti persiapan alat-alat dan bahan yang akan digunakan. Mesin uji atau kendaraan yang digunakan dalam pengujian motor bakar 4 langkah dengan spesifikasi sebagai berikut :Spesifikasi sepeda motor Suzuki Satria yang digunakan adalah : Merk: SuzukiJumlah Silinder : 1Diameter x Langkah : 62 x 48,8 mm Volume Silinder : 147,3 cm3Bahan bakar : BensinVolume tangki bahan bakar : 4,9 literTahun Pembuatan : 2008

3.1.1 Bahan dan Peralatan PengujianAdapun bahan- bahan dan peralatan yang di pakai dalam pengujian adalah.: Kendaraan uji, berupa sepeda motor jenis 4 langkah transmisi manual.

Gambar 3.1. Suzuki Satria F 150

Rolling road dinamometer (alat pengukur torsi dan daya mesin)

Gambar 3.2. Rolling Road Dinamometer

Gambar 3.3. Display Hasil Pengujian Putaran

Alat uji gas buang Gambar 3.4. Alat uji Emisi Gas Buang3.2 Tempat dan Lokasi PenelitianAdapun penelitian ini dilaksanakan di bengkel Widi Motor dengan alamat Jalan Tukad Balian 118 X, Renon, Denpasar

3.3 Jumlah Variabel1. Variabel BebasVariabel bebas adalah kondisi yang mempengaruhi munculnya suatu gejala.Dalam penelitian ini yang menjadi variabel bebas adalah Variasi rpm:2000,2500,3000,3500,4000 rpm Jenis bahan bakar : LNG dan Bensin Variasi beban : Persneling 1 sampai 62.Variabel terikat Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula sejumlah aspek atau unsur di dalamnya,yang berfungsi menerima atau menyesuaikan diri dengan kondisi variabel lain.dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah Torsi, daya dan kandungan emisi gas buang kendaraan uji.

3.4 Instalasi Penelitian

RodaBelakang

Monitor

sensoarprinterCPUHardware Dynotest dan gas analycer

Gambar 3.6 Skema Pengujian Dyno test

3.5Prosedur PenelitianPengujian Torsi, Daya, dan Emisi Gas Buang dilakukan secara bersamaan pada kendaraan Suzuki Satria F. Adapun langkah-langkah dalam penelitian ini adalah : Sebelum mesin dihidupkan dan diletakkan di atas Rolling Road terlebih dahulu lakukan pengecekan kendaraan dan perlengkapan uji lainnya. Hidupkan mesin dengan menggunakan bahan bakar bensin yang diletakkan diatas Rolling Road untuk mengetahui Torsi, Daya, dan Emisi Gas Buang. Setelah pengujian mesin menggunakan bahan bakar bensin selesai lepas karburator pada mesin dan menggantinya dengan karburator untuk bahan bakar LNG. Hidupkan mesin dengan menggunakan bahan bakar LNG yang diletakkan diatas Rolling Road untuk mengetahui Torsi, Daya, dan Emisi Gas Buang.

3.6 Metode Pengolahan DataMetode pengolah data merupakan cara mengolah data untuk mengetahui hasil akhir pada penelitian.Dalam penelitian ini digunakan analisis deskriptif yaitu mengamati langsung hasil eksperimen,seterusnya menyimpulkan dan menentukan hasil penelitian yang paling baik.Data yang didapatkan akan dicatat pada tabel dimana setiap torsi,daya dan kandungan emisi gas buang dari bahan bakar bensin dan LNG pada putaran mesin yang telah di tentukan untuk kemudian dibuatkan grafik.Tabel dan grafik kemudian dianalisis untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh penggunaan bahan bakar LNG terhadap performa mesin yang meliputi torsi,daya dan emisi gas buang.Dari masing-masing pengulangan percobaan yang nantinya diperoleh akan dirata-ratakan untuk mendapat mean dari gas buang itu sendiri pada setiap pengulangan pengambilan sampel yang di catat pada tabel.dengan rumus sebagai berikut:

(3.1) Keterangan :

= rata-rata dari beberapa pengambilan data= pengambilan data= jumlah pengambilan data3.7 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Persiapan Alat dan bahan

Pengujian unjuk kerja dengan menggunakan bahan bakar LNG.Dengan variasi beban : persneling 1 sampai 6.Dengan putaran 2000, 2500, 3000, 3500, 4000Pengujian unjuk kerja dengan menggunakan bahan bakar Bensin.Dengan variasi beban : persneling 1 sampai 6.Dengan putaran 2000, 2500, 3000, 3500, 4000

Pencatatan Torsi, Daya, dan Emisi Gas Buang

Kesimpulan

SelesaiGambar 3.7 Diagram Alir Penelitian.