Penelitian Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Premium, Pertamax dan Pertamax Plus Terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin

MAKALAH
SEMINAR TUGAS AKHIR


Penelitian Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Premium, Pertamax dan Pertamax Plus Terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin
















Disusun :


TRI HARTONO
NIM : D 200 01 0013





JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Maret 2011
HALAMAN PENGESAHAN
MAKALAH SEMINAR TUGAS AKHIR


Makalah berjudul “Penelitian Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Premium, Pertamax dan Pertamax Plus Terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin”, telah disetujui Pembimbing dan disahkan koordinator sebagai syarat untuk Seminar Tugas Akhir dan Ujian Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :
Nama : TRI HARTONO
NIM : D200 01 0013

Disetujui pada
Hari :
Tanggal :


Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping



Ir. Subroto, MT Nur Aklis, ST

Koordinator
Seminar Tugas Akhir



Ir. Sunardi Wiyono, MT
PENELITIAN PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN BAKAR PREMIUM, PERTAMAX DAN PERTAMAX PLUS TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR BAKAR BENSIN

Tri Hartono, Subroto, Nur Aklis
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosura
Email : hartono_tri23@yahoo.com

ABSTRAKSI

Unjuk kerja motor banyak dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antaranya jenis bahan bakar yang digunakan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh perbedaan angka oktan bahan bakar bensin terhadap unjuk kerja torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar spesifik pada grafik torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar spesifik yang dihasilkan motor 4 tak.
Pada percobaan ini diuji unjuk kerja motor mengenai torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar spesifik yang digunakan pada bensin produksi Pertamina, antara lain bensin premium, pertamax, dan pertamax plus. Masing-masing jenis bensin diuji pada motor Honda jenis Supra X 100 cc tahun 2001 dengan alat dynotest yang terhubung dengan komputer. Komputer akan mencatat grafik perubahan torsi dan daya terhadap kenaikan putaran mesin dari 4000 hingga 9750 rpm. Sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik dihitung dari pencatatan waktu perubahan volume bensin setiap 5 ml pada putaran tersebut.
Hasil penelitian menunjukkan torsi maksimum dicapai pada bensin pertamax sebesar 7,52 Nm pada 6118 rpm, diikuti pertamax plus 7,41 Nm pada 5931 rpm, dan bensin premium 7,41 Nm pada 5958 rpm. Sedangkan daya maksimum juga pada bensin pertamax sebesar 6,80 HP pada 7434 rpm, diikuti premium 6,74 HP pada 7672 rpm, lalu pertamax plus sebesar 6,73 HP pada 7317 rpm. Untuk konsumsi bahan bakar spesifik minimal dimiliki pertamax plus sebesar 0,1129 HP pada 5250 rpm, diikuti bensin pertamax sebesar 0,121 HP pada 4750 rpm, kemudian bensin premium sebesar 0,129 kg/kWh pada 5250 rpm.

Kata kunci : unjuk kerja, bensin pertamina, angka oktan










PENDAHULUAN
Sepeda motor merupakan alat transportasi yang digerakkan oleh mesin berbahan bakar bensin. Berdasarkan jenis mesin motor yang digunakan sepeda motor dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu, sepeda motor 4 langkah dan sepeda motor 2 langkah. Jenis sepeda motor 2 langkah cukup banyak digunakan karena harganya yang relatif murah, biaya perawatannya pun relatif rendah dan mempunyai konstruksi yang sederhana. Namun motor 2 langkah ini mulai ditinggalkan karena boros bahan bakar dibanding motor 4 tak.
Pemakaian sepeda motor tak lepas dari jenis bahan bakar yang digunakan. Selama ini kita mengenal bensin premium, pertamax dan pertamax plus. Bensin atau petrolium (biasa disebut gasoline di Amerika Serikat dan Kanada) adalah cairan campuran yang berasal dari minyak bumi dan sebagian besar tersusun dari hidrokarbon serta digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin pembakaran dalam.
Di Indonesia saat ini terdapat beberapa pilihan jenis bensin Pertamina untuk motor bensin yaitu :
1. Premium.
2. Pertamax.
3. Pertamax plus.
Masing-masing jenis bahan bakar tersebut memiliki angka oktan yang berbeda. Angka oktan adalah angka yang menunjukkan berapa besar tekanan maksimum yang dapat diberikan di dalam mesin sebelum bensin terbakar secara spontan. Pada tekanan tertentu bahan bakar akan menyala seiring adanya tekanan pada piston yang menaikkan temperatur di dalam silinder. Penyalaan yang diakibatkan tekanan ini tidak dikehendaki karena dapat menyebabkan detonasi. Penyalaan yang baik disebabkan dari pengapian busi.
Dari uraian di atas maka perlu diketahui tentang penggunaan bahan bakar yang tepat untuk motor bensin. Pada penelitian ini akan dilakukan penelitian tentang penggunaan bahan bakar bensin premium, pertamax, dan pertamax plus untuk meneliti daya dan torsi yang dihasilkan, serta konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) yang diperlukan pada motor. Sehingga dari penelitian akan diketahui bagaimana pengaruh penggunaan bahan bakar premium, pertamax dan pertamax plus terhadap unjuk kerja motor bensin.

TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian tentang unjuk kerja motor bensin ini adalah :
1. Mengetahui torsi maksimum dari penggunaan bahan bakar jenis premium, pertamax, dan pertamax plus.
2. Mengetahui daya maksimum yang dihasilkan oleh motor dengan jenis bahan bakar premium, pertamax, dan pertamax plus.
3. Mengetahui konsumsi bahan bakar spesifik minimum bensin premium, pertamax, dan pertamax plus.
4. Mengetahui pengaruh bensin premium, pertamax, dan pertamax plus terhadap unjuk kerja motor Supra X 100 cc.
Dari latar belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahan yaitu adakah pengaruh variasi fraksi massa anyaman 3D serat enceng gondok terhadap sifat mekanik dan fisis komposit yang diperkuat serat enceng gondok.
BATASAN MASALAH
Batasan-batasan masalah yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Motor yang digunakan sebagai alat uji adalah merk Honda Supra X mesin 4 langkah, volume silinder 100 cc, dengan tahun pembuatan 2001.
2. Variasi pengujian yang dilakukan berupa jenis bahan bakar bensin : Premium, Pertamax, dan Pertamax Plus
3. Data yang diamati dalam pengujian adalah daya mesin, torsi, dan konsumsi bahan bakar pada perubahan putaran.
TINJAUAN PUSTAKA
Aji (2010), meneliti tentang pengaruh katup membran racing pada unjuk kerja motor 2 tak 1350 cc dengan variasi bahan bakar bensin premium dan pertamax. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya, torsi dan BMEP motor yang dihasilkan rata-rata lebih tinggi pada motor dengan menggunakan membran racing V-Force daripada membran standar untuk putaran yang sama, karena lidah katup dapat menutup lebih cepat. Konsumsi bahan bakar motor dengan menggunakan membran standar lebih besar daripada motor dengan membran V-Force untuk jenis bahan bakar dan putaran mesin yang sama. Sehingga penggunaan membran racing V-Force dapat menghemat bahan bakar. Pada putaran rendah (<8500 rpm) penggunaan membran V-Force – bensin pertamax lebih efisien, karena konsumsi bahan bakar spesifik paling rendah. Sedangkan pemakaian bahan bakar dengan dengan oktan yang lebih tinggi akan maksimal pada motor yang memiliki rasio kompresi yang tinggi, karena dapat mengurangi detonasi.
Prabowo, (2006), meneliti tentang pengaruh pemotongan kepala silinder terhadap unjuk kerja dan konsumsi bahan bakar pada mesin sepeda motor Honda Astrea, dimana membuktikan bahwa jumlah perbandingan kompresi akan sangat berpengaruh terhadap unjuk kerja mesin. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa pada pemotongan kepala silinder 0,8 mm, menghasilkan daya yang lebih baik serta konsumsi bahan bakar lebih irit dibandingkan dengan pemotongan kepala silinder 0,5 mm atau dalam kondisi standar (tidak mengalami pemotongan) baik pada putaran mesin 4000 rpm, 6000 rpm, dan 8000 rpm.
Setiawan (2000), meneliti tentang peningkatan unjuk kerja mesin bensin 4 langkah dengan penggunaan busi Splitfire SF 392D dan kabel busi Hurrican. Ia menerangkan bahwa busi dan kabel busi sangatlah berpengaruh untuk menghasilkan busur api listrik terhadap kesempurnaan proses pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar sebuah motor bakar. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dengan menggunakan busi Splitfire SF 392D dan kabel busi Hurricane, daya rata-rata yang dihasilkan dari pengujian meningkat sebesar 3,8 %. Penelitian yang dilakukan tersebut juga menjelaskan, untuk mendapatkan daya yang optimal, maka waktu pengapian juga harus disesuaikan.
LANDASAN TEORI
A. Pengertian Motor Bakar
Salah satu penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Energi itu sendiri dapat diperoleh dengan proses pembakaran. Ditinjau dari cara memperoleh energi mesin kalor dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu :
a. Mesin pembakaran luar (internal combustion engine)
b. Mesin pembakaran dalam (external combustion engine)
Pada mesin pembakaran luar proses pembakaran terjadi di luar mesin, dimana energi termal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Contohnya adalah mesin uap. Pada mesin kalor jenis ini pembakaran terjadi di ruang pembakaran lain sehingga gerakannya bukan karena hasil dari pembakaran langsung akan tetapi melalui media perantara.
Pada mesin pembakaran dalam proses pembakaran terjadi di dalam ruang bakar mesin itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam pada umumnya dikenal dengan nama motor bakar. Mesin kalor ini memiliki konstruksi yang lebih ringan dan efisiensi yang tinggi.
Motor bakar terbagi menjadi dua jenis utama, yaitu :
a. Motor Bensin (otto)
b. Motor Diesel
Pembagian motor bakar menjadi motor bensin (otto) dan motor diesel didasarkan pada sistem penyalaannya. Motor bensin sering disebut pula spark ignition engine, mesin ini dinyalakan dengan percikan bunga api. Campuran bahan bakar dari karburator yang masuk ke dalam ruang bakar terbakar oleh percikan bunga api dari busi sehingga terjadi kenaikan energi kalor dalam ruang bakar dan diubah menjadi energi mekanik untuk menggerakkan poros engkol. Pada motor diesel mesin dinyalakan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam ruang bakar yang berisi udara bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi sehingga terjadi pembakaran. Udara bertekanan dan bertemperatur tinggi tersebut dihasilkan dari kompresi udara pada langkah isap, karena itu pada motor diesel digunakan perbandingan kompresi yang tinggi, berkisar antara 12 sampai 25.

B. Motor Bakar 4 Langkah (4 Tak)
Proses kerja motor empat langkah diperoleh dalam empat langkah berturut-turut dalam dua putaran poros engkol.








Gambar 1. Siklus kerja motor 4 tak

Untuk lebih jelasnya langkah tersebut adalah sebagai berikut :
- Langkah isap
Katup masuk membuka, piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Gas baru terhisap masuk ke dalam silinder. Pada langkah ini katup buang menutup.
- Langkah kompresi
Dalam gerakan ini campuran bahan bakar dan udara di dalam silinder dipadatkan oleh piston yang bergerak ke atas dari TMB (Titik Mati Bawah) ke TMA (Titik Mati Atas). Gas dalam silinder dikompresikan sehingga tekanan dan suhunya naik dengan cepat. Beberapa derajat sebelum TMA busi meloncatkan bunga api gas terbakar.
- Langkah kerja
Pada langkah akhir kompresi busi memercikkan bunga api sehingga campuran bahan bakar dan udara terbakar. Gas hasil pembakaran menghasilkan tekanan untuk mendorong torak ke bawah dari TMA ke TMB, selama langkah ini posisi katup isap dan katup buang masih dalam keadaan tertutup.
- Langkah buang
Gerakan torak bergerak dari TMB ke TMA untuk mendorong gas sisa ekspansi pembakaran dalam silinder. Selama langkah buang ini, katup buanng saja yang terbuka. Bila torak mencapai TMA maka motor telah melakukan satu siklus kerja dan poros engkol berputar dua putaran. Setelah langkah buang selesai dilanjutkan dengan langkah isap dan langkah-langkah seterusnya secara terus-menerus.
C. Proses Pembakaran
Pada proses pembakaran ini terjadi panas dan timbul nyala api. Proses pembakaran pada motor bensin dapat terjadi apabila campuran bahan bakar dan udara dalam ruang bakar menyala oleh percikan bunga api listrik dari busi. Pembakaran yang demikian ini akan menghasilkan kenaikan tekanan yang teratur dan halus.
Ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada pembakaran motor bensin yaitu :
1. Pembakaran normal
Pembakaran normal dapat terjadi bilamana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan bunga api dari busi, yaitu pada saat beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA (Titik mati atas). Kemudian api membakar gas yang terdapat di sekelilingnya hingga semua partikel terbakar habis. Di dalam pembakaran normal, pembagian nyala api terjadi merata di seluruh bagian dan semua gas dalam silinder harus terbakar oleh api dari busi. Pembakaran menimbulkan energi panas, maka tekanan dan temperatur naik secara mendadak sehingga piston terdorong menuju TMB (Titik mati bawah).



2. Pembakaran tidak normal
Pembakaran tidak normal terjadi bila campuran bensin dengan udara di dalam ruang bakar tidak semua terbakar oleh loncatan api dari busi. Ada beberapa fenomena yang terjadi pada pembakaran tidak normal, di antaranya :
1. Detonasi /Knocking
Detonasi terjadi apabila bahan bakar terbakar sebelum penyalaan oleh percikan api busi karena tekanan piston. Apabila dalam keadaan ini gas-gas tersebut terbakar dengan sendirinya (self combustion) maka akan terjadi suara ketukan (knocking noise).
Detonasi yang berulang-ulang dalam waktu yang cukup lama dapat merusak bagian ruang bakar, terutama bagian atas piston tempat detonasi terjadi. Detonasi juga mangakibatkan bagian ruang bakar sangat tinggi temperaturnya, sehingga dapat menyalakan campuran bahan bakar-udara sebelum waktunya. Hal ini dapat mengurangi daya dan efisiensi mesin, sedangkan tekanan maksimum gas akan bertambah tinggi (W. Arismunandar, 2002). Oleh karena itu, detonasi harus dicegah. Berikut adalah beberapa cara untuk mencegah detonasi, di antaranya :
a. Mengurangi perbandingan kom-presi.
b. Memperlambat saat penyalaan
c. Mempergunakan bahan bakar dengan bilangan oktan yang lebih tinggi.
2. Surface ignition
Surface ignition adalah penyalaan campuran bahan bakar-udara dari bagian ruang bakar yang mempunyai temperatur sangat tinggi misalnya pada busi atau kerak yang ada. Hal tersebut dapat menyebabkan penyalaan sebelum waktunya (pre-ignition) ataupun penyalaan setelah pembakaran normal (post-ignition).

D. Jenis Bahan Bakar
Banyak macam dan jenis bahan bakar baik dalam bentuk cair, padat, maupun gas yang masing-masing mempunyai nilai bakar yang berbeda. Bahan bakar yang umum digunakan oleh motor bakar antara lain, bensin, solar, BBG (bahan bakar gas), bensol, dan lain-lain.
Bahan bakar bensin adalah hasil dari pemurnian nephta, yang komposisinya dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk motor bakar. Yang dimaksud nephta adalah semua jenis minyak ringan (light oil) yang memiliki sifat antara bensin (gasoline) dan kerosin. Bensin sangat mudah menguap pada 40ºC sebanyak 30-60%, dan pada 100ºC sebanyak 80-90%. Masa jenis bensin berkisar antara 715-780 kg/m3. Sifat mudah menguap itu antara lain mengakibatkan bensin setelah dikabutkan menjadi tetesan-tetesan halus, sehingga dapat disalurkan ke dalam silinder oleh aliran udara. Setelah dimurnikan bensin yang dijual diberi beberapa bahan tambahan atau aditif untuk memperbaiki sifat-sifatnya agar tidak menggumpal bila disimpan lama. Bensin Pertamina yang dipasarkan antara lain premium, pertamax dan pertamax plus.

1. Premium
Bensin premium adalah bensin yang telah diberi TEL (tetra ethyl lead) dan bernilai oktan 88. Premium adalah bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan yang jernih. Bensin premium mempuyai sifat anti ketukan yang baik dan dapat dipakai pada mesin dengan batas kompresi hingga 9,0 : 1 pada semua jenis kondisi, namun tidak baik jika digunakan pada motor bensin dengan kompresi tinggi karena dapat menyebabkan knocking. Knocking dapat dikurangi dengan menambahkan zat additive, seperti TEL (tetra ethyl lead, Pb(C2H5)4), MTBE (methyl tertiary butyl ether, C5H11O), atau etanol dalam bahan bakar tersebut.
Bensin premium produk Pertamina memiliki kandungan maksimum sulfur (S) 0,05%, timbal (Pb) 0,013% (jenis tanpa timbal) dan Pb 0,3% (jenis dengan timbal), oksigen (O) 2,72%, pewarna 0,13 gr/100 L, tekanan uap 62 kPa, titik didih 215 ºC, serta massa jenis (suhu 15ºC) 715 ÷ 780 kg/m3.

2. Pertamax
Pertamax merupakan jenis bahan bakar dengan angka oktan 92. Bensin pertamax dianjurkan digunakan untuk kendaraan bahan bakar bensin yang mempunyai perbandingan kompresi tinggi (9,1 : 1 sampai 10,0 : 1). Pada bahan bakar pertamax ditambahkan aditif sehingga mampu membersihkan mesin dari timbunan deposit pada fuel injector dan ruang pembakaran.
Bahan bakar pertamax sudah tidak menggunakan campuran timbal sehingga dapat mengurangi racun gas buang kendaraan bermotor seperti nitrogen oksida dan karbon monooksida.
Bensin pertamax berwarna kebiruan dan memiliki kandungan maksimum sulfur (S) 0,1%, timbal (Pb) 0,013% (jenis tanpa timbal) dan Pb 0,3% (jenis dengan timbal), oksigen (O) 2,72%, pewarna 0,13 gr/100 L, tekanan uap 45 ÷ 60 kPa, titik didih 205 ºC, serta massa jenis (suhu 15ºC) 715 ÷ 780 kg/m3.

3. Pertamax Plus
Pertamax plus merupakan jenis bahan bakar produksi Pertamina dengan angka oktan 95. Warna Pertamax Plus merah tua. Bensin jenis ini baik digunakan pada mesin dengan perbandingan 10,1 : 1 sampai 11,0 : 1 untuk menghindari detonasi (knocking). Bensin pertamax plus memiliki kandungan maksimum sulfur (S) 0,05%, timbal (Pb) 0,013 g/l, oksigen (O) 2,7%, pewarna 0,13 gr/100L, tekanan uap 45 ÷ 60 kPa, titik didih 205 ºC, serta massa jenis (suhu 15 ºC) 715 – 770 kg/m3.
E. Angka Oktan
Angka oktan adalah angka yang menunjukkan kandungan oktana seberapa besar tekanan yang dapat diberikan sebelum bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran udara dan bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara dan bensin juga dapat terbakar secara spontan sebelum percikan api dari busi keluar. Jika campuran gas ini terbakar karena tekanan yang tinggi (dan bukan karena percikan api dari busi), maka akan terjadi knocking atau ketukan di dalam mesin.
Nama oktan berasal dari oktana (C8H18), karena dari seluruh molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus. Oktana dapat dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi pada heptana, misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit.
Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari 87% oktana dan 13% heptana (atau campuran molekul lainnya). Bensin ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya diperuntuk-kan pada mesin kendaraan yang memiliki ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut.
Umumnya skala oktan di dunia adalah Research Octane Number (RON). RON ditentukan dengan mengisi bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan kondisi yang teratur. Besar angka oktan bahan bakar dapat diukur dengan mesin CFR (Coordinating Fuel Research). Sebagai contoh premium mempuyai mempuyai Research Octane Number (RON) sebesar 88 dan pertamax mempuyai Research Octane Number (RON) sebesar 92.
1. Menentukan angka oktan bahan bakar
Bilangan oktan suatu bahan bakar dapat diukur dengan mesin CFR (Coordinating Fuel Research), yaitu sebuah mesin motor bakar penguji yang perbandingan kompresinya dapat diubah-ubah sewaktu mesin beroperasi. Di dalam pengukuran ini ditetapkan kondisi standar operasinya (putaran, temperatur, tekanan, dan kelembaban relatif dari udara yang masuk, dan sebagainya) dan bahan bakar yang akan digunakan sebagai pembanding atau pengukur. Untuk motor bensin ditetapkan heptana normal dan iso-oktana sebagai bahan bakar pembanding. Heptana normal adalah adalah bahan bakar hidrokarbon yang mudah berdetonasi di dalam motor bensin, oleh karena itu dinyatakan sebagai bahan bakar dengan bilangan oktan sama dengan nol. Iso-oktana adalah bahan bakar yang tidak mudah berdetonasi sehingga dinyatakan sebagai bahan bakar dengan bilangan oktan sama dengan 100.
Maka bilangan oktan dari suatu bahan bakar adalah bilangan yang menyatakan berapa persen volume iso-oktana dalam campuran yang terdiri dari iso-oktana dan heptana normal yang mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan bahan bakar tersebut. Jadi, bilangan oktan dari suatu bahan bakar adalah 87 apabila bahan bakar tersebut mempunyai kecenderungan berdetonasi yang sama jika dibandingkan dengan suatu campuran yang terdiri dari 87 % volume iso-oktana dan 13% volume heptana normal.
2. Hubungan antara angka oktan dengan pembakaran
Struktur bensin yang baik adalah dengan komposisi n-heptana 0% dan iso-oktana 100%. n-heptana adalah rantai karbon lurus sedangkan iso-oktana adalah rantai karbon bercabang. Apabila struktur suatu BBM lebih banyak rantai bercabangnya maka bensin tersebut lebih sulit untuk terbakar dan dikategorikan dalam bensin bermutu baik, sebaliknya bila komposisinya lebih banyak rantai karbon lurusnya maka bensin tersebut bermutu kurang baik.
Penggunaan angka oktan untuk mengatur periode penundaan (delay period) waktu nyala api busi untuk merambat ke bagian yang paling jauh dari busi. Penundaan diperlukan untuk menunggu saat dinyalakan. Bensin dengan angka oktan yang tinggi mempunyai periode penundaan yang panjang, oleh karena itu lebih sesuai untuk motor bensin dengan perbandingan kompresi yang tinggi.
Apabila suatu bahan bakar dengan angka oktan yang tinggi hendak digunakan untuk mesin yang sebenarnya dirancang untuk menggunakan bahan bakar dengan bilangan oktan yang rendah tanpa detonasi, tidak akan terlihat adanya perbaikan pada effisiensi dan daya yang dihasilkan. Keuntungan yang diperoleh dari bahan bakar dengan angka oktan tinggi adalah tidak peka terhadap detonasi (Arismunandar, 2002). Pada mesin dengan perbandingan kompresi yang tinggi sangat dianjurkan untuk menggunakan bahan bakar beroktan tinggi untuk memperoleh efisiensi yang tinggi tanpa detonasi.

F. Rumus Perhitungan Pada Motor Bakar
Ukuran besaran pada motor bakar meliputi torsi, daya, tekanan efektif rata-rata, dan konsumsi bahan bakar spesifik. Hubungan antara masing-masing besaran pada motor bakar tersebut dapat digambarkan seperti pada Gambar 2. berikut :







Gambar 2. Grafik hubungan torsi, daya, tekanan efektif rata-rata, konsumsi bahan bakar spesifik vs putaran mesin

1. Torsi
Torsi pada pengujian dengan alat dynamometer diperoleh dari daya motor yang memutar roda belakang motor yang bersinggungan dengan silinder pejal sebagai beban. Pada silinder ini terdapat sensor yang dihubungkan dengan alat konsul GUI yang selanjutnya diterjemahkan pada komputer. Untuk mengetahui besarnya torsi digunakan alat dynamometer.
T = F. l = m.g.l 2.1
dimana :
T = torsi (N.m)
m = massa yang diukur pada dynamometer (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
l = panjang tuas pada dynamometer (m)

2. Daya Poros
Daya mesin adalah besarnya kerja mesin selama waktu tertentu. Pada motor bakar daya yang berguna adalah daya poros, dikarenakan poros tersebut menggerakan beban. Gambar 2 memperlihatkan semakin tinggi frekuensi putar motor makin tinggi daya yang diberikan hal ini disebabkan oleh semakin besarnya frekuensi semakin pada waktu yang sama.
Dengan demikian besar daya poros itu adalah :
P = (kW) 2.2
dimana :
P = daya (kW)
T1 = torsi terukur (N.m)
n1 = putaran mesin (rpm)

3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan suatu parameter prestasi yang dipakai sebagai ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar yang terpakai per jam untuk setiap daya kuda yang dihasilkan (Arismunandar, 2002) :
mf = . . ρbb (kg/jam) 2.3
dimana :
mf = konsumsi bahan bakar (kg/jam)
b = volume buret yang dipakai dalam pengujian (cc).
t = waktu diperlukan untuk pengosongan buret dalam detik (s)
ρbb = massa jenis bahan bakar (kg/l)
maka :
SFC = (kg/kWh) 2.4
dimana :
SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kWh)
mf = konsumsi bahan bakar (kg/jam)
P = daya (kW)

METODOLOGI PENELITIAN
A. Diagram Alir Penelitian
Pada penelitian ini langkah percobaan dilakukan mengikuti diagram alir seperti Gambar 3. berikut :























Gambar 3. Diagram Alir Penelitian

B. Alat dan Bahan Penelitian
Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini meliputi :
a. Motor merk Honda, tipe Supra X 100cc.
b. Bahan bakar bensin : premium, pertamax dan pertamax plus.
c. Alat dynamometer, yang terdiri dari dynotest, kabel sensor, monitor, komputer dan exhaust.
d. Alat bantu : stop watch, buret, termometer dan higrometer.
1. Mesin bensin yang digunakan
Motor bensin empat langkah (4-tak) dengan spesifikasi :
Merk, jenis : Honda Supra X
Tahun pembuatan : 2001
Tipe mesin : 4 langkah
Diameter x langkah : 50×49,5 mm
Volume silinder : 100 cc
Perbandingan kompresi : 9,0 : 1
Jumlah silinder : 1 silinder
Type transmisi : 4 kecepatan
2. Bahan Bakar
Dalam pengujian ini digunakan tiga variasi bahan bakar bensin produk Pertamina, yaitu :
a. Premium, dengan angka oktan 88
b. Pertamax, dengan angka oktan 92
c. Pertamax Plus, angka oktan 95
3. Instrumen Alat Ukur
a. Dynamometer













Gambar 4. Skema instalasi pengujian
Keterangan gambar :
1. Monitor 1
2. Sensor pickup koil
3. Roller beserta Pickup koil
4. Konsul dyno GUI (grafik user interface)
5. Monitor 2
6. CPU
7. Printer
b. Thermometer dan higrometer.
c. Buret.
d. Stopwatch
C. Persiapan Pengujian
1. Persiapan Motor
Sebelum dilakukan pengujian sepeda motor perlu di-setting untuk memudahkan pengujian, antara lain :
1. Melepaskan bagian head lamp dan sayap samping kanan dan kiri untuk memudahkan penguncian bagian stang dengan tali pengunci untuk mencegah motor bergeser.
2. Menaikkan motor di atas alat dynotest, dan posisikan roda belakang menempel tepat di atas roller. Kencangkan tiedown se-hingga motor dalam posisi tegak.
3. Memasang alat tachometer pada kabel busi.
4. Mengganti selang bensin dengan selang yang dihubungkan dengan buret.
5. Memasang inlet fan blower pembuangan gas sisa pem-bakaran dari knalpot.
6. Memeriksa instrumen-instrumen pengukur pada monitor seperti speedometer dan tachometer.
2. Langkah-langkah_percobaan pengambilan data Torsi dan Daya
Langkah-langkah pengujian adalah sebagai berikut :
1. Pastikan jenis bensin (premium / pertamax / pertamax plus) yang akan digunakan sesuai dan cukup untuk sekali proses pengujian.
2. Mesin motor dinyalakan.
3. Setelah mesin motor dinyalakan pada monitor komputer akan menampilkan Gauges Windows / Dyno Run yang mengukur perubahan putaran (rpm) dan kecepatan roda motor (km/jam).
4. Atur putaran mesin sampai kondisi stasioner, kemudian biarkan beberapa saat untuk pemanasan.
5. Gigi persneling dimasukkan pada gigi 3 secara normal.
6. Atur putaran mesin menjadi 4000 rpm dengan menaikkan throttle gas perlahan. Perubahan putaran mesin dilihat pada tachometer yang terdapat pada monitor di depannya.
7. Pada komputer masukkan data suhu dan kelembaban ruangan pada tiap pengambilan data.
8. Setelah putaran mesin konstan pada 4000 rpm, putaran mesin dinaikkan dengan memutar throttle secara spontan (cepat) sampai putaran mesin maksimal (± 9500 ÷ 9750 rpm). Pada rentang putaran tersebut perubahan data dapat di-record dari komputer. Data yang dapat diperoleh berupa tabel dan grafik perubahan daya (HP) dan torsi (N.m) pada tiap putaran tertentu.
9. Lakukan percobaan / pengambilan data seperti di atas masing-masing tiga kali untuk tiap bahan bakar yang sama, sehingga nantinya dapat diambil data yang terbaik.
10.Untuk mengakhiri percobaan ini putaran mesin diturunkan secara perlahan, lalu turunkan persneling gigi hingga posisi normal, kemudian matikan mesin.
11.Bahan bakar yang digunakan diganti, kemudian lakukan langkah-langkah percobaan dan pengambilan data seperti di atas.
3. Langkah-langkah Percobaan Pengambilan Data Konsumsi Bahan Bakar
1. Isi buret dengan bensin secukupnya.
2. Setelah mesin motor dinyalakan, masukkan persneling pada gigi 3, lalu atur putaran mesin sampai 4000 rpm hingga putaran stabil.
3. Pada putaran mesin 4000 rpm gas ditahan, dan waktu perubahan volume bensin pada skala buret tiap 5ml dicatat dengan stopwatch.
4. Untuk mengakhiri percobaan ini putaran mesin diturunkan secara perlahan dan secara bersamaan turunkan gigi hingga posisi normal.
5. Selanjutnya pada jenis bensin yang sama diuji pada putaran 4250, 4500, 4750 (penambahan 250 rpm) dan seterusnya hingga 9500 rpm.
6. Setelah selesai satu jenis bahan bakar, dapat dilanjutkan untuk bahan bakar yang lain (pertamax dan pertamax plus).
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Hasil Pengujian
Torsi yang dihasilkan ketiga jenis bensin dapat dibandingkan dalam bentuk grafik di bawah ini :











Gambar 5. Grafik perbandingan torsi yang dihasilkan pada variasi bahan bakar
Pada saat awal motor digas torsi meningkat tajam dari putaran 4250 rpm hingga sekitar 4500 rpm karena ada peningkatan konsumsi bahan bakar ke dalam silinder. Setelah 6000 rpm torsi mulai menurun yang disebabkan menurunnya tekanan efektif rata-rata (bmep) akibat frekuensi kecepatan piston yang tinggi tidak diimbangi oleh lamanya katup terbuka, sehingga terjadi penurunan tekanan pembakaran bensin di dalam silinder.
Pada grafik torsi tidak ada perbedaan torsi yang signifikan pada tiap jenis bensin, meskipun torsi maksimum yang dihasilkan bensin pertamax sedikit lebih tinggi dibanding dua jenis bensin lainnya, yaitu sebesar 7,52 pada putaran 6118 rpm. Hal ini disebabkan pada mesin motor tidak ada variasi yang diubah, sehingga perbandingan kompresi, dan waktu penyalaan masih sama. Sedangkan nilai kalor bahan bakar pada tiap jenis bensin tidak jauh berbeda. Oleh karena itu karakteristik grafik torsi yang dihasilkan hampir sama.

B. Daya Motor
Untuk daya motor yang diuji dengan variasi bahan bakar bensin premium, pertamax, dan pertamax plus dapat dibandingkan dalam bentuk grafik berikut :









Gambar 6. Grafik perbandingan daya yang dihasilkan pada variasi bahan bakar

Dari grafik daya di atas terlihat bahwa daya motor yang dihasilkan antara bensin premium, pertamax dan pertamax plus tidak ada perbedaan yang signifikan seperti pada grafik torsi. Daya motor tertinggi dicapai pada bensin pertamax sebesar 6,80 HP pada putaran 7434 rpm.
Daya motor dipengaruhi oleh nilai torsi dan putarannya. Penurunan daya yang lebih lambat dari penurunan torsinya disebabkan kenaikan nilai putaran masih lebih tinggi dari penurunan nilai torsinya, sehingga meskipun torsi sudah menurun, daya masih naik sebelum akhirnya turun mengikuti torsi.

C. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)






Gambar 7. Grafik perbandingan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) yang dihasilkan pada variasi bahan bakar

Perbandingan konsumsi bahan bakar spesifik juga tidak jauh berbeda pada putaran rendah hingga putaran menengah. Pada grafik SFC konsumsi bahan bakar spesifik awal tinggi karena pada awal motor dijalankan daya dan putaran mesin masih rendah, sehingga diperlukan bahan bakar spesifik lebih banyak untuk melakukan kerja. Setelah putaran motor dinaikkan pada putaran 4250-5250 rpm daya yang diperlukan meningkat sehingga konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) menurun. Namun seiring dengan kenaikan putaran konsumsi bahan bakar (mf) juga terus meningkat, sehingga konsumsi bahan bakar spesifik juga cenderung meningkat. Peningkatan SFC akan semakin besar karena adanya penurunan daya pada putaran tinggi.

Kesimpulan
Dari penelitian karakteristik unjuk kerja motor Honda Supra X 100 cc dengan variasi bahan bakar bensin premium, pertamax, dan pertamax plus dapat disimpulkan bahwa :
1. Torsi maksimum yang dihasilkan oleh motor berbahan bakar :
- bensin premium sebesar 7,41 Nm pada 5958 rpm
- bensin pertamax sebesar 7,52 Nm pada 6118 rpm
- bensin pertamax plus sebesar 7,41 Nm pada 5931 rpm
2. Daya motor yang dihasilkan oleh motor berbahan bakar :
- bensin premium sebesar 6,74 HP pada 7672 rpm
- bensin pertamax sebesar 6,80 HP pada 7434 rpm
- bensin pertamax plus sebesar 6,73 HP pada 7317 rpm
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) minimal yang dimiliki motor berbahan bakar :
- bensin premium sebesar 0,129 kg/kWh pada 5250 rpm
- bensin pertamax sebesar 0,121 HP pada 4750 rpm
- bensin pertamax plus sebesar 0,1129 HP pada 5250 rpm
4. Penggunaan bensin premium, pertamax dan pertamax plus tidak begitu signifikan pada torsi, daya yang dihasilkan dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) yang dimiliki motor Supra X 100cc, selama tidak ada perubahan perbandingan kompresi, waktu penyalaan, dan nilai kalor bahan bakar.
Saran
Dari pengujian yang telah dilakukan penulis dapat memberikan saran-saran sebagai berikut :
1. Perlu ada penelitian khusus untuk menguji kalori HHV dan LHV yang dimiliki oleh bahan bakar bensin premium, pertamax dan pertamax plus.
2. Perlu dilakukan penelitian tentang penggunaan bahan bakar alternatif dari tanaman sehingga aman, ramah lingkungan dan dapat diperbarui.

PERSANTUNAN
Ucapan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada kami sehingga dapat menyelesaikan makalah ini, dan terimakasih kepada :
1. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku pembimbing I.
2. Bapak Nur Aklis, ST, selaku pembimbing II.
3. Laboratorium Mototech, Jogjakarta.

DAFTAR PUSTAKA


Aji, HS., 2010, Study Pengaruh Aplikasi Membran Racing Terhadap Unjuk Kerja Mesin Sepeda Motor Bensin 2 Langkah 135 cc Dengan Variasi Bahan Bakar Premium dan Pertamax, Tugas Akhir, UMS, Surakarta.

Arends, BPM, Berenschot, H.,1980, (Alih Bahasa), Motor Bensin, PT. Erlangga, Jakarta

Arismunandar, W., 2002, Motor Bakar Torak, Edisi 5, ITB, Bandung.

Heywood, JB., 1988, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill, Inc., USA.

Prabowo, Y., 2006, Pengaruh Pemotongan Kepala Silinder terhadap Unjuk Kerja dan Konsumsi Bahan Bakar pada Mesin Sepeda Motor Honda Astrea, Tugas Akhir, UMS, Surakarta.

Setyawan, H., 2000, Peningkatan unjuk Kerja Mesin Bensin 4 Langkah dengan Penggunaan Busi Splitfire SF392D dan Kabel Busi Hurricane, Tugas Akhir, UMS, Surakarta.

http //: www.pertamina.com
http //: www.wikipedia.com






LAMPIRAN
Tabel 1. Data pengujian dan perhitungan untuk bensin premium
Putaran
(rpm) Torsi
(Nm) Daya
(HP) Daya
(kW) t
(s) mf
(kg/jam) SFC
(kg/kWh)
4250 5.55 3.31 2.47 30.09 0.441 0.179
4500 7.12 4.50 3.35 29.10 0.456 0.136
4750 7.16 4.77 3.56 28.40 0.467 0.131
5000 7.14 5.01 3.74 27.25 0.487 0.130
5250 7.22 5.32 3.97 25.90 0.512 0.129
5500 7.19 5.55 4.14 24.35 0.545 0.132
5750 7.28 5.88 4.38 22.41 0.592 0.135
5958 7.41 6.20 4.62 21.60 0.614 0.133
6000 7.39 6.22 4.64 21.56 0.615 0.133
6250 7.26 6.37 4.75 20.48 0.648 0.136
6500 7.10 6.48 4.83 19.46 0.682 0.141
6750 6.85 6.49 4.84 18.37 0.722 0.149
7000 6.75 6.63 4.95 17.46 0.760 0.154
7250 6.59 6.71 5.00 16.34 0.812 0.162
7500 6.26 6.59 4.91 15.67 0.846 0.172
7672 6.26 6.74 5.03 14.69 0.903 0.180
7750 6.07 6.60 4.92 14.48 0.916 0.186
8000 5.77 6.48 4.83 13.40 0.990 0.205
8250 5.31 6.15 4.59 12.97 1.023 0.223
8500 5.07 6.05 4.51 12.12 1.094 0.243
8750 4.69 5.76 4.30 11.50 1.153 0.269
9000 4.42 5.58 4.16 10.91 1.216 0.292
9250 4.07 5.28 3.94 11.21 1.183 0.300
9500 3.65 4.87 3.63 11.44 1.159 0.319
Tabel 2. Hasil pengujian dan perhitungan untuk bensin pertamax
Putaran
(rpm) Torsi
(Nm) Daya
(HP) Daya
(kW) t
(s) mf
(kg/jam) SFC
(kg/kWh)
4250 5.16 3.08 2.30 34.23 0.389 0.170
4500 7.09 4.48 3.34 32.18 0.414 0.124
4750 7.33 4.89 3.64 30.14 0.442 0.121
5000 7.32 5.14 3.83 27.78 0.480 0.125
5250 7.30 5.38 4.01 26.94 0.495 0.123
5500 7.44 5.74 4.28 24.97 0.534 0.125
5750 7.42 5.99 4.47 23.87 0.559 0.125
6000 7.49 6.31 4.70 22.85 0.583 0.124
6118 7.52 6.46 4.82 22.23 0.600 0.125
6250 7.37 6.47 4.82 21.76 0.613 0.127
6500 7.18 6.55 4.88 20.69 0.644 0.132
6750 6.94 6.58 4.90 19.65 0.678 0.138
7000 6.82 6.70 5.00 18.56 0.718 0.144
7250 6.51 6.62 4.94 17.46 0.764 0.155
7434 6.52 6.80 5.07 16.60 0.803 0.158
7500 6.41 6.75 5.03 16.34 0.816 0.162
7750 6.15 6.69 4.99 15.16 0.879 0.176
8000 5.76 6.47 4.82 13.97 0.954 0.198
8250 5.38 6.23 4.65 13.96 0.955 0.206
8500 4.98 5.94 4.43 13.94 0.956 0.216
8750 4.75 5.83 4.35 13.93 0.957 0.220
9000 4.45 5.62 4.19 13.92 0.958 0.228
9250 4.25 5.52 4.11 13.90 0.959 0.233
9500 4.06 5.41 4.04 13.88 0.960 0.238

Tabel 3. Hasil pengujian dan perhitungan untuk bensin pertamax plus
Putaran
(rpm) Torsi
(Nm) Daya
(HP) Daya
(kW) t
(s) mf
(kg/jam) SFC
(kg/kWh)
4250 5.92 3.53 2.63 34.23 0.392 0.1488
4500 7.13 4.50 3.36 33.34 0.402 0.1198
4750 7.31 4.87 3.63 32.48 0.413 0.1136
5000 7.17 5.03 3.75 31.58 0.425 0.1132
5250 7.27 5.36 3.99 29.73 0.451 0.1129
5500 7.25 5.60 4.17 28.12 0.477 0.1143
5750 7.32 5.91 4.41 26.51 0.506 0.1149
5931 7.41 6.17 4.60 25.75 0.521 0.1132
6000 7.38 6.22 4.63 25.00 0.537 0.1158
6250 7.28 6.39 4.76 23.13 0.580 0.1218
6500 7.04 6.42 4.79 20.86 0.643 0.1343
6750 6.84 6.48 4.83 19.97 0.672 0.1390
7000 6.72 6.60 4.92 17.92 0.749 0.1520
7250 6.57 6.69 4.99 17.66 0.760 0.1524
7317 6.55 6.73 5.02 16.95 0.791 0.1578
7500 6.18 6.51 4.85 16.46 0.815 0.1680
7750 6.08 6.61 4.93 15.76 0.851 0.1726
8000 5.86 6.58 4.91 14.81 0.906 0.1846
8250 5.42 6.28 4.68 13.16 1.019 0.2178
8500 5.00 5.97 4.45 11.98 1.120 0.2517
8750 4.73 5.81 4.33 10.64 1.261 0.2910
9000 4.56 5.76 4.30 9.78 1.372 0.3193
9250 4.29 5.57 4.15 9.12 1.471 0.3541
9500 3.93 5.24 3.91 8.91 1.506 0.3853