STUDI EKSPERIMENTAL UNJUK KERJA SEPEDA MOTOR MUATAN BARANG BERBAHAN BAKAR LPG

I Made Agus SudianaJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, IST AKPRIND Yogyakarta

Jl. Kalisahak No. 28 Komplek Balapan Yogyakarta 55222. Telp/Fax (0274 – 563029)

Email : agusmade27@yahoo.com

Abstrak

Penggunaan bahan bakar LPG merupakan salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengendalikan emisi gas buang kendaraan bermotor. Konverter kits adalah alat yang digunakan untuk mengkonversi LPG menjadi bahan bakar pada sepeda motor. LPG digunakan sebagai alternatif bahan bakar sepeda motor karena mudah diperoleh dipasaran dan tekanan output yang rendah..

Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh data perbandingan performa mesin dan kadar emisi gas buang sepeda motor berbahan bakar premium dan LPG dari 3 model konverter kits yang digunakan. Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimen murni. Penelitian dilakukan dengan dua pengujian, yaitu pengujian standar dan pengujian eksperimen dengan menggunakan bahan bakar LPG pada sepeda motor Viar 150 CC tahun 2010.

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa penggunaan bahan bakar LPG dapat meningkatkan torsi dan daya. Peningkatan torsi tertinggi sebesar 12.13 N.m didapatkan pada putaran 3000 rpm untuk model konverter kit 1 dengan menggunakan bahan bakar LPG. Peningkatan daya tertinggi sebesar 13.7 Hp didapatkan pada putaran 9000 rpm untuk model konverter kit 3 dengan menggunakan bahan bakar LPG. Sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik tertinggi sebesar 1.045 kg/hp.jam didapatkan pada putaran 3000 rpm dengan menggunakan premium. Selain itu, terjadi peningkatan yang signifikan pada kadar emisi CO, CO2, dan HC untuk penggunaan bahan bakar premium didapatkan pada putaran 3000 rpm. Peningkatan emisi CO tertinggi sebesar 7.54% dan emisi CO2

tertinggi sebesar 10.1% serta peningkatan emisi HC tertinggi sebesar 260 ppm. Sedangkan konsentrasi O2 terjadi penurunan. Penurunan konsentrasi O2 sebesar 22.40% pada putaran 3000 rpm untuk model koverter kit 2 bahan bakar LPG.

Kata kunci: LPG, Konverter Kits, Performa mesin, Emisi gas buan

1

A. PENDAHULUANKelangkaan bahan bakar

minyak yang terjadi belakangan ini telah memberikan dampak yang sangat luas di berbagai sektor kehidupan masyarakat Indonesia diantaranya adalah antrian minyak dan kekosongan pasokan SPBU. Keadaan ini diperparah dengan kemampuan penyediaan bahan bakar oleh pemerintah yang tidak seimbang dengan permintaan masyarakat yang semakin meningkat. Sektor yang paling cepat terkena dampaknya adalah sektor transportasi. Fluktuasi suplai dan harga minyak bumi seharusnya membuat kita sadar bahwa jumlah cadangan minyak yang ada di bumi semakin menipis dari tahun ketahun. Karena minyak bumi adalah bahan bakar yang tidak bisa diperbaharui maka kita harus mulai memikirkan bahan penggantinya/alternatif bahan bakar. Menghadapi tantangan tersebut, Indonesia perlu memperluas pemanfaatan sumber energi lain untuk menggantikan pemakaian energi fosil.

Di lain pihak cadangan bahan bakar gas sebagai bahan bakar alternatif masih cukup banyak tersedia. Berdasarkan hal ini peluang untuk menggunakan LPG cukup besar terutama digunakan sebagai bahan bakar sepeda motor. Peranan motor bakar di dalam kehidupan manusia adalah sangat luar biasa. Hal ini dapat dilihat dalam kehidupan sehari-hari yaitu kendaraan bermotor yang beroperasi dan berlalu-lalang di jalan raya. Selain sebagai alat penghubung juga dapat digunakan sebagai angkutan penumpang maupun barang. Dengan kendaraan bermotor orang dapat lebih mudah

berkomunikasi dengan orang lain (Amzah Asli, 2005).

Pemanfaatan LPG sebagai bahan bakar sepeda motor merupakan suatu alternatif yang menjanjikan jika ditinjau dari aspek ketersediaan sumber energi dan aspek lingkungan. Sistem pembakaran pada sepeda motor berbahan bakar bensin juga harus disesuaikan dengan LPG sebagai bahan bakar baru. Oleh karena itu perlu dilakukan modifikasi sistem penyimpanan, penyaluran bahan bakar dan pembakaran LPG sehingga kendaraan dapat beroperasi dengan baik.

Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa bahan bakar LPG dapat digunakan sebagai bahan bakar sepeda motor. Keuntungan yang diperoleh dari pemakaian LPG ini adalah konsumsi bahan bakar lebih irit dan emisi beracun CO lebih sedikit. Sedang kerugiannya antara lain daya yang didapat lebih kecil dan emisi HC cukup besar. Tetapi kerugian-kerugian ini dapat diminimalkan dengan melakukan beberapa modifikasi seperti penggunaan regulator yang tepat sesuai dengan kapasitas motor, rancangan mixer yang tepat sehingga hambatan udara yang masuk dapat diminimalkan serta perubahan waktu penyalaan (ignition timing) yang cocok untuk bahan bakar LPG dan bahan bakar bensin. Oleh karena itu pemakaian suatu bahan bakar terbarukan yang lebih aman bagi lingkungan adalah suatu hal yang muthlak.

Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

2

1. Bagaimana retrofit konverter kit LPG pada sepeda motor 4 tak muatan barang

2. Bagaimana unjuk kerja yang dihasilkan dari sepeda motor 4 tak muatan barang berbahan bakar gas LPG dengan premium

3. Bagaimana emisi gas buang yang dihasilkan dari dua jenis bahan bakar tesebut.

Dalam penelitian ini akan dibahas tentang uji eksperimental unjuk kerja sepeda motor muatan barang berbahan bakar LPG dengan batasan masalah sebagai berikut :

1. Penelitian ini dibatasi hanya untuk mengetahui unjuk kerja dari sepeda motor 4 tak tiga roda muatan barang yang diatur pada kondisi standar pabrikan

2. Tidak dilakukan modifikasi pada mesin sepeda motor tersebut

3. Modifikasi hanya dilakukan pada fuel system / sistem bahan bakar.

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui cara mendesain sistem bahan bakar untuk sepeda motor muatan barang berbahan bakar LPG

2. Untuk mengetahui kinerja dari sepeda motor muatan barang berbahan bakar LPG

3. Untuk mengetahui emisi gas buang dari pembakaran sepeda motor tersebut

4. Untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan program Strata 1 Institut Sains &

Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

B. TINJAUAN PUSTAKAAziz W (2009), terhadap

“Analisis Penggunaan Bahan Bakar Liquefied Petroleum Gas (LPG) Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Dan Emisi Gas Buang CO Dan HC Pada Motor Supra X 125R Tahun 2009”, yaitu dengan menggunakan tabung gas LPG 3 kg dapat menempuh jarak 250 km dibandingkan dengan satu liter premium yang hanya dapat menempuh jarak 55 km. Hasil emisi gas buang CO sebesar 0,025% dan kadar emisi gas buang HC sebesar 2274 ppm.

Sitorus (2012), terhadap “Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Mesin Otto Bahan Bakar Premium Dengan Bahan Bakar LPG”. Dengan memodifikasi karburatornya maka mesin dapat bekerja seperti pada saat menggunakan premium, walaupun performansi mesin cenderung belum memberikan hasil yang optimal seperti performansi mesin pada saat menggunakan premium, tetapi bahan bakar LPG mempunyai keuntungan yaitu emisi yang dihasilkan lebih ramah lingkungan dari premium, selain itu harga LPG lebih murah dibandingkan harga premium.

Setiyo. dkk (2012), terhadap “Optimasi Pemanfaatan LPG Sebagai Bahan Bakar Kendaraan Melalui Penyetelan Converter Kits Dan Saat Pengapian”, di mana torsi optimum 131,2 N.m diperoleh pada stelan gas lever 5,75 putaran, bukaan katup aliran 40%, dan saat pengapian 15 0BTDC. Emisi CO terendah

3

0,13% diperoleh pada stelan pegas lever 5,5 putaran, bukaan katup aliran 40% dan saat pengapian 10 0BTDC, Emisi HC terendah 124 ppm diperoleh pada stelan pegas lever 5,5 putaran, bukaan katup aliran 40% dan saat pengapian 15 0BTDC.

Fauzan (2008), terhadap “Disain Converter Kits Modifikasi Sistem Bahan Bakar Motor Bensin Menjadi Berbahan Bakar Gas” maka di dapat hasil perancangan kits konversi eksperimental untuk mesin satu silinder 110 cc empat langkah berupa sistem pencampur bahan bakar (mixer) dengan menggunakan main jet dan pilot jet sebagai komponen inti dan instalasi kit konversi eksperimental sebagai bahan bakar gas LPG yang berada dalam tabung bertekanan tinggi di keluarkan dengan menurunkan tekanannya menggunakan regulator gas LPG tekanan tinggi dan kembali di turunkan tekanannya sesuai dengan kebutuhan konsumsi bahan bakar dengan menggunakan regulator asetelin. Gas yang sudah di turunkan tekanannya di alirkan melalui selang gas ke kran membran. Kevakuman yang terjadi di ruang bakar yang diakibatkan oleh langkah isap piston mengakibatkan pegas kran membran tertarik dan membuka aliran gas dan gas akan mengalir ke kran pembagi untuk kemudian di alirkan ke main jet dan pilot jet di dalam pencampur (mixer), selanjutnya keruang bakar mesin.

C. METODOLOGI PENELITIANPengujian ini difokuskan

pada unjuk kerja mesin dan emisi gas buang. Variabel-variabel yang diukur meliputi: Daya, Torsi, Konsumsi

bahan bakar Spesifik dan Emisi gas buang.

Diagram Alir Penelitian

Ketiga Model Desain Konverter Kit

4

Model Sepeda Motor Berbahan Bakar LPG

Gambar 3.10 diatas adalah model retrofit bahan bakar gas LPG yang telah dirancang pada sepeda motor muatan barang tiga roda type Viar tahun pembuatan 2010.

Gambar 3.10 Model Sepeda Motor Berbahan Bakar LPG

D. HASIL PENELITIAN

Hasil Pengujian Daya

Gambar 4.1 Grafik Daya Terhadap Putaran Mesin

Pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa daya yang dihasilkan terus meningkat seiring dengan kenaikan putaran mesin (rpm) pada kedua jenis bahan bakar antara LPG dan Premium. Daya berbanding lurus dengan torsi karena daya adalah kemampuan untuk menghasilkan torsi pada putaran tertentu yang sangat berpengaruh ke kecepatan. Hasil pengujian bahan bakar gas LPG pada model konverter kit 3 dihasilkan daya maksimum sebesar 13.7 Hp dibandingkan daya maksimum yang dihasilkan oleh model konverter kit 1 berbanding dengan bahan bakar premium sebesar 13.4 Hp. Dari pengujian ketiga model konverter kit diperoleh hasil bahwa konverter kit 3 menghasilkan daya tertinggi sebesar 13.7 Hp, dikarenakan adanya penambahan one way valve pada desain model konverter kit sebagai pengatur tekanan balik gas LPG dan slider

5

valve yang sudah dilengkapi dengan o-ring sebagai perapat tekanan sehingga tidak ada kebocoran. Jadi daya yang dihasilkan dari bahan bakar LPG lebih besar dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar premium pada sepeda motor Viar 150 cc tahun 2010.

Hasil Pengujian Torsi

Gambar 4.2 Grafik Torsi Maksimum Terhadap Putaran Mesin

Pada gambar 4.2 dapat dilihat bahwa torsi yang dihasilkan mesin mengalami kenaikan hingga mencapai putaran 6000 rpm dan terjadi penurunan torsi pada putaran rata-rata 6000 rpm untuk kedua jenis bahan bakar. Torsi berbanding lurus dengan daya karena torsi adalah kemampuan untuk memutar poros dari kondisi diam yang berpengaruh ke akselerasi. Dari pengujian ketiga model konverter kit diperoleh hasil bahwa konverter kit 1 menghasilkan torsi tertinggi sebesar 12.13 N.m, dikarenakan desain model konverter 1 yang mana slider port belum dilengkapi dengan o-ring sehingga aliran gas LPG yang masuk pada converter casing lebih banyak dibandingkan dengan model konverter kit 2 yang mana slider valve sudah dilengkapi dengan o-ring sebagai perapat tekanan serta model konverter kit 3 yang sudah dilengkapi dengan o-ring dan one

way valve sebagai pengatur tekanan balik tanpa harus mengatur putaran pada regulator gas LPG. Hal ini justru menyebabkan tekanan gas LPG menjadi terbatas dan akibatnya terjadi kekurangan suplai gas LPG ke karburator sehingga menyebabkan hasil torsi yang kurang maksimal.

Hasil Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (BSFC)

Gambar 4.3 Grafik Konsumsi Bahan Bakar Spesifik LPG dan Premium

Pengujian konsumsi bahan bakar ditujukan untuk ketiga model konverter kit sepeda motor berbahan bakar LPG dan motor standar berbahan bakar premium untuk menghitung besar konsumsi bahan bakar spesifiknya. Variabel perhitungan meliputi laju konsumsi bahan bakar tiap jam yang dipengaruhi oleh waktu (t), daya keluaran mesin (HP), dan putaran mesin (Rpm). Dari hasil perhitungan dapat diketahui jumlah penggunaan konsumsi bahan bakar spesifik dari dua jenis bahan bakar dengan rumus persamaan 2.3 sebagai berikut:

SFC=3600 x ( ρf xVf )BHP xt /1000

( kghp

. jam)

Di mana :

SFC : Konsumsi bahan bakar spesifik (kg/hp.jam)

6

BHP :Daya keluaran mesin

Pf :Masa jenis campuran bahan bakar bensin (kg/m3)

Vf :Konsumsi bahan bakar selama t detik

t :Interval waktu pengukuran konsumsi bahan bakar (detik)

Nilai Ekonomis

Gambar 4.4 Diagram jarak tempuh bahan bakar LPG dan Premium

EMISI GAS BUANG

Emisi Karbon Monoksida CO (%)

Gambar 4.5 Diagram Perbandingan Emisi CO

Ditinjau dari diagram perbandingan kadar CO di atas dapat dilihat bahwa emisi CO yang dihasilkan oleh mesin dengan bahan bakar LPG dapat menurunkan

konsentrasi CO sebesar 0.04%. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 tentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor lama bahwa ambang batas untuk emisi gas buang CO pada kendaraan sepeda motor 4 langkah tahun pembuatan < 2010 sebesar 5.5%. Dari hasil pengujian kadar emisi CO pada penggunaan motor bahan bakar gas LPG lebih ramah lingkungan karena di bawah parameter yang dikeluarkan oleh Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup yaitu sebesar 0.04%. Kadar emisi gas buang CO rendah disebabkan motor bahan bakar gas LPG tersusun dari campuran antara propana dan butan merupakan bahan ramah lingkungan karena gas LPG mempunyai sifat tidak meninggalkan residu apabila menguap bersih, tidak beracun dan tidak berwarna. Jadi dapat disimpulkan bahwa model konverter kit nomor 2 lebih baik dibandingakn dengan model konverter kit omor 1 dan 3.

Emisi Hidro Karbon HC (ppm)

Gambar 4.6 Diagram Perbandingan Emisi HC

Ditinjau dari diagram perbandingan kadar HC di atas bahwa emisi HC yang dihasilkan oleh mesin dengan bahan bakar

7

Premium mengalami peningkatan kadar HC sebesar 260 ppm. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 tentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor lama bahwa ambang batas untuk emisi gas buang HC pada kendaraan sepeda motor 4 langkah tahun pembuatan < 2010 sebesar 2400 ppm. Dari hasil pengujian pada sepeda motor bahan bakar gas LPG, kadar emisi HC untuk konverter kit nomor 2 lebih rendah yaitu 38 ppm dibandingkan konverter nomor 1 dan 3. Penggunaan motor bahan bakar gas LPG lebih ramah lingkungan karena hasil pengujian berada di bawah parameter yang dikeluarkan oleh Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006. Jadi dapat disimpulkan bahwa model konverter kit nomor 2 lebih baik dibandingkan dengan model konverter kit nomor 1 dan 3.

Emisi Karbon Dioksida CO2 (%)

Gambar 4.7 Diagram

Perbandingan Emisi CO2

Emisi Karbon dioksida (CO2) merupakan hasil pembakaran antara bahan bakar dengan udara di ruang bakar. Karbon dioksida selalu terbentuk disepanjang proses pembakaran berlangsung.

Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Dapat dilihat pada gambar 4.8 bahwa kadar

CO2 pada konventer kit 2 sebesar 9.4% lebih tinggi dibandingkan dengan konverter kit 1, dimana konverter kit 1 sebesar 6.0% dan pada konverter kit 3 sebesar 6.9%. Fakta tersebut berarti sesuai dengan teori yang seharusnya terjadi yaitu mengunakan bahan bakar gas LPG akan menyebabkan pembakaran menjadi semakin mendekati sempurna. Sehingga akan

meningkatkan kadar CO2 dalam gas buang.

Emisi Oksigen O2 (%)

Gambar 4.8 Diagram

Perbandingan Emisi O2

Emisi Oksigen (O2)

menandakan bahwa tingkat penggunaan udara (oksigen) dalam proses pembakaran yaitu semakin

rendah kadar O2 semakin banyak udara yang dipergunakan untuk proses pembakaran, berarti pembakaran yang terjadi semakin baik. Namun sebaliknya jika kadar

O2 lebih tinggi maka banyak udara masuk yang tidak dipergunakan pada proses pembakaran yang berarti

8

reaksi pembakaran kurang sempurna dan akan menghasilkan kadar CO (karbon monoksida) pada gas buang,

yang seharusnya menjadi CO2. Dapat dilihat pada gambar 4.9 bahwa kadar

O2 dengan menggunakan bahan bakar Premium dan gas LPG lebih besar yaitu 25.00% pada model konverter kit nomor 1 dan 3 dibandingkan dengan konverter kit nomor 2 sebesar 22.40%. Jadi dapat disimpulkan bahwa konverter kit nomor 2 lebih baik dari konverter kit 1 dan 3.

E. KESIMPULANBerdasarkan hasil penelitian

“Studi Eksperimental Unjuk Kerja Sepeda Motor Muatan Barang Berbahan Bakar LPG” yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Hasil pengujian pada sepeda motor Viar 150 cc tahun 2010 berbahan bakar gas didapat hasil daya sebesar 13,7 pada konverter kit 3 dan torsi sebesar 12,13 pada konverter kit 1.

2. Hasil pengujian konsumsi bahan bakar spesifik (BSFC) dengan menggunakan bahan bakar LPG dapat dilihat dari hasil perhitungan jarak tempuh maksimal sepeda motor adalah 154 km pada konverter kit 2 dengan kecepatan 50 km/jam selama waktu 12 menit.

3. Hasil pengujian emisi gas buang sepeda motor dengan bahan bakar LPG untuk kadar CO, CO2, HC lebih kecil dibandingkan dengan motor

berbahan bakar premium. Akan tetapi emisi gas buang untuk kadar O2 hampir mendekati sempurna dengan bahan bakar premium pada konverter kit 2.

4. Dari Hasil pengujian unjuk kerja mesin dan emisi gas buang dapat diambil kesimpulan bahwa model konverter kit 3 merupakan konverter terbaik dikarenakan hasil daya sebesar 13.7 Hp dan torsi sebesar 11.56 N.m serta konsumsi bahan bakar 0.094 kg/hp.jam dan emisi gas buang CO 0.04, CO2 6.9, HC 44, dan O2 25.00.

F. DAFTAR PUSTAKA

Arends, BPM. & Barenschot, H.1980, Motor Bensin, Alih Bahasa : Umar Sukrisno, Erlangga, Jakarta.

Arismunandar,W, 2002, Penggerak Mula Motor Bakar Torak, ITB, Bandung.

Aziz, Muhammad, dkk. 2012. Analisis Penggunaan Bahan Bakar Liquified Petroleum Gas (LPG) Terhadap Konsumsi Bahan Bakar dan Emisi Gas Buang CO dan HC Pada Motor Supra X Tahun 2009. Skripsi Tidak Dipublikasikan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Buku panduan praktikum prestasi mesin, ISTA, 2008, Yogyakarta.

Harsanto, 1984, Motor Bakar, Penerbit Djambatan, Jakarta.

Heywood, J.B, 1989, Internal Combustion Engine

9

Fundamentals, Singapore : McGraw-Hill Book Co.

Hudayah, Hendi, 2008, Studi Eksperimental Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Gas LPG pada Motor 4 Tak Yamaha Jupiter Z. IST AKPRIND Yogyakarta.

Fauzan HS, Achmad, 2008. Disain Converter Kits Modifikasi Sistem Bahan Bakar Motor Bensin Menjadi Berbahan Bakar Gas. Universitas Muhammadiyah Malang, Malang.

Malev, V.L, 1945, Internal-Combustion Engine Theory and design, Tokyo : McGraw-Hill Book Company,Inc.

Potter, Merle C, and Somerton, Craig W, 1993, Thermodynamics For Engineers, Penerbit Mc Graw-Hill Book Inc., New York.

Pudjanarsa, A dan Nursuhud, D, 2006, Mesin Konversi Energi, Penerbit Andi, Yogyakarta.

Putra, I Gusti Ngurah Sinarsa, 2015, Pengaruh Sudut Pengapian Terhadap Unjuk Kerja Konverter Kit Pada Motor 4 Tak Berbahan Bakar LPG. IST AKPRIND Yogyakarta

Setyo, Muji. Condro P, Bagyo, 2012. Optimasi Pemanfaatan LPG Sebagai Bahan Bakar Kendaraan Melalui Penyetelan Converter Kits Dan Saat Penyalaan. Universitas Muhammadiyah Magelang.

Sitorus, Jefferson, 2012. Kajian Eksperimental Perbandingan

Performansi Mesin Otto Bahan Bakar Premium Dengan Bahan Bakar LPG. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Republik Indonesia. 2006. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama. Kementerian Negara Lingkungan Hidup 2006. Jakarta.

10