Tugas Akhir
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN
Percobaan yang dilakukan adalah percobaan dengan kondisi bukan gas penuh dan pengeraman dilakukan bertahap sehingga menyebabkan putaran mesin menjadi berkurang, sehingga nilai beban atau gaya aksi dari dynamometer menjadi berubah-ubah pada putaran yang sama. Sesuai dengan tujuan awal yaitu pengujian ini dilakukan untuk membandingkan serta pengaruh pemakaian Exhaust Manifold, dari percobaan ini akan di dapatkan performansi motor bakar besin tersebut.
3.1.
Diskripsi Mesin Uji Motor bakar bensin yang digunakan dalam pengujian ini adalah Toyota Kijang.
Di mana motor bensin Toyota Kijang dari jenis 4-Langkah, 4 silinder, Sistem penyalaan mesin terjadi karena loncatan arus listrik pada elektroda busi. Motor bensin tersebut dirakit sesuai dengan pedoman dari pabrik pembuatnya, kemungkinan dipasang pada bangku uji (Test Band) yang dilengkapi dengan instalasi uji dan piranti ukur. Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
32
Tugas Akhir
Tabel 3.1. Data Spesifikasi Toyota kijang Model / Type
Kijang 4-Langkah
No. of Cylinders
4 Silinders in-Line OHV
Displacement
1290 CC
Bore
75,0 mm
Stroke
73,0 mm
Compresion Ratio
9,0 : 1
Valve Mechanisme
8 Valve
Fuel
Bensin / Premium
Gambar 3.1. Motor Bensin Toyota Kijang
3.2.
Peralatan (Fasilitas) Pendukung Dalam Pengujian Peralatan pengujian dan alat bantu untuk pengukuran yang di pergunakan pada
saat pengujian motor bensin terdiri dari beberapa macam tergantung dari fungsi dan kegunaannya. Pengujian dilaksanakan pada hari kamis 15-10-2009 di Laboratorium Motor Bakar PUSLIT TELIMEK LIPI. Alat yang digunakan dalam pengujian dan alat-alat bantu antara lain :
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
33
Tugas Akhir
3.2.1. Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-1). Saluran buang ini biasanya disebut dengan saluran buang yang berdiri sendirisendiri tiap silinder atau independen.
Gambar 3.2. Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-1).
3.2.2. Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-2-1). Saluran buang ini disebut tipe 4-2-1. Karna dari saluran buang engine yang jumlahnya 4 buah dibagi menjadi 2, kemudian setelah itu 2 saluran buang tadi disambung menjadi 1.
Gambar 3.3. Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-2-1).
3.2.3. Infra Red Multi Gas Analyser Berfungsi untuk pengukuran emisi gas buang pada motor bensin.
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
34
Tugas Akhir
Merk
: TECNOTEST
Model
: 488
Gambar 3.4. Infra Red Multi Gas Analyser
3.2.4. Dynamometer Berfungsi untuk mengukur beban yang mampu diterima oleh mesin. Merk
: ROTOTEST
R
: 0.9738
Gambar 3.5. Dynamometer
3.3.
Alat Tambahan (Additional Instruments) Alat ukur tambahan yang digunakan untuk mengetahui parameter mesin yang
lainnya seperti thermometer, stopwatch.
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
35
Tugas Akhir
Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar PUSLIT TELIMEK LIPI dengan menggunakan suatu sistem pengujian yang terintegrasi terdiri dari sistem engine brake hidrolik, pengkondisi udara, sistem pendingin mesin dan kontrol panel. Mesin diinstal di atas suatu kontruksi dengan dudukan yang dibuat sedemikian rupa untuk menopang mesin dan didukung dengan engine mounting sehingga akan mengurangi getaran yang ditimbulkan oleh mesin.
3.3.1. Thermometer Thermometer Berfungsi untuk mengukur temperatur gas buang yang dilakukan pada saat pengujian. Merk
: HAND HELD
Model
: Digital Thermometer
Gambar 3.6.Thermometer
3.3.2. Stopwatch Stopwatch berfungsi untuk mengukur waktu pada saat pengujian. Merk
: TIAN FU
Model
: Digital Stopwatch
Gambar 3.7. Stopwatch Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
36
Tugas Akhir
3.4.
Prosedur Pengujian
Gambar 3.8. Diagram Alir Pengujian Exhaust Manifold
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
37
Tugas Akhir
3.5.
Persiapan Pengujian Sebelum dilakukan pengujian untuk meminimalkan penyimpangan dalam
melakukan penilitian maka diperlukan persiapan-persiapan. Persiapan yang dilakukan adalah dengan meyiapkan benda uji yaitu Exhaust Manifold Standar dan Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-1 Dan 4-2-1). Serta pemeriksaan yang dilakukan pada hal-hal sebagai berikut : a) Pemeriksaan bahan bakar b) Pemeriksaan minyak pelumas didalam mesin c) Pemeriksaan sistem pendinginan d) Pemeriksaan semua baut dan mur pengikat yang terdapat pada sambungan mesin e) Pemeriksaan semua instrumen system control dan pastikan bahwa dapat bekerja dangan baik f) Persiapkan peralatan untuk membuka dan memasang specimen yang akan diuji.
3.6.
Kondisi Motor Bensin a) Kondisi motor yang diuji berada pada tempat datar b) Segel pada motor harus sesuai dengan spesifikasi pabrik c) Sistem gas buang tidak boleh ada yang kebocoran d) Motor dengan transmisi biasa, posisi gigi pada posisi netral e) Motor terlebih dahulu dipanaskan hingga mencapai suhu kerja normal f) Choke harus dalam keadaan tidak bekerja
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
38
Tugas Akhir
g) Putaran idling motor penggerak harus stabil dan waktu pengapian sesuai dengan spesifikasi pabrik h) Bahan bakar digunakan harus memenuhi persyaratan
3.7.
Prosedur Menjalankan Mesin a) Memasang kabel accu untuk start serta memanaskan ruang bakar dengan memutar setenga kunci selama beberapa saat b) Start mesin dengan memutar konci kontak keposisi ON c) Memeriksa kondisi mesin apakah sudah bekerja dengan baik melalui pendengaran terhadap suara yang ditimbulkan d) Membiarkan mesin selama beberapa saat untuk mencapai kondisi ideal (Idle Speed) e) Pemeriksaan berkala terhadap kondisi mesin selama beroprasi f) Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan dengan mematikan tombol darurat g) Bila semua sudah dalam kondisi baik, pengujian mesin dan pengambilan data dapat dilakukan.
3.8.
Prosedur Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin Pengujian dilakukan melalui tahap-tahap sebagai berikut : a) Menghidupkan mesin pada outarran idle. b) Menunggu motor selama 5 menit. c) Bukaan gas dibuka penuh (3000 RPM).
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
39
Tugas Akhir
d) Pengereman dilakukan bertahap sampai putaran mesin 1800 RPM dan perubahan dalam setiap pengereman adalah 200 RPM. e) Pengukuran waktu konsumsi bahan bakar sebanyak 50 cc, ini dilakukan bersaman pada setiap penambahan pengereman. f) Percobaan dilakukan sebanyak 3 kali. g) Penggantian exhaust manifold standar dengan exhaust manifold raciang (header 4-1). h) Ulamgi langkah a sampai f. i) Penggantian exhaust manifold racing (header 4-1 dengan 4-2-1) j) Ulangi langkah a sampai f.
3.9.
Prosedur Pengambilan Data Emisi Gas Buang Pengambilan data dilakukan dengan mengadakan pengukuran, pengamatan, dan
pencatatan nilai yang terdapat pada instrument pada setiap putaran mesin yang telah ditentukan. Putaran poros engkol dijaga tetap konstan pada kecepatan putaran yang telah ditentukan dengan menambah atau mengurangi. Pengambilan data dilakukan dengan prosedur sebagai berikut : a) Menghidupkan mesin pada putaran idle. b) Menunggu motor selama 5 menit. c) Pasang probe sampai gas buang ( sample taking probe ) pada ujung muffler minimal 20 cm. d) Pasang probe temperatur pada lubang pelumas. Perhatikan kedalamannya! Sesuaikan dengan ketinggian pelumas yang terdapat pada stick.
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
40
Tugas Akhir
e) Nyalakan exhaust gas analyser dengan mengatur switch di sisi belakang pada sisi ON. Berikutnya muncul kode-kode berikut pada displai RPM:
01
= Masa pemanasan (maksimum 15 menit)
21
= Proses berlangsungnya kalibrasi
03
= peralatan siap dioperasi
f) Setelah muncul kode “03” pada displai RPM. Tekan tombol Pump Start (Paling kiri pada deretan atas), maka pompa akan bekerja dan data akan tampil pada displai g) Jika pengujian telah selesai, tekan tombol Zero Setting (Tombol kedua dari paling kiri paling atas). Pada displai RPM akan muncul kode “21” Cabut probe sensor dari Muffler h) Ulangi percobaan untuk putaran 1500 dan 2500 RPM i) Percobaan diulangi 3 kali j) Penggantian Exhaust Manifold Standar Dengan Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-2-1) k) Ulangi kegiatan a sampai i l) Penggantian Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-2-1 dengan 4-1) m) Ulangi kegiatan a sampai i
3.10. Data Hasil Pengujian Data hasil pengujian untuk beban dan waktu konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada tabel 3.2 sampai dengan 3.4. Sedang untuk emisi gas buang dapat dilihat pada table 3.5 sampai dengan 3.7. Pelaksanaan pengujian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
41
Tugas Akhir
PUSLIT TELIMEK LIPI pada hari kamis 15-10-2009 jam 09.30 pagi sampai dengan selesai selama dua hari.
Tabel 3.2. Pengujian Exhaus Manifold Standar RPM 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800
Percobaan 1
Percobaan 2
Percobaan 3
Beban (N)
Waktu (s)
Beban (N)
Waktu (s)
Beban (N)
Waktu (s)
35 39 44 50 55 60 63
23.19 23.82 26.33 26.22 27.87 26.63 27.25
34 40 45 49 55 60 63
25.04 27.07 25.78 24.94 26.31 13.13 28.47
35 40 45 50 55 60 63
25.04 27.07 25.78 24.94 26.31 29.13 28.47
Tabel 3.3. Pengujian Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-1) RPM 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800
Percobaan 1
Percobaan 2
Percobaan 3
Beban (N)
Waktu (s)
Beban (N)
Waktu (s)
Beban (N)
Waktu (s)
38 44 46 50 57 64 68
27.59 21.57 22.91 25.07 24.44 25.91 24.1
38 40 42 52 57 62 67
24.65 24.81 27.16 27.94 28.32 26.32 24.16
38 45 47 51 57 63 66
22.19 21.41 25.72 22.5 26.63 26.93 26.91
Tabel 3.4. Pengujian Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-2-1) RPM 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800
Percobaan 1
Percobaan 2
Percobaan 3
Beban (N)
Waktu (s)
Beban (N)
Waktu (s)
Beban (N)
Waktu (s)
38 42 47 53 60 64 67
20.47 21.42 23.7 23.68 24.85 24.43 23.84
36 41 45 51 57 62 69
21.2 24.55 21.7 21.59 24.64 23.41 21.45
37 43 46 52 57 62 66
19.44 23.19 25.45 24.5 23.03 24.7 24.54
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
42
Tugas Akhir
Tabel 3.5. Pengujian Gas Buang Exhaust Manifold Standar RPM 2530 1550 1000
Percobaan 1 CO HC 0.68 2184 0.15 2340 0.08 3069
Percobaan 2 CO HC 2.27 1828 0.16 2147 0.08 3024
Percobaan 3 CO HC 2.1 2138 0.19 2570 0.13 3197
Tabel 3.6. Pengujian Gas Buang Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-1) RPM 2530 1550 1000
Percobaan 1 CO HC 2.3 1999 0.16 1714 0.11 2458
Percobaan 2 CO HC 2.28 1946 0.21 1650 0.14 2291
Percobaan 3 CO HC 0.65 1774 0.38 1664 0.13 2625
Tabel 3.7. Pengujian Gas Buang Exhaust Manifold Racing (Header Tipe 4-2-1) RPM 2530 1550 1000
Percobaan 1 CO HC 1.78 1757 0.26 1950 0.13 2396
Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
Percobaan 2 CO HC 1.22 1877 0.21 1466 0.17 2278
Percobaan 3 CO HC 1.52 1875 0.1 1341 0.13 2266
43