PROPOSAL KREATIFITAS MAHASISWA

A. Judul Program

Elektrik Control Unit Pengatur Pengapian Pada Sepeda Motor Berbahan

Bakar Gas (LPG), Sebagai Upaya Kemandirian Bangsa Dibidang Teknologi

Otomotive

B. Latar Belakang

Energi sering menjadi pokok bahasan di seluruh Negara di dunia. Karena

krisis energi saat ini telah melanda setiap negara. Seluruh bangsa

memikirkan cara untuk menghemat energi dan mendapatkan solusi dari

persoalan ini. Energi merupakan komponen utama dalam kehidupan

manusia. Aplikasi penggunaan energi yang paling sederhana yaitu

pemanfaatan energi fosil sebagai sumber bahan bakar engine. Semakin

tergantungnya manusia pada energi fosil maka tidak disadari lagi

penggunaan energi fosil dilakukan secara besar-besaran. Kebutuhan yang

sangat besar itu menuntut penyediaan energi yang sangat besar pula.

Untuk mencukupi kebutuhan tersebut maka explorasi terhadap sumber-

sumber energi fosil dilakukan secara terus menerus dan besar-besaran.

Tanpa mempertimbangkan semakin langkanya energi fosil yang tersedia

di bumi. Padahal telah kita ketahui bahwa energi fosil merupakan energi

yang tak dapat diperbarui. Maka itulah penyebab semakin langkahnya

persediaan energi di bumi.

Menurut perkiraan Badan geologis, Persediaan energi fosil (minyak

bumi) di Indonesia sampai saat ini berkisar 60 cekungan di darat dan lepas

pantai, yang jumlahnya sekitar 70 miliar barel (bbls), dari jumlah tersebut

cadangan yang dapat diproduksi dengan kondisi teknologi dan ekonomi

saat ini sekitar 5 miliar barel minyak bumi. jika tidak ada investasi maupun

cadangan sumber energi baru maka persedian minyak bumi indonesia

akan habis setelah 10 tahun.

Efek dari emisi gas buang kendaraan berbahan bakar fosil dapat

menyebabkan polusi udara, efek rumah kaca, global warning dan

pencemaran lingkungan. Padahal saat ini kendaraan yang diperbolehkan

beropersi hanya kendaraan yang telah lulus uji euro 3. Pada peraturan

euro 3 dibatasi emisi gas buang yang di perbolehkan paling besar sekitar

500 PPM. Alasan tersebut pula yang menjadi sebab mengapa seharusnya

kendaraan berbahan bakar minyak harus digantikan sedikit demi sedikit

agar dapat dikonversikan ke alternative sumber energi lain. Seprti Bahan

Bakar Gas menghasilkan emisi gas buang yang sangat kecil.

Karena sebab-sebab diatas, untuk mempercepat serta memperluas

perekonomian Nasional amatlah penting menyiapkan pemanfaatan

alternatif sumber energi lain. Sehingga manusia tidak tergantung pada

sumber energy fosil, namun dapat memanfaatkan sumber energy lain

yang lebih ramah lingkungan dan murah. Potensi energi yang murah dan

ramah lingkungan saat ini yang memungkinkan dapat menjadi alternatif

adalah LPG.

LPG memiliki keunggulan dibandingkan dengan energi fosil. Kelebihan

yang dimiliki LPG antara lain

memiliki emisi gas buang sisa pembakaran yang tidak berbahaya

karena pembakaran yang terjadi lebih sempurna dibandingkan bahan

bakar fosil,

Masih banyaknya persedian LPG di Indonesia hingga 35 tahun

mendatang,

Harga LPG yang relatif lebih murah,

Konsumsi bahan bakar yang lebih rendah, sehingga dapat

menempuh 90-120 km per kilogram LPG.

Dari keunggulan tersebut maka dipilihlah LPG sebagai energi alternatif

pengganti bahan bakar fosil.

Di Indonesia mulai dikembangkannya berbagai metode untuk

mengconversi LPG digunakan pada mesin-mesin yang sebelumnya

berbahan bakar fosil. Sebagian besar converter yang digunakan sebagai

alat converse masih menggunakan sistem mekanis yang hasilnya

kurang optimal serta relatif berbahaya jika terjadi kebocoran pada

saluran bahan bakar. Dari mesin-mesin yang telah berhasil

dikonversikan secara mekanik memiliki kendala yang sama, yaitu mesin

over heat menjadi sangat panas sehingga apabila digunakan terlalu

lama dapat menyebabkan mesin trip. Hal tersebut terjadi karena timing

pengapian yang tidak tepat, timing yang tidak tepat dapat menghambat

kinerja mesin bahkan merusak mesin karena terjadi gaya yang melawan

didalam mesin. Untuk mengatasi masalah tersebut dapat digunakan

ECU yang dapat mengatur besarnya bahan bakar yang digunakan mesin

serata waktu pengapian yang tepat. Dengan melakukan pengaturan

pada besarnya bahan bakar yang dibutuhkan dan waktu pengapian

yang tepat dapat mencegah mesin dari kerusakan dan detonasi meski

mesin yang digunakan adalah mesin yang seharusnya menggunakan

bahan bakar fosil.

C. Perumusan Masalah

Permasalahan yang diangkat pada penelitian ini dirumuskan sebagai

berikut:

1. Bagaimana metode pembuatan ECU untuk Sepeda Motor berbahan

bakar LPG agar irit bahan bakar dan mesin tidak cepat rusak.

2. Parameter apa saja yang dibutuhkan untuk mendapatkan karakteristik

pembakan yang efisien.

D. Tujuan

Tujuan dari program ini adalah :

1. Membuat ECU yang dapat digunakan untuk mengontrol mpengapian

pada sepeda motor berbahan bakar LPG.

2. Mendapatkan parameter pengapian yang dapat digunakan sebagai

acuan pembakaran pada sepeda motor LPG.

E. Luaran yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan dari program Pembuatan ECU sepeda motor

gas ini adalah terciptanya alat pengontrol pengapian yang efisien,

ramah lingkungan dan tidak merusak mesin untuk diaplikasikan pada

sepeda motor berbahan bakar LPG.

F. Kegunaan

Alat ini tidak hanya bermanfaat pada mahasiswa pelaksana PKM saja, namun dapat dimanfaatkan masyarakat sekitar yang menginginkan sepeda motornya beralih ke bahan bakar LPG dengan memanfaatkan mesin sepeda motor berbahan bakar fosil. Alat ini dapat menunjang kreativitas mahasiswa dalam bidang otomotif. Besar harapan kami agar kedepannya alat konversi ini dapat dikomersialkan sekaligus diproduksi dalam sekala besar.

G. Tinjauan Pustaka

I. KENDARAAN BERMOTOR DENGAN BAHAN BAKAR GAS

Bahan Bakar Gas merupakan hasil dari proses pemampatan gas alam.

Secara umum lebih dari 80% komponen gas bumi yang dipakai sebagai

BBG merupakan gas metana, 10%-15% gas etana, dan sisanya adalah

gas karbon dioksida, dan gas-gas lain. Susunan BBG yang dipakai di

Jakarta 93% terdiri dari gas metana, 3,2% gas etana, dan 3,8% sisanya

adalah gas nitrogen, propana, dan karbon dioksida. Komposisi gas alam

berbeda-beda untuk satu sumber dengan sumber lainnya.

Bahan bakar gas dapat dikelompokkan ke dalam dua bagian utama

yaitu gas alam (natural gas) dan gas buatan (manufactured gas). Gas

alam umumnya berada di tempat yang sama dengan endapan minyak

dan batubara. Sedangkan gas buatan diproduksi dari kayu, tanah

gambut, batubara, minyak, dan sebagainya. Komponen mampu bakar

dari gas adalah metana, karbondioksida, dan hidrogen dalam jumlah

yang bervariasi. Karakteristik dari gas sangat tergantung pada komponen

yang ada dalam gas tersebut.

BBG merupakan bahan bakar alternatif paling prospektif

dikembangkan sebagai bahan bakar kendaraan, karena:

- Cadangan gas bumi relatif masih cukup besar dan biaya pengadaannya

lebih murah dari BBM.

Tabel 1 Cadangan Minyak dan Gas Bumi di Indonesia

No

.Daerah

Minyak

Gas

Alam TSCF

Cadangan (109 TOE*)

1 Jawa

0,27

5 8,89

0,21

7

2 Sumatera

0,83

4 19,84

0,48

4

3 Kalimantan

0,19

3 22,81

0,55

6

4 Pulau Lainnya

0,10

8 38,49

0,93

8

5 Indonesia

1,4

11 90,03 2,195

*Ton Oil Equivalent

- Departemen Energi menyebutkan Konsumsi BBM untuk sektor

transportasi adalah yang paling besar (mencapai 52%) dibandingkan

untuk industri (19%), listrik (7%) dan rumah tangga (22%). Sehingga

pengalihan BBM ke BBG akan mengurangi konsumsi BBM secara

signifikan.

- BBG lebih ramah lingkungan karena polusi yang disebabkannya relatif

sangat rendah dibandingkan BBM. Hal ini disebabkan BBG memiliki unsur

utama (metana dan etana) dengan perbandingan jumlah atom hidrogen

lebih tinggi dari atom karbonnya. Pada proses pemurnian BBG tidak

digunakan TEL (zat aditif untuk menaikkan angka oktan). Sehingga emisi

kendaraan BBG rendah jika dibandingkan mesin BBM.

- BBG aman digunakan untuk kendaraan karena memiliki berat jenis yang

lebih ringan dibanding udara sehingga apabila terjadi kebocoran, BBG

segera membumbung ke udara dan tidak mungkin untuk membentuk

campuran mampu terbakar di udara. Untuk menghindari ledakan, pada

tangki BBG dilengkapi dengan regulator satu arah sehingga akan

menutup apabila ada api yang masuk ke saluran bahan bakar.

- Bahan Bakar Gas memiliki nilai oktan yang lebih tinggi daripada BBM

sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya detonasi.

- BBG sangat higienis karena dijual dalam satuan kg, lebih banyak 40% –

50% dari premium. Satu Kg BBG yang diaplikasikan sebagai bahan bakar

sepeda motor dapat menempuh 100-120 Km

- Diproduksi di dalam negeri

Peralatan yang harus ditambahkan agar kendaraan berbahan bakar

bensin dapat beroperasi dengan bahan bakar gas adalah konverter kit.

Konverter kit merupakan alat yang digunakan sebagai pengganti

karburator atau injektor, mencampurkan gas dengan udara pembakaran

dengan komposisi rasio tertentu. Sehingga bahan bakar yang digunakan

untuk pembakaran bukan lagi bensin namun menggunakan LPG.

II.Mekanisme Kerja ECU pada Sepeda Motor LPG

Bahan bakar gas yang disimpan di dalam tabung LPG diatur

tekanannya sesuai dengan kebutuhan mesin menggunakan regulator

fleksibel. Kemudian dialirkan melalui pipa dan diinjeksikan kedalam

manifold yang selanjutnya diteruskan ke dalam ruang bakar. Pengaturan

volume injeksi bahan bakar LPG dilakukan oleh ECU, yang

mengkalkulasikan besarnya bahan bakar yang dibutuhkan mesin. ECU

memperhitungkan besarnya bahan bakar denagn sangat akurat karena

perhitungan berdasarkan dari berbagai informasi yang didapatkan dari

sensor-sensor yang dipasang. Sehingga pembakaran memiliki efisiensi

tinggi, hemat serta ramah lingkungan.

Gambar 1. Instalasi ECU pada mesin

Dalam satu sistem pengapian terdiri dari satu ECU dan seperangkat

sensor. seperti gambar bagan di atas ditunjukkan beberapa sensor yang

menjadi parameter perhitungan injeksi bahan bakar. Adapun sensor-

sensor yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Air Flow Meter Sensor dan Manifold Absolute Pressure

Sensor

Gambar 2. Air flow meter dan MAP

Untuk melakukan pengukuran massa yang masuk ke dalam manifold

ada 2 sensor yang sering digunakan yaitu air flow meter dan manifold

pressuer sensor. Dari kedua sensor tersebut dapat digunakan salah satu

untuk mengukur aliran massa udara yang masuk dalam manifold.

Gambar 3. Rangkaian Mass Air Flow

Gambar di atas merupakan rangkaian dari sensor aliran massa udara,

yang dipasang pada input udara sebelum trottle body. Tekanan input

udara dapat dideteksi oleh sensor ini dan dikonversikan dalam bentuk

aliran massa udara. Out put dari sensor aliran massa uadara tersebut

berupa arus istrik.

Gambar 4. Rangkaian MAP

Gambar di atas merupakan Rangkaian untuk mengetahui tekanan udara di

dalam manifold. Dari tekanan udara dalam manifold dan lebar bukaan trottle

dapat dikalkulasikan massa udara yang masuk dalam manifold.

2. Sensor Posisi Sudut Bukaan Trottle

Ganabar 5. Trottle dan Rangkaian Elektronik

Gambar di atas merupakan rangkaian sensor trottle position yang

berguna untuk menunjukkan sudut bukaan pada trottle input udara. Sensor

trottle position ini dipasang ganda untuk menambah kebenaran dalam

memperhitungkan luasan bukaan trottle. Output dari sensor ini adalah

berupa voltase.

3. Oxygen Sensor

Gambar 6. Rangkaian Elektronik Oxygen Sensor

Gambar di atas merupakan gambar rangkaian sensor oksigen yang

diletakkan untuk mendeteksi gas sisa hasil pembakaran. Dimana oksigen

akan dideteksi oleh sensor, apabila kadar oksigen pada gas sisa hasil

pembakaran terlalu tinggi maka akan ditambahkan jumlah bahan bakar

yang dinjeksikan, dan sebaliknya. Dengan menggunakan sensor ini maka

hasil emisi pembakaran akan semakin kecil, karekan ECU akan

mengontrol pada posisi air fuel rasio yang tepat.

4. Cranksaft Position Sensor

Gambar 7. Cranksaft dan Rangkaian Sensor

Crankshaft position untuk mendeteksi posisi putaran cranksaft. Dari

sensor ini didapatkan kecepatan sudut putaran mesin serta posisi

cranksaft. Sensor ini yang digunakan sebagai patokan timing injeksi dan

timing ignition pada mesin.

5. Camsaft Position Sensor

Gambar 8. Camsaft Position Sensor dan Rangkaiannya

Camsaft position sensor digunakan untuk mendeteksi posisi katup

input pada mesin. Sehingga dapat menjadi pertimbangan pada timing

injeksi dan cut-off injeksi. Output dari rangkaian sensor posisi camsaft ini

adalah berupa voltase.

III. Disain Control ECU pada Sepeda Motor Gas

Dalam mendisain kontrol pada ECU ini dapat dilakukan dengan cara

membuat simulasi dengan program simulasi. Berikut ini adalah disain

kontrol pada ECU yang menggunakan 2 variable input trottle position dan

kecepatan engine.

Gambar 9. Modeling Fuel Control

Disan kontrol di atas menghasilkan respon berupa air fuel rasio dan fuel flwo

rate sebagai berikut

Gambar 10. Respon Sensor Fuel Control

IV. Rangkaian Aplikasi ECU Sebagai Control Pengapian

Dari disain yang telah dibuat dengan software simulasi di atas dapat

dimport pada micro prosesor. micro prosesor berfungsi sebagai pengontrol

pengapian pada pembakaran engine

Gambar 11. Pemrograman ECU

Rangkaian ECU menggunakan micro prosesor dapat langsung dilakukan

pemrograman dengan disain modeling simulasi yang talah dibuat

sebelumnya.

I. METODOLOGI

1. FLOWCART

Penjelasan Diagram Alir

Penelitian ini diawali dengan kajian literatur dengan membaca

berbagai jurnal yang terkait dengan penelitian ini. Menggali dari berbagai

sumber yang dapat dijadikan acuan dalam penelitian ini. Sebelum

pembuatan sepeda motor bahan bakar gas dan elektrik dilakukan disain

simulasi, dengan material yang telah disiapkan sebagai bahan dasar

pembuatan motor.Disain simulasi yang sesuai dengan pengkondisian

material yang akan digunakan dilakukan analisa secara simulasi apabila

belum mengalami kesesuaian maka proses akan dikembalikan

kepemilihan material yang tepat serta disain bentuk dan dimensi yang

sesuai. Dilakukan analisa secara simulasi ulang untuk mengetahui

kesesuaian. Jika telah didapatkan material dan disain yang sesuai maka

berlanjut ke proses berikutnya yaitu dilakukan machining pada material

yang telah direncanakan untuk membuat sepeda motor sesuai dengan

disain yang disepakati. Sepeda motor yang telah jadi harus dilakukan

analisis secara nyata, dengn melakukan test kecepatan yang dapat

dicapai, kekuatan material yang dipasang sebagai bahan dasar

pembuatan. Apabila test yang dilakukan belum mencapai spesifikasi

yang diharapkan maka dilakukan evaluasi dan perbaikan ulang serta

dilakukan machining ulang untuk melengkapi kekurangan – kekurangan

yang terjadi. Dan jika telah mencapai spesifikasi yang telah ditentukan

maka sepeda motor tersebut dapat dikatakan layak untuk digunakan

dilanjutkan ke prosess finishing yaitu pemasangan body product atau

cashing product. Sepeda motor yang telah melalui semua tahap dengan

sesuai maka dipersiapkan untuk produsi masal untuk menunjang

kebutuhan masyarakat akan teknologi ini.

2. ROADMAP

N

O

Jenis kegiatan Bulan Ke-

1 2 3 4 5

1 Study Literatur

2 Dayno test untuk menentukan spek sepeda motor

3 Desain control pembakaran

4 Simulasi control

5 Analisa hasil simulasi

6 Pengujian control hasil simulasi

7 Perakitan ECU injeksi gas

8 Pemrograman Micro Prosesor

9 Pengujian pemrograman

10 Perakitan pada sepeda motor yang diuji

11 Pengujian ECU injeksi gas yang telah dipasang

12 Pengujian Dayno untuk sepeda motor

berbahan bakar gas

J. Pembiayaan      

Nama Barang Unit

Harga

Satuan Jumlah

Gas Regulator 1 buah Rp700.000 Rp700.000

Komponen Elektronik 1 set

Rp5.000.00

0 Rp5.000.000

Trottle Body 1 buah

Rp3.000.00

0 Rp3.000.000

Tabung LPG 3 kg 1 buah Rp200.000 Rp200.000

fuel Injector 1 buah Rp500.000 Rp500.000

Sewa Workshop   Rp800.000 Rp800.000

Mur-baut

100bua

h Rp 500 Rp50.000

Tool Mekanik 1 buah Rp300.000 Rp300.000

Kabel-kabel  1 set Rp100.000 Rp100.000

Solder  1 set Rp130.000 Rp130.000

Sewa Komputer 1 buah Rp500.000 Rp500.000

Percetakan Rp200.000 Rp200.000

Sensor 1 set

Rp1.000.00

0 Rp1.000.000

Jumlah

Rp12.480.0

00

DAFTAR PUSTAKA

Yuli Nurcahyo, 12-11-2006, Inovasi Teknologi Otomatif (Studi Kasus Mesin Sepeda

motor Hibrida),http://www.pnj.ac.id/warta/index.php?topik=ilmiah

BUI VAN GA "LPG/GASOLINE Bifuel motorcycle ", Vietnam Registre Journal, No 10, 2003, pp. 9-12.

BUI VAN GA: Combustion of LPG-air lean mixture and its application on motorcycle engines. The ASEMworkshop on EU/ASIA Science and Tech..rlOlogy co-operation on clean technology. Hanoi, 3-4 November,2004

BUI VAN GA, BUI THI MINH TU : Fuel system for LPG motorcycle. Journal of Transport, No. 10, 2004, pp.23-24 and 27.

BUI VAN GA : Clean Motorcycles. Journal of Transport, No 1 and 2,2005, pp. 75-77

BUI VAN GA, TRAN DIEN: Comparison of performance of lOOcc engine running on gasoline and on LPGwith kit DATECHCO-GA5. Journal of Transport No 7, 2006, pp. 15-17

LAMPIRAN 1

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Ketua Pelaksana

Nama : Zulkarnain Nasrullah

Nama Panggilan : Zul

Jenis Kelamin : Laki-Laki

Agama : Islam

Tempat / Tanggal Lahir : Jember/ 31 Agustus 1989

Alamat Asal : Tegal Arum 03/05 Banyuwangi

Telephone/Handphone : 085852713095

Email : annisa_nr@yahoo.com

RIWAYAT PENDIDIKAN

Tahun Tingkatan Institusi

1996-2002 SD SDN 4 Semboro

2002-2005 SMP SMPN 4 Tanggul

2005-2008 SMA SMAN 1 Genteng

2008-sekarang Perguruan Tinggi ITS

Anggota 1

Nama : Ganda Hafesa

NRP : 2109100139

Jurusan / Fakultas : Teknik Fisika / FTI

Tempat, tanggal lahir : Bukit Tinggi, 13 Februari1992

Institut : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

HP : 085732953801

Alamat : Nginden jaya I nomer 7

Email : gandha.hafesha@gmail.com

Anggota 2

Nama : solehul hadi

NRP : 2108100701

Jurusan / Fakultas : Teknik Mesin/ FTI

Tempat, tanggal lahir :Cirebon, 13 maret 1989

Institut : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

HP : 085755105185

Alamat : Nginden Jaya I nomer 7

Email : soleh@yahoo.co.id

1) Biodata Dosen Pembimbing

Nama :Hendro Nurhadi. Dipl- .Ing., Ph.D

NIDN : 0020117505

Jabatan Struktural : Dosen

Fakultas / Jurusan : FTI / Teknik Mesin

Alamat : Mulyosari Utara 15, Surabaya

Telephone/Handphone : 081357797871

Email : hdnurhadi@me.its.ac.id

Dosen Pembimbing,

Hendro Nurhadi. Dipl-.Ing,.Ph.D

NIDN. 0020117505