BAB III PENGUJIAN DAN ANALISA UNJUK KERJA
Untuk berbagai kondisi operasi mesin.harga dari parameter untuk kerja bervariasi dan menggambarkan kemampuan untuk kerja mesin untuk satu daerah operasi tertentu.Untuk mesin yang sama kondisi operasi dapat berubah-ubah salah satu atau keduanya secara bersamaan.Perubahan kondisi operasi tersebut dapat di lakukan dengan mengubah katup gas atau mengubah beban dynamometer.Untuk mendapatkan hasil pengujian serta perbandingan yang baik,maka untuk pengujian mesin dibuat ketentuan sebagai berikut : •
Pengujian dilakukan pada satu tempat yang sama dengan menggunakan dinamometer dan mekanisme yang sama.
•
Pengukuran parameter dan unjuk kerja harus dilakukan dengan alat Ukur yang sama.
•
Setiap pengukuran harus dilakukan setelah mencapai kondisi operasi yang maksimum pada ,setiap parameter yang di inginkan.
Pengujian dilakukan pada motor Suzuki Satria F 150 FU 4- Langkah berbahan bakr pertamax,satu silinder 150cc. 42
3.1 Instalasi Pengujian. Pengujian ini dilakukan di PT.Bintang Racing Team (BRT) yang berlokasi di JL.Mayor Oking 102 Cibinong Jawa Barat dengan menggunakan dinamoeter butan Dyno Dynamic (Australia) yang di lengkapi perangkat pendukung lainya seperti : Kipas pendingin (cooling fan),computer,takmometer,stopwatch,tali pengikat dan termometer. 3.2 Standar Prosedur Operasi Pengujian Standar prosedur operasi pengujian ini di bagi menjadi beberapa tahap, yaitu : persiapan sebelum pengujian,cara menghidupkan mesin,pelaksana pengujian dan cara mematikan mesin. 3.2.1. Persiapan Sebelum Pengujian 1. Naikan kendaraan yang telah siap kondisinya untuk di dyno pada mesin dyno dan tempatkan roda yang bergerak pada roller yang di hubungkan pada dynamometer. 2. Ikatan tali pengikat (Strap) yang telah di sediakan pada kendaraan dengan sekuatkuatnya. 3. Posisikan Kipas pendingin pada bagian mesin yang panas. 4. Aktifkan perangkat komputer dan dalam kondisi siap dengan parameter yang akan di hitung. 3.2.2. Cara Menghidupkan Mesin. 1. Putar pemutus arus ke posisi “ on” Lalu nyalakan mesin. 2. Biarkan mesin yang telah hidup tersebut pada posisi stasioner atau kira-kira pada putran 1000 rpm selama 15 menit.
43
3. Amati kendaraan mesin sambil memeriksanya agar tidak terjadi suatu masalah pada saat pengujian nanti. 4. Amati posisi perputaran ban dengan roller agar benar-benar berada di tengah. 3.2.3. Pengujian Mesin. Pengujian mesin di lakukan dengan sepuluh kali percobaan dengan menempatkan gigi trasmisi pada gigi no dua. Putaran mesin di mulai pada tingkat terendah yaitu di mulai dari 2000rpm sampai dengan angka 13.000rpm. Pembukaan katup gas dilakukan secara manual,artinya besar dan kecilnya bukan katup gas dilakukan oleh operator. Data-data yang di ambil berdasrkan dari data yang terbaik yaitu sampai tercapainya daya dan torsi yang paling maksimum yang dapat di hasilkan oleh mesin,dari sepuluh kali percobaan di lakukan,setiap data pada tiap kali percobaan dengan sendirinya langsung tersimpan oleh komputer dan dapat langsung terlihat dalam bentuk diagram yang diinginkan setelah pengujian telah selesai. 3.2.4. Cara Mematikan Mesin 1. Turunkan putaran mesinsampai pada kondisi stasioner pada keadaan awal dimulainya percobaan. 2. Biarkan kondisi mesin yang masih hidup tersebut selama 5 sampai dengan 10 menit untuk masuk dalam proses pendinginan suhu mesin. 3. Posisikan transmisi pada posisi netral dan putar kunci kontak pada posisi “ of “
44
3.3. Parameter Pengujian Unjuk Kerja Mesin Hasil unjuk kerja mesin Suzuki Satria F 150 FU dengan menggunakan karbu standard maupun yang menggunakan karbu FE merupakan hasil pengujian yang dilakukan penulis bertempat di PT. Bintang Racing Team adalah sesuai dengan konsep awal dari tujuan percobaan yaitu hanya sebatas ingin mengetahui beberapa prestasi mesin yang umumnya sering dijadikan acuan untuk dapat menilai performa dari mesin motor bakar adapun prestasi yang ingin di ketahui adalah sebagai berikut : 1. Daya Efisien ( Ne ) 2. Torsi ( T ) 3. Pemakaian bahan bakar Spesifik ( Be ). 4. Efisiensi termal efekdf ( @ )
Selain dengan menggunakan dinamometer parameter di atas dapat juga diketahui nilai besarannya secara teoritis dengan menggunakan beberapa persamaan dengan beberapa tahap penghitungan yang dihitung secara bertahap dan terinci sesuai dengan diagram alir. Diagram alir ini di buat memudahkan penulis untuk melakukan perhitungan.
45
Diagram Alir Perhitungan dapat dilihat seperti yang tertera di bawah ini :
Start Penghitungan jumlah udara (Ga) yang dipergunakan (kg/jam)
Perhitungan jumlah bahan bakar (GF) yang dipergunakan ( kg/jam )
Penghitungan efisiensi thermal indikator ( ηi )
Perhitungan tekanan efektif rata-rata ( pe ) Kg /cm2 Perhitungan daya efektif ( Ne ) PS
Perhitungan momen torsi ( T ) N.m
Pemakaian bahan bakar spesifik ( Be )
Perhitungan efisiensi termal efektif ( ηe )
Kesimpulan
Selesai 46
3.4. Perhitungan Parameter Perhitungan penulis lakukan kali ini dibatasi hanya dengan menghitung beberapa parameter dari prestasi mesin yang dilakukan pada uji dinamometer, yaitu : daya efektif,torsi,efisiensi efektif dan pemakaian bahan bakar spesfik. Tentunya dalam proses perhitungan secara matematis diperlukan data-data yang mendukung,kali ini penulis mengambil data tersebut berdasarkan spesifikasi Suzuki Satria F 150 FU yang berisi sebagai berikut :
•
Jenis mesin
: 4- Langkah,DOHC
•
Sistem pendingin
: Pendingin udara
•
Jumlah silinder
:1
•
Diameter silinder
: 62.0
mm
•
Langkah piston
: 48.8
mm
•
Isi silinder
: 147.3 mm
•
Perbandingan kompresi
: 10.2 : 1
•
Saringan udara
: Elemen kertas
•
Sistem starter
: kick starter
•
Kerenggangan katup ( IN )
: 0.10-0.20 mm
( EX )
: 0.20-0.30 mm
•
Sistem pelumasan
: Wetsump
47
Data spesifikasi diatas sangatlah penting peranannya dalam perhitungan seperti dalam menghitung volume langkah dan volume sisa yang dimiliki oleh Suzuki Satria F 150 FU Baik yang karburator standard maupun yang memakai karburator vakum.Dikarenakan tidak dapat perubahan volume mesin pada Suzuki Satria menggunakan karburator vakum maka volume langkah dan volume sisa diperoleh dengan persamaan .
f
VL = x D2 x z x L )
Dimana: VL
= volume langkah (cm3 )
D
= diameter silinder ( cm )
Z
= jumlah silinder
L
= langkah piston ( cm )
r=
E4NS 4i$ %%4 %%4
Dimana:
r
= perbandingan kompresi
Vs
= volume sisa (cm3 )
48
Dengan demikian f
VL = ) x ( 6,22 ) x 1 x 4,88
=
Ljk,. )
= 147.3 cm 3 dan
10.2 =
)K,*$ V V
10.2 . VS = 147,3 + VS ( 10.2 – 1) VS= 147,3
VS =
)K,* k,
= 16 cm3
3.5. Perhitungan Dengan Menggunakan Karbu Standart 1. jumlah udara (Ga). Ga = VL x γ ai x z x n x
x 60
= 147, 3 x 1,2 x 1x 10100 x 1n2 x 60 = 53,56 kg/jam
49
2. Air/Fuel ratio (Perbandingan bahan bakar – udara) dari grafik di dapat nilai
F = 13,00 P4
F=
PQ
Sehingga
Gf =
P4
=
o
L*,LI *,..
η
= 4,12 kg/jam 3. Efisiensi termal indikator (Y)
ηi =
=
=
R
PQGQ
L,I.
), J L..
x
KL J *I.. )K
).....
..*.I.
= 0,22 4.Tekanan efektif rata-rata (Pe)
ηi =
0,20 =
J # J M J N J 4 P0 J GZ
J )K,* J J `.`.. J / ), J L..
I. x ..J)K 50
)).L)....
0,20 =
..*.I.... ).).IL...
Pe =
)).L)....
= 9,08 N/m3
5. Daya Efektif ( Ne ) Ne = Pe rata – rata . VL . z . n . a .
I.J..JKL
k,.j J )K,* J J ... J /
=
)L.....
=
IKL)k). = 15,00 )L.....
= 14,79 hp = 10,94 kW
6. Torsi ( T ). T=
f J N
= =
R
L,..
f J k... IK.L.. LI.L.
x
KL J I.
= 1,19 kg.m
1,19 kg.m = 11,67 N.m
51
7. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ( Be ) Be =
=
P7
R ),
L,..
= 0,28 kg/PS.jam 8. Efisiensi Termal Efektif ( ηe )
ηe =
=
=
R
P0 J GZ L
), J L..
x
KL J *I.. )K
)..L.....
..*.I.
= 0,20
3.6. Perhitungan dengan menggunakan karbu Pe 1. jumlah udara ( Ga )
Ga = VL x Xai x z x n x 60
= 147,3 x 1,2 x 1x 10750 x 1n2 60 = 57 kg/jam
52
2. Air/Fuel ratio ( Perbandingan bahan bakar – udara ) (F) dari grafik di dapat
F = 12,06
F=
P4 PQ
Sehingga
Gr =
=
P4 o
LK
,.I
= 4,73 kg/jam
3.Efisiensi termal indikator ( ηi )
ηi =
=
=
R
PQGZ
η
K,j.
),K*JL..
x
KLJ*I.. )K
).j.I....
*.I.IIL
= 0,21
53
4. Tekanan efektif rata – rata (Pe)
ηi =
0.21 =
0.21 =
Pe =
J # J M J N J 4 P0 J GZ
J )K,* J J .KL. J / ),K* J L..
..I. J )K
)K.L.).L.J .*.III.L..
)jK.KLk.kIL )K.L.).L.
= 10,26 N/m3
5. Daya Efektif ( Ne )
Ne = Pe rata – rata . VL . z . n . a .
=
=
I. J .. J KL
.,I J )K,* J J .KL. J / )L....
j*I,KL )L....
= 18,05
= 17,79 hp = 12,7 kW
54
6. Torsi ( T )
T=
=
=
R
f J N j,.L
f J j... j,L L.,).
x
KLJI.
= 1,62 kg.m
1,62 kg.m = 16,57 N.m 7. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ( Be ).
Be =
=
P0
R ),K*
j,.L
= 0,26 kg/Ps.jam 8. Efisiensi Termal Efektif ( ηe ).
ηe =
=
=
R
P0 J G j,.L
),K* J ,L..
x
KL J *I.. )K
)jK*L..
*I.IIL
= 0,21
55
3.7. Hasil Pengujian Setelah melakukan pengujian sebanyak sepuluh kali yang dilakukan di PT. Bintang Racing Team (BRT) dengan menggunakan dinamometer Dyno Dynamics buatan Australia,Pada Suzuku Satria F 150 FU antara yang menggunakan karburator standard (vakum) dengan yang menggunakan karburator konvensional (PE28) diperoleh data hasil pengujian yang berupa grafik seperti terlihat pada lampiran.Prosedur standard Operasi yang di lakukan dalam pengujian ini adalah dengan membuka katup gas ( throttle valve ) secara penuh hingga mesin mencapai putaran maksimum dam menghasilkan daya dan torsi maksimum,setelah keadaan tersebut tercapai,barulah katup gas di tutup secara perlahan hingga putaran mesin pun mengalami penurunan ,metode pengambilan hasil pengujian ialah dengan mencari serta membandingkan hasil yang terbaik dari sepuluh kali pengujian.Parameter yang ingin di ketahui pada pengujian ini adalah seperti tujuan awal di adakan pengujian yaitu ingin mengatahui penambahan daya dan torsi yang di hasilkan pada Suzuki Satria F 150 antara yang menggunakan karburator vakum dengan karburator konvensional.
56
Proses pengujian dapat dilihat seperti dibawah ini
Gambar pada saat Pengujian dengan Dinamometer 3.8.Data Hasil Pengujian 3.8.1. Grafik Daya Efektif dari Hasil Pengujian
Grafik Daya efektif vs Putaran poros engkol 57
3.8.2. Grafik Torsi dari Hasil Pengujian
Grafik Torsi vs Putaran poros engkol 3.8.3. Grafik Perbandingan Bahan Bakar dan Udara/AFR dari Hasil Pengujian
Grafik AFR vs Putaran poros engkol 58
3.9. Analisa Data Hasil Pengujian Berdasarkan atas hasil pengujian dengan menggunakan dinamometer,didapat dari nilai prestasi mesin yang langsung dapat diketahui dan dilihat dalam bentuk grafik.Namun sebagai point untuk koreksi penulis pun mencoba untuk mencari nilai prestasi mesin tersebut dengan menggunakan persamaan sehingga dapat di bandingkan dan di analisa lebih lanjut. Bila dilihat hasil penghitungan dan pengujian terdapat perbedaan nilai parameter prestasi mesin antara motor standard dengan motor yang menggunakan kaburator perbedaan besar parameter itu adalah : 1. Daya efektif Daya efektif maksimum yang di hasilkan oleh motor yang menggunakan karburator PE diperoleh nilai yang paling besar dibandingkan dengan motor yang menggunakan karburator standard,persentase kenaikannya adalah sebesar 13%. Kenaikan angka tersebut dapat di analisa secara teoritis yaitu denga melihat persamaan yang di gunakan,disitu terlihat adanya hubungan antara daya efektif dengan tekanan efektif adalah berbanding lurus,sehingga apabila nilai tekananefektif besar maka berakibat daya yang dihasilkan pun akan bertambah dan hal ini dapat di buktikan dengan melihat daya maksimum yang di hasilkan oleh motor yang menggunakan karburator PE. Keadaan ini lebih lanjut dapat dianalisa karena menggunakan karburator PE diperoleh AFR yang lebih ideal dibandingkan dengan menggunakan karbu standard. 2. Torsi Maksimum Torsi maksimum yang di hasilkan pada Satria F 150 yang menggunakan karburator PE berdasarkan grafik Torsi versus putaran mesin dapat di lihat,terjadi peningkatan sebesar 17%
59
namun jika di bandingkan dengan nilai yang di hasilkan dengan menggunakan persamaan secara matematis didapat angka peningkatan sebesar 41%. Nilai torsi yang di hasilkan oleh dinamometer lebih kecil dikarenakan adanya looses yang disebabkan oleh transfer putaran mesin ke rantai penggerak roda dan di transferkan lagi ke dinamometer inilah yang menyebabkan perbedaan nilai torsi antara hasil pengujian dan hasil perhitungan. 3. Efisiensi Termal Efektif Peningkatan efisiensi pada motor yang mengunakan karburator PE lebih disebabkan oleh adanya peningkatan daya maksimum yang menjadi hasil bagi dengan nilai kalor bahan bakar di kalikan dengan jumlah bahan bakar adalah 1% dari motor standard secara teoritis.Penyebab lainya adalah dikarenakan terjadinya pembakaran yang lebih baik yang menggunakan karburator PE. 4. Pemakaian bahan bakar spesifik. Besarnya pemakaian bahan bakar spesifik antara motor yang menggunakan karburator standard dengan menggunakan karburator PE secara teoritis terjadi perubahan, dimana untuk motor yang menggunakan karburator PE bahan bakar spesifik yang digunakan lebih hemat 2% dibandingkan dengan motor standard. Hal tersebut dikarenakan motor yang menggunakan karburator PE memiliki efisiensi termal efektif yang lebih besar. Dengan penghematan 2% bila diasumsikan pemakaian perhari 8 jam maka didapat 0.16% kg/ps.jam pemakaian bahan bakar yang sebanding dengan 2 liter ( 1 liter q 0.7kg) maka jika dikalikan dengan harga pertamax maka uang yang dapat di hemat perharinya adalah sebesar 2 x Rp 6.500= Rp 13.000,00.
60
Semua data hasil perhitungan maupun pengujian dapat terlihat pada tabel dibawah ini: Paramater
Karbu Standard
Karbu PE
Jumlah Udara (Ga)
53.56 kg/jam
57 kg/jam
Air/Fuel Ratio (Perbandingan Bahan 4.12 kg/jam
4.73 kg/jam
Bakar Udara) (F)
Efisiensi termal indikator (ηi)
20%
21%
Tekanan Efektif Rata-rata (Pe)
9.08 N/?*
10.26 e/?*
Daya Efektif (Ne)
10.94 kW
12.7 kW
Torsi (T)
11.67 N.m
16.57 N.m
Pemakaian B. Bakar Spesifik (Be)
0.28 kg/PS. Jam
0.26 kg/PS.jam
Efisiensi Termal (ηe)
20%
21%
61
