## PENGARUH PEMAKAIAN ALAT PEMANAS BAHAN BAKAR TERHADAP PEMAKAIAN BAHAN BAKAR DAN EMISI GAS BUANG MOTOR DIESEL
MITSUBISHI MODEL 4D34-2A17
Indartono 1 dan Murni 2

## ABSTRAK
Efisiensi  motor  diesel  dipengaruhi  oleh  kesempurnaan  terjadinya  proses pembakaran  bahan  bakar  didalam  silinder    motor  diesel  tersebut.  Adapun kesempurnaan  pembakaran    motor  diesel  dipangaruhi  oleh  beberapa  faktor, diantaranya  adalah,  tekanan  penyemprotan  bahan  bakar,  pusaran  udara pembakaran,  kepadatan  dan  suhu  udara,  perbandingan  udara  lebih,  saat penyemprotan bahan bakar. kecepatan putaran mesin, suhu udara isap dan suhu air pendingin  dan  dipengaruhi  bahan  bakar  (  suhu,  viskositas,  bilangan  setana,  daya penguapan). Dalam penelitian ini motor diesel diberi tambahan alat pemanas bahan bakar diletakkan sebelum pompa nosel, diharapkan menaiknya temperature bahan bakar  akan  menaikan  viskositasnya,  dengan  naiknya  viscositas  bahan  bakar pengabutan  dan  pencamputan  bahan  bakar  dan  udara  menjadi  lebih  homogin sehingga pembakaran  menjadi sempurna serta efisensi  motor diesel menjadi lebih baik.  Dari  hasil  penelitian  didapat  bahwa  pemakaian  alat  pemanas  bahan  bakar dapat  menurunkan  konsumsi  bahan  bakar  rata-rata  sebesar  8,22  %  bila dibandingkan  dengan  tanpa  pemakaian  alat  pemanas  bahan  bakar.  Sedangkan penurunan kadar NOx gas buang sebesar 10,20 %.
Kata Kunci : Alat Pemanas, Bahan Bakar.

## PENDAHULUAN
Motor  diesel  merupakan  salah  satu  jenis  motor  yang    banyak  digunakan  di masyarakat baik sebagai alat transportasi  maupun dalam industri  di Indonesia. Efisiensi motor diesel  dipengaruhi oleh kesempurnaan terjadinya proses pembakaran bahan bakar didalam silinder  motor diesel tersebut. Adapun kesempurnaan pembakaran  motor diesel dipangaruhi  oleh  beberapa  faktor,  diantaranya  adalah,  tekanan  penyemprotan  bahan bakar, pusaran udara pembakaran, kepadatan dan suhu udara, perbandingan udara lebih, saat  penyemprotan  bahan  bakar.  kecepatan  putaran  mesin,  suhu  udara  isap,  suhu  air pendingin  dan  dipengaruhi  bahan  bakar  (suhu,  viskositas,  bilangan  setana,  daya penguapan) (Training Center PT Astra International Isuzu).
1 Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik UNDIP
2 Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik UNDIP
Dari teori tadi bahwa temperatur (suhu) dan  viskositas bahan bakar mempengaruhi kesempurnaan pembakaran bahan bakar didalam silinder motor diesel yang akhirnya akan mempengaruhi  terhadap  kinerja  motor  diesel,  Untuk  itu  maka  perlu  diadakan  penelitian seberapa besar pengaruh suhu terhadap kinerja motor diesel tersebut.

## LANDASAN TEORI

## Bahan Bakar Diesel
Sifat-sifat  bahan  bakar  motor  diesel  yang  mempengaruhi  prestasi  dari  motor  diesel antara  lain:  Penguapan  (volality),  residu  karbon,  viskositas,  belerang,  abu  dan  endapan, titik  nyala,  titik  tuang,  sifat  korosi,  mutu  nyala  dan  cetane  number  (ML  Mathur,  RP Sharma).

## Cara Kerja Motor Diesel 4 Langkah
Gambar 1. Langkah kerja motor diesel 4 langkah (Arismunandar, 2002; Soenarta, Furuhama,1985)
Urutan  langkah  kerja  motor  diesel  4  langkah  menurut  (Arismunandar,  2002; Soenarta, Furuhama,1985) ditunjukkan seperti Gambar 1 sebagai berikut:
1).  Langkah Hisap.
Piston (torak) bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka dan katup buang tertutup.  Udara  murni  terhisap  masuk  ke  dalam  silinder  diakibatkan  oleh  dua  hal. Pertama,  karena  kevakuman  ruang  silinder  akibat  semakin  memperbesar  volume  karena gerakan torak dari titik mati  atas (TMA) ke titik mati  bawah (TMB), dan kedua, karena katup  masuk  (hisap)  yang  terbuka.  Gambar  1  (diagram  kerja  katup  motor  diesel  4 langkah), tanda panah putih melambangkan derajad pembukaan katup hisap. Katup hisap
mulai membuka beberapa derajat sebelum torak (piston) mencapai TMA (dalam contoh: 10 o sebelum  TMA)  dan  menutup  kembali  beberapa  derajad  TMB  (dalam  contoh:  49 o setelah TMB).
2).  Langkah Kompresi.
Poros engkol berputar, kedua katup tertutup rapat, piston (torak) bergerak dari TMB ke  TMA.  Udara  murni  yang  terhisap  ke  dalam  silinder  saat  langkah  hisap,  dikompresi hingga tekanan dan suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur 500 o -800 o C (pada perbandingan  kompresi  20  :  1).  Gambar  1  menunjukkan  katup  hisap  baru  menutup kembali  setelah  beberapa  derajad  setelah  TMB  (dalam  contoh  :  49 o setelah  TMB). Dengan  kata  lain,  langkah  kompresi  efektif  baru  terjadi  setelah  katup  masuk  (hisap) benar-benar tertutup.
3). Langkah Usaha (pembakaran).
Poros  engkol  terus  berputar,  beberapa  derajat  sebelum  torak  mencapai  TMA, injektor  (penyemprot  bahan  bakar)  menginjeksikan  bahan  bakar  ke  ruang  bakar  (di  atas torak / piston). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi (150-300 atm) akan membentuk partikel-partikel kecil (kabut) yang akan menguap dan terbakar dengan cepat karena  adanya  temperatur  ruang  bakar  yang  tinggi  (500-800 o C).  Pembakaran  maksimal tidak  terjadi  langsung  saat  bahan  bakar  diinjeksikan,  tetapi  mengalami  keterlambatan pembakaran  (ignition  delay).  Dengan  demikian  meskipun  saat  injeksi  terjadi  sebelum TMA  tetapi  tekanan  maksimum  pembakaran  tetap  terjadi  setelah  TMA  akibat  adanya keterlambatan  pembakaran  (ignition  delay).  Proses  pembakaran  ini  akan  menghasilkan tekanan balik kepada piston (torak) sehingga piston akan terodorong ke bawah beberapa saat setelah mencapai TMA sehingga bergerak dari TMA ke TMB. Gaya akibat tekanan pembakaran  yang  mendorong  piston  ke  bawah  diteruskan  oleh  batang  piston  (torak) untuk memutar poros engkol. Poros engkol inilah yang berfungsi sebagai pengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar yang menghasilkan tenaga putar pada motor diesel.

## 4). Langkah Pembuangan
Katup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena adanya gaya kelembamam  yang  dimiliki  oleh  roda  gaya  (fly  wheel)  yang  seporos  dengan  poros
engkol,  maka  saat  langkah  usaha  berakhir,  poros  engkol  tetap  berputar.  Hal  tersebut menyebabkan torak bergerak dari TMB ke TMA. Karena katup buang terbuka, maka gas sisa pembakaran terdorong keluar oleh gerakan torak dari TMB ke TMA. Setelah langkah ini berakhir, langkah kerja motor diesel 4 langkah (4 tak)  akan kembali  lagi ke langkah hisap. Proses yang berulang-ulang tersebut diatas disebut dengan siklus diesel.

## Pengaruh Temperatur Terhadap Pembakaran Spontan
Menurut Heywood  dalam  bukunya  yang  berjudul  Internal  Combustion  Engine Fundamentals  menerangkan  bahwa  pembakaran  spontan  disamping  dipengaruhi  oleh angka  cetana,  tekanan  efektif,    juga  dipengaruhi  oleh  temperatur  bahan  bakar  seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Pengaruh angka setana dan temperatur terhadap pembakaran spontan
(Heywood, 1988)

## 4. Sistem Pembakaran Motor diesel
Menurut  Arismunandar  proses  pembakaran  yang  terjadi  pada  motor  diesel  seperti terlihat pada Gambar 3.
bmep (kPa) W aktu t u n d a t e rb aka r s e n d ir i ( m s)
Gambar 3. Proses pembakaran motor diesel (Maleev, 1973)
Proses  pembakaran  dibagi  menjadi  4  periode  seperti  yang  ditunjukan  pada Gambar 3, adapun urutannya sebagai berikut:
1.  Periode 1: Waktu pembakaran tertunda (ignition delay) (A -B)
Pada  periode  ini  disebut  fase  persiapan  pembakaran,  karena  partikel-partikel  bahan bakar  yang  diinjeksikan  bercampur  dengan  udara  di  dalam  silinder  agar  mudah terbakar.
2.  Periode 2: Perambatan api (B-C)
Pada periode 2 ini campuran bahan bakar dan udara tersebut akan terbakar di beberapa tempat.  Nyala  api  akan  merambat  dengan  kecepatan  tinggi  sehingga  seolah-olah campuran  terbakar  sekaligus,  sehingga  menyebabkan  tekanan  dalam  silinder  naik. Periode ini sering disebut periode  pembakaran letup.
3.  Periode 3: Pembakaran langsung (C-D)
Akibat  nyala  api  dalam  silinder,  maka  bahan  bakar  yang  diinjeksikan  langsung terbakar.  Pembakaran  langsung  ini  dapat  dikontrol  dari  jumlah  bahan  bakar  yang diinjeksikan, sehingga periode ini sering disebut periode pembakaran dikontrol.
4.  Periode 4: Pembakaran lanjut (D-E)
Injeksi  berakhir  di  titik  D,  tetapi  bahan  bakar  belum  terbakar  semua.  Jadi  walaupun injeksi  telah  berakhir,  pembakaran  masih  tetap  berlangsung.  Bila  pembakaran  lanjut terlalu lama, temperatur gas buang akan tinggi menyebabkan efisiensi panas turun. Menurut  Murni  dalam  penelitiannya  menyimpulkan  bahwa  dengan  memanaskan bahan bakar solar pada temperatur 60 0 C dapat menghemat konsumsi bahan bakar sebesar 30 % bila dibandingan dengan temperatur bahan bakar normal

## METODE PENELITIAN

## Bahan dan Alat Penelitian
Bahan  penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  bahan  bakar  solar, sedangkan  alat  yang  digunakan  adalah    motor  diesel    Mitsubishi  model  4D34-2A17. Motor  diesel  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  tidak  dimodifikasi  (masih  standard). Untuk  meminimalkan  perbedaan  suhu  udara  pembakar,  maka  waktu  pelaksanaan pengambilan  data  dilaksanakan  pada  siang  hari  antara  pukul  09.00  sampai  pukul  15.30 dan  tidak  terjadi  turun  hujan.  Oleh  karena  keterbatasan  alat  ada  beberapa  faktor  yang mempengaruhi  pembakaran  dianggap  konstan.  Adapun  faktor  tersebut  adalah:  tekanan penyemprotan  bahan  bakar,  pusaran  udara,  kepadatan  dan  suhu  udara,  perbandingan udara lebih, saat penyemprotan bahan bakar, suhu udara isap dan suhu air pendingin.
Gambar 4. Alat Pemanas di pasang pada  motor diesel Mitsubishi
Model 4D34-2A17

## Langkah-Langkah Pengujian dan Pengambilan Data
Pengujian  dimulai  dengan  menghidupkan  motor  diesel  pada  putaran  idle  (1000 rpm, kemudian ditahan selama ± 15 menit untuk mendapatkan suhu kerja normal mesin. Setelah mesin beroperasi normal, pengambilan data dimulai. Pengambilan data dilakukan dengan cara melihat alat ukur dan mencatat pada lembar pencatatan yang telah disiapkan, setelah  pengambilan  data  selesai  (konsumsi  bahan  bakar  dan  emisi  gas  buang), selanjutnya  motor  diesel  dipasang  alat  pemanas  bahan  bakar,  selanjutnya  pengambilan data  dilakukan  dengan  cara  yang  sama  seperti  motor  sebelum  dipasang  alat  pemanas bahan bakar.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengaruh Pemanas bahan bakar terhadap konsumsi bahan bakar
Motor diesel Mitsubishi Model 4D34-2A17 sebelum dipasang alat pemanas bahan bakar  diuji  dulu  jumlah  pemakaian  bahan  bakarnya  dengan  variasi  kecepatan  (0  –  10 km)/jam;  (10-40  km)/jam,  (40–70  km)/jam  dan    (71  -  100)  km/jam,  kemudian dibandingan  dengan  motor  diesel  Mitsubishi  Model  4D34-2A17  setelah  dipasang  alat pemanas  bahan  bakar.  Adapun  hasil  pemakaian  bahan  bakar  tersebut  tersaji  dalam Gambar 5.
Dari gambar Gambar 5 terlihat bahwa pemakaian alat pemanas bahan bakar dapat menurunkan pemakaian bahan bakar dari berbagai kecepatan motor rata-rata sebesar 8,2 %,  ini  disebabkan  karena  makin  tinggi  temperature  bahan  bakar  akar  mepercepat pembakaran spontan bakan bakar sehingga pembakaran menjadi sempurna. Pada table 4.2 terlihat  bahwa  dengan  pemakaian  alat  pemanas  dapat  menurunkan  kandungan  NOx, sebesar 10,2 %, CO sebesar 8,2 %, HC sebesar 24,4 % dan SO2 sebesar 25 %. kepekatan gas buang ini disebabkan karena dengan pemanas bahan bakar pembakaran motor diesel menjadi sempurna, dengan sempurnanya pembakaran akan mengurangi sisa-sisa gas yang tidak terbakar.
0 5 10 15 20 25 30 0-10 10-40 40-70 70-100 Pem akai an B ah an B akar lite r/ 100 km Kecepatan km/jam Dengan Alat Pemanas Bahan Bakar Tanpa Alat Pemanas Bahan Bakar
Gambar 5. Grafik Perbandingan konsumsi Bahan Bakar Motor Diesel Memakai Alat Pemanas Bahan Bakar dengan Tanpa Pemanas Bahan Bakar
Pengaruh Pemanas bahan bakar terhadap terhadap emisi gas buang motor diesel.
Perbedaan emisi gas buang motor diesel antara motor yang dipasang alat pemanas dan tanpa alat pemanas dapat dilihat pada table 1.
Tabel 1. Perbandingan emisi gas buang motor diesel sebelum dan
sesudah dipasang alat pemanas bahan bakar. No Parameter Sebelum Dipasang Alat Pemanas Setelah Dipasang Alat Pemanas Penguran gan % 1 CO 112 ppm 102 ppm 8,9 2 HC 1024 ppm 774 ppm 24,4 3 NOx 382 ppm 343 ppm 10,2 4 SO2 4 ppm 3 ppm 25 5 Smoke pada 2800 rpm 10 % 4 % 60 6 Smoke pada 2100 rpm 20 % 16 % 20

## KESIMPULAN
1. Pemakaian pemanas bahan bakar dapat menurunkan pemakaian bahan bakar rata-rata 8,2 % dari berbagai kecepatan.
2. Pemakaian  pemanas  bahan  bakar  juga  dapat  menurunkan  kandungan  NOx,  sebesar 10,2 %, CO sebesar 8,2 %, HC sebesar 24,4 % dan SO2 sebesar 25 %,

## DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar,  W.,  Tsuda,  Koichi,  (2002),  Motor  Diesel  Putaran        Tinggi,  Pradya Paramita, Jakarta, 15-17.
Heywood,  j.  B.,(1988), Internal  Combustion  Engine  Fundamentals, McGraw- Hill,Toronto, 517-550.
Mathur, M. L., Sharma R. P., (1980), A Coursein Internal Combustion Engine , Dhanpat Rai & Sons,1682, NAI SARAK, DELHI, 519-520.
Maleev, V. L.,(1973), Internal Combustion Engine, McGraw-Hill, Toronto, 204 – 213.
Murni,  (2010),  Perbedaan  Pengaruh  Temperatur  Biodiesel  dan  Solar  Terhadap  Kinerja Mesin Diesel, Seminar Nasional  Sains dan Teknologi, 26 Juni 2010, hal 55-58.
Training Center PT Astra International Isuzu (2009), PT National Astra Motor, Jl. Gaya Motor III Sunter II
Soenarto,  N.,  Furuhama,  S.,  (1985),  Motor  Serbaguna,    Pradya  Paramita,  Jakarta,  117- 151.
PENULIS:
1. INDARTONO
Jurusan  Teknik  Mesin  Program  Diploma,  Fakultas  Teknik  Universitas  Diponegoro Semarang
Jl. Prof Sudarto SH, Pedalangan Tembalang, Semarang 50239
2. MURNI
Jurusan  Teknik  Mesin  Program  Diploma,  Fakultas  Teknik  Universitas  Diponegoro Semarang
Jl. Prof Sudarto SH, Pedalangan Tembalang, Semarang 50239
Email: mochmurni@yahoo.com