UJI PERFORMANSI MESIN OTTO EFI KAPASITAS 125 CC BERBAHAN BAKAR CAMPURAN PERTAMAX - ETANOL96 DENGAN PENGGUNAAN BLOWER SEBAGAI SUPERCHARGER ELEKTRIK
Josia P Ginting 1 ; A. Halim Nasution 2 , Farel H. Napitupulu 3 , M. Sabri 4 , Tulus B. Sitorus 5 , Tugiman 6 , Darwin Sitompul 7 1,2,3,4,5,6,7 Departemen Teknik Mesin FakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara E-mail: djo_jo@rocketmail.com

## ABSTRAK
Berbagai  macam  peningkatan  efisiensi  untuk  motor  bakar  sudah  dilakukan,  namun  belum  semua pengembangan  dilakukan  pada  motor  bakar  berkapasitas  kecil  seperti  pada  sepeda  motor  padahal penggunaan sepeda motor sudah sangat banyak lebih banyak dibandingkan jumlah truk, bis ataupun mobil pribadi. Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan atmosfer di atas yang meningkatkan  densitas  saluran  udara  masuk  ke  mesin.  Supercharger  elektrik  biayanya  lebih  murah dibandingkan  dengan  versi  mekanis  atau  yang  diputar  oleh  mesin  ( drive  belt ).  Pemasangannya  pun dinilai lebih gampang karena tak banyak lagi modifikasi.  Pada penelitian ini dilakukan 4 pengujian yaitu  uji  performansi,  pemakaian  bahan  bakar  spesifik,  emisi  gas    buang  dan  uji  nilai  kalor  bahan bakar.  Dengan  pengujian torsi  memiliki  ketidakpastian  ±1,633% dan  analisa  perhitungan  daya  yaitu sebesar  ±4,775%.  Dari  hasil  pengujian  didapat  bahwa  penggunaan  blower  sebagai  supercharger elektrik dapat meningkatkan torsi, daya, efisiensi dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik.

## Kata kunci : Mesin Otto EFI, Supercharger Elektrik, Performansi Mesin Otto

## ABSTRACT
There  are  many  development  for  engine  efficiency  that  had  been  done,  but  not  any  development  is done for little capacity engine for example motorcycle engine althought the used of motorcycle engine is much more than truck, bus or conventional car. A supercharger used air at atmosphere pressure to increase the density of air that enters the combustion chamber. Electric supercharger have less cost tahn  the  mechanical  version  that  rotated  by  drive  belt  from  the  engine  rotation.  The  application  is also  easier  because  do  not  have  to  do  many  modification.  In  this  study  there  are  4  test  that  is performance  test,  Spesific  fuel  consumption  test,  emision  test,  and  fuel  heating  value  test  with  the uncertainty analysis of torque is ±1,663% and power calculation is ±4,775%. From the test and study the  result  is  the  use  of  blower  for  electric  supercharger  can  increase  the  torque,  power,  brake therman efficiency and lower the spesific consumption of fuel.
Keywords: Otto engine, Electric Supercharger, performance of otto engine

## 1. PENDAHULUAN
Di  era globalisasi ini terjadi  perkembangan-perkembangan  yang  pesat pada teknologi  motor bakar.Perkembangan  ini  terus  berjalan  dengan  tujuan  untuk  meningkatkan  efisiensi  daripada  motor bakar  yaitu  bisa  menghasilkan  tenaga  sebesar-besarnya  dengan  penggunakan  bahan  bakar  yang sekecil-kecilnya  agar  penggunaan  bahan  bakar  minyak  bisa  ditekan  seminimal  mungkin  karena masalah  paling  besar  di  dunia  sekarang  adalah  ketersediaan  bahan  bakar  minyak  yang  semakin menipis.  Dalam  riset  ini  akan  dibandingkan  kinerja  atau  performansi  mesin  sepeda  motor  saat menggunakan pemampatan udara pada ruang bakar dengan bahan bakar E10 (Etanol 10% + gasoline 90%). Bahan bakar etanol adalah etanol (etil alkohol) dengan jenis yang sama dengan yang ditemukan pada minuman beralkohol dengan penggunaan sebagai bahan bakar. Etanol seringkali dijadikan bahan tambahan bensin sehingga  menjadi biofuel .  Produksi  etanol  dunia  untuk  bahan  bakar  transportasi meningkat  3  kali lipat  dalam  kurun  waktu  7  tahun,  dari  17  miliar liter  pada  tahun  2000  menjadi  52 miliar  liter  pada  tahun  2007. [1]. Dengan  demikian  perlu  diadakannya  pengujian  performansi  untuk mengetahui  peningatan  yang  didapatkan  dari  penggunaan  alat  tersebut  pada  motor  bakar  dengan kapasitas kecil atau dalam riset ini ialah mesin EFI 1 silinder berkapasitas 125 cc.

## 2. Landasan Teori

## 2.1 Supercharger
Supercharger  mesin  pertama  dunia  yang  bisa  digunakan  dan  diuji  diciptakan  oleh  Dugald Clerk, dimana dia menggunakannya pertama kali pada mesin 2-tak pada tahun 1878. [ [2]. Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan atmosfer di atas yang meningkatkan densitas saluran udara masuk ke mesin.

## 2.2 Motor BakarEmpatLangkah
Motor  bakar  adalah  mesin  kalor  atau  mesin  konversi  energi  yang  mengubah  energi  kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja.Ditinjau dari cara memperoleh energi thermalnya, maka motor  bakar  dapat  dibagi  menjadi  2  golongnan yaitu motor pembakaran  luar  dan  pembakaran dalam.  Motor  pembakaran  dalam  ( Internal  Combustion  Engine )  ialah  motor  bakar  yang pembakarannya terjadi di dalam pesawat itu sendiri
Siklus  ideal  volume  kostan  ini  adalah  siklus  untuk  mesin  otto.Diagram  PV  daripada  Siklus Otto dapat dilihat pada gambar 1 dibawah :
Gambar 1Diagram P-v siklusotto [3].
Motor  bakar  dapat  juga  disebut  sebagai  motor  otto.  Motor  tersebut  dilengkapi  dengan  busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut spark ignition engine . Pembakaran bahan bakar dengan udara  ini  menghasilkan  daya.  Di  dalam  siklus  otto  (siklus  ideal)  pembakaran  tersebut  dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstanta [4].

## 2.3 Performansi Mesin Otto

## 2.3.1 Torsi
Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja.torsinya dapat dihitung dengan rumus :
T = F x r (sin θ).........................(2.1) Dimana : T =  Torsi (Nm) F = Gaya yang dihasilkan (N) r = Jarak poros dengan titik gaya (m) θ = Sudut yang dibentuk oleh r dan F

## 2.3.2 Daya
Power  yang  dihitung  dengan  satuan  Kw  (Kilo  watts)  atau  Horse  Power  (HP)  Power dirumuskan sebagai berikut :
P = 2 𝑥𝜋𝑥𝑛 60000 T………..............(2.2)
Dimana :P = Daya  (KW)
N = putaranmesin (rpm)
T = Torsi (N.m)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan bahan
1. Mesin Sepeda Motor Honda Suprax125 pgmfi
2. Blower
3. Hids hd30
4. Tools
5. Timbangan pegas
6. Pertamax
7. Etanol96

## 3.2 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto
Adapun Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah berikut: 1. Pemeriksaan kondisi motor secara umum
2. Memasukka nbahanbakar Menghubungkan HiDS dengan motor
3. Start mesin dengan starter sambil menekan kopling.
4. Merekam hasil pengujian.
5. Mengatur putaran mesin pada putaran yang telah ditentukan.
6. Melepaskan kopling sehingga timbangan tertarik oleh roda belakang.
7. Memutar kembalirekaman video dan mencatat massa.
8. Mengulang pengujian menggunakan variasi putaran setiap 1000 RPM

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1 PengujianPerformansiMesin Otto

## 4.1.1 Torsi
Besarnya Torsi yang dihasilkan oleh mesin pada poros roda (Poros akhir) dengan bahan bakar pertamax    90%  +  Etanol  10%  saat  menggunakan  blower  elektrik  dan  tanpa  blower  elektrik  dapat dihitung  dari  massa  yang  tertarik  pada  timbangan  dan  jari-jari  roda.  Besarnya  torsi  yang  dihasilkan oleh  setiap  percobaan  pada  tiap  kondisi  putaran  mesin  dapat  dihitung  dengan  menggunakan persamaan berikut:
𝐹 = 𝐺 × 𝑚
Dimana : F = Maksimal Gaya yang dapatditarik (N) G= Percepatangravitasi (9,86m/s 2 )

## 𝑇1 = 𝐹  × 𝑟
dimana: T1= Torsi padaroda (Nm) r  =Jari-jariroda (0,2304 m)
𝑇2 = 𝑇1 ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜
Dimana : T2 = Torsi padamesin Rasiotransmisi = 10,73196429 ✓ Tanpa Blower
✓ N= 1000 RPM
Massa tertarik rata-rata = 6,5 kg ±0,25 kg
𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 6,5 = 63,7𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 63,7 × 0,2304 =  14,676 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  14,676 ÷ 10,731 T2 = 1,367 𝑁𝑚
✓ N= 3000 RPM Massa tertarik rata-rata = 14,3 kg 𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 14,3 = 140,14 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 140,14 × 0,2304 =  32,288 𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  32,288  ÷ 10,731 T2 = 3,008 𝑁𝑚
✓ N= 5000 RPM Massa tertarik rata-rata = 17,2 kg 𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 17,2 = 168,56 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 168,56 × 0,2304 =  38,836𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 = 38,836    ÷ 10,731 T2 = 3,618 𝑁𝑚
✓ N= 7000 RPM
Massa tertarik rata-rata = 23,2 kg
𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 23,2 = 227,36 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 227,36 × 0,2304 =  52,383 𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜
𝑇2 =  52,383 ÷ 10,731

## T2 = 4,881 𝑁𝑚
✓ 9000 RPM
Massa tertarik rata-rata = 26,1 kg 𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 26,1 = 255,78 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 255,78 × 0,2304 =  58,931 𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  58,931 ÷ 10,731 T2 = 5,491  𝑁𝑚
✓ Dengan Blower
N= 1000 RPM Massa tertarik rata-rata = 12,9 kg 𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 12,9 = 126,42 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 126,42 × 0,2304 =  29,127 𝑁𝑚
𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  29,127 ÷ 10,731 T2 = 2,714 Nm ✓ N= 3000 RPM Massa tertarik rata-rata = 23,3 kg 𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 23,3 = 228,34 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 228,34 × 0,2304 =  52,609 𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  52,609  ÷ 10,731 T2 = 4,902 𝑁𝑚
✓ N= 5000 RPM
Massa tertarik rata-rata = 28,6 kg 𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 28,6 = 280,28 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 280,28 × 0,2304 =  64,576 𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  64,576 ÷ 10,731 T2 = 6,017 − 1,24 = 4,776 𝑁𝑚
Massa tertarik rata-rata = 29,4 kg 𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 29,4 = 288,12 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 288,12 × 0,2304 =  66,382 𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  66,382 ÷ 10,731 T2 = 6,185 𝑁𝑚
✓ N= 9000 RPM
Massa tertarik rata-rata = 32,8 kg
𝐹 = 𝐺 × 𝑚 = 9,86 × 32,8 = 321,4 𝑁 𝑇1 = 𝐹 × 𝑟 = 321,4 × 0,2304 =  74,059 𝑁𝑚 𝑇2 = 𝑇1  ÷ 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 𝑇2 =  74,059 ÷ 10,731 T2 = 6,9  𝑁𝑚

## 4.1.2 Daya
Berdasarkan  data  yang  diperoleh  pada  pembacaan  alat  uji  setelah  dilakukannya  pengujian, maka daya dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut:
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇
dimana: P = Daya keluaran(KW) n  =Putaran mesin (rpm) T = Torsi (Nm) Tanpa Blower
✓ N= 1000 RPM, T = 1,367 Nm
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇 𝑃 = 2𝜋. 1000
60000 1,367
𝑃 = 0,143 KW ✓
N= 3000 RPM, T =3,008 Nm
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇
𝑃 = 2𝜋. 3000
60000 3,008
𝑃 = 0,945 KW ✓
N= 5000 RPM, T = 3,618 Nm
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇
𝑃 = 2𝜋. 5000 60000 3,618
𝑃 = 1,895KW ✓ N= 7000 RPM, T = 4,881 Nm
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇 𝑃 = 2𝜋. 7000
60000 4,881
𝑃 = 3,579 KW
• Dengan Blower
Perhitungan  daya  yang  dihasilkan  oleh  mesin  saat  menggunakan  blower  harus  dikurangi dengan daya yang digunakan oleh blower yaitu sebesar 650 watt
✓ N= 1000 RPM, T = 2,714 Nm, P Blower = 0,65 KW
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇 𝑃 = 2𝜋. 1000 60000 2,714 𝑃 = 0,284-0,65 = - 0,365 KW ✓
N= 3000 RPM, T = 4,902 Nm, P Blower = 0,65 KW
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇
𝑃 = 2𝜋. 3000 60000 4,902
𝑃 = 1,54 – 0,65 = 0,89 KW
✓ N= 5000 RPM, T = 6,017 Nm, P blower = 0,65 KW
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇 − 𝑃𝑏𝑙𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑃 = 2𝜋. 5000
60000 6,017 − 0,65
𝑃 = 2,501 KW
✓ 7000 RPM, T = 6,185 Nm, P blower = 0,65 KW
𝑃 = 2𝜋𝑛 60000 𝑇 − 𝑃𝑏𝑙𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑃 = 2𝜋. 7000
60000 6,185 − 0,65
𝑃 = 3,886  KW
Perbandingan  harga  dayatanpa  blower  dansaatmenggunakan  blower  dapat  dilihat  pada  gambar 2berikut:

## Gambar2 Perbandingan Grafik Daya Vs Putaran tanpa dan saat menggunakan blower
• Semakin  tinggi  putaran  mesin  maka  daya  yang  dihasilkan  juga  semakin  besar, dikarenakan daya dipengaruhi oleh jumlah putaran
• Penggunaan  blower  mulai  menghasilkan  peningkatan  pada  daya  yang  dihasilkan  oleh mesin  setelah  putaran  4000  RPM  karena  peningkatan  daya  memenuhi  daya  yang digunakan blower setelah 4000 RPM
Untuk  mengetahui  torsi  dari  pada  mesin  saat  penggunaan  blower  maka  dilakukan  perhitungan kembali  dari  daya  yang  telah  dikurangi  dengan  daya  dari  pada  blower,  hasilnya  dapat  dilihat  pada table berikut :
Tabel1  Perhitungan Torsi Mesin dengan penggunaan blower RPM Daya pada Mesin saat menggunakan blower Torsi Mesin (Dikurangi Daya Blower) 1000 -0,365670168 -3,490487969 2000 0,240459318 1,147646746 3000 0,890670949 2,833953019 4000 2,003745097 4,781664435 5000 2,501873329 4,776303628 6000 3,132247995 4,98312181 7000 3,886052665 5,299162725 8000 4,974881633 5,935938312 9000 5,856524523 6,211465403
Perbandingan  harga  torsi  tanpa  blower  dan  saatmenggunakan  blower  dapat  dilihat  pada gambar 3berikut:
0 1 2 3 4 5 6 7 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Daya (KW) Putaran (RPM)

## Gambar 3 Perbandingan Grafik Torsi Vs Putarantan padan saat menggunakan blower
• Penggunaan blowe rmulai meningkatkan torsi dari pada mesin setelah putaran 4000 RPM, dikarenakan  daya yang digunakan untuk blower terpenuhi setelah putaran mencapai 4000 RPM
• Penggunaan blower jelas meningkatkan torsi dari pada mesin di semua variasi putaran hal ini  dikarenakan  oleh  meningkatnya  densitas  udara  yang  masuk  ke  dalam    ruang  bakar sehingga pembakaran yang dihasilkan lebih sempurna dan ledakan semakin besar.

## 5.  KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1.  Daya  mengalami  peningkatan  seiring  dengan  meningkatnya  putaran,  dengan  peningkatan daya    yang  paling  besar  setelah  menggunakan  supercharger    diperoleh  pada  putaran  9000 rpm,  yaitu  sebesar  679    Watt  ,  sedangkan  penurunan  daya  saat  menggunakan  supercharger diperoleh pada putaran 1000 rpm, yaitu sebesar 508 Watt.
2. Torsi  mengalami  peningkatan  seiring  dengan  meningkatnya  putaran,  dengan  peningkatan torsi  yang paling besar setelah menggunakan supercharger  diperoleh pada putaran 5000 rpm, yaitu  sebesar  1,157  Nm    Sedangkan  penurunan  yang  paling  besar  setelah  menggunakan supercharger diperoleh pada putaran 1000 rpm, yaitu sebesar 4,858 Nm.

## 5.2 Saran
1. Melengkapi alat ukur pada saat pengujian untuk memperoleh hasil pengujian yang lebih baik
2. Menggunakan variasi putaran yang lebih spesifik demi meningkatkan ketelitian pengujian.
3.   Mengembangkan  pengujian  ini  menggunakanputaran  mesin  sebagai  sumber  putaran supercharger.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Towards Sustainable Production and Use of Resources: Assessing Biofuels. United Nations Environment Programme.
2. Ian McNeil, ed. Encyclopedia of the History of Technology. Routledge London. 1990
3. Arismunandar, Wiranto. Penggerak Mula Motor Bakar Torak . Edisi                             kelima. Penerbit : ITB Bandung,1988
4. Heywod,  Jhon  B.  Internal  Combustion  Engine  Fundamentals.  McGraw  Hill  Book  Company, New York, 1988
0 1 2 3 4 5 6 7 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Torsi tanpa blower Torsi Menggunakan blower Torsi (Nm) Putaran (RPM)