2018 : PENINGKATAN KINERJA MOTOR 4 LANGKAH 1 SILINDER PENGGERAK MOBIL URBAN KONSEP “NOGOGENI�BERBAHAN BAKAR ETANOL E100 MELALUI REKONSTRUKSI RUANG BAKAR

Ir. Denny Maartyoza Eko Soedjono M.T.
Ir. Eddy Widiyono M.Sc.
Ir, Joko Sarsetiyanto MT.
Giri Nugroho ST., M.Sc.


Abstract

Persoalan utama yang timbul pada penggunaan bahan bakar etanol E100 pada mesin adalah bahwa mesin sulit distart pada kondisi dingin. Flash Point etanol sangat tinggi yaitu 55°F dibanding bensin – 45°F. Dalam ethanol juga ada kandungan air. Hal ini berarti etanol lebih sulit terbakar dari pada bensin. Sehingga dengan kondisi standar pabrikan, mesin torak empat langkah jika menggunakan bahan bakar etanol akan lebih sulit di start dalam kondisi dingin. Tetai etanol juga memiliki keunggulan bila dibandingkan dengan bensin. Angka oktan etanol 109, sedangkan bensin 92. Hal ini berarti ethanol dapat digunakan sebagai bahan bakar pada mesin dengan rasio kompresi yang lebih tinggi. Joko Sarsetiyanto dkk. 2011[4], telah melakukan penelitian yang hasilnya adalah bahwa penggunaan bahan bakar campuran bioetanol-bensin, berdampak positif baik terhadap kinerja maupun emisi gas buang mesin tipe 4 K 4 silinder dengan rasio kompresi 12:1, terutama pada putaran jelajah (2500-3000 rpm). Pada putaran 2500 rpm emisi gas buang paling baik terjadi pada campuran 25% etanol yaitu CO = 1,21%, CO2 = 12,20%, HC = 227 ppm, dan O2 = 3,60% dan kinerja mesin BHP=44,4 hp, T=126,6 kg-m, BSFC=0,23 kg/hp-jam, and ï?th=35%. Sedangkan emisi gas buang terjelek terjadi pada pengunaan bahan bakar bensin tanpa etanol yaitu CO = 2, 20%, CO2 = 11,70%, HC = 277 ppm, O2 = 1,07% dengan kinerja mesin BHP=45,4 hp, T=129,5 kg-m, BSFC=0,255 kg/hp-jam, and ï?th=30%. Mega Nur Sasongko, 2016[5] telah melakukan studi eksperimental pengaruh penambahan etanol terhadap kinerja mesin pembakaran busi (mesin bensin) yaitu daya efektif dan konsumsi bahan bakar spesifik. Mesin yang digunakan pada penelitian tersebut adalah mesin empat langkah silinder tunggal, sistem injeksi tidak langsung, dengan volume 124.8 cc dan rasio kompresi 9,3:1. Pengujian dilakukan pada 8 kecepatan putaran mesin yang berbeda mulai dari 1500 rpm sampai 5000 rpm, dengan 10 tipe campuran bensin dan etanol (E10 sampai E100).yang hasilnya adalah bahwa daya efektif mesin menurun dengan peningkaran etanol dalam campuran untuk semua variasi putaran mesin. Daya maksimum dicapai pada putaran mesin 2500 sampai 3000 rpm. Etanol memiliki nilai kalor yang lebih rendah dibanding bensin, sehingga peningkatan kandungan etanol dalam bahan bakar menyebabkan kenaikan konsumsi bahan bakar spesifik mesin. M. Agus Sodiq. 2015[6], telah melakukan penelitian berhasil memodifikasi kepala piston sehingga rasio kompresi mesin Honda vario dapat mencapai 13:1. Hasil pengamantan menyebutkan secara kualitatif, bahwa mesin dapat beroperasi dengan baik menggunakan bahan bakar ethanol E100 meskipun suara mesin sedikit lebih berisik. Renno Feibianto dkk 2015 [7], telah berhasil meningkatkan kinerja mesin Honda CB150R melalui pengembangan Electronic Control Unit yang programmable agar durasi penginjeksian bahan bakar bisa diubah-ubah. Penelitian tersebut dilakukan pada engine Honda CB150R, diawali memodifikasi ECU SUMI-IT Sinjai 650 FI untuk digunakan di motor Honda CB150R. Pengujian ini menggunakan waterbrake dynamometer dan dilakukan pada kondisi fully open throttle dengan putaran engine 2000, 3000, 4000, 5000,6000, 7000, dan 8000 rpm. Variasi durasi injeksi antara 100%, 125%, 150%, 175%, dan 200%. Setelah itu, dilakukan pengujian unjuk kerja dan emisi gas buang engine dari variasi rasio kompresi 12:1, 12,5:1, dan 13:1. Hasil dari pengujian, untuk pemetaan durasi injeksi yang tepat pada putaran 2000 hingga 4000 rpm adalah 200%, pada putaran 5000 hingga 6000 rpm, durasi terbaik 175%, sedangkan pada putaran 7000 hingga 8000 rpm, durasi terbaik 150%. Pada pengujian variasi rasio kompresi, torsi maksimal meningkat 16,572% dari E0 dan meningkat 8,904% dari E100 CR11 pada rasio kompresi 13:1, putaran 7000 rpm. Sfc minimum meningkat 59,631% dari E0 dan turun 11,602% dari E100 CR11 pada rasio kompresi 13:1, putaran 7000 rpm. Kemudian dari emisi CO, hasil minimal yang didapat dari rasio kompresi 13:1 berkurang sebesar 84,580% dari E0 dan berkurang sebesar 76,935% dari E100 CR11 pada putaran 2000 rpm. Berdasarkan pada hasil-hasil yang telah dicapai oleh peneliti terdahulu maka pada penelitian ini akan merekonstruksi ruang bakar mesin 4 langkah 1 silinder berbahan bakar ethanol untuk meningkatkan rasio kompresi hingga mencapai minimal 14:1. Dengan rasio kompresi yang semakin tinggi serta dibarengi dengan durasi injeksi, ignition timing dan ukuran celah katup yang tepat, maka kinerja mesin akan menjadi lebih baik. Modifikasi yang akan dilakukan pada mesin adalah: 1. Sistim Injeksi: Durasi injeksi harus disesuaikan untuk mendapatkan daya sesuai spesifikasi mesin aslinya, menggunakan programmable ECU. 2. Ignition Timing: Karena ethanol memiliki oktan lebih tinggi maka ignition timing harus dimajukan untuk memanfaatkan sifat antidetonasi. 3. Rasio Kompresi: Menaikkan rasio kompresi menjadi minimal 14:1, dengan cara rekonstruksi ruang bakar (kepala piston dan kepala silinder) 4. Celah Katup: Mendapatkan ukuran celah katup yang optimal. Melalui penelitian ini diharapkan menghasilkan prototipe mesin 4 langkah 1 silindert berbahan bakar ethanol E100 yang kinerjanya lebih baik, makalah ilmiah yang dikirimkan ke jurnal internasional terindeks scopus dengan judul “Numerical and experimental studies to improve engine performance using ethanol fuel, through redesign of piston and cylinder head to obtain compression ratio 14:1â€? Selain itu juga sebagai topik tugas akhir bagi 3 mahasiswa dan paten sederhana. Kata kunci : rasio kompresi, programmeble ECU, ignition timing dan ukuran celah katup