ANALISA CAM DURATION PADA MESIN OTTO SATU SILINDER EMPAT LANGKAH BERKAPASITAS 65 CC

ANALISA CAM DURATION PADA MESIN OTTO SATU SILINDER EMPAT LANGKAH BERKAPASITAS 65 CC

Imam Sidiq, Bambang Sugiarto Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia E-mail: [email protected] Penggunaan bahan bakar minyak bumi yang semakin tinggi sedangkan cadangan yang semakin berkurang membuat kaum akademi dan berbagai pihak yang bersangkutan berkompetisi melakukan penghematan bahan bakar. Eco-marathon salah satu kompetisi yang memperlombakan penghematan bahan bahan bakar diadakan oleh salah satu perusahaan minyak dunia. Kompetisi ini diikuti oleh akademisi dari berbagai belahan dunia termasuk mahasiswa Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Mahasiswa yang mengikuti kompetisi ditantang untuk membuat, merancang, dan menguji kendaraan dan mesin yang teleh dibuat. Mesin hasil desain dan buatan mahasiswa Teknik Mesin Universitas Indonesia berkapasitas 65 cc dengan satu silinder dan Double Overhead Camshaft (DOHC). Mesin dengan desain DOHC lebih mudah dalam memvariasikan cam duration. Tiga variasi cam yang dilakukan penulis yaitu cam standar, advanced cam duration, dan retarded cam duration. Kondisi advanced cam duration memiliki overlap yang lebih besar dibanding kondisi cam standar, akan tetapi kondisi retarded cam duration tidak mempunyai overlap. Kondisi standar buka dan tutup yang digunakan adalah Intake Open 7˚ ATDC, Intake Close 20˚ BBDC, Exhaust Open 24˚ ABDC, dan Exhaust Close 9˚ ATDC. Cam Intake memiliki nilai puncak pada 80˚ ATDC sedangkan cam exhaust pada 112˚ ABDC. Dari pengukuran yang telah dilakukan didapat karakterisitik cam dari mesin 65 cc dengan intake valve memiliki durasi 153 derajat dan full lift pada 3,97 mm sedangkan untuk exhaust valve memiliki durasi 164 derajat dan full lift 3,85 mm. Kata kunci: Mesin otto 65 cc, camshaft, karakteristik cam The use of petroleum fuels that higher while the amount of reserves is diminishing make the academics and various related parties compete to thrift on fuel. Eco marathon is one of competition which competed on the efficiency of fuel usage. This competition was hold by one of world’s oil company and followed by the academics from around the world, including the college students of Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty of Universitas Indonesia. The college students which followed this competition were challenged to made, designed, and examined vehicles and machine that have been made. The machine has been designed and made by them had the 65 cc of capacities with a Double Overhead Camshaft and cylinder (DOHC). Machine with a DOHC design is easier to vary the cam duration. Considering the reason which is explained, the author is varying the cam duration and analyze its impact on power and torque. Three variations were done by the author are cam standard, advanced cam duration, retarded cam duration. The condition of advanced cam duration has a greater overlap than cam standard cam’s condition, whereas the condition of retarded cam duration doesn’t have an overlap. Open and close standard conditions are used Intake Open 7˚ ATDC, Intake Close 20˚ BBDC, Exhaust Open 24˚ ABDC and Exhaust Close 9˚ ATDC. Intake cam has a peak value at 80˚ ATDC while the exhaust cam at 112˚ ABDC. From the measurements that have been done cam characteristics obtained from 65 cc engine with intake valve has a duration of 153 degrees and at full lift of 3.97 mm while the exhaust valve has a duration of 164 degrees and a full lift of 3.85 mm. .Key words : Otto engine 65 cc, camshaft, cam characteristic

1. Pendahuluan I.1. Latar Belakang Seiring berkembangnya zaman, teknologi kendaraan semakin maju dan penggunaan kendaraanpun semakin banyak. Secara umum kendaraan membutuhkan mesin sebagai penggerak dan bahan bakar sebagai sumber energi. Dengan semakin banyaknya penggunaan kendaraan maka akan semakin bertambah pula kebutuhan akan bahan bakar. Penggunaan bahan bakar fosil tidak dapat dilakukan selamanya karena semakin berkurangnya cadangan minyak bumi dalam beberapa tahun terakhir ini. Oleh karena itu, berbagai kalangan baik dari peneliti maupun produsen kendaraan berlombalomba mengembangkan dan menciptakan inovasi dalam hal teknologi kendaraan yang dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar. Salah satu perusahaan minyak dunia yang peduli dengan isu energi secara global menyelenggarakan kompetisi hemat energi yang menantang siswa dan

mahasiswa dari sekolah menengah dan universitas di seluruh dunia untuk mendesain, membangun, dan menguji kendaraan yang telah mereka buat. Kompetisi ini pertama kali diadakan di Amerika kemudian menyusul di Eropa dan Asia. Ditahun 2014, region Asia diadakan di Luneta Park, Manila, Filipina pada tanggal 6-9 Februari. Ada dua kelas dalam kompetisi ini yaitu urban concept dan prototype. Urban concept membangun desain kendaraan yang lebih praktis dan minimalis sedangkan prototype lebih mengedepankan efisiensi yang maksimum dan mengesampingkan kenyamanan penumpang. Namun sebelum kendaraan mengikuti perlombaan harus melewati beberapa inspeksi keamanan, desain kendaraan, perancangan kelistrikan, dan sistem bahan bakar. Di setiap kelasnya ada tujuh kategori sumber energi yang diperlombakan yaitu menggunakan bahan bakar bensin, diesel, ethanol, elektrik, hidrogen, gas alam, dan biofuel.

Analisa CAM..., Imam Sidiq, FT UI, 2014

Untuk mengikuti kompetisi ini, ada beberapa tahap seleksi yang harus dipenuhi oleh setiap tim. Selain seleksi administrasi, terdapat peraturan yang harus dipenuhi dalam merancang kendaraan yang akan diikutkan ke kompetisi ini. Dalam merancang kendaraan yang irit bahan bakar dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya bentuk kendaraan yang aerodinamis, meminimalisir gesekan pada bagian kendaraan yang bergerak seperti halnya roda, mengurangi bobot kendaraan, dan dibutuhkan mesin yang irit bahan bakar. Beberap konsep ini yang telah digunakan pada kompetisi tersebut diharapkan dapat diaplikasikan pada kendaraan produksi masal sehingga bisa mengurangi penggunaan bahan bakar. Dengan bobot kendaraan yang ringan dan bentuk yang aerodinamis maka daya yang dibutuhkan mesin untuk menggerakan kendaraan tidak terlalu besar sesuai dengan kebutuhan. Bobot kendaran yang hanya 100 kg termasuk satu pengendara maka desain mesin yang dibutuhkan berkapasitas kecil dengan satu silinder. Mesin otto empat langkah yang umum digunakan oleh masyarakat adalah mesin dengan konfigurasi stroke yang lebih panjang dibanding bore. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan torsi yang lebih pada putaran yang rendah. Maka dengan putaran yang rendah sudah dapat menggerakan kendaraan sebagai tenaga awal. Dengan kata lain, kemampuan optimum mesin sudah didapat pada putaran mesin yang relatif rendah sehingga penggunaan bahan bahan bakar juga semakin sedikit. Dalam menjawab tantangan ini, perwakilan tim universitas indonesia membuat mesin empat langkah berkapasitas 65 cc dengan material berbahan alumunium. Mesin yang telah dibuat termasuk mesin otto dengan satu silinder dan double overhead cam. Mesin ini dirancang agar dapat berjalan dengan konsumsi bahan bakar seminimal mungkin. Oleh karena itu, diperlukan data-data tentang mesin ini untuk melakukan pengembangan mesin selanjutnya. I.2. Tujuan Penelitian Berdasarkan permasalahan yang ada, maka tujuan dari penelitian ini yaitu: 1. Mengetahui derajat buka dan tutup katup masuk dan katup buang pada kondisi standar dengan celah katup 0 mm. 2. Mengetahui lift dan durasi cam dari katup masuk dan katup buang. I.3. Batasan Masalah Dalam Dalam penelitian ini akan dilakukan pengambilan data dari mesin otto satu silinder berkapasitas 65 cc hasil rancangan mahasiswa teknik mesin. Data yang akan diambil adalah karakteristik cam yang berupa derajat buka dan derajat tutup, lift dan durasi cam, karakteristik mesin yang meliputi seberapa besar daya yang dihasilkan pada putaran mesin maksimal dengan keadaan beban tetap, seberapa besar torsi yang dihasilkan pada putaran mesin maksimal dengan keadaan beban tetap, dan seberapa besar kenaikan putaran mesin pada waktu tertentu. Pengambilan data ini menggunakan alat ukur dynamometer. Bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar beroktan 95.

I.4. Metode Penelitian Dalam penyusunan skripsi ini, penulis melakukan beberapa metode dalam penulisannya, yaitu: 1. Studi literatur. 2. Persiapan alat uji. 3. Proses pengambilan data. 4. Analisa dan kesimpulan dari data hasil pengujian. I.4.1 Studi Literatur Tahap awal yang dilakukan dalam penelitian ini adalah studi literatur. Studi literatur dilakukan untuk mempelajari dan memahami proses yang akan dilakukan dalam pengambilan data. Proses pengambilan data ini menggunakan alat yang namanya dynamometer. Oleh karena itu dibutuhkan beberapa literatur yang berhubungan dengan sistem kerja alat ini. Pengumpulan bahan penunjang dalam penulisan tugas akhir dapat melalui buku, jurnal, dan paper. Tahap pertama yang dilakukan adalah mempertambah wawasan dengan membaca dan mempelajari mesin otto empat langkah satu silinder dengan kapasitas mesin 65 cc. Selain itu, pembelajaran mengenai sistem pemasok bahan bakar dan sistem pengapian dari mesin juga diperlukan. Mesin ini menggunakan sistem pemasok bahan bakar konvensional dan begitu juga dengan sistem pengapiannya. Sistem pemasok bahan bakar menggunakan karburator sedangkan sistem pengapian menggunakan CDI. Tahap selanjutnya dalam studi literatur adalah mempelajari sistem kerja dari dynamometer. I.4.2 Persiapan Alat Uji Tahap ini bertujuan untuk mempersiapkan alat uji yaitu mesin dan beberapa hal yang mendukung jalannya proses pengujian dan pengambilan data yang akan dilakukan. I.5.3 Proses Pengambilan Data Pada proses ini akan dilakukan pengambilan data mengenai karakteristik mesin dengan menggunakan alat ukur dynamometer dan jumlah penggunaan bahan bakar dengan waktu tertentu dari mesin otto empat langkah satu silinder dengan kapasitas mesin 65 cc. Data yang diperoleh dari hasil pengujian kemudian diolah pada tahap selanjutnya. I.5.4 Analisa dan Kesimpulan dari Data Hasil Pengujian Setelah proses pengambilan data dilakukan, data yang diperoleh dari hasil pengujian kemudian diolah berdasarkan keperluan data yang akan dianalisa. Data yang ada ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik sehingga analisa data dapat dilakukan dengan mudah. Dari hasil analisa dapat ditarik kesimpulan mengenai hasil penelitian yang telah dilakukan. II. Pembahasan II.1. Kompetisi Eco-marathon Kompetisi Eco-marathon merupakan kompetisi hemat energi yang memacu mahasiswa untuk merancang, membuat, dan menguji kendaraan yang telah dibuat dengan penggunaan jumlah bahan bakar sedikit mungkin dalam jarak tertentu. Kompetisi ini melahirkan ide-ide kreatif dalam merancang kendaraan baik itu rangka yang ringan, bodi yang aerodinamis, dan bahkan mesin yang irit. Beberapa peserta yang mengikuti kompetisi ini sudah merancang dan membuat mesin sendiri sesuai dengan kebutuhan. Beberapa diantaranya:


II.1.1 Tim Fancy Carol Jepang Isu global tentang penghematan energi membuat beberapa perusahaan kendaraan bermotor di jepang mengadakan kompetisi tentang hemat energi dimana pesertanya diwajibkan menggunakan sesedikit mungkin bahan bakar untuk menempuh jarak yang ditentukan. Hal ini membuat kaum akademisi di jepang tertantang untuk membuat kendaraan yang hemat bahan bakar. Salah satu tim jepang yang mengikuti kompetisi adalah tim fancy carol. Tim fancy carol merupakan tim dengan perolehan terbaik dibeberapa tahun terakhir ini. Di tahun 2008 saja tim ini sudah bisa mencapai 3478,7 km/l. Data dibawah ini adalah spesifikasi dari kendaraan tim fancy carol jepang[1]. Data kendaraan:  Berat : 30 kg  Panjang : 3000 mm  Lebar : 600 mm  Tinggi : 520 mm  Tire : 20 inch  Koefisien rolling resistance : 0,0020 di 7 kg/cm2 Data mesin:  Tipe : 4 langkah  Berat mesin : 4,5 kg  Displacement : 30 cc  Bore x Stroke : 25 x 62,5 mm  Combustion chamber : sphere  Valve layout : SOHC 2 valves  Compression ratio : 16,5  Ignition system : transistor  Ignition plug : NGK ME8  Fuel system : Fuel Injection  Fuel pressure : 4,0 kg/cm2  Air fuel ratio : 17  Ignition timing : 15˚/20˚ BTDC  Valve timing : I.O. 0˚ BTDC, I.C. 40˚ ABDC, E.O. 40˚ BBDC, E.C. 0˚ ATDC, II.1.2. Tim Remmi Firlandia Salah satu tim terbaik eropa dari firlandia juga merancang dan membuat kendaraan dan mesin sendiri sesuai dengan keperluan yang ada. Tim remi baru saja mengikuti kompetisi eco-marathon yang diadakan oleh salah satu perusahaan minyak dunia di rotterdam, belanda, dari tanggal 15-18 Mei 2014. Perolehan terbaik dari tim adalah 1956,58 km/l. Di bawah ini beberapa data tentang spesifikasi kendaraan dan mesin dari tim remmi[2]. Data kendaraan  Panjang : 280 cm  Tinggi : 60 cm  Lebar : 60 cm  Wheelbase : 149 cm  Trackwidth : 51 cm  Turning radius : 12 m  Berat kendaraan : 33 kg  Tyres : Michelin  Brake : hydraulic  Clutch : centrifugal clutch Data mesin  Tipe : 4 langkah  Volume : 42 cc

       

Bore x Stroke : 27,7 x 70 mm Combustion chamber : dual hemisphere Valve layout : SOHC 2 valves Compression ratio : 16,8 Sparkplug : twinspark 2 plugs Fuel distribution : ECU controlled FI Fuel pressure : 4,8 bars Valve timing : I.O. 5˚ BTDC, I.C. 25˚ ABDC, E.O. 35˚ BBDC,E.C. 5˚ ATDC II.1.3. Mesin Hasil Desain Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Indonesia Perancangan mesin ini didasari dengan adanya kompetisi hemat energi yang diadakan oleh salah perusahaan minyak di dunia. Mesin ini dirancang sesuai kebutuhan yang ada sehingga diharapkan kedepannya mesin yang telah dibuat dapat membuat universitas indonesia menjadi yang terbaik di asia. Berikut adalah beberapa spesifikasi mesin yang telah dibuat.  Tipe : 4 langkah  Volume : 65 cc  Bore : 35 mm  Stroke : 63,5 mm  Connecting rod : 127 mm  Clearance volume : 5 cc  Compression ratio : 14:1  Valve timing : I.O. 7˚ ATDC, I.C. 20˚ BBDC, E.O. 24˚ ABDC,E.C. 9˚ ATDC Mesin hasil rancangan dari mahasiswa departemen teknik mesin ini memiliki satu silinder empat langkah berkapasitas 65 cc yang terdiri dari beberapa komponen. Komponen yang ada tidak semua didesain dan dimanufaktur sendiri. Beberapa komponen didesain sendiri dan dimanufaktur di luar kampus. Desain ini berdasarkan permasalahan yang ada dimana mesin harus menghasilkan tenaga pada putaran mesin yang relatif rendah sehingga mesin didesain dengan stroke yang lebih panjang dibanding bore. Di bawah ini merupakan gambar mesin yang telah didesain.

Gambar 1 Desain Mesin

Komponen yang didesain dan diproduksi antara lain: 1. Cylinder head 2. Camshaft assembly 3. Connecting rod 4. Crankshaft


5. Cylinder liner 6. Crankcase II.2. Camshaft Camshaft merupakan alat yang digunakan untuk mengatur buka tutup dari katup berdasarkan putaran crankshaft. Camshaft memiliki tonjolan yang disebut cam yang memiliki karakteristik berbeda disetipa kendaraan. Waktu pembukaan katup, lama pembukaan, dan tinggi bukaan katup diatur seluruhnya oleh camshaft. Berikut profil dari camshaft[3].

Gambar 2 Camshaft[3]

II.4. Durasi Durasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh katup untuk membuka sampai menutup yang diukur dalam derajat putaran crankshaft. Pengukuran durasi dimulai ketika katup mulai terbuka 1 mm. Pengaruh durasi cam ke karakteristik mesin adalah mesin yang memiliki durasi cam yang lebih besar memiliki jangkauan putaran mesin yang lebih tinggi[3]. Ada dua jenis dalam pengaturan durasi cam yaitu advanced cam duration dan retarded cam duration. Advanced cam duration adalah kondisi durasi cam yang lebih maju dibanding dengan kondisi standar. Dengan kata lain, pada kondisi ini katup akan membuka lebih dini beberapa derajat saat langkah hisap dimulai. Sedangkan retarded cam duration adalah kondisi dimana durasi cam lebih mundur beberapa derajat dibanding kondisi standar. Perubahan ini berpengaruh pada lebih mundurnya bukaan katup beberapa derajat saat langkah hisap[3]. Berikut adalah gambaran dari durasi cam.

Gambar 3 Cam duration[3]

Dalam pengukuran durasi cam ada tiga teknik yang biasa digunakan antara lain[3]: II.4.1. Metode Seat to Seat Pengukuran durasi cam dengan menggunakan metode ini dihitung ketika katup mulai membuka pada 0,02 mm yang terbaca pada dial gauge sampai 0,02 mm sebelum katup menutup.

II.4.2. Metode Inggris Metode ini dalam pengukuran durasi cam dimulai setelah katup membuka 1,25 mm sampai katup sebelum menutup pada 1,25 mm angka yang terukur pada dial gauge. II.4.3. Metode Jepang Pengukuran dengan metode jepang dimulai setelah katup membuka 1mm dari angka yang terukur pada dial gauge sampai 1mm sebelum katup menutup dengan sempurna. II.5. Overlap Overlap merupakan waktu dimana dalam hitungan durasi crankshaft, katup masuk dan katup buang terbuka bersamaan. Hal ini terjadi di akhir langkah buang dimana katup buang akan menutup dan di awal langkah hisap katup masuk mulai membuka. Ruang bakar yang kecil biasanya butuh overlap yang sedikit saja, dikarenakan didesain untuk memaksimalkan torsi di putaran rendah. Kebanyakan mesin balap saat ini bergantung pada putaran mesin tinggi untuk memaksimalkan gear rasio, sehingga overlap yang banyak justru membantu. Ketika putran mesin naik, katup masuk membuka dan menutup semakin cepat. Jumlah udara dan bahan bakar yang besar harus dapat dimasukkan ke ruang bakar dalam waktu yang singkat, oleh karenanya meningkatkan durasi overlap membantu di proses ini[3]. II.6. Lobe Separation Angle Kerja utama dari camshaft adalah mengontrol buka dan tutupnya katup, dimana lobe intake dan lobe exhaust bekerja secara masing-masing. Jarak pemisah antar kedua lobe dinamakan Lobe Separation dan karena diukur dalam derajat maka disebut Lobe Separation Angle (LSA). Lobe separation diukur anta puncak lobe intake dan lobe exhaust. Jika durasi tetap maka dengan memperbesar LSA sama dengan memperkecil overlap dan begitu juga sebaliknya[3]. II.7. Cam Lift Cam Lift merupakan kemampuan dari cam untuk mendorong katup. Titik tertinggi saat cam mendorong katup disebut max lift. Namun jika cam menggunakan rocker arm sebagai pemukul valve maka dimensi max lift pada cam tidak sama dengan tinggi bukaan katup karena adanya rasio panjang lengan dari rocker arm[3]. II.8. Alat Uji II.8.1. Mesin 65 cc Spesifikasi Mesin 65 cc  Tipe : 4 langkah  Volume : 65 cc  Bore : 35 mm  Stroke : 63,5 mm  Connecting rod : 127 mm  Clearance volume : 5 cc  Compression ratio : 14:1  Bahan bakar : Bensin Oktan 95  Busi : NGK CPR6EA-9  CDI : Standar Revo  Sistem pemasok bahan bakar : Karburator  Valve timing : I.O. 7˚ ATDC, I.C. 20˚ BBDC, E.O. 24˚ ABDC, E.C. 9˚ ATDC  Gambar Mesin


Gambar 4 Mesin 65 cc

II.8.2. Dial Gauge Dial gauge merupakan alat yang digunakan untuk mengukur waktu buka dan tutup katup berdasarkan derajat putaran crankshaft. Hasil dari pengukuran ini adalah derajat katup intake dan exhaust saat membuka dan menutup.  Tipe : TOKI  Ketelitian : 0,01 mm  Jangkauan Pengukuran : 10 mm  Gambar :

Gambar 5 Dial Gauge

II.8.3.Alat Uji Dinamometer Dinamometer yang digunakan termasuk jenis engine dynamometer yang memiliki spesifikasi:  Tipe : Cusson Technology  Tahun Pembuatan : 1997  Measur power : 30 kw  Max speed : 4000 rpm Data yang dapat diambil dari dinamometer ini adalah: 1. Power 2. Torsi 3. Konsumsi bahan bakar 4. Kecepatan putaran mesin  Gambar

II.9. Rancangan Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan cara membuat variasi pada durasi cam. Sebelum dilakukan pengujian, terlebih dahulu mengukur durasi cam standar dengan masing-masing variasi menggunakan celah katup 0 mm. Hal ini dilakukan karena dengan celah katup 0 mm menghasilkan durasi cam paling besar. Dari hasil pengamatan didapat waktu buka dan tutup katup masuk dan katup buang yaitu katup masuk membuka 7˚ setelah titik mati atas, katup masuk menutup 20˚ sebelum titik mati bawah, katup buang membuka 24˚ setelah titik mati bawah, dan katup buang menutup 9˚ setelah titik mati atas. Setelah didapat karakteristik buka tutup katup masuk dan katup buang yang standar kemudian membuat variasi buka tutup katup masuk dengan kondisi katup buang tetap. Perubahan ini dilakukan dengan memajukan atau memundurkan durasi cam sehingga didapat advanced cam duration atau retarded cam duration variasi ini dilakukan dengan cara memajukan dan memundurkan camshaft beberapa derajat sesuai busur yang tertera pada pulley camshaft. Dalam penelitian ini dilakukan tiga variasi durasi cam dengan kondisi sebagai berikut: 1. Kondisi Durasi Cam Standar Intake Intake Cam Lift No Peak Open Close Duration (mm) 7˚ 20˚ 80˚ 1 153˚ 3,84 ATDC BBDC ATDC 7˚ 20˚ 79˚ 2 153˚ 3,83 ATDC BBDC ATDC 7˚ 20˚ 79˚ 3 153˚ 3,84 ATDC BBDC ATDC 2. Kondisi advanced cam duration Intake Intake Cam No Open Close Duration 9˚ 36˚ 1 153˚ BTDC BBDC 10˚ 36˚ 2 154˚ BTDC BBDC 9˚ 36˚ 3 152˚ BTDC BBDC 3. Kondisi retarded cam duration Intake Intake Cam No Open Close Duration 26˚ 4˚ 1 150˚ ATDC BBDC 26˚ 4˚ 2 150˚ ATDC BBDC 26˚ 4˚ 3 150˚ ATDC BBDC

Lift (mm) 3,87 3,87 3,86

Lift (mm) 3,85 3,83 3,84

Peak 64˚ ATDC 64˚ ATDC 64˚ ATDC

Peak 98˚ ATDC 95˚ ATDC 96˚ ATDC

Dari tiga variasi ini, katup buang sebagai variabel tetap dengan tidak mengubah waktu buka dan tutup katup. Keadaan katup buang digambarkan dalam tabel di berikut ini.

Gambar 6 Dinamometer


No 1 2 3

Exhaust Open 24˚ ABDC 24˚ ABDC 24˚ ABDC

Exhaust Close 10˚ ATDC 8˚ ATDC 9˚ ATDC

Cam Duration

Lift (mm)

166˚

3,98

164˚

3,97

165˚

3,98

Peak 110˚ ABDC 113˚ ABDC 113˚ ABDC

Dari data diatas terlihat bahwa durasi cam pada katup masuk hampir sama hanya berbeda pada derajat waktu buka dan tutup katup. Kondisi cam standar dijadikan standar acuan untuk pengambilan data advanced cam duration dan retarded cam duration. Kemudian dilakukan pengujian untuk mendapat data karakteristik dari mesin 65 cc dengan menggunakan bahan bakar. Pengujian yang dilakukan meliputi pengambilan data tentang karakteristik torsi dan daya dari mesin. II.10. Karakteristik Cam Dari data derajat buka dan derajat tutup katup dapat digambarkan karakteristik dari cam. Permulaan katup akan membuka sampai katup mencapai full lift dan katup menutup kembali adalah karakteristik cam yang dimiliki oleh mesin ini. Pada kondisi durasi cam standar, katup intake membuka pada 7 derajat setelah titik mati atas dan menutup 20 derajat sebelum titik mati bawah. Dari data ini didapat bahwa durasi cam dari katup intake adalah 153 derajat. Sedangkan untuk katup exhaust, kondisi saat akan membuka pada 24 derajat setelah titik mati bawah dan katup mulai menutup pada 10 derajat setelah titik mati atas. Dari ini bisa diketahui durasi cam 164 derajat. Dari pengambilan data ini dapat diketahui beberapa karakteristik dari cam. Pada kondisi katup intake membuka di 7 derajat setelah titik mati atas dan katup exhaust menutup pada 9 derajat setelah titik mati atas terjadi kondisi overlaping dimana katup exhaust dan katup intake membuka bersamaan pada waktu tertentu. Kondisi memiliki kelebihan antara lain:  Pembilasan ruang bakar, piston, dan silinder dari sisa-sisa pembakaran.  Pendinginan suhu di ruang bakar.  Membantu exhaust scavanging (pelepasan gas buang).  Memaksimalkan proses pemasukan bahan bakar. Dengan kondisi dimana katup intake membuka pada saat 7 derajat setelah titik mati atas dan katup exhaust menutup pada 9 derajat setelah titik mati atas maka angka overlap dari kondisi ini adalah 2 derajat. Dengan adanya overlap maka dapat dihitung perhitungan Lobe Separation Angle emnggunakan rumus: (

)

(

] (

Daya dan torsi dari proses pengambilan data ini masih mengalami kendala. Data yang didapat sudah menggambarkan bagaimana mesin long stroke. Mesin dengan konfigurasi stroke yang lebih panjang dibanding bore memiliki torsi yang lebih pada putaran rendah. Terlihat pada grafik dimana torsi sudah mulai naik pada putaran 2000 rpm yang relatif rendah.

)

[ [

Dari perhitungan di atas Lobe Separation Angle adalah 71,5 derajat. Pada kondisi Advanced Cam Duration juga terjadi kondisi overlap dimana katup intake dan katup exhaust terbuka secara bersamaan namun pada kondisi Retarded Cam Duration tidak terjadi hal ini. Pada kondisi Advanced Cam Duration katup intake mebuka pada 9 derajat sebelum titik mati atas dan katup exhaust menutup pada 9 derajat setelah titik mati atas. Overlaping pada kondisi ini adalah 18 derajat dan Lobe Separation Angle adalah 70,5 derajat. Dari data ini dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin besar derajat overlap semakin rendah Lobe Separation Angle. Dengan kondisi overlap yang lebih besar maka pembilasan semakin sempuran pada putaran atas. Secara teoritis pengaruh advanced dan retarded cam duration adalah pada performa mesin yang bisa dilihat dari rpm maksimum yang dapat dicapai dari perubahan durasi cam. Dengan memperkecil Lobe Separation Angle yang berdampak pada overlap yang semakin besar maka akan berpengaruh pada performa mesin di putaran tinggi. Hal ini disebabkan katup masuk akan membuka lebih dini sehingga pasokan campuran bahan bakar dan udara pada putaran tinggi akan tercukupi. Dengan memperkecil Lobe Separation Angle juga berpengaruh pada peak power mesin yang dihasilkan. Peak power yang dihasilkan dari memperkecil Lobe Separatin Angle akan tercapai pada putaran mesin yang lebih tinggi. II.11. Data Torsi Pengukuran daya dan torsi menggunakan alat dinamometer. Dengan kondisi mesin tanpa beban dan sampai dibebani dengan ditandai putaran mesin yang turun. Data berikut ini adalah kondisi mesin idle tanpa beban dan ketika putaran mesin turun adalah kondisi dimana mesin dibebani.

) (

)

]

(

*

) (

)

+

III. Kesimpulan Dari rangkaian penelitian yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Intake valve cam memiliki cam duration 152 derajat dan full lift pada 3,97 mm. 2. Exhaust valve cam memiliki cam duration 164 derajat dan full lift pada 3,85 mm.


3. Kondisi standar buka dan tutup yang digunakan adalah Intake Open 7˚ ATDC, Intake Close 20˚ BBDC, Exhaust Open 24˚ ABDC, dan Exhaust Close 9˚ ATDC. Cam Intake memiliki nilai puncak pada 80˚ ATDC sedangkan cam exhaust pada 112˚ ABDC. 4. Perubahan kondisi cam duration mempengaruhi karakteristik mesin terutama pada karakteristik cam yaitu overlap dan lobe separation angle.

DAFTAR PUSTAKA 1.

2.

3.

4.

5. 6.

Fancycarol. (2009). Fancy Carol Team. Diakses 4 Juni 2014, dari http://www.fcdesign.jp/fancycarol/tec/1_car97.htm Remmi. (2008). Remmi Team. Diakses 4 Juni 2014, dari http://remmiteam.com/content/vehicles/r7/. Hammill, D., How To Choose Camshafts & Time Them For Maximum Power 2005, New Zealand. Pulkrabek, W.W., Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine. Second Edition ed2004: Pearson Prentice-Hall. Bell, A.G., Four-Stroke Performance Tuning. Second Edition ed1998, California: Haynes. Sugiarto, B., Motor Pembakaran Dalam2005, Jakarta:Universitas Indonesia.


ANALISA CAM DURATION PADA MESIN OTTO SATU SILINDER EMPAT LANGKAH BERKAPASITAS 65 CC

Recommend Documents