PENGARUH PEMANASAN BAHAN BAKAR DENGAN RADIATOR SEBAGAI UPAYA MENINGKATKAN KINERJA MESIN BENSIN Suriansyah Sabarudin1)
ABSTRAK Proses pembakaran bahan bakar di dalam silinder dipengaruhi oleh: temperatur, kerapatan campuran, komposisi, dan turbulensi yang ada pada campuran. Apabila temperatur campuran bahan bakar dengan udara naik, maka semakin mudah campuran bahan bakar dengan udara tersebut untuk terbakar. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap konsumsi bahan bakar dan kinerja Motor bakar bensin jenis daihatsu hijet 1000. Penelitian dilakukan di Laboratorium Otomotif Mesin Universitas Widyagama Malang, pada bulan September 2010. Bahan bakar yang telah dipanaskan lewat radiator mempunyai keuntungan yaitu menghemat bahan bakar, sebelum dipanaskan sebesar 42 ml/s setelah dipanaskan menjadi 25.8 ml/s pada putaran 2000 rpm. daya efektif yang dihasilkan juga meningkat,sebelum dipanaskan sebesar 18.521 kg/cm² setelah dipanaskan sebesar 20.949 kg/cm² pada putaran 2500 rpm.
Kata Kunci: Konsumsi Bahan Bakar,Kinerja,Radiator PENDAHULUAN Tingginya konsumsi bahan bakar dan kadar polusi dari kendaraan bermotor pada dasarnya dapat dikendalikan dan dikurangi. Beberapa cara yang dapat dilakukan adalah dengan cara memperbaiki proses pembakaran yang terjadi di dalam mesin. Menurut Suyanto (1989 : 257), proses pembakaran bahan bakar di dalam silinder dipengaruhi oleh: temperatur, kerapatan campuran, komposisi, dan turbulensi yang ada pada campuran. Apabila temperatur campuran bahan bakar dengan udara naik, maka semakin mudah campuran bahan bakar dengan udara tersebut untuk terbakar. Dengan temperatur yang cukup campuran bahan bakar dalam hal ini bensin dengan udara akan lebih homogen. Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan di atas maka menurut Soenarta (1985:22) kesempurnaan proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin akan mempengaruhi konsumsi bahan bakar dan kandungan polutan pada gas buang. Bahan bakar sebagai elemen dasar dalam proses pembakaran memiliki peranan penting dalam proses pembakaran yang sempurna dalam ruang bakar. Dalam penelitian ini adalah melakukan suatu percobaan yaitu memberikan suatu treatment terhadap bahan bakar premium dengan memanaskan bakan bakar tersebut melalui pipa yang dipasang pada upper tank radiator, sehingga diharapkan memperoleh suatu kondisi dimana campuran bahan bakar dengan udara diharapkan dapat lebih baik sehingga bahan bakar dapat terbakar dengan sempurna. Proses perlakuan pemanasan bahan bakar dilakukan dengan memanfaatkan fluida di radiator yang berada pada upper tank radiator yaitu dengan membuat saluran yang terbuat dari pipa tembaga melalui upper tank radiator. Kemudian bahan bakar bensin tersebut dialirkan melalui pipa tembaga. Dari paparan di atas maka peneliti tertarik untuk meneliti mengenai Studi 1) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas Widyagama Malang
Kasus proses pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap konsumsi bahan bakar pada kinerja Motor bakar bensin jenis daihatsu hijet 1000. Bahan Bakar Syarat utama proses pembakaran adalah tersedia bahan-bakar yang bercampur dengan baik dengan udara dan tercapainya suhu pembakaran. Pada motor bensin proses campuran bahan-bakar dan udara terjadi pada karburator. Pada karburator bahan bakar disuplai dari tangki bahan bakar dengan menggunakan pompa bensin dan udara dihisap dari lingkungan setelah melewati saringan udara. Pada gambar dibawah ini adalah skema sistem bahan bakar bensin.
Gambar 1. Sistem bahan bakar Bahan bakar yang di digunakan motor bakar dapat di klasifikasikan dalam tiga kelampok ,yakni berbentuk gas, cair dan padat. Bahan bakar gas sering digunakan di tempat-tempat yang banyak menghasilkan gas, yang ekonomis dipakai pada motor, yakni gas alam, gas dapur kokas, gas dapur tinggi, dan gas dari pabrik gas. Bahan bakar cair diperoleh dari minyak bumi yaitu bensin dan minyak bakar, kemudian kerosin dan.bahan bakar padat. Beberapa sifat utama bahan bakar yang perlu diperhatikan ialah : 1. Mempunyai nilai bakar tinggi 2. Mempunyai kemampuan menguap pada suhu rendah 44
Suriansyah Sabarudin (2012), PROTON, Vol. 4 No. 1/Hal. 44 48 3. Uap bahan bakar harus dapat segera terbakar dalam campuran dengan perbandingan yang seimbang terhadap oksigen. 4. Bahan bakar dan hasil pembakaran tidak beracun atau membahayakan kesehatan. 5. Harus dapat diangkut dan disimpan dengan aman dan mudah Bahan bakar yang paling cocok untuk dipakai tergantung pada banyak faktor, diantaranya jumlah persediaan bahan bakar,kemungkinan penyimpananya, harga tiap satuan panasnya, faktor pengangkutan.dan cara pelayananya
Bahan bakar motor terdiri dari hidrokarbon , yakni ikatan ikatan majemuk atom hidrogen dan karbon .Dikatakan ikatan majemuk karena ia dapat dipisahkan atau diuraikan secara kimia ke dalam dua atau lebih zat yang lebih sederhana.
Bensin Bensin adalah zat cair yang yang di hasilkan dari hasil pemurnian minyak bumi dan mengandung unsur karbon dan hidrogen. Sifat sifat utama bensin adalah: 1. Mudah menguap pada suhu biasa. 2. Tidak berwarna ,jernih,dan berbau merangsang 3. Titik nyala rendah 4. Berat jenis rendah(0,6-0,78). 5. Melarutkan minyak dan karet. 6. Menghasilkan panas yang tinggi antara 9.500010.500 kkal/kg. 7. Meninggalkan sedikit sisa karbon 8. Nilai oktan 72-82 Sifat sifat penting yang harus diperhatikan pada bahan bakar bensin : 1. Kecepatan mengguap 2. Kadar belerang 3. Ketepatan penyimpanan, 4. Kadar dan titik beku 5. Titik embun, 6. Titik nyala 7. Berat jenis Proses pembakaran Pembakaran adalah reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen diiringi kenaikan panas dan nyala. Pada pembakaran dalam silinder motor, pembentukan panas itulah yang dibutuhkan. Hasil-hasil reaksi kimia dibuang sebagai asap, dan tenaga panas itu selanjutnya akan diubah menjadi tenaga mekanis
Gambar 3. siklus thermodinamika Otto Unsur unsur yang perlu dalam pembakaran Nilai untuk bahan bakar cair tergantung pada susunan hidrokarbon , berikut ini tabel nilai unsur unsur dalam pembakaran: Tabel 1 Unsur unsur dalam pembakaran Nama Simbol Berat Simbol Berat Atom Atom Atom Molek Molekul Oksigen O 16 O2 32 Hydroge H 1 H2 2 n Karbon C 12 C 12 belerang
32
S
32
Unsur-unsur utama bahan bakar Dalam proses pembakaran terdapat beberapa unsur utama yaitu sebagai berikut : Tabel 2. Unsur utama bahan bakar Nama
Hidrogen Karbon Karbon Gambar 2. Proses pembakaran (www.ringdieselbensin.com)
S
Belerang
Hasil Pembakara n
Panas Yang Timbul Kkal/Kg
uap air (H2O)
34400
Karbondioks ida (CO2) karbon monoksida (CO) dioksid belerang (SO2)
8100 2440 2500
45
Suriansyah Sabarudin (2012), PROTON, Vol. 4 No. 1/Hal. 44 48 Reaksi kimia dari pembakaran elemen karbon dan hidrogen adalah : C + O2 =CO2 H2 + 0,5O2 =H2O Reaksi kimia pada pembakaran bensin yang yang merupakan campuran dari hidrokarbon dengan penambahan belerang dan zat lemas (N) adalah: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Kadar belerang di dalam bahan bakar sangat tidak diharapkan, karena dapat membentuk gas hidrogen sulfat yang sangat beracun .Kadar belerang di dalam bahan bakar pada saat ini sangat di batasi. Untuk mencari kebutuhan udara teoritis, untuk sejumlah bahan bakar tertentu dilakukan dengan perhitungan berat molekul dari dari komponen komponen yang mengalami reaksi kimia . CH4 + 2O2 =CO2 + 2H2O 16g + 64g = 44g + 36g Untuk setiap gram bahan bakar dibutuhkan oksigen sebanyak 4 g . Berhubung oksigen diambil dari udara. Sedangkan di dalam udara juga terdapat zat lemas (N) dan komponen lainnya yang lebih sedikit kadarnya ,maka dengan diketahui perbandingan kadar oksigennya dan zat lemas, dapat dicari kebutuhan udara teoritis. Kebutuhan udara teoritis adalah 4 : 0,232 = 17,24g dengan demikian setiap gram bahan bakar membutuhkan secara teoritis 17,24 gr udara agar terjadi pembakaran yang sempurna Radiator Radiator mendinginkan cairan pendingin yang telah menjadi panas setelah mendinginkan mesin. Radiator terdiri dari tangki air bagian atas (upper water tank), tangki air bagian bawah (lower water tank) dan radiator core pada bagian tengahnya. Cairan pendingin masuk ke dalam upper tank dari selang atas (upper hose). Upper tank dilengkapi dengan tutup radiator untuk menambah air pendingin. Selain itu juga dihubungkan dengan slang ke reservoir tank sehingga air pendingin atau uap yang berlebihan dapat ditampung. Lower tank dilengkapi dengan outlet dan kran penguras. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa yang dapat dilalui air pendingin dari upper tank ke lower tank. Selain itu juga dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin fungsinya untuk menyerap panas dari cairan pendingin (New Step 1 Toyota Astra Motor).
Gambar 4. Radiator
METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Penelitian Alat Alat yang diperlukan dalam penelitian ini adalah : a) Radiator sebagai media untuk memanaskan bahan bakar. Radiator yang digunakan bagian upper tanknya telah dipasangi pipa tembaga sebagai saluran bensin dari pompa bensin ke karburator. Panjang ketiga pipa tersebut adalah sama yaitu 500 mm sedangkan diameter pipa 6 mm.
Gambar 5. Radiator b) Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakar. c) Tachometer dipakai untuk mengukur putaran mesin. d) Timing light, dipakai untuk penyetelan saat pengapian. e) Thermometer digital dipakai untuk mengukur suhu bahan bakar bensin. Alat ini dipasang pada saluran bahan bakar sebelum masuk ke karburator. f) Gelas ukur dipakai untuk mengukur volume bahan bakar. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil pengujian dan perhitungan dapat dibuat grafik sebagai berikut: Hubungan antara putaran mesin dengan putaran Output
Gambar 6. Grafik Hubungan putaran mesin terhadap putaran output Dalam Gambar 6. dapat diketahui bahwa bahan bakar sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan 46
Suriansyah Sabarudin (2012), PROTON, Vol. 4 No. 1/Hal. 44 48 berpengaruh terhadap putaran roda (putaran output) konsumsi bahan bakar sebelum dipanaskan cenderung lebih banyak dibandingkan konsumsi bahan bakar setelah dipanaskan, Hal ini dapat dilihat saat putaran mesin 1000 rpm putaran roda 850.06 rpm (lebih rendah dari kondisi standart yaitu 940.06 rpm).sedangkan pada putaran 2000 rpm putaran roda 2381,6 rpm (lebih tinggi dari standartnya yaitu 2105,6).
dipanaskan pada putaran 1000 rpm Dayanya lebih tinggi dari kondisi setelah dipanaskan, tetapi pada saat putaran 2000 rpm mengalami kenaikan yang signifikan sampai putaran 2500 rpm. Yaitu dari 18.521 Hp menjadi 20.949 Hp pada putaran mesin 2500 rpm. Hubungan putaran mesin dengan Pe dan Pi
Hubungan putaran mesin dengan konsumsi bahan bakar.
Gambar 7. Grafik hubungan putaran mesin terhadap Konsumsi bahan bakar Dalam Gambar 7 dapat diketahui bahwa bahan bakar sebelum dipanaskan konsumsi bahan bakar cenderung lebih banyak dibandingkan konsumsi bahan bakar setelah dipanaskan, semakin besar putaran mesin Konsumsi bahan bakar yang terbakar semakin meningkat. Hal ini dapat dilihat pada grafik penurunan konsumsi bahan bakar yang signifikan terjadi pada putaran 2000 rpm, yaitu untuk kondisi bahan bakar sebelum dipanaskan konsumsinya sebesar 42 ml/s menjadi 25.8 ml/s setelah dipanaskan pada suhu bahan bakar 43.3 º C.
Gambar 9. Grafik hubungan putaran mesin terhadap Pe dan Pi Pada Gambar 9. dapat kita lihat Hubungan antara putaran mesin terhadap Tekanan Efektif dan Tekanan indikasi. Pada putaran 1000, 1500, 2000 dan 2500 (Rpm) Tekanan efektif dan Tekanan indikasi cenderung sama saat bahan bakar belum dipanaskan, tetapi setelah dipanaskan terjadi penurunan tekanan yang pada putaran 2000 rpm yaitu dari 8.246 kg/cm² menjadi 7.827 kg/cm² Hubungan putaran mesin dengan efisiensi efektif dan efisiensi indikasi
Hubungan putaran mesin dengan Ne dan Ni
Gambar10. Grafik Hubungan putaran mesin terhadap efisinsi efektif dan efisiensi indikasi
Gambar 8. Grafik hubungan putaran mesin dengan daya indikasi (Ni) dan daya efektif (Ne) Gambar 8. menunjukkan hubungan antara putaran mesin (rpm) dengan daya indikasi (Ni) dan daya efektif (Ne).kondisi saat bahan bakar belum
Pada gambar 10. Dapat kita lihat Hubungan efisiensi efektif dan efisiensi indikasi dengan dan tanpa pemanas bahan bakar terhadap putaran mesin. Hal ini dapat dilihat pada grafik untuk efisiensi efektif dan efisiensi indikasi cenderung naik setelah bahan bakar dipanaskan, yaitu pada putaran mesin 2000 rpm disini terjadi kenaikan efisiensi yang signifikan dari 3.851 % menjadi 6.511% kondisi ini terjadi setelah bahan bakar di panaskan. 47
Suriansyah Sabarudin (2012), PROTON, Vol. 4 No. 1/Hal. 44 48 Kesimpulan 1. Bahan bakar yang telah dipanaskan lewat radiator mempunyai keuntungan yaitu menghemat bahan bakar, sebelum dipanaskan sebesar 42 ml/s setelah dipanaskan menjadi 25.8 ml/s pada putaran 2000 rpm. 2. Daya efektif yang dihasilkan meningkat,sebelum dipanaskan sebesar 18.521 kg/cm² setelah dipanaskan sebesar 20.949 kg/cm² pada putaran 2500 rpm. DAFTAR PUSTAKA //www.cyberman.cbn.net.id/upload/Img_OtoTips_ 16_Feb_2004 //www.pertamina.com/pertamina.php? //www.ringdiesel-bensin.com/berita/berita2.html //id.wikipedia.org/wiki/Kilangminyak#Proses_Dist ilasi Soenarta, Nakula. 1985. Motor Serba Guna. Paradnya Paramita: Jakarta Sudirman, Urip. 2006. Metode Tepat Menghemat Bahan Bakar (Bensin) Mobil. Kawan pustaka : Jakarta Sudjana. 2002. Metoda Statistika. Tarsito :Bandung Suharsimi, Arikunto. 2002. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Rineka Cipta: Jakarta Suyanto, Wardan. 1989. Teori DEPDIKBUD: Jakarta
Motor
Bensin.
__________. 1995. New Step 1.PT. Toyota Astra Motor : Jakarta __________. 1995. New Step 2. PT. Toyota Astra Motor : Jakarta
48