DAFTAR ISI ii iii
Kata Pengantar Daftar Isi Makalah KNEP IV - 2013
iii , 5 & # 6& 2 .$ &! # / Grup Engineering Perhotelan
"
3 / 7 5& 5 869 : &; 8# : 2 #
Grup konversi energi
! 2 " ( #1' "$#- +&
" # / 3-" '! " # $ 1 #"( #-&
1 <+= >#?% 4 2 5 6 5 #" # 1
3 $ ! ; 2 " 8
@ , $ / 9; , ; A &5 8 9,A: 2 ' ' #1'!"
* 1 55 2
- 5 2 &&" (#" ! & #" 1 !#1 "&!8
) , & 8 1 & 15 B: 3 ! &! #" 1
C / & 2 . &
0 /2 4/ 47 22 27 92 9: 0: ;7
@ , 5 , $ > 5 3 ' # " #1' , (
*
5 / > B $& " 2 $# #- "' #"&!'
- , ; 2 !" (( # '" % (# !-!
) 1 , ( 8, D /$ : 2 '" # 5 Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur #$$ 6 5 , # $ ; ( 3 ' #$$ ! & 2 - & #%! #! #' * #$$ / ! ! , E 5 + 2 ' $#" #$$3 / , 6 $ & 2 ' - ' ' #" #$$* ( ( 9 / ( ( 2 2 " ' #-"' #$$-
! # ( < # , 3 -!#1!! 88 # 6'*' 5 &
#$$) $ 2 5 '!" #$$C F 5 2 ! * & ! #' $# " #1' #$$ 2 $ ( 5 G 2 =' & !
1
/;7 /70 /0 4// 4/: 447 422 49/ 497 402
Pengaruh penggunaan CDI standar dengan programmable CDI terhadap performansi sepeda motor empat langkah 100 Cc
I GNP Tenaya, I GK Sukadana, dan Hendra Cipta Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana, Bali-Indonesia
[email protected]
Abstrak Sistem pengapian pada mesin sangatlah penting, karena waktu penyalaan campuran bahan bakar dan udara yang tepat pada ruang bakar menentukan performance dari mesin itu sendiri. Dalam sistem pengapian komponen CDI yang mengatur kapan saat busi memercikan bunga api. Perkembangan terakhir dari CDI motor yaitu munculnya programmable CDI yang memiliki perbedaan dengan CDI standard, dimana CDI standard tidak bisa diprogram sedangkan programmable CDI memiliki banyak peta pengapian atau yang sering disebut MAP yang bisa dipilih hingga mendapatkan setingan mesin yang tepat. Melihat hal tersebut penulis tertarik untuk melakukan penelitian yang mengambil judul “Perbandingan Penggunaan Standard CDI Dengan Programmable CDI Terhadap Performance Sepeda Motor Empat Langkah 100 cc”. Pengujian ini dilakukan pada motor empat langkah dalam kondisi standard dengan membandingkan penggunaan CDI standard dengan CDI programmable pada MAP I, II, dan III serta memvariasikan putaran mesin pada putaran 3500 , 4000 , 4500 dan 5000 rpm. Dari hasil penelitian diketahui bahwa penggunaan programmable CDI pada MAP III dapat menghasilkan performance mesin yang lebih baik dari pada CDI programmable pada MAP I, MAP II dan juga CDI standard. Kata kunci: Programmable CDI, Standard CDI, performansi
1. Latar belakang Tingginya permintaan pasar akan sepeda motor memacu para produsen sepeda motor dan produsen variasi motor untuk selalu menunjukan keunggulan produknya dari segi harga maupun teknologinya. Selain menambah fitur yang membuat unggul produknya, produsen juga mengadakan promosi dalam berbagai kegiatan, antara lain kontes modifikasi dan olahraga otomotif. Olahraga otomotif dewasa ini telah dibagi menjadi beberapa cabang, antara lain Motorprix, Motocross, Grasstrack, dan Drug Race. Dari keempat cabang olahraga otomotif yang menggunakan sepeda motor, semuanya harus menentukan kejelian dari pembalap dan mekanik untuk menentukan setingan yang tepat, yang bertujuan agar kendaraan yang dipakai dapat bekerja dengan sempurna hingga lomba berakhir. Akan tetapi, karena basis kendaraan yang dipakai berkompetisi adalah kendaraan yang dipakai sehari-hari, bukan murni motor sport, jadi setelan yang dapat dilakukan sangat terbatas. Maka dari itu, disini diperlukan kejelian dalam memodifikasi motor agar dapat kompetitif dalam mengikuti perlombaan. Selama ini banyak beredar suku cadang kompetisi yang memudahkan mekanik dalam memodifikasi motor. Namun biasanya penggunaan komponen tersebut tidak maksimal karena produsen komponen tersebut hanya mengambil setingan umum saja. Misalnya pada CDI kompetisi, produsen hanya memakai kurva pengapian rata-rata yang biasa dipakai oleh kebanyakan mekanik balap. Tetapi CDI tersebut tidak dapat disetel sesuai dengan setelan mesin dan kemampuan pembalap, oleh sebab itu maka saya tertarik untuk menggunakan programmable CDI pada mesin , karena CDI ini dapat diprogram agar diperoleh kurva pengapian sesuai dengan modifikasi mesin dan sistem pengapian, yang sangat terkait dengan kompresi mesin. Karena programmable CDI ini merupakan suku cadang kompetisi yang baru, masih banyak mekanik yang kesulitan untuk membuat kurva grafik pengapian yang baik untuk modifikasi. Untuk itu penulis ingin mengadakan penelitian tentang penggunaan programmable CDI pada mesin sepeda motor.
2. Landasan teori 2.1 Sistem Pengapian Pengapian adalah satu dari tiga faktor hidupnya mesin. Dalam perkembangannya sistem pengapian pada sepeda motor dengan menggunakan sistem pengapian CDI kini lebih berkembang dibandingkan dengan sistem pengapian konvensional dengan menggunakan platina, sistem ini mulai banyak ditinggalkan karena dinilai tidak efesien dan memerlukan perawatan berkala, adapun sistem pengapian dengan CDI dibagi menjadi 2 jenis. Pertama adalah sistem pengapian CDI – DC. Sistem kelistrikan DC pada sepeda motor berarti kelistrikan yang dihasilkan oleh sepul akan melalui filter berupa kiprok yang akan membatasi tegangan jika melebihi tegangan yang seharusnya dan mengubah tegangan yang dihasilkan sepul yang berupa AC menjadi DC agar bisa digunakan untuk sistem pengisian tegangan untuk battery. Battery menjadi perangkat yang penting dalam sistem kelistrikan DC karena digunakan untuk menghidupkan perangkat kelistrikan yang terdapat pada sepeda motor. Kedua adalah sistem pengapian CDI - AC dimana sistem kelistrikan AC pada sepeda motor berarti kelistrikan yang dihasilkan oleh sepul semuanya akan digunakan untuk perangkat kelistrikan dan pengapian pada sepeda motor. Sistem kelistrikan AC akan menghasilkan tegangan yang naik turun tergantung putaran mesin. Battery hanya menjadi penyimpan tegangan sementara jika sistem kelistrikan kekurangan tegangan untuk menghidupkan perangkat kelistrikan yang terdapat pada sepeda motor, sehingga sepeda motor dapat dihidupkan meski tanpa menggunakan battery. 2.2 Sistem Pengapian DC – Programmable CDI Sistem ini sama seperti sistem pengapian DC - CDI seperti dijelaskan diatas. Yang membedakan hanya unit CDI menggunakan sistem digital yang dapat deprogram ulang. Jadi kita bisa memilih grafik kurva pengapian yang
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
167
kita inginkan dan sesuai dengan setingan mesin yang kita inginkan. Sehingga mekanik mudah untuk menseting mesin agar sesuai dengan kemauan pengendara. Berikut gambar programmable CDI :
10 9
12 11
Gambar 1. Pengapian DC-Programmable CDI Cara kerja sistem pengapian DC programmable CDI: Sebelum menghidupkan kendaraan tentukan terlebih dahulu peta pengapian berapa yang kita ingin gunakan, dengan catatan saat menseting peta pengapian kunci kontak kendaraan pada posisi on. Sehingga data MAP yang dipilih bisa tersimpan di data storage unit. Saat mesin dihidupkan arus dari baterai akan mengalir ke kumparan penguat arus (voltage inverter) dan kemudian komponen ini menaikan tegangan dari baterai yang mula-mula tegangannya 12 volt menjadi 350 volt, selajutnya arus disearahkan oleh diode dan kemudian dialirkan menuju kapasitor. Akibat putaran mesin kumparan pulser mengirim sinyal menuju Pulse Signal Digitizer yang nantinya level signal analog dari kumparan pulser akan diubah menjadi sinyal digital supaya bisa dibaca oleh CPU. Signal dari Pulse Signal Digitizer ini nantinya yang akan mengaktifkan SCR pada fitting area yang diatur terlebih dahulu oleh Thyristor Driver , sehingga memicu kapasitor untuk mengalirkan arus kekumparan primer koil pengapian. Pada saat terjadi pemutusan arus yang mengalir pada kumparan primer koil pengapian, maka timbul tegangan induksi pada kedua kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder dan menghasilkan loncatan bunga api pada busi untuk melakukan pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Adapun keterangan gambar diatas adalah sebagai berikut : (1) Voltage inverter, (2) Firing Area, (3) Thyristor Driver, (4) Central Processor Unit, (5) Pulse Signal Digitizer, (6) Data Communication Interface, (7) Data Storage Unit, (8) Power supply, (9) Battery 12 volt, (10) Pulser Signal Coil, (11) Ignition Coil, (12) Spark Plug. 2.3 Performansi Mesin Momen Puntir Momen puntir atau torsi adalah suatu ukuran kemampuan motor untuk menghasilkan kerja. Besarnya torsi yang dapat ditentukan dengan persamaan: T = F.R
………………………..………….……(1)
Daya Daya merupakan energi yang dihasilkan mesin persatuan waktu : BHP =
ଶగோி
=
ଶగ்
(watt) ..……….…….(2)
Brake Spesific Fuel Cunsumption (BSFC) BSFC (Brake Spesific Fuel Consumtion) dapat diketahui dari persamaan : BSFC = dimana, FC
=
ி ு
࢈࢈
..………………………………….….(3)
……………...………………...…...(4)
࢝ࢇ࢚࢛
3. Metodelogi
Metode penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimental nyata (true experimental research) yaitu dengan melakukan pengujian secara langsung pada objek yang diteliti untuk memperoleh data sebab akibat
Prosiding KNEP IV 2013
•
ISSN 2338 - 414X
168
melalui proses eksperimen. 3.1 Variabel Penelitian Variabel-variabel yang digunakan pada penelitian ini ada dua macam. Pertama variabel bebas yaitu tipe CDI (CDI standard, CDI programmable dengan peta pengapian I, II, III) dan putaran mesin (3000, 3500, 4000, 4500 dan 5000 rpm). Kedua variabel terikat yang diamati dalam penelitian ini adalah peformance mesin seperti Torsi, BHP (brake horse power), FC (fuel consumption) dan BSFC (brake spesifik fuel consumption) 3.2 Peralatan Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sepeda motor jenis empat langkah, tool kit set, tachometer, pully, timbangan, stop watch, CDI programmable, belt. 3.3 Skematik Pengujian
d 1 2 3 Mt1
Mt2
Keterangan : 1. Pully 2. Sabuk 3. Timbangan
Gambar 2. Model Skematik Pengujian Cara kerja alat pengujian: Pada saat motor dihidupkan maka putaran motor akan diteruskan dari clutch terus ke counter shaft dan drive shaft berputar, sehingga pully ikut berputar. Selanjutnya pully mulai diberikan beban dengan memutar baut timbangan secara perlahan-lahan, sehingga didapat nilai besaran beban dengan melakukan perhitungan. Mb = Mt2 – Mt1………………………(5) 3.4 Prosedur Penelitian Pengujian torsi, daya. FC dan BSFC pada penelitian ini dilakukan dengan membandingkan penggunaan CDI standar dengan programmable CDI dengan peta pengapian I, II, III. Adapun langkah-langkah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : v Prosedur penelitian CDI programmable : Persiapkan peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan. Sebelum mesin dihidupkan terlebih dahulu lakukan pengecekan terhadap minyak pelumas, aki dan perlengkapan penelitian lainnya. Lepas CDI standar pada kendaraan dan kemudian pasang CDI programmable. Hubungkan kabel data dari laptop ke CDI programmable. Pastikan kunci kontak dalam posisi on dan kemudian pilih peta pengapian I. Pasang alat pengukur torsi pada rotor. Hidupkan mesin hingga mesin mencapai kondisi kerja. Pengujian dilakukan pada saat kendaraan diam dan standar double agar ban belakang pada posisi mengambang. Masukan pedal porseneleng keposisi satu. Atur putaran mesin pada 3000 rpm. Berikan pembebanan secara bertahap hingga tercapai putaran n2 seperti pada penggunaan CDI standard, catat data (beban dan volume bahan bakar yang dibutuhkan selama 3 menit). Lakukan pengulangan sebanyak tiga kali dengan variasi pembebanan yang berbeda dan dengan putaran mesin 3500, 4000, 4500, 5000 rpm. Ulangi langkah diatas dengam variasi pemetaan II, III. Matikan mesin kendaraan.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
169
4.Hasil dan pembahasan 4.1 Grafik Pembebanan vs Torsi Grafik Pembebanan Vs Torsi pada 3500 rpm
Torsi (Nm)
4.00 3.00
standard MAP I
2.00
MAP II
1.00
MAP III
0.00 5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Pembebanan (Kg)
Gambar 3. Grafik Pembebanan VS torsi pada 3500 rpm
Grafik Pembebanan Vs Torsi pada 4000 rpm 5.00 Torsi (Nm)
4.00
standard
3.00
MAP I
2.00
MAP II MAP III
1.00 0.00 6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Pembebanan (Kg)
Gambar 4. Grafik Pembebanan VS torsi pada 4000 rpm
Grafik Pembebanan Vs Torsi pada 4500 rpm
Torsi (Nm)
6.00 5.00
standard
4.00
MAP I MAP II
3.00 MAP III
2.00 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Pembebanan (Kg)
Gambar 5. Grafik Pembebanan VS torsi pada 4500 rpm
Prosiding KNEP IV 2013
•
ISSN 2338 - 414X
170
Grafik Pembebanan Vs Torsi pada 5000 rpm
Torsi (Nm)
7.00 6.00
standard MAP I
5.00
MAP II
4.00
MAP III
3.00 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Pembebanan (Kg)
Gambar 6. Grafik Pembebanan VS Torsi pada 5000 rpm 4.2 Grafik Pembebanan vs Daya
Grafik Pembebanan Vs Daya pada 3500 rpm 1.00
Daya (kW)
0.90
standard
0.80
MAP I
0.70 0.60
MAP II
0.50
MAP III
0.40 5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Pembebanan (Kg)
Gambar 7. Grafik Pembebanan VS Daya pada 3500 rpm
Grafik Pembebanan Vs Daya pada 4000 rpm
Daya (kW)
1.50 1.30
standard
1.10
MAP I
0.90
MAP II
0.70
MAP III
0.50
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Pembebanan (Kg)
Gambar 8. Grafik Pembebanan VS Daya pada 4000 rpm
Daya (kW)
Grafik Pembebanan Vs Daya pada 4500 rpm 1.80 1.75 1.70 1.65 1.60 1.55 1.50 1.45 1.40 1.35 1.30
standard MAP I MAP II MAP III
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Pembebanan (Kg)
Gambar 9. Grafik Pembebanan VS Daya pada 4500 rpm
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
171
Daya (kW)
Grafik Pembebanan Vs Daya pada 5000 rpm 2.50 2.40 2.30 2.20 2.10 2.00 1.90 1.80 1.70 1.60 1.50
standard MAP I MAP II MAP III
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Pembebanan (Kg)
Gambar 10. Grafik Pembebanan VS Daya pada 5000 rpm 4.3 Grafik Pembebanan vs FC
Grafik Pembebanan Vs FC pada 3500 rpm
FC (kg/jam)
0.50 standard
0.40
MAP I MAP II
0.30
MAP III
0.20 5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Pembebanan (Kg)
Gambar 11. Grafik Pembebanan VS FC pada 3500 rpm
Grafik Pembebanan Vs FC pada 4000 rpm FC (kg/jam)
0.50 standard MAP I
0.40
MAP II MAP III
0.30 7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Pembebanan (Kg)
Gambar 12. Grafik Pembebanan VS FC pada 4000 rpm
Grafik Pembebanan Vs FC pada 4500 rpm FC (kg/jam)
0.60 standard
0.50
MAP I MAP II
0.40
MAP III
0.30 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Pembebanan (Kg)
Gambar 13. Grafik Pembebanan VS FC pada 4500 rpm
Prosiding KNEP IV 2013
•
ISSN 2338 - 414X
172
Grafik Pembebanan Vs FC pada 5000 rpm
FC (kg/jam)
0.60 standard MAP I
0.50
MAP II MAP III
0.40 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Pembebanan (Kg)
Gambar 14. Grafik Pembebanan VS FC pada 5000 rpm 4.4 Grafik Pembebanan vs BSFC
BSFC (kg/KWH)
Grafik Pembebanan Vs BSFC pada 3500 rpm 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20
standard MAP I MAP II MAP III
5
6
7
8 9 10 Pembebanan (Kg)
11
12
Gambar 15. Grafik Pembebanan VS BSFC pada 3500 rpm
Grafik Pembebanan Vs BSFC pada 4000 rpm
BSFC (kg/KWH)
0.70 0.60 standard
0.50
MAP I
0.40
MAP II MAP III
0.30 0.20 7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Pembebanan (Kg)
Gambar 16. Grafik Pembebanan VS BSFC pada 4000 rpm
Grafik Pembebanan Vs BSFC pada 4500 rpm BSFC (kg/KWH)
0.40 standard MAP I
0.30
MAP II MAP III
0.20 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Pembebanan (Kg)
Gambar 17. Grafik Pembebanan VS BSFC pada 4500 rpm
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
173
BSFC (kg/KWH)
Grafik Pembebanan Vs BSFC pada 5000 rpm 0.32 0.30 0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16
standard MAP I MAP II MAP III
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Pembebanan (Kg)
Gambar 18. Grafik Pembebanan VS BSFC pada 5000 rpm
4.5 Pembahasan Dari grafik diatas (gb. 3 - 6) terlihat bahwa pada masing-masing MAP percobaan, torsi yang dihasilkan berbanding lurus dengan beban yang diberikan, dengan kata lain semakin besar pembebanan diberikan pada mesin maka torsinya pun akan semakin meningkat, begitu sebaliknya. Torsi terbesar dihasilkan pada MAP III pada putaran seting 3500 keatas, hal ini menunjukan bahwa pembakaran pada MAP III lebih sempurna dari MAP lainnya (MAP I, MAP II pada CDI programmable) dan CDI standard pada rentang rpm tersebut. Ini berarti derajat pengapian pada kurva pengapian MAP III lebih tepat untuk rpm tersebut dibandingkan dengan MAP lainnya. Dari grafik diatas (gb. 7 - 10) terlihat bahwa daya yang dihasilkan CDI programmable MAP III pada putaran seting 3500 rpm keatas cenderung lebih besar dari MAP lainnya, karena daya yang dihasilkan sebanding dengan torsi yang dihasilkan pada MAP tersebut. Artinya bahwa ketika torsi meningkat maka daya juga ikut meningkat. Pada CDI programmable MAP I daya yang dihasilkan cenderung lebih rendah dari MAP lainnya pada masingmasing putaran percobaan. Hal ini disebabkan karena proses pengapian yang terlalu mundur, yang mengakibatkan penurunan efesiensi , ini disebabkan rendahnya tekanan akibat pertambahan volume dan waktu penyebaran api yang terlalu lambat. Dari grafik diatas (gb. 11 - 14) dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar (FC) pada masing-masing putaran percobaan cenderung menurun bila pembebanan meningkat. Ketika mesin diberikan beban rendah putaran mesin akan meningkat sehingga konsumsi bahan bakarpun semakin tinggi, sedangkan bila mesin diberikan beban yang tinggi maka putaran mesin akan semakin menurun dan konsumsi bahan bakarnya akan semakin rendah. Hal ini disebabkan karena siklus kerja yang terjadi pada putaran rendah lebih sedikit dibandingkan saat berada pada putaran tinggi. Penggunaan CDI programmable (MAP I, II, III) dan CDI standar perbedaan konsumsi bahan bakarnya kecil, dengan kata lain konsumsi bahan bakar tidak dipengaruhi kurva pengapian, hal ini disebabkan oleh proses masuknya campuran bahan bakar-udara terjadi saat langkah hisap sedangkan proses pengapian terjadi saat langkah kompresi. Dari grafik diatas (gb. 15 - 18) dapat diketahui konsumsi bahan bakar spesifik cenderung lebih rendah pada pengunaan CDI programmable MAP III, hal ini disebabkan oleh daya yang dihasilkan pada MAP III lebih tinggi dari MAP lainnya ( MAP I, II pada CDI programmable dan CDI standard) dengan konsumsi bahan bakar yang hampir sama, hal ini berarti konsumsi bahan bakar paling hemat dihasilkan pada MAP III.
5. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pengolahan data dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Penggunaan CDI programmable belum bisa dikatakan lebih baik dari penggunaan CDI standard, karena dari ketiga MAP pada CDI programmable yang diuji, terdapat dua MAP (MAP I dan MAP II) yang hasil performancenya masih dibawah hasil performance dari CDI standard. 2. Penggunaan programmable CDI pada MAP III dapat menghasilkan performance mesin yang lebih baik dari pada CDI programmable pada MAP I, MAP II dan juga CDI standard.
Daftar Pustaka [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]
Bandem Adnyana, Ir, MErg, Bahan Bakar Dan Teknik Pembakaran Bahan Bakar, Hand Out Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Udayana, Bali, 2004. Bronze, Yamaha Technical Academy, 2004. Hadi Suganda, Ir, Pedoman Perawatan Sepeda Motor, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 2004. Mengenal Cara Kerja Mesin Empat Langkah, (http://ratmotorsport,wordpress.com: 14/3/2012 01:10 WITA ) Prof. Dipl. Ing. Nakoela Soenarto, Motor Serba Guna, PT Pradnya Paramitha, 2002. Sistem Pengapian CDI AC, (http://lh5.ggpht.com: 16/3/2012 11:40 WITA ) Rextor Technology Indonesia, Rextor Precise Your Timing, PT Rextor Technology Indonesia, 2012.
Prosiding KNEP IV 2013
•
ISSN 2338 - 414X
174
