Laporan Tugas Akhir
BAB V ANALISA AKHIR
Ada dua jenis analisa pokok pada bab ini yang didasari dari hasil pengujian Dynotest dan Uji Konsumsi Bahan Bakar Pada RPM Konstan untuk disain mesin yang telah diterapkan berdasarkan Metode High Performance Tuning kepada mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z tipe mesin 5TP 4-tak (Bore Up 180cc). Kedua jenis analisa pokok adalah : 1.
Analisa Laju Aliran Fluida
2.
Analisa Efisiensi dan Efektifitas Mesin
Perhitungan analisa bertumpu pada data yang telah didapat
dan
dikombinasi dengan keadaan mesin pada beberapa titik RPM, mulai dari RPM pada puncak Torsi, puncak Daya dan pada RPM 10000 untuk perhitungan analisa laju aliran fluida.
Universitas Mercubuana
165
Laporan Tugas Akhir
5.1. Laju Aliran Fluida
5.1.1. Ketentuan perbandingan rasio massa dan volume ideal antara bahan bakar dan udara, atau dapat disebut FAR (Fuel to Air Ratio) untuk bahan bakar Pertamax
a) Rasio FAR berdasarkan massa fluida (Massa) FAR Ideal
=
:
1 : 13
b) Rasio FAR berdasarkan volume fluida : (Volume) FAR Ideal = 1 BBM :
Udara
= 1 BBM :
Udara
= 1 BBM : = Keterangan
1
Udara :
: - Berat bahan bakar Pertamax
7457 =
740kg/
=
0,74 kg/lt
(Sumber : www.pertamina.com) - Berat Udara (kering, 20º, 1atm) =
0,00129 kg/lt
(kering, 20º, 1atm)
Universitas Mercubuana
166
Laporan Tugas Akhir
5.1.2. Laju aliran campuran bahan bakar dan udara (gas bakar) yang dapat dihisap oleh mesin :
Teoritical Gas flow (cc/menit)
=
Teoritical Fuel flow (cc/menit)
=
Keterangan
Volume Selinder (cc )
:
- CV -
:
x CV
Rumus hanya berlaku untuk bahan bakar PERTAMAX
Total Gas flow (cc/menit)
=
Total Air flow
Fuel flow + (Total fuel flow x 7457)
Keterangan :
=
Fuel flow + Total air flow
- Berat bahan bakar Pertamax =
0,74 kg/lt
- Berat Udara
0,00129 kg/lt
=
(kering, 20º, 1atm)
Data pada pengujian konsumsi bahan bakar pada RPM konstan menunjukan bahwa laju konsumsi bahan bakar pada 10000 RPM untuk mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z tipe mesin 5TP 4-tak (Bore Up 180cc), adalah
=
117 cc/menit.
a.
=
117 cc/menit pada 10000 rpm
=
7,02 lt/jam
=
5,194 kg/jam
=
11,45 lb/jam (PPH) pada 10000 rpm
Fuel flow
Universitas Mercubuana
167
Laporan Tugas Akhir
b. Teoritical Gas flow =
x CV
=
c.
x 180 cc
=
5000 x 180
Teoritical Gas flow
=
900000 cc/menit pada 10000 rpm
Total gas flow
=
Fuel flow + Total Air flow
=
117 + (Fuel flow x AFR volume)
=
117 + (117 x 7457)
=
872586 cc/menit pada 10000 rpm
Total gas flow
5.2. Analisa Efisiensi dan Efektifitas Mesin 5.2.1. Efisiensi Mesin a.
Efisiensi Volumetrik (VE)
VE =
(x 100%)
= = VE =
Universitas Mercubuana
0,96954 ± 97 % pada 10000 rpm
168
Laporan Tugas Akhir
b.
Efisiensi Thermal (TE) Efisiensi Thermal adalah perhitungan yang membandingkan nilai energi total dari konsumsi bahan bakar terhadap daya yang dihasilkan oleh mesin, yang dinyatakan dengan besaran persentase nilai energi bahanbakar yang terkonversi menjadi energi kinetik. Perhitungan daya (Horsepower) yang digunakan adalah Fly Wheel Horse Power atau engine BHP, data Dynotest menunjukan
grafik
daya
pada
roda
kendaraan
Wheel
Horsepower (WHP), maka untuk mendapatkan data daya yang dihasilkan mesin sebelum mengalami kerugian (losses) akibat dari sistem transmisi adalah
:
BHP pada 10000rpm =
BHP
TE
=
17 hp / 0,74
=
± 23 hp pada 10000 rpm
=
*(sumber : http://www.epi-eng.com) Keterangan :
- TE
:
Efisiensi thermal x 100%
- PPH :
Pound per Hour
- BTU :
British Thermal Unit
- Petrol Energy =
Fuel flow =
Universitas Mercubuana
19000 (BTU/lb)
117 cc/menit pada 10000 rpm 169
Laporan Tugas Akhir
=
7020 cc/jam Berat jenis Pertamax = 0,74 kg/lt
=
7,02 lt/jam x 0,74 kg/lt
=
5,194 kg/jam
Fuel flow =
11,45 lbs/h (PPH)
TE =
=
=
=
=
TE
=
0,269 x (100%)
=
± 27 % pada 10000 rpm
Universitas Mercubuana
170
Laporan Tugas Akhir
c.
Brake Specific Fuel Consumption (BSFC) BSFC pada 10000 rpm
=
*(sumber : http://www.epi-eng.com) =
BSFC
=
0,497 lb/hp-h
=
0,225 kg/hp-h
=
304 cc/hp-h pada 10000 rpm
5.2.2. Efektifitas Mesin a. Brake Mean Effective Pressure (BMEP), adalah tekanan ratarata yang diberikan terhadap piston saat bergerak dari TMA ke TMB pada saat langkah usaha. BMEP (psi)
=
*(sumber : http://www.epi-eng.com) Keterangan :
-Torsi pada Fly Wheel = 12,2 ft-lbs pada 9100 rpm
(Perhitungan torsi pada fly wheel dapat dilihat pada subbab 4.1.) 1.
Nilai BMEP pada mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z tipe mesin 5TP 4-tak (180cc) dengan penerapan metode High Performance Tuning yang dilakukan oleh penulis :
BMEP (psi)
Universitas Mercubuana
=
171
Laporan Tugas Akhir
= BMEP
2.
=
167,56 psi
Nilai BMEP pada mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z tipe mesin 5TP 4-tak 110cc standar pabrikan
BMEP (psi)
:
=
= BMEP
=
184,96 psi
b. Asumsi Kecepatan Maksimum Kendaraan Dengan hasil uji Dynotes yang menunjukan WHP, maka dapat menghitung asumsi kecepatan yang mampu dicapai oleh kendaraan
:
- Berat kendaraan
:
95 kg
- Berat pengendara
:
57 kg
- Berat total kendaraan
:
152 kg
Hp =
Weight x
*(sumber : http://www.ajdesigner.com) Keterangan :
Universitas Mercubuana
- Weight
:
Pound (lb)
- Velocity
:
Mile per Hour (Mph)
172
Laporan Tugas Akhir
19,45 Hp
=
152 kg x
19,45 Hp / 335.1lbs =
0.0580
=
= =
0,387
Velocity
=
0,387 x 234
Velocity
=
90.5 mph
Maka asumsi kecepatan maksimum yang mampu dicapai oleh sepeda motor Yamaha Jupiter Z tipe mesin (5TP 4-tak, Bore Up 180 cc) dengan penerapan metode High Performance Tuning, adalah
:
V
=
90,5 mph
V
=
145,64 kmh
c. Engine
Performance
keterangan
performa
Coefficient suatu
mesin
(EPC),
menyatakan
dengan
menguji
hubungan/perbandingan antara produksi daya dengan aliran gas bakar potensial. Sehingga dapat mengarahkan perbandingan prestasi dasar perhitungan lainnya (BMEP, BHP/cc) antara suatu mesin terhadap mesin lainnya.
Universitas Mercubuana
173
Laporan Tugas Akhir
EPC
=
Keterangan:
- Peak Power
: MaksimumHorsepower
- Displacement :Volume total selinder (
)
*(sumber : http://www.epi-eng.com) EPC
=
= EPC
=
0,394
5.3. Perbandingan Engine Performance Coefficient (EPC) a. Nilai EPC pada mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z tipe mesin 5TP 4-tak (180cc) dengan penerapan metode High Performance Tuning yang dilakukan oleh penulis BHP maksimum =
26,2 hp pada 12100 rpm
Displacement
=
180 cc
=
10,98 ci
=
0.394
EPC
:
b. Nilai EPC pada mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z standar pabrikan
:
BHP maksimum =
10,6 hp pada 7253 rpm
Displacement
=
110 cc
=
6,71 ci
Universitas Mercubuana
174
Laporan Tugas Akhir
EPC
=
= EPC
=
0,435
c. Nilai EPC pada mesin sepeda motor Honda Tiger standar pabrikan: BHP maksimum =
Displacement
EPC
16,7 PS / 8.500 RPM
=
19 Bhp
=
200 cc
=
12,2 ci
=
= EPC
Universitas Mercubuana
=
0,366
175
Laporan Tugas Akhir
5.4. Tabel Perbandingan Data perbandingan antara mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z 5TP 4-tak 110cc standar pabrikan dengan mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z 5TP 4-tak 180cc yang diterapkan metode High Performance Tuning.
5.4.1. Perbandingan Mesin 110cc Standar
180cc High Performance Tuning
Kecepatan Gas (GS)
68,3 m/s @5000 rpm
87,7 m/s @9000 rpm
Bore/Stroke
0,94
1,2
Rasio Kompresi (CR)
9,3 : 1
11 : 1
Rasio Luas Inlet Valve/ Exhaust Valve
1 : 0,75
1 : 0,87
Volume Selinder (cc)/Luas Inlet Valve ( )
26,47 : 1
25,46 : 1
Diameter Karburator
17mm
28mm
Panjang Pipa Exhaust Header
45cm
30cm
Tekanan Pegas Katup
30,5 kgf
48,5 kgf
@18,6mm
Universitas Mercubuana
176
Laporan Tugas Akhir
5.4.2. Perbandingan Performa 110cc Standar
180cc High Performance Tuning
RPM Maksimum
10000
14000
Daya Maksimum
10,6 BHP @7253 rpm
26,2 bhp @12100 rpm
Torsi Maksimum
8,23 ft-lbs @5350
12,2 ft-lbs @9100
Kecepatan Maksimum
110 km/jam
143 km/jam
10,377
6,87
5000-8000 rpm
9000-12500 rpm
(w = 160kg) Volume Selinder/BHP (cc/BHP) Rentang Power Band
5.4.3. Perbandingan Efisiensi Dan Efektifitas
110cc Standar
304 cc/hp-h @10000 rpm
BSFC BMEP
180cc High Performance Tuning
184,96 psi
167,56 psi
Efisiensi Volumetrik
± 97 % pada 10000 rpm
Efisiensi Thermal
± 27 % pada 10000 rpm
Engine Performance Coefficient (EPC)
0,435
0.394
Power to Weight Ratio
0,06625 hp/kg
0,16375 hp/kg
Universitas Mercubuana
177
Laporan Tugas Akhir
5.5. Persentase Hasil Peningkatan Daya Maksimum Pada Mesin Sepeda Motor Yamaha Jupiter Z Dengan Penerapan Metode High Performance Tuning
Performa pada mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z dengan metode High Performance Tuning mengalami peningkatan Daya maksimum sebesar 51% , hal ini diperoleh melalui perhitungan sebagai berikut :
Volume selinder standar
=
110cc
Peningkatan volume selinder
=
180cc
Secara persentase terjadi peningkatan volume sebanyak 64%, maka dengan metode perhitungan disain mesin yang sama diasumsikan terjadi peningkatan persentase Daya maksimum yang sama pada mesin
:
Daya maksimum mesin Yamaha Jupiter Z standar 110cc : =
10,6 BHP
Maka apabila volume selinder dinaikan 64% menjadi 180cc, Daya maksimum menjadi : =
10,6 + (10,6 x 64%)
=
17,4 BHP
Daya maksimum mesin sepeda motor Yamaha Jupiter Z dengan penerapan metode High Performance Tuning adalah
:
26,2 BHP
Universitas Mercubuana
178
Laporan Tugas Akhir
Terjadi peningkatan Daya maksimum dari 17,4
26,2 BHP
Peningkatan Daya maksimum sebesar =
8,8 BHP
Persentase peningkatan Daya Maksimum =
51%.
Universitas Mercubuana
179
