## Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar dengan Angka Oktan yang Berbeda terhadap Unjuk Kerja dan Emisi Gas Buang Mesin

## Muhammad Hasan Albana
Batam Polytechnics
Mechanical Engineering study Program Jln. Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia
E-mail: hasan@polibatam.ac.id

## Abstrak
Bahan bakar bensin yang digunakan untuk spark ignition engine (SIE) dibedakan kualitasnya berdasarkan angka oktan  yang  dimiliki.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  melihat  pengaruh  penggunaan  bahan  bakar  dengan  angka oktan yang berbeda yaitu bahan bakar bensin dengan RON ( research octane number ) 88 dan bahan bakar bensin dengan RON 95 terhadap torsi, daya, tekanan efektif rata-rata serta emisi gas buang hidrokarbon (HC) dan karbon monok- sida (CO). Penelitian dilakukan secara eksperimen dengan mesin uji empat langkah satu silinder. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa torsi, daya dan tekanan efektif rata-rata yang dihasilkan dari penggunaan bahan bakar bensin dengan RON 95 lebih tinggi 1,7%, 1,4% dan 1,8% dibandingkan ketika menggunakan bahan bakar bensin dengan RON 88. Penggunaan bahan bakar bensin dengan RON 95 juga menghasilkan emisi gas buang CO yang lebih rendah 68,5% dibandingkan ketika menggunakan bahan bakar bensin dengan RON 88. Akan tetapi emisi HC yang dihasilkan lebih tinggi 35,9%.
Kata kunci: Angka Oktan, Daya, Emisi Gas Buang, Tekanan efektif rata-rata, Torsi

## Abstract
Gasoline as a fuels of spark ignition engine (SIE) differentiated by the octane number. This study aims to look at the  effect  of  use  of  fuels  with  different  octane  number  to  torque,  power,  brake  mean  effective  pressure, hydrocarbons (HC) emissions and carbonmonoxide (CO) emissions. Gasoline fuels uses in this study is octane 88 and octane 95. The study conducted experimentally with engine test single cylinder. The results showed that the torque, power and brake mean effective pressure from use octane 95 is higher than octane 88 by 1,7%, 1,4% and 1,8% respectively. Carbonmonoxide (CO) emission from use octane 95 is lower than octane 88 by 68,5% but on other side hydrocar- bons (HC) emission for octane 95 is higher than octane 88 by 35,9%.
Keywords: Break Mean Effective Pressure, Exhaust Gas Emission, Octane Number, Power, Torque

## 1 Pendahuluan
Peranan  moda  transportasi  dalam  kemajuan  sebuah bangsa  sangatlah  penting  apalagi  untuk  negara dengan kondisi geografis yang demikian luas seperti Indone-  sia.  Moda  transportasi  seperti  mobil,  truk, sepeda  mo-  tor  dan  kapal  menggunakan  mesin pembakaran  dalam  ( internal  combustion  engine ) sebagai  penggeraknya  baik  dari  jenis spark  ignition engine (SIE) maupun dari jenis compression ignition engine (CIE).  Salah  satu  perbedaan  utama  dari  SIE dan  CIE  adalah  dari  jenis  ba-  han  bakar  yang digunakan  dimana  SIE  menggunakan  bahan  bakar bensin  ( gasoline )  sedangkan  CIE  menggu-  nakan bahan bakar solar ( diesel oil ).
Bensin  ( gasoline )  sebagai  bahan  bakar  utama  untuk SIE  merupakan  campuran  dari  berbagai  jenis hidrokar-  bon  serta  diproses  dari  minyak  bumi sehingga  memili-  ki  karakteristik  yang  berbeda tergantung  dari  kompo-  nen  hidrokarbon  yang ditambahkan  ke  dalam  bensin  [1].  Secara  umum komponen hidrokarbon yang ditam- bahkan ke dalam bensin  antara  lain paraffin,  oleffins,  diolefins, acetylene, aromatics dan alcohol [2].
Ada beberapa hal yang dilakukan dalam membedakan karakteristik  dari  bahan  bakar  bensin.  Karakteristik yang  pertama  adalah self  ignition dari  bahan  bakar bensin tersebut. Jika temperatur dari campuran bahan bakar  bensin  dan  udara  naik  cukup  tinggi  maka
Vol. 8, No. 2, October 2016, 101-105
p-ISSN: 2085-3858
campuran  dari  bensin  dan  udara  tersebut  akan terbakar  dengan  sendirinya  ( self  ignite )  tanpa membutuhkan  percikan  bunga  api  dari  busi. Temperatur ini dinama- kan self ignition temperature (SIT). Ini adalah prinsip dasar dari motor diesel atau CIE. Rasio kompresi yang cukup tinggi menyebabkan temperatur naik di atas SIT selama langkah kompresi. Self  ignition kemudian  ter-  jadi  ketika  bahan  bakar diinjeksikan ke dalam ruang pembakaran. Sebaliknya self  ignition tidak  diinginkan  pada  SIE  dimana  busi digunakan  untuk  membakar  campuran  bahan  bakar dan  udara  pada  waktu  yang  te-  pat  dalam  siklus. Ketika self  ignition terjadi  pada  SIE  melebihi  batas yang  diinginkan  maka  akan  timbul  teka-  nan  atau sering  dikenal  dengan  istilah  ketukan  ( knock )  atau ping.  Ketukan  ( knock )  yang  tinggi  bisa  menyebab- kan kerusakan bagi mesin.
Karakteristik  kedua  yang  biasa  digunakan  untuk mem-  bedakan  kualitas  bahan  bakar  bensin  adalah angka  oktan  ( octane  number ).  Pertamina  sebagai pengelola  utama  minyak  bumi  di  Indonesia mengklasifikasikan  bahan  bakar  bensin  yang didistribusikan  secara  umum  di  seluruh  wilayah Republik Indonesia menjadi tiga jenis yaitu premium, pertamax  dan  pertamax  plus.  Pre-  mium  memiliki nilai research  octane  number (RON)  88,  pertamax memiliki  nilai  RON  92  dan  pertamax  plus  memiliki nilai  RON  95.  Disebabkan  faktor  ekonomi  dalam distribusi,  jenis  bahan  bakar  bensin  yang  beredar  di kota Batam Provinsi Kepulauan Riau hanya dua jenis yaitu premium dan pertamax plus. Karakteristik dari premium  dan  pertamax  plus  diperli-  hatkan  pada Tabel 1.
T ABEL 1. K ARAKTERISTIK PREMIUM DAN PERTAMAX PLUS
Properties Premium Pertamax Plus Research octane number (RON) 88 95 Density (kg/m 3 at 15 o C) 780 770 Distillation 10% boiling point 74 o C 70 o C 50% boiling point 125 o C 110 o C 90% boiling point 180 o C 180 o C End boiling point 215 o C 205 o C
Sayin,  et  al  [3]  melakukan  penelitian  mengenai penga-  ruh  penggunaan  bahan  bakar  bensin  dengan angka  oktan  yang  lebih  tinggi  dibandingkan kebutuhan  mesin  dan  hasil  penelitian  mereka menunjukkan  bahwa  peng-  gunaan  bahan  bakar dengan oktan yang lebih tinggi dari kebutuhan mesin menyebabkan  performa  mesin  berkurang  dan  emisi gas buang meningkat. Penelitian yang dilakukan oleh
Alahmer,  et  al  [4]  juga  memperli-  hatkan  bahwa menggunakan  bahan  bakar  bensin  deng-  an  angka oktan  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  kebu-  tuhan akan  menurunkan  performa  mesin.  Apabila  dika- itkan  dengan  persepsi  di  masyarakat  pada  saat  seka- rang  ini  bahwa  penggunaan  pertamax  plus  akan meng- hasilkan tenaga yang lebih tinggi dibandingkan ketika menggunakan premium. Namun, persepsi baru sebatas  persepsi  dalam  artian  belum  terbuktikan secara  ilmiah.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk mengetahui pengaruh penggunaan bahan bakar bensin dengan  angka  oktan  yang  berbeda  (premium  dan pertamax  plus)  terhadap  performa  mesin  dan  emisi gas buang.

## 2 Metode Penelitian
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode laboratory experimental test yaitu  metode penelitian secara eksperimen dengan memakai sarana laborato- rium.  Motor  bensin  ( Gasoline  engine )  yang digunakan  pada  penelitian  memiliki  spesifikasi sebagaimana terlihat pada Tabel 2 dan gambar mesin uji diperlihat- kan pada Gambar 1.
T ABEL 2. S PESIFIKASI MESIN UJI
Merk Kohler Model CS 10 Engine type Air-cooled, four stroke Bore 78 mm Stroke 63 mm displacement 301 cm 3 Compression ratio 8,1/1 Maximum power 7,45 kW (at 3600 rpm) Maximum torque 21,6 N.m (at 2400 rpm) Weight 31,9 kg Oil capacity 1,1 L
Gambar 1: Mesin Uji
Untuk mengukur kadar emisi gas buang yang dihasil- kan oleh mesin, digunakan exhaust gas analyzer . Spe-
sifikasi dari exhaust gas analyzer diperlihatkan pada Tabel 3.
T ABEL 3. S PESIFIKASI MESIN UJI
Merk Nanhua Model NHA-406 Measurement Range HC 0 ppm – 10.000 ppm CO 0 % - 10 % CO 2 0 % - 20 % O 2 0 % - 25 %
RPM
300 rpm – 8000 rpm

## Gambar 2: Exhaust Gas Analyzer
Untuk  mengukur  torsi  yang  dihasilkan,  digunakan wa-  ter  break  dynamometer. Untuk  mencegah terjadinya over  heating pada  mesin  maka  selama pengujian udara bertekanan diberikan pada mesin uji dengan  menggu-  nakan  sebuah blower .  Skema penelitian  diperlihatkan  pada  Gambar  3.  Selama melakukan  pengujian,  tempe-  ratur  dan  kelembaban ruangan  tempat  dilakukan  peng-  ujian  juga  diukur dengan  menggunakan digital  thermo-  hygrometer sebagaimana  terlihat  pada  Gambar  4.  Tem-  peratur mesin diukur dengen menggunakan digital thermometer sebagaimana terlihat pada Gambar 5.
Gambar 3: Skema Penelitian (1) mesin uji (2) water break dynamometer (3) exhaust gas analyzer (4) digital thermometer (5) pengatur tekanan air pada dynamometer (6) torque meter (7) blower
Gambar 4: Digital Thermo-Hygrometer
Gambar 5: Digital Thermometer

## 3 Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Torsi
Pengaruh  penggunaan  bahan  bakar  premium  dengan research octane number (RON) 88 dan pertamax plus dengan  RON  95  pada  penelitian  ini  terlihat  pada Gam- bar 6.
Gambar  6: Pengaruh  Penggunaan  Premium  (RON  88)  dan Pertamax Plus (RON 95) terhadap Torsi Mesin
Sebagaimana terlihat pada Gambar 6, pada kecepatan 2500 rpm hingga sekitar 5000 rpm, torsi yang dihasil- kan  bertambah  dengan  bertambahnya  kecepatan mesin. Ketika kecepatan mesin meningkat lebih lanjut maka  torsi  mencapai  titik  maksimum  dan  kemudian torsi  yang  dihasilkan  berkurang  seiring  dengan
bertambah-  nya  kecepatan  mesin.  Torsi  yang dihasilkan  berkurang  ketika  kecepatan  mesin  terus meningkat  disebabkan  karena  mesin  tidak  mampu untuk mengakomodasi muatan penuh dari udara pada kecepatan yang lebih tinggi [5].
Terlihat  pada  Gambar  6  bahwa  perbedaan  nilai  torsi yang dihasilkan dari penggunaan bahan bakar dengan RON  88  (premium)  dibandingkan  dengan  nilai  torsi yang  dihasilkan  dari  penggunaan  bahan  bakar  yang memiliki  RON  95  (pertamax  plus)  tidak  terlalu signifi- kan. Pada rentang 2500 rpm hingga 4000 rpm torsi yang dihasilkan dari penggunaan pertamax plus lebih  tinggi  dibandingkan  premium.  Pada  rentang 4000  sam-  pai  6500  rpm  nilai  torsi  yang  dihasilkan dari pengguna- an premium lebih tinggi dibandingkan pertamax plus. Pada putaran mesin di atas 6500 rpm nilai torsi yang dihasilkan dari penggunaan pertamax plus  kembali  lebih  tinggi  dibandingkan  penggunaan premium.  Torsi  yang  dihasilkan  dari  penggunaan pertamax plus sekitar 1,7% lebih tinggi dibandingkan dengan torsi yang di- hasilkan premium.
3.2 Daya Mesin
Pada  Gambar  7  terlihat  bahwa  daya  yang  dihasilkan bertambah  seiring  dengan  bertambahnya  kecepatan mesin.  Daya  mencapai  maksimum  (pada  kecepatan 7000  rpm)  dan  kemudian  berkurang  pada  kecepatan yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena kerugian gesek ( friction loss ) meningkat dengan bertambahnya kecepatan  dan  menjadi  faktor  dominan  pada kecepatan yang sangat tinggi [5].
Gambar  7: Pengaruh  Penggunaan  Premium  (RON  88)  dan Pertamax Plus (RON 95) terhadap Daya Mesin
Terlihat pada Gambar 7 bahwa perbedaan daya yang dihasilkan  dari  penggunaan  premium  (RON  88) diban-  dingkan  dengan  daya  yang  dihasilkan  dari penggunaan  pertamax  plus  (RON  95)  juga  tidak terlalu  signifikan.  Daya  yang  dihasilkan  dari  dari penggunaan  pertamax  plus  sedikit  lebih  tinggi dibandingkan  daya  yang  diha-  silkan  penggunaan bahan bakar premium pada putaran rendah dan tinggi. Sedangkan pada putaran menengah (4000 rpm hingga 6000  rpm)  daya  yang  dihasilkan  dari  penggunaan premium  sedikit  lebih  tinggi  dibanding-  kan  daya yang  dihasilkan  dari  penggunaan  pertamax  plus.
Secara umum daya yang dihasilkan dari penggu- naan pertamax  plus  sekitar  1,4%  lebih  tinggi  diban- dingkan daya yang dihasilkan dari penggunaan premi- um.
3.3 Tekanan efektif rata-rata
Tekanan  efektif  rata-rata  atau brake  mean  effective pressure (BMEP)  dari  penggunaan  bahan  bakar dengan angka oktan yang berbeda (RON 88 dan RON 95)  di-  perlihatkan  pada  Gambar  8.  Grafik  BMEP dalam  fung-  si  kecepatan  mesin  mempunyai kecenderungan  yang  sama  dengan  grafik  torsi  yaitu pada  kecepatan  2500  rpm  sampai  5000  rpm  nilai BMEP naik seiring bertam- bahnya kecepatan  mesin kemudian  mencapai  titik  pun-  cak  pada  kecepatan mesin 4000 rpm hingga 5000 rpm. Apabila kecepatan mesin meningkat lebih lanjut maka nilai BMEP yang dihasilkan  berkurang  seiring  dengan  bertambahnya kecepatan  mesin  disebabkan  karena  mesin  tidak mampu  untuk  mengakomodasi  muatan  penuh  dari udara  pada  kecepatan  yang  lebih  tinggi.  BMEP sebenarnya  merupakan  parameter  yang  ideal  untuk membanding- kan satu mesin dengan mesin yang lain karena  apabila  torsi  yang  dijadikan  acuan  untuk perbandingan maka mesin dengan ukuran yang lebih besar  akan  selalu  terlihat  lebih  baik.  Sementara apabila power atau  daya  yang  dijadikan  acuan perbandingan maka variabel ke- cepatan akan sangat berpengaruh [5].
Gambar  8: Pengaruh  Penggunaan  Premium  (RON  88)  dan Pertamax  Plus  (RON  95)  terhadap  Tekanan Efektif rat-rata (BMEP).
Gambar  8  memperlihatkan  bahwa  BMEP  yang dihasil-  kan  dari  penggunaan  bahan  bakar  pertamax plus  (RON  95)  lebih  tinggi  dibangingkan  dengan BMEP yang dihasilkan dari penggunaan bahan bakar premium  (RON  88).  Tanpa  adanya  modifikasi  pada mesin,  teka-  nan  efektif  rata-rata  (BMEP)  yang dihasilkan  dari  penggunaan  bahan  bakar  RON  95 lebih  tinggi  1,84%  dibandingkan  penggunaan  bahan bakar dengan RON 88.
3.4 Emisi Gas Buang Hidrokarbon (HC)
Gambar  9: Pengaruh  Penggunaan  Premium  (RON  88)  dan Pertamax  Plus  (RON  95)  terhadap  Emisi  Gas Buang Hidrokarbon (HC)
Emisi  gas  buang  hidrokarbon  (HC)  yang  dihasilkan da- ri penggunaan bahan bakar dengan  RON 88 dan bahan bakar dengan RON 95 terlihat pada Gambar 9. Tanpa adanya modifikasi pada mesin, emisi gas buang HC  yang  dihasilkan  dari  penggunaan  bahan  bakar dengan Ron 95 (pertamax plus) pada putaran rendah (di bawah 4000 rpm) lebih rendah dibandingkan emisi gas  buang  HC  yang  dihasilkan  oleh  bahan  bakar dengan RON 88 (premium). Sedangkan untuk putaran yang lebih tinggi (sekitar 4000 rpm hingga 8500 rpm) emisi  gas  buang  HC  yang  dihasilkan  oleh  premium ternyata lebih ren- dah dibandingkan emisi HC yang dihasilkan  dari  peng-  gunaan  pertamax  plus. Tingginya  emisi  gas  buang  HC  pada  putaran  rendah disebabkan  karena  pembakaran  ti-  dak  berada  pada kondisi stoikiometri (campuran kaya), sehingga tidak cukup oksigen dalam proses pembaka- ran sempurna. Ketika kecepatan mesin bertambah ma- ka campuran bahan  bakar  dan  udara  cenderung  menja-  di  miskin, kebutuhan  oksigen  terpenuhi,  sehingga  emi-  si  HC berkurang.  Emisi  gas  buang  HC  ketika  menggu- nakan bahan bakar pertamax plus ternyata lebih tinggi 35,9%  dibandingkan  ketika  menggunakan  bahan bakar premium.
3.5 Emisi Gas Buang Karbon Monoksida (CO)
Emisi  gas  buang  karbon  monoksida  (CO)  yang dihasil-  kan  dari  penggunaan  bahan  bakar  dengan RON  95  (pertamax  plus)  memperlihatkan  nilai  yang lebih  ren-  dah  dibandingkan  ketika  menggunakan bahan bakar dengan RON 88 (premium) sebagaimana terlihat  pada  Gambar  10.  Semakin  tinggi  kecepatan mesin  maka  se-  makin  rendah  emisi  gas  buang  CO yang  dihasilkan.  Bertambahnya  kecepatan  mungkin menambah  efisien-  si  volumetrik  dan  mendorong terjadinya  turbulensi  di  dalam  ruang  bakar  sehingga pembakaran menjadi lebih baik.
Pada penelitian ini terlihat bahwa emisi gas buang CO yang  dihasilkan  ketika  menggunakan  bahan  bakar dengan  RON  95  (pertamax  plus)  jauh  lebih  rendah dibandingkan ketika menggunakan bahan bakar deng- an RON 88 (premium) yaitu secara kumulatif 68,5% lebih rendah.
Gambar  10: Pengaruh  Penggunaan  Premium  (RON  88)  dan Pertamax  Plus  (RON  95)  terhadap  Emisi  Gas Buang Karbon Monoksida (CO)

## 4 Kesimpulan
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat  diambil kesimpulan  antara  lain  torsi,  daya  ( power )  dan tekanan efektif rata-rata (BMEP) yang dihasilkan dari penggu- naan bahan bahan bakar dengan angka oktan (RON)  95  lebih  tinggi  dibandingkan  ketika menggunakan  bahan  bakar  dengan  RON  88.  Torsi, daya  dan  tekanan  efektif  rata-rata  (BMEP)  dari penggunaan  RON  95  sekitar  1,7%,  1,4%  dan  1,8% lebih tinggi dibandingkan ketika menggunakan bahan bakar dengan RON 88. Untuk emisi gas buang karbon monoksida  (CO),  penggunaan  bahan  bakar  dengan angka oktan 95 pada penelitian ini juga menghasilkan nilai  yang  jauh  lebih  rendah  (68,5%)  dibandingkan ketika  menggunakan  bahan  bakar  deng-  an  angka oktan  88.  Sedangkan  untuk  emisi  gas  buang hidrokarbon  (HC)  ternyata  penggunaan  bahan  bakar dengan angka oktan 95 menghasilkan emisi gas buang HC yang lebih tinggi sekitar 35,9%.

## Daftar Pustaka
[1] Arismunandar,  Wiranto, Motor  Bakar  Torak , Penerbit ITB, Bandung, 1994.
[2] Kawano,  D.  Sungkono,  Motor  Bakar  Torak Bensin, ITS Press, Surabaya, 2011.
[3] Sayen,  Chenk  &  Kiliscalan,  Ibrahim, An Experimental  Study  of  the  Effect  of  Octane Number Higher than Engine Requirement on the Engine  Performance  and  Emissions”, Applied Thermal  Engineering,  Vol.  25,  hal.  1315-1324, 2005.
[4] Alahmer,  Ali  &  Aladayleh,  Wail, Effect  two grades  of  octane  numbers  on  the  performance, exhaust and acoustic emissions of spark ignition engine , Fuel, Vol. 180, hal. 80-89, 2016.
[5] Pulkrabek,  Willard  W, Engineering  Fundamen- tals of the Internal Combustion Engine , Prentice Hall, New Jersey, 1997.