PENGARUH PENAMPANG LINTANG PIPA PEMANASAN BAHAN BAKAR DENGAN MEDIA RADIATOR TERHADAP UNJUK KERJA MESINTOYOTA KIJANG 5K
Joko Suwondo 1 , Bunawi 2 , Gatut Rubiono 3
1 Alumni Prodi TeknikMesinUniversitas PGRI Banyuwangi
2 StafPengajar Prodi Pengelasan SMKN 1 GlagahBanyuwangi
3 Staf Pengajar Prodi TeknikMesinUniversitas PGRI Banyuwangi Jl. Ikan Tongkol No. 22 Banyuwangi 68416 Email: rubionov@yahoo.com

## ABSTRACT
Fuel temperature has effect due to engine performance. This research is aimed to get the effect of cross section  heating  area  with  radiator  heat  due  to  performance  of  gasoline  engine.  The  experiments  are conduct in Toyota Kijang 5K gasoline engine. The radiator heat is use to raise the fuel temperature by 8 mm diameter copper pipe. The pipe is varied as round, oval and nearly flat. Fuel flow channel is place in the  heat  pipe  with  900  mm  of  length  which  placed  at  upper  tank  of  the  radiator.    The  engine  rotation speed is varied as 750, 1250, 1750 and 2250 rpm. Unheated fuel is use as a control.  The research result shows the agreement that fuel temperature has effect due to fuel consumption. The result also shows that oval pipe has the lowest fuel consumption.
Keywords: fuel temperature, copper pipe, fuel consumption, radiator’s upper tank
PENDAHULUAN Bahan
bakar minyak sebagaibahanbakarfosilmemiliki  keterbatasan  jumlah produksi.  Pengurangan  dan  penghapusan  subsidi menyebabkan terjadinya kenaikan harga bahan bakar minyak.  Dengan  pemakaian  yang  relatif  tetap, besaran biayameningkat pula sejalan dengan kenaikan  harga  bahan  bakar  minyak.  Salah  satu upaya  yang  bisa  dilakukan  adalah  melakukan penghematan  pemakaian  bahan  bakar.  Langkah  lain adalah memberikanperlakuanawalterhadap bahan bakar
agar pembakaran
di ruangbakarmesinmenjadilebihsempurna.
Tingginya  konsumsi  bahan  bakar  dan  kadar polusi  dari  kendaraan  bermotor  pada  dasarnya  dapat dikendalikan. Salahsatunyaadalah dengan cara memperbaiki proses pembakaran bahan bakar. Proses pembakaran bahan
bakar
di dalam ruangbakardipengaruhi olehfaktortemperatur, kerapatan  campuran,  komposisi,  dan  turbulensi  pada campuran. Apabila temperatur campuran bahan bakar dengan  udara  naik,  maka  semakin  mudah  campuran bahan  bakar  dengan  udara  tersebut  untuk  terbakar. Dengan temperatur yang cukupatau optimal, campuran  bahan  bakar  dalam  hal  ini  bensin  dengan udara akan lebih homogensehingga proses pembakarandapatberlangsungsecaralebihsempurna. Dengandemikianpemakaianbahanbakarakanmenjadile bihefektifsehinggaberdampakpadapenghematan.
Pemanasanbahanbakarberpengaruhterhadapun jukkerjamesindankonsumsibahanbakar.Kenaikantem peraturbahanbakarmenghasilkankondisi optimum untukunjukkerjamesindanemisi gas buang.Hal
inijugaberlakupadakenaikankecepatanputarmesin [1].Temperaturbahanbakardantekanansekitarberpenga
ruhterhadapperubahanstrukturdiameter droplet
bahanbakar.Pemanasanbahanbakarmengurangi diameter droplet
[2].Temperaturbahanbakarjugamengurangijumlahdan ukuranpartikelberbahayapadaemisi  gas  buang.  Hal iniselanjutnyaakanberpengaruhterhadapkualitasudara sekitardanakanmemberikandampakpadakesehatanma nusiadanlingkungan[3].
Pemanasanawalbahanbakarmesinbensindapatd ilakukandenganberbagaicara.
Saluranbahanbakardapatdilengkapidenganpemanas.B agianmesin yang banyakdigunakansebagaisumberpemanasadalah radiator.Radiator  mendinginkan  cairan  pendingin yang  telah  menjadi  panas  setelah  mendinginkan mesin.  Radiator  terdiri  dari  tangki  air  bagian  atas ( upper  tank ),  tangki  air  bagian  bawah  ( lower  tank ) dan  radiator core pada  bagian  tengah.  Cairan pendingin  masuk  ke  dalam  upper  tank  dari  selang atas ( upper hose ). Panas radiatordapatdimanfaatkansebagaisumberpemanasana walbahanbakar. Area yang
digunakansebagaisumberpanasumumnyaadalahbagia n upper tank . Penelitianpemanasanbahanbakardengan  media panas upper tank radiator telahbanyakdilakukan.Hariyono, 2007,
memvariasikan panjang pipa tembagapemanasan 450 mm, 900 mm dan 1.350 mm serta variasi bahan bakar yang  digunakan  yaitu  premium,  campuran  premium kerosin, dan pertamax.Penelitianmenggunakanmesinjenismotor bensin Toyota Kijang 5K Hasil penelitian menunjukkan  pengaruh  pemanasan  bahan  bakar dengan  media  radiator  terhadap  konsumsi  bahan
bakar  dan  kandungan  CO  gas  buang  pada  motor bensin.Konsumsi  bahan  bakar  paling  irit  terdapat
pada  bahan  bakar  pertamax  dengan  panjang  saluran pemanas 900 mm sebesar 206.8655 cc/menit [4].
Kristiyanto E, 2009, menelitiefektifitas pemanasan bahan bakar premium dengan penambahan  zat  aditif  terhadap  konsumsi  dan kandungan CO gas buang pada motor bensin Toyota 5K.Variasi  panjang  pipa  pemanasan  0,45  m;  0,90  m dan  1,35m.Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa kadar  CO  gas  buang  dengan  pemanasan  awal  pada saluran  mengalami  penurunan  dibandingkan  dengan saluran tanpa pemanasan [5].
Sugiarto, 2011,  meneliti pengaruh pemanasan bahan  bakar  bensin  melalui  media  pipa  tembaga  di dalam  upper  tank  radiator  terhadap  emisi  gas  buang CO  pada  mesin  Daihatsu  Taruna  tahun  2000.Hasil analisastatisitkmenunjukkan pengaruh
yang signifikan  pada  taraf  signifikansi  1%  yaitu  pada pemanasan  bahan  bakar  bensin  dengan  media  pipa tembaga di dalam upper tank radiator [6].
Penelitianinijugamengkajipemanasanbahanba kardenganpipatembagadanmedia  panas upper  tank radiator .Penelitianinimengacupadapenelitianterdahul u  yang  menghasilkanpanjangefektifpipatembaga  900 mm [4].Perbedaandenganpenelitian- penelitianterdahuluadalahdalampenelitianinidilakuka nvariasipenampanglintangpipa.  Unjuk  kerja  mesin dalam  hal  ini  adalah  konsumsi  bahan  bakar,  daya mesin dan efisiensi mesin.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  dilakukan  menggunakan  Toyota Kijang  5Kberkapasitas  1500  cc.  Pipatembaga  yang digunakanberukurandiameter 8 mm dan panjang 900 mm
serta divariasikanpenampanglintangnyayaitupipabulat, oval  danpipih.Pipa  oval  (diameter  pendek  6  mm) danpipih(diameter pendek
4
mm) didapatkandenganmemberikantekanansecarameratap adaarahpanjangpipasehinggadidapatkanukuranyang ditunjukkanpadaGambar 1.
6 m m 8 m m 4 m m
Pipa Bulat Pipa Oval Pipa Pipih Gambar 1. Variasi penampang pipa tembaga
Selang  aliran  bahan  bakar  diposisikan  di  dalam  pipa tembaga  yang  diletakkan  di upper  tank radiator.
Kecepatan  putar  mesin  divariasikan  sebesar  750, 1250, 1750 dan 2250 rpm. Selain itu, juga dilakukan pengambilan  data  dengan  variasi  tanpa  pemanasan sebagai variabel kontrol.
Tangki bensin Filter bensin
Pompa bensin Karburator Radiator Gambar 2. Skema aliran bahan bakar
Gambar 3. Radiator Toyota Kijang 5K
Data  putaran  mesin  diambil  menggunakan tachometer digital.Data konsumsi bahan bakar diukur menggunakan  gelas  buret.  Sedangkan  data  waktu diukur  dengan  menggunakan  stopwatch.Pengukuran rasio kompresi dilakukan dengan compression tester . Pengambilan  data  dilakukan  dengan  3  ulangan. Langkah pengambilan data sebagai berikut:
1. Persiapan alat dan bahan.
2. Mengisi gelas buret dengan bensin premium.
3. Memasang selang bensin pada saluran pipa bulat pada upper tank radiator.
4. Memanaskan  mesin  sampai  mencapai  kondisi kerja stabil (80 o – 90 o C).
5. Mengatur  putaran  mesin  dengan  mengukur putarannya menggunakantachometer.
6. Mencatat waktu yang diperlukan untuk menghabiskan bahan bakar sejumlah 50 cc.
7. Lakukan untuk variasi putaran mesin dan variasi pipa tembaga yang lain.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Waktu konsumsi bahan bakar 50 cc (detik) Rpm Tanpa Pemanasan Pipa Bulat Pipa Oval Pipa Pipih 750 164,88 175,03 183,85 178,19 160,17 157,47 189,22 162,17 166,75 163,11 185,67 168,86 1250 84,09 89,25 90,69 77,19 88,01 89,43 91,65 76,72 86,82 89,30 89,80 77,24 1750 75,78 65,22 74,69 78,56 83,13 72,87 77,25 79,78 81,88 75,38 75,28 77,65 2250 55,60 54,69 56,91 57,28 52,16 52,88 61,22 56,25
51,89 53,70 58,97 56,73
Pengulangan  pengambilan  data  digunakan untuk  menghitung  nilai  rata-rata.  Selanjutnya dilakukan  pengolahan  data  rata-rata  tersebut  dengan rumus-rumus sebagai berikut [7]:
1. Volume Langkah (VL)
L D VL 2
4 / 1   (cm 3 )
Dimana :
D = Diameter silinder (cm)
L = panjang langkah (cm)
2. Volume sisa (Vc) / Volume Ruang Bakar
1   r Vs Vc (cm 3 )
Dimana : Vs = Volume satu silinder (cm 3 ) r = perbandingan kompresi
3. Torsi Efektif (Te) Te = P . 1  (kg m)
Dimana :
P = Beban dynotest (kg) l = Panjang lengan dynotest (m)
4. Daya efektif (Ne)
2 , 716 n Te Ne   (Ps)
Dimana : Te = Torsi efektif (kg m) n  = Putaran mesin (rpm)
5. Tekanan efektif rata-rata (Pe)
a n z Vl Ne Pe      450000 (kg/cm 2 ) Dimana : z = Jumlah silinder
a = Jumlah siklus untuk  mesin 4 langkah a = 0,5 6. Tekanan indikasi (Pi)
Pi Pe m   m Pe Pi   (kg/cm 2 )
Dimana :  m = Efisiensi mekanis = (0,8 – 0,85) untukmesin 4 langkah karburator= 0,8 (asumsi)
7. Daya indikasi (Ni)
450000 a z n Vl Pi Ni      (Ps)
8. Daya mekanis (Nm)
Ne = Ni – Nm  (Ps)
Nm = Ni – Ne  (Ps)
9. Pemakaian bahan bakar spesifik efektif (Fe)
Ne Fh Fe  (kg/jam Ps)
Dimana : Fh = pemakaian bahan bakar (kg/jam)
10. Neraca kalor (Ql)
Ql = Fh . Qc
Dimana : Qc = Nilai kalor rendah bahan bakar = 10000 kcal/kg
11. Efisiensi thermal efektif (  te) % 100 5 , 632    Ql Ne te  12. Efisiensi indikasi (  i) % 100 5 , 632    Ql Ni te 

## Grafik Hasil Penelitian
Gambar 4. Grafik pemakaian bahan bakar
PadaGambar  4terlihatpemakaian  bahan  bakar cenderung  naik  jika  putaran  mesin  bertambah  besar. Pemakaian  bahan  bakar  terbesar  terjadi  pada  variasi pipa  bulatdan  putaran  mesin  2250  rpm  yaitu  sebesar 2,51  kg/jam,  Pemakaian  bahan  bakar  terkecil  terjadi pada  variasi  pipa  oval  dan  putaran  mesin  2250  rpm yaitu  sebesar  2,29  kg/jam.  Pemakaian  bahan  bakar sesuai  urutan  dari  yang  terbesar  adalah  variasi  pipa pipih, tanpa pemanasan, pipa bulat dan pipa oval.
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 500 1000 1500 2000 2500 Fh (k g /jam ) Putaran Mesin (rpm) Tanpa pemanasan Pipa bulat Pipa oval Pipa pipih 11 12 13 14 15 16 17 18 500 1000 1500 2000 2500 F e ( k g /jam P S ) Putaran Mesin (rpm) Tanpa pemanasan Pipa bulat Pipa oval Pipa pipih
Gambar 5. Grafik pemakaian bahan bakar spesifik efektif
PadaGambar  5terlihat,  pemakaian  bahan bakar  spesifikefektifcenderung  naik  jika  putaran mesin  bertambah  besar.  Pemakaian  bahan  bakar terbesar  terjadi  pada  variasi  pipa  pipihdan  putaran mesin  1250  rpmsebesar17,52  kg/jamPS.  Pemakaian bahan bakar terkecil terjadi pada variasi pipa ovaldan putaran  mesin  750  rpm  yaitu  sebesar  12,08 kg/jamPS. Pemakaian bahan bakar sesuai urutan dari yang  terbesar  adalah  variasi  pipa  pipih,  tanpa pemanasan, pipa bulat dan pipa oval.
Gambar 6. Grafik efisiensi thermal efektif
PadaGambar  6terlihatbahwa  efisiensi  thermal efektifcenderung  naik  jika  bahanbakardipanaskan, Efisiensithermal  efektifterbesar  terjadi  pada  variasi pipa  ovalyaitusebesar  0,52  padaputaran  mesin  750 rpm.  Efisiensi  thermal  efektif  terkecil  terjadi  pada variasi  pipapipihdan  putaran  mesin  1250  rpm  yaitu sebesar  0,36.  Pemakaian  bahan  bakar  sesuai  urutan dari  yang  terbesar  adalah  variasi  pipa  oval,  pipa bulat, tanpa pemanasan, pipa pipih.
Gambar 7. Grafik efisiensi indikasi
PadaGambar 7 terlihatbahwa efisiensiindikasicenderung naik jika
bahanbakardipanaskan, akantetapibahanbakarapabiladilakukanpemanasanterl alupanasmakaakanmengakibatkanefisiensiindikasiak ansemakinmenurun.  Efisiensiindikasi  terbesar  terjadi pada  variasi  pipa  ovaldanputaran  mesin  750  rpm yaitu  sebesar  0,66.Efisiensiindikasi  terkecil  terjadi pada  variasi  pipa  pipihdan  putaran  mesin  1250  rpm yaitu  sebesar  0,45.Pemakaian  bahan  bakar  sesuai
urutan  dari  yang  terbesar  adalah  variasi  pipa  oval, pipa bulat, tanpa pemanasan, pipa pipih.

## Pembahasan Pembahasan Pemakaian Bahan Bakar
Grafik  hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa pemakaian  bahan  bakar  cenderung  naik  jika  putaran mesin  bertambah  besar.  Hal  ini  disebabkan  karena semakin  tingginya  putaran  mesin  maka  konsumsi bahan  bakar  juga  bertambah.  Putaran  mesin  yang lebih  tinggi  berarti  jumlah  putaran  per  menit  lebih banyak  dan  terjadi  siklus  pembakaran  yang  lebih banyak pula. Selanjutnya proses pembakaran ini akan memerlukan bahan bakar yang lebih banyak.
Hasil  pengolahan  data  juga  menunjukkan bahwa pemanasan bahan bakar cenderung berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar. Hal ini terlihat  pada  perbedaan  antara  variasi  tanpa pemanasan  dengan  variasi  pemanasan  dengan  pipa. Perbedaan  penampang  lintang  pipa  mengakibatkan beda luasan bidang  kontak panas dengan permukaan upper  tank radiator.  Hal  ini  menyebabkan  besar temperature  pemanasan  yang  berbeda  dan  pengaruh pemanasan  bahan  bakar  terhadap  konsumsi  yang berbeda pula. Secara berurutan yang memiliki bidang kontak  terkecil  ke  terbesar  adalah  pipa  bulat,  pipa oval dan pipa pipih.
Grafik  hasil  penelitian  juga  menunjukkan bahwa  pemakaian  bahan  bakar  sesuai  urutan  dari yang  terbesar  adalah  variasi  pipa  pipih,  tanpa pemanasan,  pipa  bulat  dan  pipa  oval.  Hal  ini disebabkan  pada  pipa  pipih  mengalami  pemanasan yang  berlebihan  sehingga  terjadi  proses  penguapan bahan  bakar.  Sedangkan  pada  variasi  pipa  bulat  dan pipa  oval,  didapat  hasil  yang  lebih  baik  dibanding variasi  tanpa  pemanasan.Dalam  hal  ini,  bahan  bakar mendapatkan pemanasan yang cukup sehingga bahan bakar  lebih  mudah  bereaksi  dan  proses  pembakaran lebih sempurna.
Bidang  kontak  yang  besar  pada  pipa  pipih memberikan  perpindahan  panas  ke  bahan  bakar secara  maksimal.  Tetapi  karena  panjang  pipa  maka pemanasan ini berlangsung relatif lama. Lama waktu pemanasan  ini  dapat  mengakibatkan  sebagian  bahan bakar  menjadi  terbuang  dalam  bentuk  uap.  Titik didih bensin yang relatif rendah dan sifat bensin yang mudah menguap akan mempercepat proses penguapan  ini  jika  mendapatkan  pemanasan  yang relatif  besar  (karena  luas  bidang  kontak  panas  pipa dan radiator) dan waktu pemanasan yang relatif lama (karena panjang pipa).

## Pembahasan Efisiensi
Jika  konsumsi  bahan  bakar  semakin  banyak maka  efisiensi  semakin  rendah.  Hal  ini  disebabkan karena  untuk  menghasilkan  tenaga  yang  sama  maka mesin membutuhkan bahan bakar yang lebih banyak. Hasil pemanasan pada pipa oval efisiensi lebih besar karena  konsumsi  lebih  sedikit  untuk  putaran  mesin yang  sama.  Sedangkan  pada  variasi  pipa  pipih dengan  putaran  mesin  yang  sama  konsumsi  bahan bakarnya  semakin  banyak  tetapi  energi  yang dihasilkan menurun atau lebih sedikit.
0,34 0,38 0,42 0,46 0,50 0,54 500 1000 1500 2000 2500  te Putaran mesin (rpm) Tanpa pemanasan Pipa bulat Pipa oval Pipa pipih 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 500 1000 1500 2000 2500  in Putaran mesin (rpm) Tanpa pemanasan Pipa bulat Pipa oval
Pipa pipih
Hasil perhitungan efisiensi thermal efektif dan efisiensi  thermal  indikasi  menunjukkan  kesesuaian dengan  tingkat  konsumsi  bahan  bakar.  Konsumsi bahan  bakar  yang  besar  menjadi  indikasi  efisiensi yang  rendah.  Pipa  oval  memiliki  konsumsi  bahan bakar  paling  kecil  dan  efisiensi  yang  paling  besar. Pada pipa pipih, konsumsi bahan bakar relatif  besar sehingga efisiensi cenderung rendah karena fenomena yang terjadi pada pemakaian bahan bakar.

## Pembahasan Umum
Berdasarkan  uraian  pembahasan  di  atas  maka pemanasan  bahan  bakar  dengan  media  radiator berpengaruh  terhadap  unjuk  kerja  mesin.  Pada prinsipnya  bahan  bakar  bensin  apabila  dipanaskan akan lebih mudah untuk terbakar. Pengaruh dari hasil penelitian  pada  variasi  pemanasan  dengan  bentuk pipa  adalah  berpengaruh  terhadap  unjuk  kerja  mesin terlihat  pada  faktor  konsumsi  bahan  bakar  atau efisiensi dan kalor yang dihasilkan.
Variasi  pipa  oval  memiliki  pengaruh  paling efektif dimana pipa oval memiliki perambatan panas pada  bahan  bakar  yang  lebih  baik  dari  pada  variasi yang  lain.Variasi  dengan  bentuk  pipa  oval  bisa membuat konsumsi bahan bakar pada mesin lebih irit dan menghasilkan daya mesin yang lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa variasi pipa oval memberikan  luasan  bidang  kontak  panas  yang optimum untuk aliran bahan bakar.
Sementara  variasi  pipa  pipih  memiliki pengaruh kurang efektif, dimana pipa pipih memiliki perambatan  panas  pada  bahan  bakar  terlalu  tinggi, sehingga  akibat  panas  yang  terlalu  tinggi  tersebut akan  terjadi  penguapan  pada  bahan  bakar.  Bidang kontak  panas  pipa  pipih  relatif  besar  sehingga menghasilkan  pemanasan  yang  berlebihan.  Jadi bahan  bakar  tidak  semuanya  dikonsumsi  oleh  motor bakar  akan  tetapi  sebagian  bahan  bakar  akan terbuang karena terjadi penguapan.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa data dan pembahasan  di  atas  dapat  diambil  kesimpulan sebagai berikut:
1. Pemanasan  bahan  bakar  dengan  media  radiator berpengaruh terhadap unjuk kerja mesin.
2. Pengaruhnya  terjadi  pada  konsumsi  bahan  bakar, daya mesin dan efisiensi mesin..
3. Pemanasan  bahan  bakar  yang  paling  adalah penggunaan
pipa
dengan
penampang lintangberbentuk oval. 4. Sedangkan  hasil pemanasan  yang    kurang efektif adalah  penggunaan  pipa  berpenampang  lintang pipih.

## SARAN
Penelitian  selanjutnya  dapat  dilakukan untuk dapat dilakukan untuk tipe mesin yang berbeda misal  mesin  yang  menggunakan  sistem  injeksi  atau mesin  diesel  dengan  variasi  bahan  bakar  yang beragam.  Selain  itu  dapat  juga  dilakukan  dengan merubah variasi ukuran diameter pipa.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Ommi  F,  Movahednejad  E,  Nekofar  K.  2008. Study Of Injection Parameters On Performance And  Fuel  Consumption  In  A  Port-Injected Gasoline  Engine  With  Experimental  And Theoretical  Methods .  Journal  of  Engineering ISSN 1584-2665
[2] Araneo  L,  Brunello  G,  Coghe  A,  Donde  R. 2013. Effects of Fuel Temperature and Ambient Pressure  on  a  GDISwirled  Injector  Spray . Politecnico di Milano Italy\
[3] Magara-Gomez  KT,  Olson  MR,  McGinnis  JE, Zhang  M,  Schauer  JJ.  2014. Effect  of  Ambient Temperature  and  Fuel  on  Particle  Number Emissions on Light-Duty Spark-Ignition Vehicles .  Aerosol  and  Air  Quality  Research,  14: 1360–1371
[4] Hariyono.  2007. Pengaruh  Pemanasan  Bahan Bakar  Dengan  Media  Radiator  Terhadap Konsumsi  Bahan  Bakar  Dan  Kandungan  CO Gas  Buang  Pada  Motor  Bensin .  Universitas Negeri Semarang
[5] Kristiyanto.  E,  2009. Efektifitas  Pemanasan Bahan  Bakar  Premium  Dengan  Penambahan Zat Aditif Terhadap Konsumsi Dan Kandungan CO Gas Buang Pada Motor Bensin . Universitas Negeri Semarang
[6] Sugiarto,  2011. Pengaruh  Pemanasan  Bahan Bakar Bensin Melalui Media Pipa Tembaga Di Dalam  Upper  Tank  Radiator  Terhadap  Emisi Gas  Buang  Karbon  Monoksida  (CO)  Pada
Mesin Daihatsu Taruna Tahun 2000. Universitas Sebelas Maret, Solo [7] Pulkrabek WW. 1997. Engineering
Fundamentals  of  the  Internal  Combustion Engine . Prentice Hall International Inc.