UNIVERSITAS DIPONEGORO
EFEK KATALISATOR (MPG-CAPS) TERHADAP DAYA TORSI MESIN SEPEDA MOTOR 4 LANGKAH Diajukan guna melengkapi persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana Strata-1 (S-1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
TUGAS AKHIR
SURYA ADHI WIJAYA L2E 606 054
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN SEMARANG OKTOBER 2012
HALAMAN TUGAS SARJANA
DiberikanKepada
: Nama : Surya Adhi Wijaya NIM
: L2E 606 054
Dosen Pembimbing
: Ir. Arijanto, MT
JangkaWaktu
: 6 Bulan (Enam bulan)
Judul
: Efek Katalisator (MPG-CAPS) terhadap Daya Torsi Mesin Sepeda Motor 4 Langkah
Isi Tugas
: 1.
Mengetahui
perubahan
performa
mesin sepeda motor 4 langkah sebelum dan sesudah
menggunakan
katalis
MPG-caps
terhadap torsi, daya, konsumsi bahan bakar, sfc dan efisiensi 2.
Mendapatkan performa
mesin
hasil
sebelum
peningkatan dan
sesudah
menggunakan katalis MPG-caps .
Semarang, 09 Oktober 2012 Dosen Pembimbing
Ir. Arijanto, MT NIP. 195301211983121001
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
NAMA
: Surya Adhi Wijaya
NIM
: L2E 606 054
Tanda Tangan
:
Tanggal
: 09 oktober 2012
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh : NAMA
: Surya Adhi Wijaya
NIM
: L2E 606 054
Jurusan/Program Studi
: Teknik Mesin
Judul Skripsi
: Efek Katalisator MPG-caps Terhadap Daya Torsi Mesin Sepeda Motor 4 Langkah
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan/Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.
TIM PENGUJI \
Pembimbing
: Ir. Arijanto, MT
(
)
Penguji
: Dr. Sri Nugroho, ST, MT
Penguji
: Khoiri Rozi, ST, MT
(
)
Penguji
: Ir. Sugiyanto, DEA
(
)
iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
: Surya Adhi Wijaya
NIM
: L2E 606 054
Jurusan/Program Studi
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Jenis Karya
: Tugas Akhir
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya dan Ir. Arijanto, MT yang berjudul : “EFEK KATALISATOR MPG-CAPS TERHADAP DAYA TORSI MESIN SEPEDA MOTOR 4 LANGKAH” beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama kami sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di
: Semarang
Pada Tanggal
: 09 Oktober 2012 Yang menyatakan
( Surya Adhi Wijaya)
v
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
“ MAN JADDA WA JADDA” Barang siapa yang bersungguh sungguh, maka akan berhasil. “Hari Ini Harus Lebih Baik Dari Hari Kemarin Dan Hari Esok Adalah Harapan”
vi
PERSEMBAHAN Tugas Akhir ini saya persembahkan untuk: Kedua orang tua yang luar biasa Bapak Sa’ad dan Ibu Djuwariah atas segala doa, nasehat, kasih sayang serta dukungan baik moral maupun material hingga anakmu sampai pada kondisi saat ini. Semoga Bapak Ibu selalu sehat dan bahagia. Kakak”q tercinta atas dorongan semangat, perhatian, motivasi dan kesabarannya. Kamaratih Kumalaningtias atas segala perhatian, dukungan dan motivasinya sehingga tugas akhir ini cepat terselesaikan tepat pada waktunya.
vii
ABSTRAK Persediaan minyak bumi yang terus menipis mendorong manusia menjadi kreatif. Berbagai cara dilakukan untuk mengefisiensikan kinerja mesin sehingga pemanfaatan minyak bumi menjadi semakin efektif. Selain menemukan teknologi untuk mengefisienkan kinerja mesin, Salah satu cara untuk mempercepat laju reaksi dan menyempurnakan proses pembakaran dalam motor bakar adalah dengan jalan menurunkan energi pengaktifan suatu reaksi bahan bakar. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan katalisator. Katalisator adalah zat yang dapat meningkatkan laju reaksi tanpa dirinya mengalami perubahan kimia secara permanen. Katalisator dapat bekerja dengan membentuk senyawa antara atau mengabsorpsi zat yang direaksikan. Pada penelitian ini kami melakukan penelitian tentang efek penggunaan katalisator (MPG-caps) pada mesin Honda CS-1 125 cc terhadap perubahan performa mesin bensin yang meliputi daya, torsi, konsumsi bahan bakar dan efisiensi sehingga diharapkan hasil yang dapat menjadi rujukan untuk kinerja suatu mesin dan mengurangi konsumsi bahan bakar yang pada akhirnya mengurangi penggunaan minyak bumi tanpa mengurangi kualitas performa suatu mesin. Parameter pengujian yang kami lakukan adalah dengan melakukan pengujian mesin dari putaran mesin 8000 rpm sampai dengan putaran minimum, dengan masing-masing rpm dilakukan dua kali pengujian yaitu dengan MPG-caps dan tanpa MPG-caps.
Kata kunci : performa mesin bensin, katalis MPG-caps, katalisator.
viii
ABSTRAK
Lack supply of crude oil makes human being creative. Many researches done to make more efficient engine. Besides high technology engines, One way to accelerate the reaction rate and improved combustion efficiency in internal combustion engine is by lowering the activation energy of reaction of the fuel. This can be done using a catalyst. A catalyst is a substances that can increase the rate of reaction without having a chemical change permanently. In this study we are conduting research on the effects of the use of a catalyst (MPG-caps) on Honda CS-1 engine 125 cc to changes in gasoline engine performance, including power, torque, fuel consumption and efficiency so that the expected results that can be a reference to the performance of an engines fuel consumption which in turn reduces petroleum use without reducing the quality of performance of an engine. Parameters of testing we’ve done is to do the testing engine of 8000 rpm speed up to minimum rotation, with each rpm test is performed twice, with MPG-caps and without MPG-caps.
Keywords: gasoline engine performance, MPG-caps catalytic, catalyst.
ix
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang tiada hentinya mencurahkan berkat dan kasih-Nya, sehingga dengan segala penyertaan-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas ini. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, antara lain: 1.
Bapak Ir. Arijanto, MT., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan masukan-masukan kepada penulis untuk menyusun tugas akhir ini.
2.
Bapak Broto, selaku laboran Lab. Thermo-Fluida Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponegoro.
3.
Kedua orang tuaku Bapak Ahmad Sa’ad dan Ibu Djuwariah, serta keluarga di rumah yang senantiasa mendoakan dan menyemangati penulis.
4.
Teman seperjuangan di Teknik Mesin angkatan 2006 yang selalu mendukung dan membantu dalam pelaksanaan tugas akhir ini.
5.
Semua pihak yang telah membantu tersusunnya laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa dalam menyusun laporan Tugas Akhir ini terdapat
kekurangan dan keterbatasan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan dan kemajuan kami di masa yang akan datang. Akhir kata penulis berharap semoga hasil laporan ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca.
Semarang, 09 Oktober 2012
Penulis
x
DAFTAR ISI Halaman Judul ................................................................................................................. i Halaman Tugas Akhir ...................................................................................................... ii Halaman Pernyataan Orisinalitas .................................................................................. iii Halaman Pengesahan ........................................................................................................ iv Halaman Pernyataan Persetujuan Publikasi ................................................................ v Halaman Motto Dan Persembahan ................................................................................ vi Abstrak ............................................................................................................................... vii Kata Pengantar ................................................................................................................. ix Daftar isi............................................................................................................................. x Daftar Gambar ................................................................................................................. xiii Daftar Tabel ...................................................................................................................... xv Nomenklatur ..................................................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1 1.2 Tujuan ..................................................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah...................................................................................................... 2 1.4 Metodologi Penelitian ............................................................................................. 3 1.5 Sistematika Penulisan.............................................................................................. 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Umum Mesin Bensin ........................................................................... 5 2.1.1 Prinsip Kerja Mesin Empat Langkah .................................................................. 5 2.2 Siklus Ideal ............................................................................................................. 7 2.2.1 Siklus Aktual Motor Bensin ................................................................................ 7 2.2.2 Siklus Udara Volume Konstan (Siklus Otto) ...................................................... 9 2.3 Bahan Bakar ........................................................................................................... 10 2.3.1 Premium .............................................................................................................. 11 2.4 Katalis .................................................................................................................... 12
xi
2.4.1 Tipe – Tipe Katalis .............................................................................................. 13 2.4.2 MPG-caps ............................................................................................................ 14 2.4.3 Cara Kerja MPG-caps ......................................................................................... 15 2.5 Sistem dan Proses Pembakaran .............................................................................. 15 2.5.1 Konsep Reaksi Pembakaran ................................................................................ 17 2.5.2 Persamaan Reaksi Pembakaran ........................................................................... 18 2.6 Fenomena Pembakaran .......................................................................................... 20 2.6.1 Pembakaran Normal ............................................................................................ 20 2.6.2 Pembakaran Tidak Normal ................................................................................. 21 2.7 Parameter Performa Mesin Bensin........................................................................ 25 2.7.1 Torsi dan Daya .................................................................................................... 26 2.7.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ......................................................................... 28 2.7.3 Perbandingan Udara-Bahan Bakar ...................................................................... 29 2.7.4 Tekanan Efektif Rata-Rata .................................................................................. 30 2.7.5 Efisiensi
.......................................................................................................... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Metodologi Penelitian ..................................................................... 32 3.2 Deskripsi Alat – Alat Uji ...................................................................................... 34 3.2.1 Mesin Uji .......................................................................................................... 35 3.2.2 Dinamometer...................................................................................................... 36 3.2.3 Gelas Ukur (Bured) ............................................................................................ 37 3.2.4 Stopwatch .......................................................................................................... 38 3.2.5 Kipas Pendingin ................................................................................................. 39 3.2.6 Proximity Sensor ................................................................................................ 39 3.2.7 Termokopel ........................................................................................................ 40 3.2.8 Anemometer ....................................................................................................... 41 3.2.9 MPG-caps .......................................................................................................... 41 3.3 Prosedur Pengujian................................................................................................ 42 3.3.1 Persiapan Pengujian ........................................................................................... 42 3.3.2 Langkah Pengujian ............................................................................................. 42
xii
BAB IV DATA PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Data Hasil Pengujian .............................................................................................. 44 4.2 Perhitungan ............................................................................................................ 46 4.2.1 Perhitungan Torsi dan Daya ................................................................................ 46 4.2.2 Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar .................................................................. 47 4.2.3 Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik .................................................... 47 4.2.4 Perhitungan Efisiensi .......................................................................................... 48 4.3 Analisa Grafik ........................................................................................................ 48 4.3.1 Analisa Torsi Mesin ............................................................................................ 48 4.3.2 Analisa Daya ...................................................................................................... 50 4.3.3 Analisa Laju Konsumsi Bahan Bakar.................................................................. 52 4.3.4 Analisa Spesific Fuel Consumption ..................................................................... 55 4.3.5 Analisa Efisiensi .................................................................................................. 56 4.4 Analisa Perbandingan Reaksi Kimia Pembakaran .................................................. 58 4.4.1 Analisa Reaksi Kimia Pembakaran Premium ...................................................... 58 4.4.2 Analisa Reaksi Kimia Pembakaran Premium dengan MPG-caps........................ 60 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................................................................ 65 5.2 Saran ...................................................................................................................... 66 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Siklus motor bakar pada mesin 4 langkah .............................................. 6
Gambar 2.2
Diagram P – V Siklus Aktual Motor Bensin. ......................................... 8
Gambar 2.3
Diagram P – V Siklus Otto (siklus Volume Konstan). ......................... 9
Gambar 2.4
Grafik Pengaruh Penggunaan Katalis terhadap Energi Pengaktifan Reaksi ..................................................................................................... 13
Gambar 2.5
MPG-caps ............................................................................................... 15
Gambar 2.6
Proses pembakaran normal dan pembakaran sendiri .............................. 21
Gambar 2.7
Keadaan dalam ruang bakar sebelum dan sesudah detonasi................... 23
Gambar 2.8
PrinsipKerja Dinamometer ..................................................................... 28
Gambar 3.1
Diagram alir metodologi pengujian ........................................................ 32
Gambar 3.2
Skema pemasangan alat uji ..................................................................... 34
Gambar 3.3
Mesin uji ................................................................................................. 35
Gambar 3.4
Dinamometer .......................................................................................... 36
Gambar 3.5
Electronic Charging Scale ...................................................................... 37
Gambar 3.6
Disply Electronic Charging Scale .......................................................... 37
Gambar 3.7
GelasUkur ............................................................................................... 38
Gambar 3.8
Stopwatch ................................................................................................ 38
Gambar 3.9
Kipas Pendingin ...................................................................................... 39
Gambar 3.10
Proximity Sensor ..................................................................................... 39
Gambar 3.11
Display Proximity Sensor ....................................................................... 40
Gambar 3.12
Termokopel Tipe K................................................................................. 40
Gambar 3.13
Display temperature controller .............................................................. 41
Gambar 3.14
Anemometer ........................................................................................... 41
Gambar 3.15
MPG-caps ............................................................................................... 42
Gambar 4.1
Grafik Torsi Pengereman ........................................................................ 49
Gambar 4.12
Grafik Torsi Mesin ................................................................................. 49
Gambar 4.2
Grafik Daya Pengereman ....................................................................... 51
Gambar 4.21
Grafik Daya Mesin ................................................................................ 52
Gambar 4.3
Grafik Laju Konsumsi Bahan Bakar (Lt/jam) ........................................ 53
xiv
Gambar 4.4
Grafik Laju Konsumsi Bahan Bakar (kg/h) ............................................ 54
Gambar 4.5
Grafik Spesific Fuel Consumption(sfc) pengereman .............................. 56
Gambar 4.5
Grafik Spesific Fuel Consumption(sfc) .................................................. 57
Gambar 4.6
Grafik Penunjukan Efisiensi Pengereman Antara Bensin Murni dan Yang Menggunakan MPG-caps .............................................................. 58
Gambar 4.6
Grafik Penunjukan Efisiensi Antara Bensin Murni dan Yang Menggunakan MPG-caps ....................................................................... 59
xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Komposisi Udara .................................................................................... 16
Tabel 4.1
Data pengujian Bensin Murni ................................................................. 45
Tabel 4.2
Data pengujian Bensin Murni dan MPG-caps ........................................ 45
Tabel 4.3
Torsi Pengereman dan Persentase Kenaikannya .................................... 51
Tabel 4.4
Daya Pengereman dan Persentase Kenaikannya .................................... 53
Tabel 4.5
Konsumsi Bahan Bakar (Lt/jam) dan Persentase Penurunannya............ 55
Tabel 4.6
Konsumsi Bahan Bakar (Kg/h) dan Persentase Penurunannya .............. 55
Tabel 4.7
Spesific Fuel Consumption (sfc)dan Persentase Penurunanya ............... 57
Tabel 4.8
Efisiensi dan Kenaikan Persentasenya .................................................... 60
xvi
NOMENKLATUR
Simbol
Keterangan
Satuan
A
Luasan
m2
b
Jarak lengan torsi
m
bsfc
Konsumsi bahan bakar spesifik
kg/kW.h
C
Panas spesifik
kJ/kg.°C
D
Diameter
m
F
Gaya
N
Laju aliran massa
kg s-1
N
Putaran kerja
rev/m
N
Smoke opacity
(%)
P
Daya
kW
P
Tekanan
kPa
T
Temperatur
o
T
Torsi
Nm
t
Waktu
s
V
Volume
ml
V
Kecepatan
ms-1
Vd
Volume silinder
dm3
Q
Debit
ml/s
QHV
Harga panas dari bahan bakar
kJ/kg
ρ
Densitas
kgm-3
η
Efisiensi
%
C
xvii
