LAPORAN TUGAS AKHIR
ANALISA UNJUK KERJA MESIN BENSIN SUZUKI ST 100 (970 CC) MENGGUNAKAN KOIL STANDAR DAN KOIL TEGANGAN TINGGI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin
Di susun oleh :
HERRY PURWANTO 01302 - 027
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008
i
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA UNJUK KERJA MESIN BENSIN SUZUKI ST 100 (970 cc) MENGGUNAKAN KOIL STANDAR DAN KOIL TEGANGAN TINGGI
Disetujui dan diterima oleh :
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Dr. Mardani ali Sera, M. Eng)
(Ir.Ariosuko DH)
Koordinator Tugas Akhir
(Nanang Ruhiyat, ST. MT)
i
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama
: Herry Purwanto
NIM
: 01302-027
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknologi Industri
Menyatakan dengan ini sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul “ANALISA UNJUK KERJA MESIN BENSIN SUZUKI ST 100 (970 cc) MNGGUNAKAN KOIL STANDAR DAN KOIL TEGANGAN TINGGI ” merupakan hasil pemikiran serta karya sendiri, Tidak dibuat oleh pihak lain atau mengcopy tugas akhir orang lain, Kecuali kutipan-kutipan sebagai referensi yang telah disebutkan sumbernya.
Jakarta, September 2007
Herry Purwanto
ii
ABSTRAK
Dalam menghadapi persaingan dibidang otomotif yang semakin ketat diantara produsen otomotif di Indonesia, maka dituntut adanya inovasi-inovasi yang dilakukan untuk dapat meningkatkan kinerja kemampuan mesin. Untuk mengetahui karakteristik dan kemampuan mesin maka dilakukan serangkaian pengujian dengan menggunakan koil standar dan koil tegangan tinggi. Dalam pengujian ini terdapat beberapa parameter yang diperhatikan, yaitu : torsi, daya poros, laju konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik, efisiensi thermal. Penelitian dilakukan pada putaran poros 1000 rpm sampai 2250 rpm. Pengukuran dilakukan terhadap konsumsi bahan bakar, beban, putaran dan laju alir masing-masing dengan alat ukur neraca beban, tacho meter, fuel gauge, stop watch dan thermometer, sedangkan peralatan pengujian yang digunakan adalah motor bensin Suzuki ST 100 970 cc. Dari hasil penelitian menunjukan pemakain koil tegangan tinggi dapat meningkatkan unjuk kerja dari mesin. Torsi yang dihasilkan koil tegangan tinggi memiliki torsi yang lebih besar 18,6 % dari koil standar, pada 1500 sampai 2250 rpm. Daya poros yang dihasilkan koil tegangan tinggi meningkat pada putaran tinggi sebesar 19,9 %, serta konsumsi bahan bakar spesifik yang lebih irit 1,7 % dan efisiensi thermal sebesar 6,7 %.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT segala berkat dan rahmatnya yang telah memberikan nikmat sehat wal’ afiat selama penyusunan dan selesainya tugas akhir ini. Dengan judul “Analisa kinerja mesin Suzuki ST 100 menggunakan busi standar Vs busi empat elektroda”. Penulisan
tugas
akhir
ini
untuk
melengkapi
persyaratan
dalam
menyelesaikan program pendidikan sarjana Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Ir. Yuriadi, Msc. Selaku Dekan FTI. 2. Bapak DR. Mardani Ali Sera, M.Eng. selaku dosen pembimbing I, Dan Bapak Ir. Ariosuko DH selaku pembimbing II yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan tugas akhir ini. 3. Bapak Nanang Ruhiyat. ST. selaku koordinator tugas akhir. 4. Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknologi Industri, khususnya di Jurusan Teknik Mesin Mercu Buana, yang telah memberikan ilmunya dalam menjalani perkuliahan dan memberikan semangat sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. 5. Bapak Ir. Kurniadi, selaku ketua Lab Mesin ITI-Serpong.
iv
6. Sdr. Arief Ridwan, selaku pembimbing dalam melakukan pengujian di Lab Mesin ITI-Serpong. 7. Kedua orang tua dan segenap anggota keluarga yang telah memberikan dorongan, semangat,motivasi dan do’a yang selalu mengiringi disetiap langkahku, serta dukungan moril maupun materil dalam pelaksanaan dan penyusunan tugas akhir ini. 8. Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Mercu Buana, khususnya angkatan 2002 yang telah memberikan semangat. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu yang sudah memberikan motivasi, dorongan semangat dan membantu untuk mencapai ini semua. Penulis juga menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini banyak terdapat kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan masukan-masukan dan kritik saran yang membantu penulis agar dikemudian hari penulis dapat membuat makalah-makalah yang lebih baik. Penulis berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa khusnya fakultas teknik jurusan mesin.
Jakarta, 13 September 2007 Penulis
Herry Purwanto
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... ii ABSTRAK ............................................................................................................ iii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi DAFTAR TABEL .................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi DAFTAR SIMBOL ............................................................................................. xiii
BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ......................................................................... 1 1.2. Tujuan Penelitian ...................................................................... 2 1.3. Metode Penelitian ..................................................................... 3 1.4. Pembatasan Masalah ................................................................ 3 1.5. Sistematika Penulisan ............................................................... 3
BAB II
LANDASAN TEORI ...................................................................... 5 2.1. Prinsip Kerja Motor Bensin ...................................................... 5 2.2. Bagian-bagian dari Motor Bensin ............................................ 9 2.3. Siklus Ideal ............................................................................. 14 2.4. Sistem Pengapian ................................................................... 15
vi
2.5. Pengaruh Koil Pada Prestasi Mesin ....................................... 17 2.6. Parameter Pengujian ............................................................... 19 2.6.1. Momen Torsi ............................................................... 20 2.6.2. Daya Poros Efektif ...................................................... 20 2.6.3. Konsumsi Bahan Bakar ............................................... 21 2.6.4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ................................ 21 2.6.5. Efisiensi Thermal ........................................................ 22
BAB III
PENGUJIAN MESIN ................................................................... 23 3.1. Alat-alat Pengujian ................................................................. 23 3.2. Batasan Pengujian ................................................................. 26 3.3. Prosedur Pengujian ................................................................. 28 3.3.1. Persiapan Pengujian ..................................................... 29 3.3.2. Cara Menghidupkan Mesin .......................................... 30 3.3.3. Prosedur Pengambilan Data ......................................... 31 3.3.4. Prosedur Mematikan Mesin ......................................... 32 3.3.5. Instalasi Pengujian Mesin ............................................ 33
BAB IV
PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN ........................................ 34 4.1. Data Hasil Pengujian .............................................................. 34 4.2. Perhitungan Hasil Pengujian .................................................. 34 4.2.1. Data Pengujian Menggunakan Koil Standar ................ 35 4.2.2. Momen Torsi ............................................................... 36
vii
4.2.3. Daya Poros Efektif ....................................................... 36 4.2.4. Konsumsi Bahan Bakar ............................................... 37 4.2.5. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ................................ 37 4.2.6. Efisiensi Thermal ......................................................... 38 4.2.7. Data Pengujian Menggunakan Koil Tegangan Tinggi 39 4.2.8. Momen Torsi ............................................................... 40 4.2.9. Daya Poros Efektif ....................................................... 40 4.2.10. Konsumsi Bahan Bakar ............................................. 41 4.2.11. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik .............................. 41 4.2.12. Efisiensi Thermal ....................................................... 42 4.3. Analisa Data Hasil Perhitungan ............................................. 43 4.3.1. Torsi ............................................................................. 43 4.3.2. Daya poros ................................................................... 44 4.3.3. Konsumsi Bahan Bakar ............................................... 45 4.3.4. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ................................. 46 4.3.5. Efisiensi Thermal ......................................................... 48
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 50 5.1. Kesimpulan ............................................................................. 50 5.2. Saran ....................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Pengujian Koil Standar ............................................................... 35 Tabel 4.2. Data Hasil Perhitungan Koil Standar .................................................. 38 Tabel 4.3. Data Pengujian Koil Tegangan Tinggi ................................................ 39 Tabel 4.4. Data Hasil Perhitungan Koil Tegangan tinggi .................................... 42
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Koil ................................................................................................... 1 Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Bensin Empat Langkah ................................ 8 Gambar 2.2. Blok Silinder Sebuah Motor .......................................................... 10 Gambar 2.3. Poros Engkol ................................................................................. 10 Gambar 2.4. Piston .............................................................................................. 11 Gambar 2.5. Ring Pada Piston ............................................................................ 12 Gambar 2.6. Batang Penggerak ........................................................................... 13 Gambar 2.7. Siklus Ideal .................................................................................... 14 Gambar 2.8. Bagian-bagian Dari system pengapian .......................................... 15 Gambar 2.9. Skema System Penyalaan Konvensional ....................................... 16 Gambar 2.10. Penampang Koil Penyalaan ............................................................ 19 Gambar 2.11. Koil Penyalaan ............................................................................... 19 Gambar 3.1. Instrumen Pada Pengujian .............................................................. 24 Gambar 3.2. Tachometer ..................................................................................... 24 Gambar 3.3. Dynamometer ................................................................................. 25 Gambar 3.4. Gelas Ukur ...................................................................................... 25 Gambar 3.5. Stop Watch ..................................................................................... 26 Gambar 3.6. Diagram Alir Pengujian Koil Standar dan Koil Tegangan Tinggi 28 Gambar 3.7. Skema Instalasi Pengujian Mesin .................................................. 33 Gambar 4.1. Grafik Torsi Terhadap Putaran ...................................................... 43
x
Gambar 4.2. Grafik Daya Poros Terhadap Putaran ............................................ 44 Gambar 4.3. Grafik Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran ........................ 45 Gambar 4.4. Grafik Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran .......... 47 Gambar 4.5. Grafik Efisiensi Thermal Terhadap Putaran .................................. 48
xi
DAFTAR SIMBOL
f
Gaya bekerja pada setiap detik
N
FT
Gaya tangensial
N
g
percepatan gravitasi
m/s2
LHV
Nilai kalor bawah bahan bakar
kJ/kg
m
Berat beban pada neraca beban
kg/cm2
Mf
Konsumsi bahan bakar
kg/jam
MT
Momen Torsi
Nm
Ne
Daya poros efektif
Nm/dtk
Pb
Masa jenis bahan bakar
g/cm3
r
Panjang lengan
m
SFC
Konsumsi bahan bakar spesifik
kg/jam.kW
t
Waktu
s
tb
Waktu pemakaian bahan bakar
dtk
Vb
Volume konsumsi bahan bakar
ml
hth
Efisiensi Thermal
%
xii
Pendahuluan
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkembangan dunia dewasa ini khususnya dunia otomotif sedang mengarah ke arah penghematan energi terutama minyak bumi, oleh karena itu di butuhkan mesin-mesin yang efisien dan ekonomis tanpa melupakan daya yang dihasilkan. Untuk memenuhi kinerja mesin seperti yang telah disebutkan diatas, maka dicari jalan keluar dengan merancang mesin-mesin otomotif dengan kemampuan daya mesin yang lebih besar tanpa menambah jumlah silinder atau volumenya serta konsumsi bahan bakar yang lebih ekonomis. Salah satu cara yang dapat dipergunakan adalah dengan menggunakan “Koil Tegangan Tinggi”. Koil ini mempunyai lilitan lebih banyak di bandingkan dengan koil standar.
Gambar 1.1. Koil Koil pembakaran adalah suatu alat yang berfungsi membangkitkan arus listrik tegangan tinggi untuk di berikan kepada busi. Koil pembakaran terdiri dari inti,
Tugas Akhir
1
Pendahuluan kumparan primer dan kumparan sekunder. Kumparan primer terbuat dari gulungan kawat kasar sedangkan kumparan sekunder terbuat dari gulungan kawat halus. Isolasi kertas di pasangkan di antara kumparan sekunder dan kumparan primer. Kumparan sekunder di gulung pada inti koil yang terbuat dari lempengan baja dengan permeabilitas yang tinggi, sedangkan kumparan primer di gulungkan di luar kumparan sekunder. Untuk dapat membuktikan bahwa koil tegangan tinggi memiliki pengaruh seperti diatas, maka penulis mencoba mengujinya pada motor bensin empat langkah. Dalam pengujian ini dipergunakan mesin Suzuki ST-100(970 cc) pada fasilitas motor bakar yang dimiliki oleh Laboratorium Pengujian Mesin, Institut Teknologi Indonesia-Serpong.
1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa hasil uji unjuk kerja motor bansin empat langkah dengan koil standar serta membandingkan dengan hasil uji dengan menggunakan koil tegangan tinggi. Dengan mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin, maka dapat diperkirakan pengaruh pemakaiannya terhadap unjuk kerjanya.
1.3 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang digunakan adalah metode yang sederhana untuk memudahkan penyusunan konsep penulisan. Adapun metode tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut :
Tugas Akhir
2
Pendahuluan Ø Literatur / study pustaka : Yaitu metode yang di lakukan dengan cara mengambil referensi dari beberapa buku yang dapat menunjang penulisan tugas akhir ini. Ø Study lapangan : Yaitu dengan cara pengujian langsung menggunakan koil standar dan koil tegangan tinggi yang di lakukan penulis di laboratorium prestasi mesin ITI. Ø Study komparatif : Yaitu dengan mengumpulkan data dan menghitung data hasil pengujian. Dan membandingkan data hasil pengujian tersebut, sehingga dapat diambil kesimpulan.
1.4 Pembatasan Masalah Masalah hanya dibatasi pada perbandingan unjuk kerja motor bensin empat langkah dengan menggunakan koil standar dibandingkan dengan menggunakan koil tegangan tinggi. Parameter unjuk kerja yang diamati meliputi : -
Daya Poros
-
Momen Torsi
-
Pemakaian Bahan Bakar
-
Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
-
Effisiensi Thermal
1.5 Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini terdiri dari enam bab yang masing-masing membahas :
BAB I. PENDAHULUAN
Tugas Akhir
3
Pendahuluan Bab ini berisi penjelasan latar belakang yang menjadi dasar dari pemikiran penulis mengambil materi tugas akhir, tujuan penelitian, metodologi penelitian, batasan masalah serta sistematika penulisan.
BAB II. LANDASAN TEORI Bab ini berisi teori dasar dan persamaan yang dipergunakan dalam menganalisa unjuk kerja motor bakar, bagian-bagian motor bensin, siklus ideal, system penyalaan, parameter pengujian prestasi mesin.
BAB III. PENGUJIAN MESIN Pada bab ini menjelaskan tentang peralatan pengujian, instalasi pengujian, prosedur pengujian dan pelaksanaan pengujian.
BAB IV. PENGOLAHAN DAN PERHITUNGAN DATA Bab ini berisikan contoh perhitungan data dan analisa dari data pengujian yang telah dilakukan.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang keimpulan dan saran dari keseluruhan makalah tugas akhir ini.
Tugas Akhir
4
Landasan Teori
BAB II LANDASAN TEORI
Motor bensin merupakan motor penggerak yang banyak digunakan untuk menggerakan mobil-mobil di jalan raya. Motor bakar merupakan suatu mesin yang mengubah energi panas menjadi suatu tenaga penggerak. Tenaga yang dihasilkan digunakan untuk menggerakan piston yang dihubungkan dengan poros engkol. Apabila tenaga yang digunakan untuk menggerakan motor tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar yang terjadi didalam motor itu sendiri maka motor tersebut termasuk motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine). Selain motor bensin yang termasuk motor pembakaran dalam adalah motor diesel.
2.1. Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah Pada umumnya mesin mobil dan sepeda motor mempergunakan mesin empat langkah, dimana setiap proses pembakaran terjadi pada empat langkah gerakan piston atau dua kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan katup keluar terbuka dan tertutup tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB. Piston bergerak di dalam silinder diantara bagian atas silinder dan bagian bawah silinder. Panjang atau jarak gerak piston dari TMA sampai TMB disebut panjang langkah piston atau stroke.
Tugas Akhir
5
Landasan Teori Campuran udara dan bensin yang berasal dari karburator dihisap kedalam silinder oleh piston. Campuran ini kemudian dikompresikan ke TMA, sehingga mengakibatkan naiknya temperatur dan tekanan. Bersamaan dengan itu busi memercikan bunga api listrik yang mengakibatkan terjadinya proses pembakaran di dalam silinder (ruang bakar). Dengan terjadinya pembakaran maka tekanan dan temperatur semakin meningkat sehingga piston akan terdorong ke bawah akibat tekanan yang tinggi. Untuk lebih jelasnya, maka langkah kerja motor bensin empat langkah adalah sebagai berikut :
1. Langkah Isap Langkah ini di mulai ketika piston bergerak dari TMA, dimana katup masuk mulai membuka dan katup buang tertutup sehingga campuran bahan bakar dan udara yang telah di campur di dalam karburator masuk dan di hisap ke dalam silinder. Pada saat piston berada di TMB, katup masuk akan tertutup.
2. Langkah Kompresi (Compression Stroke) Langkah ini di mulai pada saat piston bergerak dari TMB menuju TMA, katup masuk dan katup buang tertutup, sehingga campuran udara dan bahan bakar yang telah di hisap ke dalam silinder mesin tidak dapat keluar pada saat di tekan oleh piston. Langkah ini menyebabkan tekanan dan temperatur akan naik.
Beberapa saat sebelum piston mencapai TMA, tekanan dan temperatur yang telah tinggi di bakar dengan percikan bunga api listrik dari busi.
Tugas Akhir
6
Landasan Teori 3. Langkah Kerja (Expansion Stroke) Gas hasil pembakaran dari langkah kompresi yang mempunyai tekanan dan temperatur tinggi akan mengembang dan mendorong dengan kuat piston menuju TMB. Pada saat ini, pertama kali tenaga panas di ubah menjadi tenaga mekanis. Tenaga ini kemudian diteruskan melalui batang torak dan poros engkol untuk di ubah menjadi gerak putar. Pada langkah ini katup masuk dan katup buang dalam keadaan tertutup.
4. Langkah Pembuangan (Exhaust Stroke) Langkah ini merupakan langkah akhir dari kerja motor bensin empat langkah, dimana piston bergerak dari TMB menuju TMA. Pada langkah ini katup buang dalam keadaan terbuka, sehingga sisa pembakaran terdorong keluar dari ruang pembakaran. Dengan terbuangnya gas hasil sisa pembakaran, maka motor bensin empat langkah ini telah mengalami satu siklus kerja. Proses pembakaran pada motor bensin empat langkah berlangsung pada volume konstan. Berikut gambar langkah kerja motor bensin empat langkah :
Ga mb ar
Tugas Akhir
7
Landasan Teori 2.1. Langkah Kerja Motor Bensin Empat Langkah
a. Langkah isap. Katup isap membuka, katup buang menutup. Piston bergerak turun. Gas baru hasil pencampuran bahan bakar dan udara masuk keruang silinder motor. b. Langkah kompresi. Kedua katup menutup, Piston bergerak naik. Tekanan gas dalam silinder naik. c. Langkah usaha. Kedua katup menutup. Piston bergerak turun akibat ledakan pembakaran gas dalam silinder. d. Langkah buang. Katup isap menutup, katup buang membuka, piston bergerak naik. Gas bekas pembakaran keluar melalui lubang buang.
2.2. Bagian-bagian dari Motor Bensin 2.2.1. Blok Silinder dsn Silindernya Blok silinder merupakan komponen yang sangat penting karena pada blok silinder tersebut dipasang berbagai komponen lainnya. Beberapa komponen yang dipasang pada blok silinder antara lain pompa bensin, katup, karburator, pompa oli, dan sebagainya. Blok silinder dibuat dari bahan khusus, karena blok silinder harus kuat terhadap panas dan goncangan akibat arus bolak-balik piston dan gerak putar poros engkol. Biasanya blok silinder dibuat dari besi tuang, namun ada juga yang terbuat dari paduan alumunium untuk memperingan bobot dari motor. Sebagai
Tugas Akhir
8
Landasan Teori pendingin, blok silinder diberi mantel pendingin (water kacket) yang bersirkulasi disekitar silinder.
Susunan
silinder
motor
ada
bermacam-macam
pertimbangan
untuk
menentukan susunan silinder umumnya adalah tempat, getaran dan efisiensi tenaga motor. Pada kepala silinder terdapat gasket yang berfungsi sebagai perapat antara blok silinder dan kepala silinder, keduanya diikat dengan baut tanam. Gasket kepala silinder harus kuat terhadap tekanan pengerasan kepala silinder, suhu dan tekanan yang tinggi. Gasket yang rusak akan mengakibatkan kebocoran sehingga menyebabkan kebocoran kompresi. Pada kepala silinder terdapat katup-katup dan mekanismenya.
Gambar 2.2. Blok Silinder
2.2.2. Poros Engkol
Tugas Akhir
9
Landasan Teori Hasil dari pembakaran bahan bakar antara lain adalah tenaga dorong yang menggerakan piston ke titik mati bawah. Poros engkol dihubungkan dengan batang penggerak. Gerakan piston tersebut adalah gerak lurus bolak-balik. Poros engkol dihubungkan dengan batang penggerak . Agar gerak lurus tersebut dapat dimanfaatkan, maka gerak tersebut diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol.
Gambar 2.3. Poros Engkol
2.2.3. Piston Piston bergerak bolak-balik didalam silinder, berfungsi untuk menghisap dan membuang sisa pembakaran. Disamping itu menerima tekanan akibat ledakan pembakaran piston juga menerima panas yang tinggi. Pada waktu langkah isap piston mengalami perubahan temperature akibat gas baru yang diisap. Untuk itu piston harus tahan terhadap tekanan, panas yang tinggi dan temperature yang berubah-ubah. Piston juga perlu didinginkan dengan cara mengalirkan oli ke piston melalui saluran batang penggerak. Pendingin piston bertujuan untuk mengurangi pemuaian.
Tugas Akhir
10
Landasan Teori
Gambar 2.4. Piston
2.2.4. Ring Piston Ring piston pada motor bensin ada dua macam yaitu ring kompresi dan ring oli. Fungsi dari ring kompresi adalah sebagai perapat agar kompresi tidak bocor keruang engkol. Ring oli berbeda dengan ring kompresi. Ring oli berlubang pada sisinya. Ring oli berfungsi untuk mengikis kelebihan oli pada dinding silinder.
Tugas Akhir
11
Landasan Teori
Gambar 2.5. Ring pada Piston
2.2.5. Katup Katup berfungsi untuk membuka dan menutup aliran bahan bakar dan sisa pembakaran dari dalam silinder. Ada dua macam katup yaitu katup masuk dan katup buang. Katup dibuat dari bahan khusus yang tahan karat dan mampu menerima panas yang tinggi. Katup harus selalu disetel dengan benar karena pengaruh celah katup terhadap tenaga yang dihasilkan oleh motor sangat besar.
2.2.6. Batang Penggerak Batang Penggerak berhubungan dengan piston keporos engkol. Batang penggerak memindahkan gaya piston dan memutar poros engkol. Ketika berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerak bolak-balik piston kedalam gerakan putar dari poros engkol.
Tugas Akhir
12
Landasan Teori
Gambar 2.6. Batang Torak
2.3. Siklus Ideal Pada proses thermodinamika dalam motor bakar, semakin ideal suatu keadaan semakin
mudah
dianalisa,
karena untuk
mempermudah
analisa
dilakukan
penyederhanaan yang diusahakan agar tidak terlalu menyimpang jauh dari keadaan yang sebenarnya.
Tugas Akhir
13
Landasan Teori
Gambar 2.7. Siklus Ideal
Proses dari siklus pada diagram P vs V adalah sebagai berikut : 0–1
Langkah isap dengan proses tekanan konstan (isobarik).
1–2
Langkah kompresi yang berlangsung secara isentropis dimana tekanan dan temperature meningkat secara tajam.
2–3
Proses pembakaran pada volume konstan yang dianggap sebagai pemasukan (q in) pada volume konstan (isovolume).
3–4
Langkah kerja terjadi secara isentropis.
4–1
Proses pembuangan (q out) yang dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan (isovolume).
Tugas Akhir
14
Landasan Teori 1–0
Langkah buang dengan proses tekanan konstan (isobarik). Siklus ini berlangsung dengan fluida kerja yang sama, dimana setelah gas hasil sisa pembakaran dibuang, maka akan masuk sejumlah fluida kerja yang sama.
2.4. Sistem Penyalaan Sistem penyalaan yang digunakan pada mesin Suzuki ST-100 adalah pengapian konvensional yang terdiri dari sebuah baterai, kontak penyalaan, distributor (termasuk didalamnya pemutus arus, kam, kondensor, rotor dan alat pengukur saat penyalaan), busi, kabel busi, dan koil.
Gambar 2.8. Bagian-Bagian Sistem Penyalaan
Baterai sebagai sumber tegangan mempunyai tegangan 12 volt. Saat pengaliran arus ini diatur oleh pemutus arus dan untuk setiap businya diatur oleh gerakan rotor dari distributor. Skema system penyalaan ini dapat dilihat pada gambar 2.8.
Tugas Akhir
15
Landasan Teori Kam berputar bersama-sama dengan rotor, bertugas untuk membuka dan menutup pemutus arus. Kecepatan putarannya pada mesin dua langkah sama dengan kecepatan putaran poros engkol, sedangkan pada mesin empat langkah sama dengan setengah putaran poros engkol.
Gambar 2.9. Skema Sistem Penyalaan Konvensional
Pada saat pemutus arus menutup, arus primer mengalir dari baterai melalui pemutus arus kekumparan primer koil. Mula-mula arus mengalir dengan cepat, kemudia gaya electromotor dari kumparan primer menentang laju aliran arus yang
Tugas Akhir
16
Landasan Teori menyebabkan melambatnya aliran arus dan juga memperlambat kenaikan kekuatan medan magnet itu sendiri. Pada saat arus mengalir melalui kumparan primer akan terbentuk medan magnet yang memotong dan menginduksi tegangan pada kumparan sekunder. Disini dibutuhkan suatu interval waktu untuk mencapai arus dan kuat medan magnet yang maksimum. Selama interval waktu ini, rotor berputar mencapai terminal busi. Pada saat arus primer mencapai maksimum, maka pemutus aruspun membuka. Terbukanya rangkaian primer mengakibatkan baterai tidak lagi mengalirkan arus melalui kumparan primer dan medan magnet pun menurun dengan tiba-tiba. Hal ini mungkin terjadi berkat adanya kondensor yang mampu menyerap arus pada kumparan primer. Penurunan medan magnet yang tiba-tiba mengakibatkan induksi tegangan yang tinggi pada kumparan sekunder. Setelah mengatasi tahanan dari celah kerenggangan busi, tegangan tinggi ini akan menghasilkan loncatan api pada elektroda busi. Loncatan bunga api pada busi berlangsung dalam waktu yang sangat singkat sekali ± 0,001 detik dan terjadi pada 0,0001 detik setelah pemutus arus membuka.
2.5. Pengaruh Koil Pada Prestasi Mesin Baterai sebagai sumber tegangan mempunyai tegangan 12 volt. Tegangan rendah ini dapat di tingkatkan menjadi tegangan tinggi dengan mengalirkan arus listriknya ke dalam sebuah lilitan induksi (koil).
Tugas Akhir
17
Landasan Teori Tegangan penyalaan dihasilkan dari tegangan rendah 12 volt yang ditingkatkan mencapai 15.000 – 20.000 volt untuk koil standar dan 40.000 – 50.000 volt untuk koil tegangan tinggi. Peningkatan tegangan ini dilakukan oleh koil penyalaan agar terjadi loncatan api listrik pada busi. Akibat dari tingginya tegangan yang di hasilkan oleh koil tegangan tinggi yaitu : 1. Mesin mobil menjadi lebih mudah untuk di hidupkan dengan menggunakan koil tegangan tinggi. 2. Meningkatkan tegangan yang dihasilkan. 3. Percikan api pada busi lebih besar. 4. Pembakaran menjadi lebih sempurna. 5. Dapat meningkatkan performa mesin mobil.
Koil penyalaan terdiri dari dua bagian yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder seperti terlihat pada gambar 2.9. Tegangan yang dihasilkan kurang lebih sebanding dengan perbandingan lilitan antara kumparan primer dan sekunder. Perbandingan kumparan primer dan sekunder ini pada umumnya berkisar antara 100 – 130 untuk koil standar. Koil tegangan tinggi mempunyai perbandingan yang lebih tinggi, yaitu antara 200 – 250 dengan kumpran primer yang lebih kecil.
Tugas Akhir
18
Landasan Teori
Gambar 2.10. Penampang Koil Penyalaan
Gambar 2.11. Koil Penyalaan
Koil standar pada umumnya mempunyai harga induksi kumparan primer antara 4 – 6 mili-Henry serta mempunyai nilai konstanta induksi RL yang tinggi, sehingga akan membutuhkan waktu yang relatif cukup lama dalam mencapai titk jenuhnya. Koil standar menghasilkan energi 15 – 25 mili-watt-detik, sedangakan koil tegangan tinggi mempunyai harga induktansi
kumparan primer antara 1-1,5 mili-Henry yang mampu menghasilkan energi hingga 40 mili-watt-detik.
2.6. Parameter Pengujian Prestasi Mesin
Tugas Akhir
19
Landasan Teori Hasil uji unjuk kerja mesin bensin ST-100 (970 cc) dengan menggunakan koil standar dan dengan menggunakan koil tegangan tinggi ini merupakan hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium Pengujian Mesin Institut Teknologi Indonesia. Parameter unjuk kerja yang diamati terdiri dari :
2.6.1. Momen torsi Proses pembakaran didalam silinder akan menimbulkan tekanan terhadap torak. Akibat adanya tekanan ini torak akan merubah tekanan tersebut menjadi gaya. Gaya ini selanjutnya diteruskan ke batang torak yang nantinya akan mengakibatkan timbulnya tenaga putar yang disebut torsi. Torsi dapat dihitung dengan rumus : Rumus (1) : Mt = F x r
Nakoarla Soenarta & Soichi Furuhama (motor serba guna)
Dimana : Mt = Momen Torsi (Nm) F = Beban Dynamometer (N) r
= Lengan Dynamometer (m)
2.6.2. Daya Poros Efektif (Ne) Daya poros didapat dari pengukuran beban dynamometer dan putaran permenit dari poros engkol. Daya poros efektif dapat dihitung dengan rumus :
Tugas Akhir
20
Landasan Teori Rumus (2) : Ne = mt x
2 xπ x n 60
(Aris Munandar, hal : 32)
Dimana : Ne = Daya poros efektif (Nm/dtk) Mt = Momen torsi (Nm) n = Putarn mesin (rpm)
2.6.3. Konsumsi Bahan Bakar (FC) Konsumsi bahan bakar didefinisikan sebagai jumlah penggunaan bahan bakar persatuan waktu dalam Kg/jam, dapat digunakan dengan persamaan sebagai berikut : Rumus (3) : Mf =
Vb 3600 kg/jam x ρb x tb 1000
(Modul Praktikum Prestasi Mesin ITI)
Dimana : Mf = Konsumsi bahan bakar (kg/jam) Vb = Volume pemakaian bahan bakar (cm3) ρb = Massa jenis bahan bakar (gr/cm3) Tb = Waktu pemakaian bahan bakar (detik)
2.6.4. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) Konsumsi bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai perjam untuk menghasilkan setiap kW daya mesin. Persamaan SFC diperoleh dari hubungan berikut :
Tugas Akhir
21
Landasan Teori Rumus (4) : SFC =
FC Ne
(Aris Munandar, hal : 34)
Dimana : SFC = Konsumsi bahan bakar spesifik (Kg/jam.kW) Mf
= Konsumsi bahan bakar (Kg/jam)
Ne = Daya poros efektif (kW)
2.6.5. Efisiensi Thermal (ηth) Efisiensi thermal merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah energi bahan bakar yang diperlukan. Dihitung dengan rumus : Rumus (5) : ηth =
Ne x 3600 x 100 % FC x LHV
(Modul Praktikum Proses Produksi ITI)
Dimana : Ηth = Efisiensi thermal (%) Ne = Daya poros efektif (kW) FC = Konsumsi bahan bakar (Kg/jam) LHV = Nilai kalor bawah bahan bakar (42967 kJ/Kg)
Tugas Akhir
22
Pengujian Mesin
BAB III PENGUJIAN MESIN
Pengujian ini dilakukan sesuai dengan tujuan awal yaitu untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggunaan koil standar dibandingkan dengan koil tegangan tinggi pada mesin bensin empat langkah Suzuki ST-100. Pengambilan data dilakukan pada kondisi tanpa pembebanan dan putaran mesin yang berbeda. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan kedua jenis koil tersebut dengan menggunakan bahan bakar premium yang dikeluarkan oleh pertamina.
3.1. Alat-alat Pengujian Alat bantu untuk pengukuran yang dipergunakan pada saat pengujian motor bensin terdiri dari beberapa macam tergantung dari fungsi dan kegunaannya.
Tugas Akhir
5
Pengujian Mesin
Gambar 3.1. Instrumen Pada Pengujian
Alat-alat bantu ukur yang digunakan antara lain : 1. Tachometer Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran mesin yang dinyatakan dalam satuan rotasi per menit (rpm).
Gambar 3.2. Tachometer
2. Dynamometer
Tugas Akhir
6
Pengujian Mesin Dynamometer berfungsi untuk mengukur beban yang mampu diterima oleh mesin. Batas pengukuran dynamometer yang digunakan adalah 0-25 Kg.
Gambar 3.3. Dynamometer
3. Gelas Ukur Pemakaian Bahan Bakar Gelas ukur berfungsi untuk mengukur volume pemakaian bahan bakar yang digunakan oleh mesin dengan daerah pengukuran 0-1000 cc.
Gambar 3.4. Gelas Ukur
4. Stop Watch
Tugas Akhir
7
Pengujian Mesin Stop watch yang digunakan adalah stop watch digital buatan Alba yang berfungsi untuk mengukur waktu pemakaian bahan bakar. Volume setiap pengukuran bahan bakar adalah konstan (10ml) dengan satuan pemakaian bahan bakar dalam liter/jam.
Gambar 3.5. Stop Watch
3.2. Batasan Pengujian Pengujian dilakukan memiliki batasan dengan memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : -
Keterbatasan kemampuan alat ukur yang dipergunakan.
-
Kondisi dari alat ukur yang digunakan dalam pengujian.
-
Kondisi dari mesin yang digunakan dalam pengujian.
-
Waktu pengujian, perhitungan dan pnyusunan hasil pengamatan.
-
Biaya pengujian.
Tugas Akhir
8
Pengujian Mesin Dengan memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa factor tersebut diatas maka pengujian dilakukan sebagai berikut : 1. Pengujian ini dilakukan pada motor bensin dengan kecepatan poros engkol 1000,1250,1500,1750,2000, dan 2250 rpm untuk setiap jenis pengujian. 2. Motor bensin yang digunakan dalam pengujian ini mempunyai prinsip kerja empat langkah dan perbandingan kompresi 1:9, sehingga digunakan bahan bakar premium produksi Pertamina agar daya maksimum dapat dihasilkan dan tidak terjadi detonasi. 3. Celah pemutus arus pada pengujian pada koil standar dan koil tegangan tinggi dibuat 0,45 mm, sesuai dengan ketentuan pabrik untuk perangkat mesin uji ini. Jarak celah ini memberikan sudut dwell standar maksimum untuk mesin uji ini. 4. Celah elektroda busi dibuat sama untuk setiap macam pengujian, yaitu 0,85 mm begitu pula halnya dengan penyalaan statik yaitu 20° sebelum TMA pada kecepatan putaran mesin 1000 rpm.
3.3. Prosedur Pengujian
Tugas Akhir
9
Pengujian Mesin
START
1. Pengumpulan Informasi 2. Persiapan Pengujian
Pengujian Menggunakan Koil Satandar
Pengujian Menggunakan Koil Tegangan Tinggi
N = 1000 1250 1500 1750 2000 2250
Hasil Pengujian
1. Perhitungan 2. Perbandingan 3. Pembahasan
KESIMPULAN Gambar 3.6. Diagram Alir Pengujian Koil Standar Dan Koil Tegangan Tinggi
3.3.1 Persiapan Pengujian
Tugas Akhir
10
Pengujian Mesin Agar dapat dilakukan penelitian yang lancar dan hasil penelitian yang benar, maka diperlukan persiapan-persiapan sebelum dilakukan pengujian. Persiapan yang dilakukan adalah menyiapkan benda yang akan diuji yaitu koil tegangan tinggi dan koil standar serta pemeriksaan sistem instalasi mesin, diantaranya : 1. Bahan Bakar Bahan
bakar
dialirkan
melalui
tangki
yang
diletakan
lebih
tinggi
kedudukannya dari mesin. Sebelum bahan bakar masuk kedalam karburator terlebih dahulu melewati gelas kaca yang berfungsi sebagai pengukur. Gelas ukur ini berguna untuk mengetahui dan menghitung jumlah bahan bakar yang dipakai dalam waktu dan rpm tertentu. 2. Pendingin Mesin Motor bakar berfungsi untuk merubah energi panas pada bahan bakar menjadi energi gerak. Pada saat ekspansi piston bergerak dari TMA menuju TMB mengakibatkan bertambahnya
tekanan dan temperatur campuran
bahan bakar sebelum terjadi pembakaran. Setelah terjadi pembakaran temperatur bertambah tinggi, dimana 25% digunakan untuk tenaga penggerak, 45% hilang terbawa oleh gas buang akibat dari gesekan piston dan dinding silinder dan sisanya 30% diserap oleh bagian-bagian mesin lainnya. Panas yang diserap tersebut haruslah dibuang untuk menghindari dari kerusakan mesin. Untuk menghindari dari kerusakan tersebut diperlukan suatu sistem pendingin.
3. Pemeriksaan Koil
Tugas Akhir
11
Pengujian Mesin Pengecekan penggunaan koil pada saat pengujian antara pemakaian koil standar dengan koil tegangan tinggi. 4. Sistem kabel listrik Pengecekan kabel listrik dilakukan dengan menggunakan Multitester untuk memastikan apakah kabel listrik sudah terhubung semua. 5. Minyak Pelumas Dan Gemuk Pengecekan ketinggian minyak pelumas mesin dapat dilakukan dengan pengukur oli. Pemberian gemuk dapat dilakukan dengan memasukan gemuk ke dalam lubang pada double universal joint shaft dan pada bearing. 6. Periksa semua baut dan mur pengikat yang terdapat pada sambungan mesin. 7. Periksa semua instrumen sistem kontrol dan pastikan bahwa dapat bekerja dengan baik. 8. Siapkan peralatan untuk membuka dan memasang specimen yang akan diuji.
3.4. Cara Menghidupkan Mesin 1. Putar kunci kontak keposisi ON, untuk menjalankan mesin. 2. Setelah mesin hidup, biarkan selama beberapa saat dalam kondisi stasioner.
3. Periksa semua alat ukur system dynamometer, tachometer, fuel gauge dan beberapa komponen lainnya, apakah sudah berfungsi dengan baik. 4. Bila semua sudah dalam kondisi baik, pengujian mesin dan pengambilan data dapat dilakukan.
Tugas Akhir
12
Pengujian Mesin 5. Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan dengan mematikan timbol darurat.
3.5. Prosedur Pengambilan Data 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
beban
pada
dynamometer. 1. Mesin dihidupkan dalam keadaan normal tanpa beban dan didiamkan selama beberapa saat sampai kondisi stasioner. 2. Putaran mesin diatur sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dengan menambah atau mengurangi beban dynamometer dan menjaga agar putaran kecepatan tetap selama pengujian berlangsung. 3. Setelah keadaan mesin stabil, pengamatan serta pengukuran dilakukan dengan melihat instrument yang ada, yaitu : - Beban dynamometer - Waktu pemakaian bahan bakar per 10 ml.
4. Selanjutnya pengamatan dilakukan dengan mengubah putaran mesin keputaran yang lain hingga mencapai putaran 2250 rpm. 5. Setelah pengujian diatas selesai dilakukan, koil standar diganti dengan koil tegangan tinggi, dengan prosedur dan cara pengukuran yang sama.
Tugas Akhir
13
Pengujian Mesin 3.6. Prosedur Mematikan Mesin 1. Setelah pengujian dan pengambilan data selesai, kurangi putaran mesin hingga stasioner secara perlahan – lahan. 2. Pada saat yang sama kurangi beban pada dynamometer secara perlahan – lahan sampai beban minimum. 3. Mesin dibiarka tetap berjalan pada pembebanan minimum tersebut selama ± 5 menit. 4. Putar kunci kontak pada posisi off.
3.6. Instalasi Pengujian Mesin
Tugas Akhir
14
Pengujian Mesin
Tangki Bahan Bakar
Fuel Gauge Neraca Beban
Tacho meter
Motor Bakar
Disc Brake
Radiator
Gambar 3.7. Skema Instalasi Pengujian Mesin
Keterangan : Bahan bakar yang berada pada tangki akan menuju ke fuel gauge sebagai patokan
dalam pengukuran volume bahan bakar yang digunakan untuk satu
putaran mesin, setelah itu menuju ke motor bakar yaitu tempat terjadinya pembakaran, disini tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros
dan
neraca beban untuk membaca beban yang didapat setelah putaran poros mendapatkan pembebanan.
Tugas Akhir
15
Landasan Teori
BAB IV PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN
4.1. Data Hasil Pengujian Perhitungan hasil pengujian data dilakukan pada mesin dengan menggunakan koil standar dan koil tegangan tinggi pada putaran mesin 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2250 rpm. Data pengujian ini diambil sesuai dengan data-data yang didapat pada saat pengujian.
4.2. Perhitungan Hasil Pengujian Dari hasil pengujian maka dapat dihitung beberapa parameter yang diperlukan untuk menganalisa hasil pengujian. Langkah-langkah perhitungan yang ditunjukan dibawah, dengan berdasarkan parameter yang terdapat pada mesin bensin yang diuji.
Disini penulis hanya menjabarkan contoh perhitungan dengan menggunakan data hasil pengujian pada rpm tertentu dan untuk selanjutnya untuk efisiensi maka penulis memberikan langsung hasil perhitungan dalam bentuk table.
Tugas Akhir
5
Landasan Teori 4.2.1. Data Pengujian Motor Bakar Menggunakan Koil Standar Tanggal pengujian
: 7 JUNI 2008
Waktu pengujian
: 10.30 – 13.30 WIB
Jenis mesin
: Suzuki ST-100
Kapasitas
: 970 CC
Bahan bakar
: Bensin
Putaran
: 2250
Pemakaian bahan bakar per-10 ml
: 13,2 detik
Table 4.1. Data Pengujian Koil Standar NO
Putaran Mesin
Beban
Laju bahan
Volume konsumsi bahan
(RPM)
Dynamometer
bakar
bakar
(kg)
(dtk)
(mL)
1
1000
1.5
25
10
2
1250
1.75
24.3
10
3
1500
2
18
10
4
1750
3.5
19
10
5
2000
4
15
10
6
2250
6
13.2
10
Tugas Akhir
6
Landasan Teori 4.2.2. Momen Torsi Momen Torsi dapat dihitung dengan : Rumus……….(1), dari bab dua Dimana : F
= 6 Kg x 9,81 m/dtk2 = 58,86 N
r
= 15 cm = 0,15 m
Mt
= 58,86 N x 0,15 m = 8,83 Nm
4.2.3. Daya Poros Efektif Daya poros efektif dapat dihitung dengan : Rumus……….(2), dari bab dua Dimana : Mt
= 8,83 Nm
n
= 2250 rpm
Ne = 8,83 Nm .
2 x 3,14 x 2250 60
= 2079,46 Nm/dtk Ne = 2,07 Kw
Tugas Akhir
7
Landasan Teori 4.2.4. Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi bahan bakar dapat di hitung dengan : Rumus……….(3), dari bab dua Dimana : Vb
= 10 ml
tb
= 13,2 dtk
ρb
= 0,7323 gr/cm3
Mf
=
Mf
= 1,9 kg/jam
10 3600 x 0,7323 x kg / jam 13,2 1000
4.2.5. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Konsumsi bahan bakar spesifik dapat di hitung dengan : Rumus………(4), dari bab dua Dimana : Mf
= 1,9 kg/jam
Ne = 2,07 kW
SFC =
1,9 kg / jam 2,07 kW
SFC = 0,91 kg/kW.jam
Tugas Akhir
8
Landasan Teori 4.2.6. Efisiensi Thermal Efisiensi thermal dapat di hitung dengan : Rumus……….(5), dari bab dua dimana : LHV = 42967 kj/kg Mf
= 1,9 kg/jam
Ne = 2,07 kW
η th
=
2,07 x 3600 x 100 % 1,9 x 42967
ηth = 9,1 %
4.2. Data Hasil Perhitungan Koil Standar No
Putaran
Torsi
Daya
Konsumsi
Konsumsi
Efisiensi
Mesin
(Nm)
Poros
Bahan
B.B Spesifik
Thermal
(kW)
Bakar
(kg/kW.jam)
%
(rpm)
(kg/jam) 1
1000
2.21
0.23
1.05
4.56
1.83
2
1250
2.58
0.34
1.08
3.18
2.63
3
1500
2.94
0.46
1.46
3.17
2.64
4
1750
5.15
0.94
1.38
1.46
5.7
5
2000
5.89
1.23
1.75
1.42
5.8
6
2250
8.83
2.07
1.99
0.91
9.1
Tugas Akhir
9
Landasan Teori 4.2.7. Data Pengujian Motor Bakar Menggunakan Koil Tegangan Tinggi Tanggal pengujian
: 7 JUNI 2008
Waktu pengujian
: 10.30 – 13.30 WIB
Jenis mesin
: Suzuki ST-100
Kapasitas
: 970 CC
Bahan bakar
: Bensin
Putaran
: 2250
Pemakaian bahan bakar per-10 ml
: 13 detik
Tabel 4.3. Data Pengujian Koil Tegangan Tinggi NO
Putaran Mesin
Beban
Laju bahan
Volume konsumsi bahan
(RPM)
Dynamometer
bakar
bakar
(kg)
(dtk)
(mL)
1
1000
1.5
22.6
10
2
1250
1.75
21
10
3
1500
2.5
17
10
4
1750
4
14.8
10
5
2000
5.5
14
10
6
2250
7
13
10
Tugas Akhir
10
Landasan Teori 4.2.8. Momen Torsi Momen Torsi dapat dihitung dengan : Rumus……….(1), dari bab dua Dimana : F
= 7 Kg x 9,81 m/dtk2 = 68,67 N
r
= 15 cm = 0,15 m
Mt
= 68,67 N x 0,15 m = 10,3 Nm
4.2.9. Daya Poros Efektif Daya poros efektif yang dihitung dengan : Rumus……….(2), dari bab dua Dimana : Mt
= 10,3 Nm
n
= 2250 rpm
Ne = 10,3 Nm .
2 x 3,14 x 2250 60
= 2425,69 Nm/dtk Ne = 2,42 Kw
Tugas Akhir
11
Landasan Teori 4.2.10. Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi bahan bakar dapat di hitung dengan : Rumus……….(3), dari bab dua Dimana : Vb
= 10 ml
tb
= 13 dtk
ρb
= 0,7323 gr/cm3
Mf
=
Mf
= 2,02 kg/jam
10 3600 x 0,7323 x kg / jam 13 1000
4.2.11. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Konsumsi bahan bakar spesifik dapat di hitung dengan : Rumus……….(4), dari bab dua Dimana : Mf
= 2,02 kg/jam
Ne = 2,42 kW
SFC =
2,02 kg / jam 2,42 kW
SFC = 0,83 kg/kW.jam
Tugas Akhir
12
Landasan Teori 4.2.12. Efisiensi Thermal Efisiensi thermal dapat di hitung dengan : Rumus……….(5), dari bab dua dimana : LHV = 42967 kj/kg Mf
= 2,02 kg/jam
Ne = 2,42 kW
2,42 x 3600 x 100 % 2,02 x 42967
η th
=
η th
= 10,03 %
4.4. Data Hasil Perhitungan Koil Tegangan Tinggi No
Putaran
Torsi
Daya
Konsumsi
Konsumsi
Efisiensi
Mesin
(Nm)
Poros
Bahan
B.B Spesifik
Thermal
(kW)
Bakar
(kg/kW.jam)
%
(rpm)
(kg/jam) 1
1000
2.21
0.23
1.16
5.04
1.66
2
1250
2.58
0.34
1.25
3.67
2.27
3
1500
3.67
0.57
1.55
2.71
3.08
4
1750
5.89
1.07
1.78
1.6
5.03
5
2000
8.09
1.7
1.88
1.1
7.5
6
2250
10.3
2.42
2.02
0.83
10.03
Tugas Akhir
13
Landasan Teori 4.3. Analisa Data Hasil Perhitungan Berdasarkan tujuan yang telah ditetapkan pada penelitian ini yaitu, untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin dengan menggunakan koil standar dan menggunakan koil tegangan tinggi. Hasil perhitungan kerja mesin yang dianalisa adalah : Momen Torsi (Mt), Daya Poros Efektif (Ne), Konsumsi Bahan Bakar (Mf), Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC), Efisiensi Thermal (η th ).
4.3.1. Momen Torsi Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh torsi sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.1.
12 Gam
T (Nm)
10 Koil Standar
8 6
Koil Tegangan Tinggi
4
bar 4.1. Grafi
2 k
0 1000 1250 1500 1750 2000 2250
Tors
N (rpm)
i
Terhadap Putaran
Pada grafik 4.1. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1000 rpm sampai 2250 rpm dengan kenaikan putaran poros 250 rpm. Terlihat pada putaran poros motor 1000 rpm dan 1250 rpm koil standar dan koil
tegangan tinggi memiliki nilai torsi yang sama. Pada putaran 1500 rpm koil tegangan tinggi mulai meningkat nilai torsinya hingga mencapai putaran poros 2250 rpm, dan Tugas Akhir
14
Landasan Teori koil standar memiliki nilai torsi lebih rendah dari koil tegangan tinggi. Perbedaan nilai torsi terbesar kedua jenis busi terjadi pada putaran poros 2000 rpm. Perbedaan nilai rata-rata torsi antara busi standar dan busi masa empat sebesar 18,6 %, hal ini menunjukan bahwa koil tegangan tinggi mempunyai nilai torsi lebih baik untuk meningkatkan kinerja mesin dibandingakn dengan koil standar.
4.3.2. Daya Poros Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh daya poros sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.2.
3
Ne (kW)
2.5
Gam
Koil Standar
2 1.5
Koil Tegangan Tinggi
1
bar 4.2. Grafi
0.5
k
0 1000 1250 1500 1750 2000 2250 N (rpm)
Day a
Poros Terhadap Putaran
Pada grafik 4.2. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1000 rpm sampai 2250 rpm dengan kenaikan putaran poros mesin 250 rpm. Terlihat pada putaran poros 1000 rpm dan 1250 rpm koil standar dan koil tegangan tinggi memiliki daya poros yang sama. Pada putaran 1500 rpm koil tegangan tinggi meningkat nilai
Tugas Akhir
15
Landasan Teori daya porosnya hingga mencapai putaran poros 2250 rpm, dan koil standar memiliki daya poros lebih rendah dibandingakan koil tegangan tinggi. Perbedaan nilai rata-rata daya poros antara koil standar dan koil tegangan tinggi sebesar 19.9 %, perubahan daya poros yang meningkat terutama pada rpm tinggi saat digunakan koil tegangan tinggi, hal ini disebabkan karena terjadi peningkatan beban dynamometer.
4.3.3. Konsumsi bahan bakar Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.3.
2.5 Mf (kg/jam)
Gam
2
Koil Standar
bar
1.5 4.3.
1
Koil Tegangan Tinggi
0.5
Grafi k
0 1000 1250 1500 1750 2000 2250
N (rpm)
Kon sum
si Bahan Bakar
Pada grafik 4.3. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1000 rpm sampai 2250 rpm, dengan kenaikan putaran poros mesin 250 rpm. Pada grafik terlihat pada putaran poros 1000 rpm, nilai konsumsi bahan bakar menunjukan perbedaan pada koil tegangan tinggi yang nilai konsumsinya lebih tinggi dibandingakn koil standar dan perbedaan nilai konsumsi bahan bakar terbesar
Tugas Akhir
16
Landasan Teori terjadi pada putaran 1750 rpm. Dari putaran poros 1000 rpm hingga pada putaran 2250 rpm nilai konsumsi bahan bakar koil tegangan tinggi lebih tinggi dibandingkan dengan koil standar. Perbedaan nilai rata-rata konsumsi bahan bakar antara koil standar dan koil tegangan tinggi sebesar 11.8 %, pada grafik diatas menunjukan konsumsi bahan bakar koil standar lebih irit dibandingkan koil tegangan tinggi hingga putaran poros 2250 rpm, ini bisa dilihat dari waktu penggunaan bahan bakar yang lebih lama dibandingkan koil tegangan tinggi.
4.3.4. Konsumsi bahan bakar spesifik Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.4.
SFC (kg/jam.kW)
6
Ga
5 Koil Standar
4
mb ar
3 Koil Tegangan Tinggi
2 1
4.4 .
0 1000 1250 1500 1750 2000 2250
Gr
N (rpm) Tugas Akhir
17
Landasan Teori afik Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran
Pada grafik 4.4. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1000 rpm sampai 2250 rpm dan kenaikan putaran poros 250 rpm. Pada putaran 1000 rpm sampai 1250 rpm menunjukan koil tegangan tinggi memiliki nilai konsumsi bahan bakar spesifik lebih tinggi dibandingkan koil standar. Pada putaran 1500 rpm koil tegangan tinggi mengalami penurunan konsumsi bahan bakar spesifik. Dan koil standar mengalami kenaikan nilai konsumsi bahan
bakar spesifik lebih tinggi. Pada putaran poros 1750 rpm koil standar mengalami penurunan nilai konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan koil tegangan tinggi, namun pada putaran 2000 rpm sampai 2250 rpm koil standar mengalami peningkatan nilai konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan koil tegangan tinggi.
Perbedaan nilai rata-rata konsumsi bahan bakar spesifik antara koil standar dan koil tegangan tinggi sebesar 1,7 %. Pada grafik 4.4. menujukan bahwa pada putaran 1000 rpm sampai putaran 1250 rpm koil tegangan tinggi lebih besar konsumsi bahan bakar spesifiknya. Dan pada putaran 2000 rpm sampai putaran 2250 rpm koil tegangan tinggi memiliki nilai konsumsi bahan bakar spesifik yang lebih hemat dibandingakan koil standar.
4.3.5. Efisiensi Thermal
Tugas Akhir
18
Landasan Teori Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh efisiensi thermal sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.5.
12 Gam
nth (%)
10 8
Koil Standar
6
Koil Tegangan Tinggi
4
bar 4.5. Grafi
2 k
0 1000 1250 1500 1750 2000 2250
Efisi
N (rpm)
ensi
Thermal Terhadap Putaran
Pada grafik 4.5. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1000 rpm sampai 2250 rpm dan kenaikan putaran poros 250 rpm. Terlihat pada grafik pada putaran poros 1000 rpm sampai 1250 menunjukan koil tegangan tinggi memiliki nilai efisiensi thermal lebih rendah dibandingkan dengan koil
standar. Pada putaran poros 1500 koil tegangan tinggi mengalami peningkatan nilai efisiensi thermal. Dan koil standar mengalami penurunan nilai efisiensi thermal lebih rendah. Pada putaran poros 1750 rpm koil standar mengalami peningkatan nilai efisiensi thermal dibandingkan dengan koil tegangan tinggi. Kemudian pada putaran poros 2000 rpm koil tegangan tinggi meningkat nilai efisiensi thermalnya hingga mencapai putaran 2250 rpm dibandingkan koil standar. Perbedaan nilai rata-rata efisiensi thermal antara koil standar dan koil tegangan tinggi sebesar 6,7 %, pada grafik menunjukan bahwa koil tegangan tinggi memiliki
Tugas Akhir
19
Landasan Teori nilai efisiensi yang lebih baik dibandingkan koil standar pada putaran tinggi yaitu pada putaran 2000 rpm sampai putaran 2250 rpm.
Tugas Akhir
20
Kesimpulan dan saran
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Berdasarkan pengujian dan pengamatan yang dilakukan pada mesin Suzuki ST 100, 970 cc pada putaran 1000 rpm, 1250 rpm, 1500 rpm, 1750 rpm, 2000 rpm, dan 2250 rpm, menggunakan dua jenis koil yaitu koil standar dan koil tegangan tinggi pada keadaan tanpa beban, dapat diambil kesimpulan sebagai brikut : 1. Torsi sebagai fungsi putaran poros, koil standar dan koil tegangan tinggi memiliki nilai torsi yang sama pada putaran 1000 rpm dan 1250 rpm. Pada putaran 1500 rpm sampai putaran 2250 rpm koil tegangan tinggi mempunyai torsi yang lebih besar 18,6 % dari koil standar. 2. Daya sebagai fungsi putaran poros, koil tegangan tinggi memiliki nilai daya poros yang lebih tinggi pada putaran 2250 rpm sebesar 19,9 % dibandingkan koil standar, dan pada putaran rendah antara 1000 rpm dan 1250 rpm nilai daya kedua koil ini memiliki nilai yang sama.
Tugas Akhir
5
Kesimpulan dan saran 3. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran poros, konsumsi bahan bakar pada koil tegangan tinggi lebih boros pada putaran dibawah 2000 rpm sebesar 11,8 % dibandingkan koil standar. Dan pada putaran 2250 rpm koil standar dan koil tegangan tinggi ini memiliki nilai konsumsi bahan bakar yang hampir sama. 4. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran poros, koil tegangan tinggi lebih boros 1,7 % pada putaran rendah 1000 rpm sampai putaran 1250 rpm, tapi pada putaran tinggi yaitu pada putaran 2000 rpm sampai 2250 rpm koil tegangan tinggi lebih irit dibandingkan koil standar. 5. Efisiensi thermal sebagai fungsi putaran poros, koil tegangan tinggi memiliki efisiensi yang lebih baik sebesar 6,7 % dibandingkan koil standar pada putaran tinggi yaitu pada putaran 2000 rpm sampai putaran 2250 rpm.
5.2 Saran Perlunya dilakukan pengujian untuk koil tegangan tinggi pada putaran yang lebih tinggi, dan pada keadaan dengan pembebanan sehingga dapat mengetahui besarnya konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan dan membandingkan dengan konsumsi bahan bakar yang menggunakan koil standar agar dapat diketahui pemakaian bahan bakar yang lebih irit.
Tugas Akhir
6
DAFTAR PUSTAKA 1.
Asend, BMP dan Berenschot H, “Motor Bensin” Penerbit Erlangga, Bandung 1992.
2. Arismunandar, Wiranto, “Penggerak Mula Motor Bakar”, edisi keempat, ITB, Bandung 1968. 3. Angus and Robertson, “Automotif Service Technology”, Sydney, 1969. 4. Heywood, R.W. “Analisa Siklus-siklus Teknik”, edisi keempat, Univesitas Indonesia, 1995. 5. Supriatna, Yayat, “Listrik Otomotif”, Angkasa, Bandung. 6. Sutrisno, “Sistem Pengapian Mesin”, Kartika, Tanjungpura, Balikpapan. 7. Teiseran, Martin T, “Kiat Merawat dan Memelihara Mobil”, Kanisius 1994.
Lampiran 1. Instrumen Pada Pengujian
Lampiran 2. Mesin Pengujian pada Lab. Prestasi Mesin ITI
Lampiran 3. Gambar Koil Tegangan Tinggi
Lampiran 4. Gambar Koil Standar
Lampiran 5. Foto Pada Saat Pengujian
Spesifikasi Engine Nomor mesin
: F 10 A4 – cylinder SOHC 8-Valve
Volume Langkah
: 970 cc
Jenis
: Motor bensin, 4 langkah
Jumlah silinder
: 4 silinder
Ratio kompresi
: 8,8 : 1
Daya Maximum
: 55,5/5500 (hp/rpm)
Torsi Maximum
: 7,8/4000 (kg.m/rpm)
Distribusi bahan bakar : Karburator Transmisi
: 5 M/T
Bore x Stroke
: 65,5 x 72 mm x mm
Tanki bahan bakar
: 33 liter
