## Studi Eksperimen Unjuk Kerja Mesin Diesel Menggunakan Sistem Dual Fuel Solar-Gas CNG dengan Variasi Tekanan Injeksi Gas dan Derajat Waktu Injeksi
Dicky Yoko Exoryanto dan Bambang Sudarmanta Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : sudarmanta@me.its.ac.id
Abstrak—Bahan  bakar  gas  ini  jika  ditinjau  dari  ekonomis tergolong  sangat  murah  dan  ramah  lingkungan.  Namun, pengaplikasian  bahan  bakar  gas  CNG  pada  generator diesel dengan sistem dual fuel berdampak pada penurunan performansinya.  Hal  ini  terjadi  karena  rasio  campuran udara dan bahan bakar pada sistem dual fuel belum sesuai, sehingga  perlunya  penelitian  lebih  lanjut.  Penelitian  ini bertujuan untuk meningkatkan performa pada mesin diesel dengan  memodifikasi  saluran  masuk  udara  dengan memasang  injector  gas  CNG  untuk  memasukkan  bahan bakar tersebut kedalam ruang bakar sehingga mesin diesel berubah  menjadi  sitem  dual  fuel.  Tidak  hanya  saluran masuk udara saja yang di modifikasi tetapi, variasi start of injection dan tekanan gas yang masuk juga di variasikan.
Penelitian  ini  di  lakukan  secara  eksperimental  dengan menginjeksikan  gas  CNG  ke  dalam  ruang  bakar  melalui saluran  hisap  yang  sudah  terpasang  injector.  Proses pengaturan injeksi gas CNG diatur oleh ECU programamble  melalui  software  VEMSTUNE.  Sistem pengaturan  yang  dilakukan  adalah  mengatur  derajat waktu injection (SOI) dengan nilai 5 o , 30 o , 55 o , dan 80 o CA BTDC dan variasi tekanan masuk gas CNG dengan nilai 1, 1,5,  2,  dan  2,5  N/m 2 .  Penelitian  ini  dilakukan  dengan putaran  mesin  konstan  sebesar  2000  rpm  dengan  beban  0 sampai  100  %.  Hasil  yang  didapatkan  dari  eksperimen yang  dilakukan  kali  ini,  antara  lain  :  performa  dual  fuel lebih  optimal  dibandingkan  saat  pengoperasian  single  fuel. Pengaturan  paling  optimal  terjadi  pada  start  of  injection 80°  CA  BTDC  dengan  tekanan  1,5  gas  CNG.  Gas  CNG dapat  menggantikan  porsi  bahan  bakar  minyak  solar sebesar 45,30 %. Nilai subtitusi minyak solar yang optimal sebesar  61,39  %  dan  SFC  minyak  solar  rata-rata mengalami  penurunan  sebesar  47,10  %,  tetapi  SFC  dual fuel  rata-rata  meningkat  sebesar  47,67  %  dibandingkan SFC  single  fuel.  Nilai  rata-rata  efisiensi  thermal  turun sebesar  40,89  %,  nilai  AFR  rata-rata  turun  dari  25,60 𝐤𝐠/𝐬 𝐤𝐠/𝐬 menjadi  12,90 𝐤𝐠/𝐬 𝐤𝐠/𝐬 dan  Temperatur  gas  buang  meningkat dari 292 o C menjadi 317 o C.
Kata Kunci— Dual fuel, Start of injection, gas CNG.

## I. P ENDAHULUAN
ahan bakar fosil merupakan bahan bakar yang tidak dapat diperbarui. Bahan bakar fosil ini keberadaannya  sangat  penting  bagi  kehidupan  umat manusia seperti kebanyakan proses industri, transportasi, dan  kebutuhan  rumah  tangga.  Harga  rata-rata  minyak mentah  Indonesia  pada  tahun  2014  berdasarkan perhitungan Formula ICP mencapai USD108,95 per barel
atau  naik  USD2,75  per  barel  dari  bulan  Mei  2014  yang mencapai USD106,20 per barel.
CNG  merupakan  teknologi  lama  yang  sekarang menjadi  perhatian  sebagai  bahan  bakar  alternatif  untuk menggantikan  bahan  bakar  konvensional  saat  ini.  CNG adalah  gas  mudah  terbakar  ( flammable )  yang  dihasilkan dari  pengekstrakan  gas  alam  yang  digunakan  sebagai bahan  bakar  alternatif  yang  dapat  diperbarui.  Gas  CNG sekarang  lebih  banyak  di  gunakan  oleh  kendaraan  – kendaraan  kecil  maupun  besar  karena  hasil  pembakaran yang di hasilkan ramah lingkungan. Sehingga kendaraan- kendaraan  yang  awalnya  menggunakan  bahan  bakar bensin maupun solar, beralih ke bahan bakar gas CNG.
Berdasarkan  penelitian  yang  di  lakukan  [1],  sistem dual  fuel pada penelitian  ini menggunakan minyak  solar dan  biogas  hasil  gasifikasi  dari  kotoran  sapi  dengan metode  pemasukan  biogas  dengan  menggunakan mixer venturi.  Pada  penelitian  ini  sistem  pasokan  udara  sudah menggunakan blower untuk  mengatasi  jumlah  udara yang berkurang akibat diaplikasikannya gas pada saluran hisap, hanya saja penggunaan blower belum cukup untuk memenuhi  jumlah  udara  yang  dibutuhkan  karena  faktor kebutuhan  tekanan  udara  yang  masuk  ke  ruang  bakar yang  tinggi  saat  semakin  banyaknya gas  yang  masuk ke saluran  hisap.  Hal  ini  dapat  dilihat  dari  hasil  pengujian sistem dual  fuel yaitu  AFR  berkisar  antara  9  hingga  19 dan solar yang tersubstitusi mencapai 76,21%.

## II. U RAIAN P ENELITIAN

## Bahan Bakar Solar
Bahan  bakar  dalam  aplikasi  mesin  pembakaran memiliki  3  (tiga)  jenis  bentuk  fisik.  Tapi  untuk  mesin pembakaran  dalam,  khususnya  mesin  diesel bentuk  fisik bahan bakar hanya ada dalam dua bentuk fisik, yaitu cair dan gas. Meskipun ada yang dikatakan berasal dari bahan bakar  padat,  tapi  dengan  melalui  proses  gasifikasi  dapat dihasilkan  bahan  bakar  dalam  wujud  gas  [2].  Mesin diesel  adalah  mesin  yang  menggunakan  bahan  bakar fossil  diesel yang  di  peroleh  dari  destilasi  pendidihan minyak mentah ( crude oil ) pada suhu 250 0 C sampai 370 0 C.  Hidrokarbon  yang  terdapat  didalamnya  terdiri  dari parafin , naphtalene , olefin dan aromatik dengan  jumlah karbon yang bervariasi 12 sampai 18. Bahan bakar fossil diesel diklasifikasikan  menjadi  tiga  macam,  yaitu fossil diesel-1D, yaitu  bahan  bakar  untuk  daerah  beriklim dingin, fossil  diesel-2D, yaitu  bahan  bakar  untuk  mesin
B
diesel  otomotif  dan  stasioner  putaran  menengah keatasserta fossil  diesel-4D, yaitu  bahan  bakar  untuk mesin diesel stasioner putaran rendah. Bahan bakar fossil diesel-2D  dikenal  dengan  istilah  HSD  ( High  Speed Diesel )  [2].  Dibawah  ini  adalah  tabel  properties  bahan bakar solar.
T ABEL 1. P ROPERTIES BAHAN BAKAR SOLAR [3] No. Properties Unit Limit Min Max 1. Density pada 15 ºC kg/m3 815 870 2. Angka Cetane - 45 - 3. Index Cetane - 48 - 4. Visc. Kinematik pada 40 ºC mm2/sec 2.0 5.0
5. Titik Didih ºC - 18 6. Titik Nyala ºC 60 - 7. Distilasi: T95 ºC - 370 8. Kandungan Belerang % massa - 0.35 9. Korosi Copper merit - No. 1 10. Residue Konradson Carbon merit - No. 1 11. Kandungan Abu % m/m - 0.01 12. Kandungan Air Mg/kg - 500 13. Partikulat Mg/l - 0.01 14. Angka Asam Kuat mgKOH/g - - 15. Total Asam Kuat mgKOH/g - 0.6 16. Warna No. ASTM - 3.0 17. API Gravity pada 15 ºC - - -

## Bahan Bakar Gas CNG
Bahan  bakar  gas  yang  digunakan  adalah compressed natural  gas (CNG),  dimana  sebagian  besar  unsur kimianya  terdiri  dari  methane  (CH 4 )  dan  sisanya  berupa methane,  propane,  butane,  penthana,  dan  carbon monoxide.  Komposisi  dan  karakteristik  dari  gas  akan sangat  bervariasi  dari  satu  sumber  dengan  sumber lainnya,  dimana  hal  ini  mempengaruhi  kondisi stoikiometrinya.  Compressed  natural  gas  memililki beberapa  kekurangan,  yakni  fasenya  dalam  temperatur ruangan sehingga akan  menyulitkan  dalam  hal penyimpanan  dan  mobilitas.  Selain  itu,  natural  gas memiliki energi persatuan volume (energy density) yang lebih  kecil  dibandingkan  solar,  methanol,  gasoline,  atau bahan bakar hidrokarbon cair lainnya.
Gas alam terkompresi (compressed natural gas) adalah alternatif  bahan  bakar  selain  bensin  atau  solar.  Di Indonesia,  kita  mengenal  gas  CNG  sebagai  bahan  bakar gas  (BBG).  Bahan  bakar  ini  lebih  bersih  bila dibandingkan  dengan  bahan  bakar  minyak  karena  emisi gas  buangnya  yang  ramah  lingkungan.  Gas  CNG  dibuat dengan  melakukan  kompresi  methane  (CH 4 )  yang diekstrak dari gas alam.
Gas  CNG  merupakan  gas  alam  yang  mengalami kompresi agar dapat digunakan sebagai bahan bakar pada kendaraan.  Komposisi  kimia  dan  dari  gas  CNG  dapat dilihat pada table dibawah ini.
T ABEL 2. K OMPOSISI KIMIA GAS CNG [4].
Komposisi kimia Mol (%) Methana (CH 4 ) Ethana (C 2 H 6 ) Propane (C 3 H 8 ) i- Butane ( i -C 4 H 10 ) n- Butane ( n -C 4 H 10 ) i- Pentane ( i -C 5 H 12 ) n- Pentane ( n -C 5 H 12 ) 96.7251 0.9602 0.5253 0.0.980 0.1130 0.0425 0.0295
Carbon diodxida (CO 2 )Nitrogen (N 2 ) Hexanes Plus (C 6+ )
Hidrogen Sulphide (H 2 S) Oxygen Carbon monoxide 0.0815 0.6573 0.0543 0 0 0.7708 Total 100
Sumber: PT. Pgas Solution, Wilayah Surabaya

## Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah
Pada  motor  diesel  empat  langkah,  satu  siklus  kerja diselesaikan  dalam  empat  gerakan  piston  atau  dua putaran  dari crankshaft. Setiap  langkah  menempuh  180 o sehingga  dalam  satu  siklus  menempuh  720 o putaran crankshaft .  Berikut  ini  merupakan  prinsip  kerja  motor diesel empat langkah.

## 1) Langkah Isap
Berawal  dari  posisi  piston  yang  berada  pada  TMA, piston akan  bergerak  turun  dan  meningkatkan volume silinder. Pada waktu yang bersamaan katup masuk ( inlet valve )  terbuka  sehingga  udara  masuk  ke  dalam  silinder. Ketika piston berada  pada  titik  mati  bawah  (TMB), volume silinder  berada  pada  kondisi  maksimum,  yaitu volume piston ditambah volume kompresi.
2) Langkah Kompresi
Pada  langkah  ini,  katup  masuk  dan  katup  buang ( exhaust  valve )  tertutup.  Piston  bergerak  naik  dan mengompresi  udara  yang  telah  masuk  ke  dalam  silinder hingga  mencapai  rasio  kompresi  mesin.  Dalam  proses ini, temperature udara akan meningkat mencapai 900°C. Ketika  langkah  kompresi  telah  selesai,  bahan  bakar diinjeksikan  pada  tekanan  yang  tinggi  ke  dalam  udara terkompresi  yang  berada  dalam  temperatur  yang  tinggi. Ketika piston berada  pada  posisi  TMA, volume silinder yang terbentuk merupakan volume kecil.

## 3) Langkah Usaha
Pada  langkah  ini,  katup  masuk  dan  buang  masih tertutup.  Pada  akhir  langkah  kompresi  pompa  bahan bakar  bertekanan  tinggi  menginjeksikan  sejumlah  bahan bakar dengan ketentuan sempurna ke dalam ruang bakar yang  berisi  udara  panas  yang  dikompresikan.  Bahan bakar  terbagi  sangat  halus  dan  bercampur  dengan  udara panas.  Karena 605ystem605ture  udara yang tinggi  maka bahan  bakar  langsung  terbakar,  akibatnya  tekanan  naik dan piston bergerak dari TMA ke TMB.
4) Langkah Buang
Sebelum piston berada  pada  TMB,  katup  buang terbuka.  Panas  dan  gas  hasil  pembakaran  keluar  dari silinder  dikarenakan  karena  adanya  gaya  yang  timbul akibat  gerakan piston naik  kembali.  Pada  akhir  langkah buang, crankshaft telah  selesai  melakukan  dua  kali putaran  dan  siklus  dari  mesin  diesel  empat  langkah dimulai kembali dari langkah isap.
Pengaruh  Start  of  Injection  terhadap  Performa Mesin
Start  of  injection (awal  injeksi)  atau  waktu  injeksi adalah  titik  awal  atau  sudut  saatpenyalaan  pembakaran pada  mesin  diesel  dengan  jalan  menginjeksikan  bahan bakar  langsung  ke  dalam  ruang  bakar  ( direct  injection ) atau melalui intake manifold ( indirect injection ). Start of injection sangat  menentukan  proses  pembakaran  di dalam  selinder  sehingga  akan  mempengaruhi  performa dan  emisi  gas  buang  yang  dihasilkan  oleh  mesin  diesel termasuk  yang  menggunakan dual  fuel .  Untuk  itu, dibutuhkan  sudut start  of  injection yang  tepat dalammenginjeksikan  bahan  bakar  kedalam  ruang  bakar agar  didapatkan  pembakaran  yang  sempurna  sehingga dapat meningkatkan performa dan mengurangi emisi gas buang [5].

## Pengaruh Durasi Injeksi terhadap Performa Mesin
Durasi  injeksi  ( duration  of  injection )  adalah  suatu proses  lamanya  injektor  menginjeksikan  bahan  bakar  ke dalam  ruang  bakar  pada  setiap  silinder.  Lamanya  durasi injeksi menentukan jumlah bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar dan pada bahan bakar gas  (CNG)  yang  mempunyai  nilai density yang  rendah, maka  perlu  dilakukan  pengaturan  durasi  injeksi  dari keadaan standarnya. Hal ini dapat meningkatkanperforma  mesin  yang  lebih  optimal dibandingkan  saat  menggunakan  pengaturan  standar  gas CNG.

## III. M ETODE P ENGUJIAN
Pengujian Single Fuel dengan Bahan Bakar Minyak Solar
Percobaan  dilakukan  dengan  putaran  mesin  tetap ( stationary  speed )  pada  2000  rpm  dengan  variasi  beban listrik  mulai  dari  500  –  4000  Watt.  Tahapannya  adalah sebagai berikut:
a. Menghidupkan mesin diesel,
b. Melakukan pemanasan mesin diesel ± 20 menit pada putraran  mesin  2000  rpm  hingga  temperature  mesin mencapai temperatur operasi,
c. Mengatur  pembebanan  pada  mesin  diesel  mulai  500 Watt.
d. Sampai  dengan  4000  Watt  dengan  interval  kenaikan setiap 500 Watt dengan tetap menjaga putaran mesin sebesar 2000  rpm setiap pembebanan.
e. Mencatat  data-data  yang  dibutuhkan  setiap  kenaikan beban,  seperti  :  waktu  konsumsi  solar  setiap  25  ml, temperatur oli pelumas,  air  pendingin,  mesin  dan  gas buang, ∆L manometer  udara (untuk mengetahui mass flowrate kebutuhan  udara),  Tegangan  listrik  (V)  dan arus listrik (I).
f. Setelah  pengambilan  data  selesai  dilakukan,  maka beban diturunkan secara bertahap hingga beban nol,
g. Mesin  dibiarkan  dalam  kondisi  tanpa  beban  selama lebih kurang 5 menit,
h. Mesin dimatikan dan ditunggu kembali dingin.
Pengujian  dengan  Bahan  Bakar  Kombinasi  gas CNG Minyak Solar
Untuk  pengujian  dengan  menggunakan  bahan  bakar dual  fuel ,  putaran  mesin  juga  tetap (stationary  speed) pada  2000  rpm  dan  dengan  variasi  beban  listrik  mulai dari 500 Watt sampai 4000 Watt. Start of injection solar
yang  digunakan  sesuai  dengan  standar  mesin  yaitu  340 o BTDC.  Pada  pengujian dual  fuel perlu  dilakukan pengaturan start  of  injection  dan  tekanan bahan  bakar gas CNG terlebih dahulu. Adapun langkah pengujiannya sebagai berikut:
a. Memastikan  kembali  kondisi  kesiapan  mesin  diesel, pembebanan, kelistrikan, dan sistem penyuplai bahan bakar solar dan gas CNG.
b. Menghidupkan  mesin  diesel  dengan  menggunakan solar  sebagai  bahan  bakar,  tanpa  memberikan  beban dan membiarkannya hingga ± 20 menit.
c. Mengatur  tekanan  gas  CNG  dengan  cara  mengatur tekanan keluar pressure reducer sebesar 1; 1,5; 2; dan 2,5 bar.
d. Pengaturan menu  start  of  injection berguna  untuk mendapatkan  derajat  sudut  awal  injeksi  bahan  bakar gas  CNG  yang  tepat  pada  setiap  pembebanan  mesin. Adapun  besarnya  variasi start  of  injection yang digunakan pada penelitian ini sebesar 5°, 30°, 55° dan 80 o Before Top Dead Center (BTDC). e. Pengaturan  menu  durasi  injeksi  berguna  untuk mendapat derajat sudut durasi injeksi bahan bakar gas CNG  yang  tepat  pada  setiap  pembebanan  mesin. Adapun besarnya durasi injeksi yang digunakan pada penelitian  ini  adalah  11,6 milisecond (ms).  Tetapi durasi  injeksi  tidak  di  variasikan,  melainkan  tetap 11,6 milisecond (ms).
Gambar 2. Contoh pengaturan mapping start of injection (SOI) dan durasi injeksi (DI) bahan bakar gas CNG
f. Mengatur  pembebanan  pada  mesindiesel  mulai  500 Watt  sampai  dengan  4000  Watt  dengan  interval kenaikan  setiap  500  Watt  dengan  tetap  menjaga putaran mesin sebesar 2000 rpm setiap pembebanan.
g. Mencatat  data-data  yang  dibutuhkan  setiap  kenaikan beban,  seperti  waktu  konsumsi  solar  setiap  25  ml, ṁ gasCNG dan  udara,  temperatur  (mesin,  pelumas,  air pendingin,  gas  buang),  tegangan  listrik  (V)  dan  arus listrik (I).
h. Setelah pengambilan data selesai dilakukan, kemudian  beban  listrik  diturunkan  secara  bertahap sampai nol dan  menonaktifkan  sistem  injeksi bahan  bakar  gas  CNGyangmasuk  ke intake  manifold sehingga tidak ada lagi suplai gas.
i. Mesin dibiarkan dalam kondisi tanpa beban selama ± 5 menit.
j. Mengulangi langkah a sampai i dengan variasi start of injection , tetapi durasi injeksi tetap.
Dibawah ini adalah skema pengujian yang dilakukan.
Gambar 3. Skema Pengujian

## IV. H ASIL DAN A NALISA
Pada  eksperimen  ini  didapatkan  hasil  yang  telah dihitung anatar lain :

## Daya
Setelah  dilakukan  pengujian  mesin  diesel  ,  maka didapatkan grafik daya sebagai berikut:
Gambar 4. Grafik Daya fungsi Beban dengan Tekanan 1,5 bar
Grafik 4 menunjukan kenaikan dari beban 500 – 4000 watt.  Seiring  dengan  penambahan  beban,  generator mengalami  penurunan  voltase  dan  putaran  mesin  diesel juga menurun. Untuk menjaga putaran mesin diesel agar tetap stabil maka throttle pada mesin diatur sehingga tuas throttle  yang  terhubung  oleh  governor  memberikan pasokan  solar  untuk  mengatasi  beban  lebih  yang  di terima  dari  generator.  Sehingga  putaran  mesin  kembali naik dan putaran generator juga naik.
Pada grafik di atas terlihat kecenderungan bahwa tidak ada  perbedaan  nilai  daya  yang  dihasilkan  antara pengoperasian dual-fuel dan single-fuel .  Hal  ini disebabkan  oleh  karena  pada  pengoperasian dual-fuel , udara  dan  gas  CNG  masuk  kedalam  ruang  bakar  secara bersamaan  lalu  campuran  udara  dan  gas  CNG  yang masuk  kedalam  ruang  bakar  di  kompresi  sebelum  titik mati  atas  (TMA)  minyak  solar  di  semprotkan  untuk membantu prosesnya pembakaran. Karena nilai kalor gas CNG  tinggi  di  bandingkan  dengan  nilai  kalor  minyak solar sehingga pembakaran yang terjadi pada ruang bakar tidak  sempurna  karena  sebagian  gas  CNG  terbakar dengan  sendirinya. Putaran  mesin  tetap  konstan  dan tegangan  listrik  tetap  stabil.  Laju  aliran  massa  bahan bakar  gas  CNG  yang  masuk  divariasikan  sebesar  1, 1,5, 2, dan 2,5 bar sesuai tekanan yang diatur melalui tekanan keluar pada pressure reducer .

## SFC
Setelah  dilakukan  pengujian  mesin  diesel,  maka didapatkan grafik Sfc sebagai berikut:
Gambar 5. Grafik Sfc Minyak Solar fungsi Beban dengan Tekanan 1,5 bar
Gambar  5  menunjukkan  bahwa  nilai SFC semakin turun  seiring  dengan  penambahan  beban  yang  semakin tinggi, hal ini menunjukkan bahwa semakin besar beban yang  diterima  mesin,  bahan  bakar  yang  diperlukan  akan semakin  meningkat.  Hal  ini  disebabkan  karena  dengan bertambahnya  beban  listrik  maka  jumlah  minyak  solar yang  diinjeksikan  ke  dalam  ruang  bakar  akan  lebih banyak  untuk  menjaga  putaran  mesin  konstan,  karena pada  saat  beban  listrik  ditambah  maka  beban  putaran generator  bertambah  berat  dan  putaran  mesin  turun. Putaran  tersebut  dinaikkan  kembali,  dengan  melakukan kontrol  pada  jumlah  bahan  bakar  minyak  solar  yang diinjeksikan  ke  dalam  ruang  bakar  melalui  mekanisme pada  pompa  injeksi  minyak  solar  yang  diatur  oleh governor. Setelah beban ditambah, grafik SFC cenderung mengalami  penurunan  sampai  titik  minimum  di  beban 4000  watt,  kemudian  nilai SFC mengalami  peningkatan tetapi  tidak  begitu  signifikan,  hal  ini  terjadi  karena campuran  kaya  yang  menyebabkan  banyak  bahan  bakar minyak  solar  yang  tidak  terbakar  sempurna  sehingga energi yang dikonversi menjadi daya menjadi kecil.
Jika dianalisa menurut nilai kalor persiklus maka nilai kalor  yang  dimiliki  sistem dual-fuel lebih  tinggi dibandingkan  dengan  sistem single-fuel hal  ini disebabkan oleh proses pelepasan kalor saat pembakaran kurang maksimal dikarenakan campuran bahan bakar dan udara  lebih  kaya.  Kebutuhan  energi  dalam  satu  siklus sebagian  sudah  terpenuhi  oleh  kalor  gas  CNG  sehingga hanya  dibutuhkan  sedikit  dari  kalor  minyak  solar,  oleh karena itu, jumlah minyak solar yang digunakan menjadi berkurang.  Dengan  demikian  nilai  AFR  juga  menurun akan  tetapi  temperatur Exhaust menjadi  tinggi  karena kalor  yang  dihasilkan  dari  pembakaran  tidak  dapat terbuang  secara  maksimal.  Dengan  pengaturan  tekanan gas CNG, maka besar energi yang masuk ke ruang bakar meningkat,  dimana  gas  CNG  memiliki nilai kalor bahan bakar  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  minyak solar,  yaitu:  sebesar  47.141  kj/kg,  sedangkan  nilai  kalor minyak  solar  sebesar  43.979  kj/kg.  Untuk  memproduksi energi  dengan  putaran  stasioner  2000  rpm  maka  laju energi  yang  diperlukan  dari  minyak  solar  menjadi  lebih sedikit.

## Efisiensi Thermal
Setelah  dilakukan  pengujian  mesin  diesel  ,  maka didapatkan grafik Efisiensi thermal sebagai berikut :
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5100 Ne (kw ) Beban (%) Single Fuel SOI 5 SOI 30 SOI 55 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 12.52537.55062.57587.5100 sf c (kg/kw .j am) Beban (%) Single Fuel SOI 5 SOI 30 SOI 55
Gambar 6. Grafik Effisiensi thermal fungsi Beban dengan SOI 80 o
Gambar  6  menunjukkan  nilai  efisiensi  thermal  fungsi beban pada tekanan 1, 1,5, 2, dan 2,5 bar. Dari gambar di atas  terlihat  bahwa  efisiensi  termal  tertinggi  ada  pada penggunaan single-fuel , dan kemudian diikuti penurunan nilai efisiensi termal saat laju aliran massa gas CNG yang dioperasikan  dengan  variasi  tekanan  gas  CNG  dan  start injeksi.  Hal  ini  disebabkan  karena  pada dual fuel ,  besar energi  input  melalui  bahan  bakar  yang  masuk  ke  ruang bakar  lebih  besar  untuk  beban  yang  sama.  Grafik  juga menunjukkan  bahwa  efisiensi  termal  cenderung  naik seiring bertambahnya beban sampai pada nilai maksimum, kemudian nilainya menurun.
Dapat dilihat bahwa ada hubungan antara SFC dengan nilai  efisiensi  termal  yang  dihasilkan.  Saat SFC turun hingga  nilai  terendah  maka  efisiensi  termal  naik  hingga bernilai  maksimum,  yang  menggambarkan  bahwa dengan  naiknya  efisiensi  termal  maka  semakin  banyak bahan  bakar  yang  dapat  dikonversi  selama  proses pembakaran  menjadi  daya  yang  dikeluarkan  melalui poros  mesin.  Saat  nilai SFC naik  kembali  maka  nilai efisiensi  termal  turun  yang  mengindikasikan  semakin banyak  bahan  bakar  yang  terbuang  bersama  gas  sisa pembakaran karena tidak dapat  dikonversi menjadi daya mesin pada saat proses pembakaran berlangsung di ruang bakar.  Dari  variasi  tekanan  gas  CNG  dan start  of injection bahan  bakar  gas  CNG  menunjukkan  efesiensi thermal (η th )  terbaik  terjadi  pada  tekanan  gas  1  bar dengan start  of  injection 80 o CA  BTDC.  Dimana  nilai rata-rata  penurunan  efisiensi thermal (η th )  sebesar  40,89 % terhadap kondisi single fuel .

## AFR
Setelah  dilakukan  pengujian  mesin  diesel  ,  maka didapatkan grafik AFR sebagai berikut :
Gambar7. Grafik AFR fungsi Beban dengan SOI gas CNG 80 o
Gambar  7  menunjukkan  perbedaan  yang  sangat  besar antara  AFR single  fuel dengan dual  fuel .  Hal  ini disebabkan  jumlah  bahan  bakar  yang  masuk  dalam
sistem dual  fuel jauh  lebih  besar  disebabkan  besarnya laju  aliran  massa  gas  CNG,  meskipun  dengan penambahan  gas  CNG  laju  aliran  massa  minyak  solar berkurang.  Pada  setiap  pengaturan start  of  injection dan pengaturan  tekanan  gas  CNG  nilai  AFR  turun  sejalan dengan  penambahan  beban  listrik.  Hal  ini  disebabkan karena untuk mengatasi pertambahan beban, mesin harus menghasilkan daya yang besar pula. Daya yang semakin besar  ini  dihasilkan  dari  pembakaran  bahan  bakar  yang semakin banyak, dan bahan bakar yang ditambah adalah solar  karena  penambahan  solar  diatur  oleh  sistem governor, akan tetapi, bahan bakar gas CNG dimasukkan secara  bervariasi  sesuai  keluarnya pressure  tranducer 1, 1,5, 2, dan 2,5 bar
Pada  tekanan  gas  CNG  1  bar  dan  pengaturan start  of injection (SOI gas  CNG )  80°  CA  BTDC  didapat  nilai  rata- rata  AFR  tertinggi  sebesar  12,90  %,  dengan  penurunan nilai  AFR  dibandingkan  AFR single-fuel .  Hal  ini disebabkan  karena  pada  setiap  tekanan  gas  CNG  yang masuk ke dalam ruang bakar mengakibatkan pengurangan  nilai  laju  alir  minyak  solar,  yang disebabkan  oleh  peningkatan  laju  energi  yang  masuk  ke ruang  bakar  di  mana  nilai  kalor  gas  CNG  lebih  besar daripada  nilai  kalor  minyak  solar  meskipun  juga  terjadi penurunan nilai laju aliran udara.

## Substitusi Minyak Solar
Setelah  dilakukan  pengujian  mesin  diesel  ,  maka didapatkan grafik substitusi sebagai berikut :
Gambar 9. Grafik Subtitusi Solar fungsi Beban dengan SOI gas CNG 80 o Pada  gambar  9  memiliki Trend yang  sama  dengan grafik  AFR  lainnya  menunjukan  bahwa  jumlah persentase  minyak  solar  yang  digantikan  oleh  gas  CNG setiap  penambahan  beban  listrik.  Nilai  subtitusi  solar pada  grafik  tersebut  cenderung  naik  sampai  titik maksimum  dipembebanan  sekitar  1000  –  2000  Watt kemudian  bergerak  turun  seiring  dengan  beban  listrik semakin  besar,  konsumsi  minyak  solar  semakin  banyak untuk  menjaga  putaran  konstan  sehingga  persentase pergantian semakin kecil.
Pada  grafik  tersebut  terlihat  bahwa  jumlah  persentase penggantian  minyak  solar  rata-rata  yang  terbesar  terjadi pada start  of  injection (SOI gas  CNG )  80°  CA  BTDC  dan tekanan gas CNG 1,5 bar, dengan solar tersubstitusi rata- rata  sebesar  45,30  %.  Akan  tetapi,  terlihat  pada  gambar 4.5 b subtitusi solar optimal berada pada tekanan 1,5 bar dan start  of  injection (SOI gas  CNG )  80 o CA  dengan  nilai 61,39  %.  Dapat  dikatakan  bahwa  pengaturan start  of injection gas  CNG  tidak  terlalu  berpengaruh  terhadap nilai  subtitusi  solar,  yang  lebih  berpengaruh  adalah tekanan  gas  CNG  yang  masuk  ke  dalam  ruang  bakar. Dengan  meningkatnya  tekanan  gas  CNG,  maka  besar energi  yang  masuk  ke  ruang  bakar  meningkat,  dimana
0 5 10 15 20 25 30 0 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5100 Ef fisie n si the rmal (%) Beban (%) Single Fuel Tekanan 1 bar Tekanan 1,5 bar
Tekanan 2 bar Tekanan 2,5 bar
0 10 20 30 40 50 0 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5100 Afr Beban (%) Single Fuel Tekanan 1 bar Tekanan 1,5 bar
Tekanan 2 bar
Tekanan 2,5 bar 0 10 20 30 40 50 60 70 0 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5100 Su b stitu si (%) Beban (%) Tekanan 1 Bar Tekanan 1,5 Bar Tekanan 2 Bar Tekanan 2,5 Bar
gas  CNG  memiliki  nilai  kalor  bahan  bakar  yang  lebih tinggi dibandingkan dengan minyak solar, yaitu: sebesar 47.141 kj/kg, sedangkan nilai kalor minyak solar sebesar 43,979 kj/kg. Untuk memproduksi energi dengan putaran stasioner  2000  rpm  maka  laju  energi  yang  diperlukan dari minyak solar menjadi lebih sedikit.

## V. K ESIMPULAN
Dari  serangkaian  pengujian,  maka  dapat  disimpulkan sebagai berikut : 1. Dari  eksperimen  yang  dilakukan  pada  sistem dual- fuel , bahwa pengaturan tekanan masuk gas CNG pada pressurereducer membuat  pengaruh  yang  lebih signifikan  dibandingkan  dengan  pengaturan start  of injection gas CNG.
2. Pengaturan  yang  optimal  terjadi  pada  SOI  80 o CA BTDC dengan  tekanan  gas  CNG  1,5  bar  dapat mensubtitusi  minyak  solar  rata-rata  sebesar  45,30  % dan nilai subtitusi minyak solar yang optimal sebesar 61,39 %.
3. Nilai SFC minyak  solar  rata-rata mengalami penurunan Sebesar 47,10 % pada SOI 80 o CA BTDC dengan tekanan gas CNG 1,5 bar.
4. Nilai SFC dual-fuel rata-rata meningkat sebesar 47,67
% p ada SOI 80 o CA BTDC dengan tekanan gas CNG 1,5 bar.
5. Efisiensi thermal mengalami penurunan sebesar 40,89
% pada SOI 80 o CA BTDC dengan tekanan gas CNG 1,5 bar.
6. Temperatur gas buang meningkat dari 292 o C menjadi 317 o C pada  SOI  80 o CA  BTDC  dengan  tekanan  gas CNG 1,5 bar.
7. Nilai rata-rata AFR mengalami penurunan dari 25,60 𝑘𝑔/𝑠 𝑘𝑔 /𝑠 menjadi  12,90 𝑘𝑔/𝑠 𝑘𝑔/𝑠 pada  SOI  80 o CA  BTDC dengan tekanan gas CNG 1,5 bar.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Santoso,  A.B.  (2013),  Karakterisasi  Unjuk  Kerja  Mesin  Diesel Generator  Set  Sistem  Dual  Fuel  Solar  dan  Biogas  dengan Penambahan  Fan  Udara  sebagai  Penyuplai  Udara,  Tugas  Akhir, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya Surabaya.
[2] Tamam,  Zuhri.  (2015),  Karakterisasi  Unjuk  Kerja  Mesin  Diesel Generator Set Sistem Dual Fuel Solar dan Syngas Batubara,  Tesis Magister, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
[3] Kawano,  D.  Sungkono.  (2014),  Motor  Bakar  Torak  (Diesel), Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS, Surabaya.
[4] PT. Pgas Solution, Wilayah Surabaya. (2014), Surabaya.
[5] Warsita,  Aris.  (2012),  Pengaruh Injection  Timing dan  Prosentase Campuran  Minyak  Diesel  dengan  Bahan  Bakar  Biodiesel terhadap  Karateristik  Mesin  dan  Emisi  Gas  Buang, TRAKSI , Vol.12, No.2, hal.1-15.