PENGARUH PENGGUNAAN BUSI STANDAR & BUSI BERMASSA TIGA JIKA MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ALKOHOL TERHADAP KINERJA MESIN

TUGAS AKHIR

PENGARUH PENGGUNAAN BUSI STANDAR & BUSI BERMASSA TIGA JIKA MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ALKOHOL TERHADAP KINERJA MESIN

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

DISUSUN OLEH : NAMA

: ARIE GUNAWAN

NIM

: 01303-047

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

Tugas Akhir

LEMBAR PERNYATAAN

PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini : NAMA

: ARIE GUNAWAN

NIM

: 01303-047

JURUSAN

: TEKNIK MESIN

FAKULTAS

: TEKNOLOGI INDUSTRI

Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri dan bukan salinan atau duplikat dari orang lain, kecuali pada bagian yang telah disebutkan sumbernya dalam daftar referensi.

Jakarta, Juni 2008

ARIE GUNAWAN

Universitas Mercu Buana

i

Tugas Akhir

LEMBAR PENGESAHAN


Telah Diteliti & Di setujui Oleh :

Dosen Pembimbing

( Dr. Mardani Ali Sera M.Eng )


ii

Tugas Akhir

LEMBAR PENGESAHAN


Telah Diteliti & Di setujui Oleh : Mengetahui,

Koordinator Tugas Akhir

( Nanang Rukhyat ST. MT )


iii

Tugas Akhir

ABSTRAK

Sampai saat ini banyak terjadi persaingan cukup ketat dalam bidang otomotif khususnya diantara produsen otomotif di Indonesia, dengan adanya persaingan tersebut maka dituntut adanya inovasi terbaru. Untuk dapat mengetahui kemampuan suatu produk maka salah satu produk yang digunakan adalah busi bermassa tiga. Pengujian dilakukan untuk membuktikan kemampuan kerja dan membandingkannya dengan busi standar, serta mengetahui sejauh mana pengaruhnya jika menggunakan bahan bakar alkohol. Pengujian dilakukan pada putaran 1000 rpm hingga 4000 rpm dan dapat diketahui beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan mesin seperti Torsi, Daya Poros, Konsumsi Bahan Bakar, Pemakaian Bahan Bakar Spesifik, dan Efisiensi Thermal. Pengujian dilakukan menggunakan mesin Honda Astrea Legenda 97,1 cc pada bangku uji. Dari hasil pengujian menunjukan bahwa pemakain busi bermassa tiga dapat meningkatkan kemampuan mesin dibandingkan busi standar. Pada putaran 4000 rpm torsi yang dihasilkan busi bermassa tiga 10,29 Nm lebih besar dibandingkan busi standar 8,82 Nm. Daya poros yang dihasilkan pun juga lebih besar 4,3 kW dibandingkan busi standar 3,7 kW. Konsumsi bahan bakar 0,22 kg/jam lebih irit dari busi standar 0,26 kg/jam. Pemakaian bahan bakar spesifik busi bermassa tiga 0,05 kg/kW.jam pun lebih irit dibandingkan busi srtandar 0,07 kg/kW.jam dan efisiensi thermal 3,36 % lebih besar dari busi standar 2,45 %. Kata Kunci : Busi Standar, Busi Bermassa Tiga, Alkohol, Torsi, Daya Poros, Konsumsi Bahan Bakar, Efisiensi Thermal.


iv

Tugas Akhir

KATA PENGANTAR

Assalamu alaikum Wr. Wb.

Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Atas berkah, rahmat, dan hidayah-Nya sehingga penulis pada akhirnya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul Pengaruh Penggunaan Busi Standar dan Busi Bermassa Tiga Jika Menggunakan Bahan Bakar Alkohol Terhadap Kinerja Mesin dengan sebaik-baiknya. Tugas Akhir ini disusun untuk dapat memenuhi salah satu persyaratan kurikulum sarjana strata satu ( S

1 ) di Fakultas Teknologi Industri Jurusan

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. Tugas Akhir ini tidak akan dapat terwujud tanpa adanya petunjuk, pengarahan serta bimbingan dari berbagai pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu baik itu secara moril maupun secara materil. Ucapan terima kasih ini penulis tujukan kepada : 1. Allah SWT, yang telah memberikan rahmat-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan sebaikbaiknya.


v

Tugas Akhir

2. Kedua

Orang

Tua

penulis

yang

telah

banyak

memberikan

dukungannya baik secara moril maupun materil dan semangat serta do anya kepada penulis selama pembuatan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikannya. 3. Bapak Dr. Mardani Ali Sera M.Eng selaku pembimbing Tugas Akhir yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Nanang Rukhyat ST. MT. selaku koordinator Tugas Akhir. 5. Bapak Ir.Rully Nutranta, M.Eng selaku Kaprodi Teknik Mesin. 6. Bapak Ir.Yuriadi Kusumah, M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknologi Indusri.. 7. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah memberikan bekal Ilmu Pengetahuan dan Pengajaran selama masa perkuliahan berlangsung. 8. Bapak Firman dan Bapak Sumantri selaku Staff Laboratorium Proses Produksi Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah banyak memberikan bantuan berupa saran dan masukan dalam Pembuatan Tugas Akhir ini. 9. Muhammad Rizal ( Jali ) yang sepenuhnya telah membantu dan meluangkan waktunya untuk selalu bersama penulis selama pembuatan tugas Akhir ini dan sekaligus sebagai rekan se-Team dalam pembuatan Tugas Akhir ini.


vi

Tugas Akhir

10. Sefno Alamsyah selaku Asisten Lab yang telah memberikan saran dan pikirannya. 11. Teman-temanku Mesin Angkatan 2003, ku ucapkan kembali terima kasih yang sebesar-besarnya karena telah banyak memberikan bantuannya kepada penulis semasa perkuliahan berlangsung dan dukungannya yang berarti pula, baik itu berupa ide-ide, motivasi maupun arahan selama pembuatan Tugas Akhir ini. 12. Dan kepada semua pihak lain yang turut serta membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan yang mungkin terjadi baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, diharapkan kepada rekan-rekan dari berbagai pihak agar dapat memberikan kritik serta saran yang bersifat membangun. Penulis pun berharap semoga setidak-tidaknya Tugas Akhir ini dapat membantu dan berguna bagi kita semua pada umumnya.

Akhir kata dari penulis Wassalamu alaikum Wr. Wb.

Jakarta, Juni 2008

Penulis


vii

Tugas Akhir

DAFTAR ISI

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... ii ABSTRAK .......................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ........................................................................................ v DAFTAR ISI ..................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xi DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN ................................................................ xiv BAB I

PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah .............................................................. 1 I.2. Tujuan Penulisan ......................................................................... 2 I.3. Pembatasan Masalah.................................................................... 3 I.4. Metode Penulisan ........................................................................ 3 I.5. Sistematika Penulisan ................................................................. 4

BAB II

LANDASAN TEORI II.1. Motor Bakar ................................................................................ 6 II.2. Motor Bensin .............................................................................. 7 II.2.1 Prinsip Kerja Motor Bensin........................................... 8 II.2.2 Bagian-Bagian Dari Motor Bensin ...............................11 II.3. Siklus Motor Bensin (Otto) ........................................................14


viii

Tugas Akhir

II.4. Proses Pembakaran Pada Motor Bensin ......................................16 II.5. Sistem Pengapian ........................................................................18 II.5.1 Sistem Pengapian Konvensional ...................................19 II.5.2 Koil Pengapian .............................................................21 II.6. Busi .............................................................................................22 II.6.1 Gambaran Umum Busi Standar & Bermassa Tiga........25 II.7. Hubungan Motor Bakar Dngan Alkohol ....................................27 II.7.1 Angka Oktan Bahan Bakar ............................................27 II.7.2 Alkohol .........................................................................28 II.7.3 Pengertian Alkohol ........................................................28 II.7.4 Jenis-Jenis Alkohol .......................................................29 II.8. Pemanas Buatan Berupa Elemen Elektrik ..................................31 II.9. Parameter Yang Mempengaruhi Kemampuan Mesin ................31 II.9.1 Torsi...............................................................................32 II.9.2 Daya Poros ....................................................................32 II.9.3 Konsumsi Bahan Bakar .................................................33 II.9.4 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik .................................33 II.9.5 Efisiensi Thermal...........................................................34 BAB III

METODE PENGUJIAN III.1. Deskripsi Alat Uji ......................................................................36 III.2. Jenis Busi Yang Digunakan ......................................................36 III.3. Alat-Alat Pengujian ...................................................................37 III.4. Batasan Pengujian .....................................................................39


ix

Tugas Akhir

III.5. Prosedur Pengujian ....................................................................40 III.5.1 Persiapan Pengujian .....................................................41 III.5.2 Cara Menghidupkan Mesin .........................................41 III.5.3 Prosedur Pengambilan Data .........................................42 III.5.4 Prosedur Mematikan Mesin ........................................43 III.5.5 Instalasi Pengujian Mesin ............................................44 BAB IV

PERHITUNGAN DAN ANALISA HASIL PENGUJIAN IV.1. Data Hasil Pengujian ...............................................................45 IV.2. Perhitungan Hasil Pengujian ...................................................46 IV.2.1 Perhitungan Menggunakan Busi Standar.....................47 IV.2.2 Perhitungan Menggunakan Busi Bermassa Tiga ........50 IV.3. Analisa Data Hasil Perhitungan ..............................................53

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan .................................................................................61 V.2. Saran ...........................................................................................63

DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................64 LAMPIRAN


x

Tugas Akhir

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

Siklus Motor Bensin Empat Langkah ........................................... 10

Gambar 2.2.

Piston ............................................................................................ 12

Gambar 2.3.

Ring Piston ................................................................................... 13

Gambar 2.4.

Batang Penggerak ......................................................................... 14

Gambar 2.5.

Siklus Otto Udara Standard .......................................................... 15

Gambar 2.6.

Sistem Pengapian Konvensional .................................................. 19

Gambar 2.7.

Sistem Pengapian CDI ................................................................. 19

Gambar 2.8.

Busi .............................................................................................. 22

Gambar 2.9.

Busi Standar ................................................................................. 25

Gambar 2.10. Busi Bermassa Tiga ...................................................................... 25 Gambar 2.11. Perbedaan Busi Standar Dengan Busi Bermassa tiga .................. 26 Gambar 2.12. Pemanas Buatan ........................................................................... 31 Gambar 3.1.

Tachometer ................................................................................... 37

Gambar 3.2.

Dynamometer ............................................................................... 37

Gambar 3.3.

Alat Ukur Pemakaian Bahan Bakar ............................................. 38

Gambar 3.4.

Termometer Suhu ......................................................................... 38

Gambar 3.5.

Kunci Busi .................................................................................... 39

Gambar 3.6.

Diagram Alir Pengujian Busi Standar Dengan Busi Bermassa 3 . 40

Gambar 3.7.

Skema Instalasi Pengujian Mesin ................................................. 44


xi

Tugas Akhir

Gambar 4.1.

Grafik Torsi Terhadap Putaran Mesin .......................................... 54

Gambar 4.2.

Grafik Daya Poros Terhadap Putaran Mesin................................. 55

Gambar 4.3.

Grafik Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran Mesin ............ 56

Gambar 4.4.

Grafik Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran ........ 58

Gambar 4.5.

Grafik Efisiensi Thermal terhadap Putaran Mesin ....................... 59


xii

Tugas Akhir

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1.

Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Standar ......................46

Tabel 4.2.

Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Bermassa Tiga ...........46

Tabel 4.3.

Data Hasil Perhitungan Menggunakan Busi Standar ...................53

Tabel 4.4.

Data Hasil Perhitungan Menggunakan Busi Bermassa Tiga .......53


xiii

Tugas Akhir

DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN

Simbol

Besaran

Satuan

F

Gaya

N

Fc

Konsumsi Bahan Bakar

kg/jam

g

Percepatan Gravitasi

m/s 2

LHV

Nilai Kalor Bawah bahan Bakar

kJ/kg

T

Torsi

Nm

N

Jumlah Putaran

rpm

Ne

Daya Poros

kW

Masa Jenis bahan Bakar

kg/m 3

r

Panjang Lengan

m

SFC

Pemakaian Bahan Bakar Spesifik

kg/jam.kW

tb

Waktu Pemakaian bahan Bakar

detik

Vb

Volume Konsumsi Bahan Bakar

ml

Efisiensi Thermal

%

b

th


xiv

Tugas Akhir

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dalam bidang otomotif sebagai alat penunjang transportasi, sudah banyak sekali perubahan yang dapat kita rasakan. Guna mengembangkan kemampuan/tenaga ahli yang lebih baik serta sarana pendukungnya dari mesin-mesin tersebut maka telah dilakukan beberapa inovasi agar hal tersebut dapat terjadi. Mengingat harga bahan bakar minyak yang lambat laun cenderung semakin meningkat, serta proses pembakaran yang kurang sempurna juga cenderung menyebabkan polusi bagi lingkungan.


1

Tugas Akhir

Masalah-masalah

tersebut

yang

umumnya

mendasari

munculnya

pemikiran-pemikiran untuk membuat atau merancang serta menganalisa suatu komponen mesin untuk mendapatkan daya dan efisiensi yang lebih besar serta tidak menimbulkan polusi yang lebih besar pula. Busi merupakan salah satu dari komponen utama dari motor bakar yang berfungsi untuk memercikan bunga api didalam ruang bakar. Salah satu cara untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna adalah dengan meningkatkan intensitas penyalaan bunga api dari busi. Banyaknya bentuk dan merek busi dipasaran membuat orang terkadang bingung mencari busi yang bagus guna meningkatkan kemampuan mesin serta yang mampu melakukan pembakaran yang lebih sempurna. Penulis mencoba membuktikan dengan cara membandingkan antara busi bermassa satu (standar) dengan busi bermassa tiga dengan menggunakan salah satu bahan bakar alternatif yakni alkohol yang memungkinkan memiliki pengaruh yang lebih baik terhadap mesin dan penulis mencoba mengujinya pada motor bensin empat langkah.

I.2. Tujuan Penulisan Adapun tujuan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut, diantaranya : a. Agar dapat mengetahui pengaruh pemakaian busi jenis lain dibandingkan dengan busi standar jika menggunakan bahan bakar alkohol terhadap kinerja mesin, serta faktor-faktor yang mempengaruhinya.


2

Tugas Akhir

b. Agar dapat memperdalam pengetahuan dalam bidang otomotif khususnya motor bakar empat langkah dan yang berhubungan baik secara langsung maupun tidak langsung.

I.3. Pembatasan Masalah Di Dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis hanya membatasi permasalahan pada pengaruh busi standar dengan busi jenis lainnya yakni busi bermassa tiga sebatas ruang lingkup kinerja mesin bensin empat langkah jika menggunakan salah satu bahan bakar alternatif yakni alkohol yang sudah dilengkapi pemanas buatan berupa elemen elektrik pada sistem karburator.

I.4. Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Studi Kepustakaan Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan informasi berupa data-data yang diperlukan penulis dengan cara membaca buku-buku referensi yang intinya mempunyai hubungan dengan Tugas Akhir penulis. 2. Studi Lapangan Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan informasi berupa data-data teknis dengan cara mengadakan pengujian secara langsung ditempat pengujian.


3

Tugas Akhir

3. Diskusi Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan informasi berupa data-data dengan cara mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang Tugas Akhir yang penulis buat.

I.5. Sistematika Penulisan Adapun sistematika yang penulis gunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini dapat dijelaskan sebagai berikut : BAB I : Pendahuluan Berisi Latar Belakang Masalah, Tujuan Penulisan, Pembatasan Masalah, Metode Penulisan, dan Sistematika Penulisan.

BAB II : Landasan Teori Berisi tentang teori dasar spesifikasi dari motor bensin empat langkah beserta bagian-bagiannya, tinjauan umum sistem pengapian, tinjauan umum mengenai alkohol sebagai bahan bakar, dan tinjauan umum mengenai busi.

BAB III : Metode Pengujian Berisi tentang hal-hal yang berkaitan dengan proses pengujian. Baik itu berupa persiapan pengujian, pengumpulan data dan pengolahan data dari hasil pengujian yang telah didapatkan.


4

Tugas Akhir

BAB IV : Perhitungan dan Analisa Hasil Pengujian Berisi tentang perhitungan-perhitungan dan analisa dari pengolahan data yang telah didapatkan pada waktu pengujian.

BAB V : Kesimpulan dan Saran Berisi tentang Kesimpulan dan Saran yang diambil berdasarkan data dari hasil pengujian.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


5

Tugas Akhir

BAB II LANDASAN TEORI

II.1. Motor Bakar Motor Bakar pada dasarnya dapat didefinisikan sebagai suatu mesin yang mengubah energi panas menjadi suatu tenaga penggerak. Ditinjau dari cara memperoleh energi panas ini motor bakar dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu Motor Pembakaran Luar ( External Cobustion Engine) dan Motor Pembakaran Dalam ( Internal Cobustion Engine). Pada Motor Pembakaran Luar proses pembakaran terjadi di luar mesin, energi panas dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Contohnya mesin uap. Pada Motor Pembakaran Dalam ( Internal Cobustion Engine), Perubahan energi panas menjadi tenaga penggerak ini terjadi didalam mesin itu sendiri.


6

Tugas Akhir

Tenaga yang dihasilkan digunakan untuk menggerakan piston dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB) yang berhubungan dengan engkol untuk merubah naik turun menjadi gerak putar. Motor Pembakaran Dalam pada umumnya dikenal dengan motor bakar. Salah satu contoh dari Motor Pembakaran dalam adalah motor bensin.

II.2. Motor Bensin Motor Bensin merupakan motor bakar penggerak yang banyak digunakan untuk menggerakan mobil-mobil ataupun sepeda motor dijalan raya. Motor bensin yang menggerakkan mobil penumpang, truk, sepeda motor, skuter dan jenis kendaraan lain dewasa ini merupakan perkembangan dan perbaikan mesin yang sejak semula dikenal sebagai motor Otto. Motor tersebut dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan api listrik yang menyalakan campuran bahan bakar dan udara segar, karena itu motor bensin cenderung dinamakan Spark Ignition Engine. Karburator ialah tempat pencampuran bahan bakar dengan udara. Pencampuran tersebut terjadi karena bahan bakar terhisap masuk atau disemprotkan ke dalam arus udara segar yang masuk ke dalam karburator. Campuran bahan bakar dan udara segar yang terjadi itu sangat mudah terbakar. Campuran tersebut kemudian masuk ke dalam silinder yang dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik dari busi, menjelang langkah kompresi. Pembakaran bahan bakar dan udara ini menyebabkan mesin menghasilkan daya. Di dalam


7

Tugas Akhir

siklus Otto (ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstan. II.2.1 Prinsip Kerja Motor Bensin Apabila ditinjau dari prinsip kerjanya pada mesin sepeda motor maupun mesin mobil dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Motor Bensin Empat langkah dan Motor Bensin Dua Langkah. Motor bensin Dua Langkah adalah motor yang pada setiap satu kali putaran poros engkol memerlukan dua langkah kerja gerakan piston. Namun pada umumnya mesin-mesin sekarang banyak menggunakan Motor Bensin Empat Langkah. Yang dimaksud Motor Bensin Empat Langkah adalah motor yang pada setiap dua kali putaran poros engkol menghasilkan empat kali langkah usaha atau terjadi satu kali pembakaran bahan bakar. Keempat langkah dari motor bensin empat langkah tersebut terdiri atas : 1. Langkah Hisap Pada awal proses hisap terlebih dahulu gas pembakaran yang sudah tidak digunakan dari proses sebelumnya harus dikeluarkan terlebih dahulu dari silinder. Kemudian silinder diisi kembali dengan campuran bahan bakar dan udara yang bersih, dengan perbandingan yang sesuai dan berlangsung ketika piston di dalam silinder bergerak dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB). Pada proses langkah hisap ini katup hisap dalam keadaan terbuka, sedangkan katup buang dalam keadaan tertutup. Melalui katup hisap inilah campuran bahan bakar dan udara terhisap masuk kedalam silinder seperti pada gambar 2.1.


8

Tugas Akhir

2. Langkah Kompresi Setelah mencapai titik mati bawah (TMB), piston bergerak kembali ke titik mati atas (TMA), sementara katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Campuran bahan bakar dan udara yang berada dalam silinder dimampatkan oleh piston yang bergerak ke titik mati atas (TMA). Akibatnya tekanan dan suhu di dalam silinder naik, sehingga bahan bakar sangat mudah terbakar. Peristiwa pemampatan ini disebut sebagai langkah kompresi seperti terlihat pada gambar 2.1 Lebih sederhananya langkah kompresi adalah langkah pada saat torak bergerak dari posisi titik mati bawah (TMB) menuju ke posisi titik mati atas (TMA), dengan keadaan katup hisap dan katup buang tertutup. 3. Langkah Expansi/Kerja Pada saat piston hampir mencapai titik mati atas (TMA), campuran udara dan bahan bakar dinyalakan oleh percikan bunga api dari elektroda busi, maka terjadilah ledakan atau proses pembakaran yang mengakibatkan suhu dan tekanan naik dengan cepat. Sementara itu piston masih bergerak menuju titik mati atas (TMA), ini berarti ruang bakar atau silinder semakin menyempit sehingga suhu dan tekanan gas di dalam silinder semakin bertambah tinggi lagi. Akhirnya piston mencapai posisi titik mati atas (TMA), dan pada kondisi ini gas hasil pembakaran mampu untuk mendorong piston kembali dari posisi titik mati atas (TMA) ke posisi titik mati bawah (TMB), dengan keadaan tetap yaitu katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Pada langkah ini volume gas pembakaran di dalam silinder bertambah besar, oleh karena itu tekanannya


9

Tugas Akhir

menurun. Dengan demikian langkah ini disebut sebagai langkah kerja atau langkah ekspansi seperti terlihat pada gambar 2.1. 4 . Langkah Buang Setelah piston mencapai posisi titik mati bawah (TMB), katup buang akan terbuka dan katup hisap tetap dalam keadaan tertutup. Piston akan kembali ke posisi titik mati atas (TMA) yaitu dengan mendesak gas hasil pembakaran keluar dari silinder melalui katup buang dan diteruskan ke dalam saluran gas buang (knalpot), baru gas tersebut dibuang ke udara bebas. Proses pengeluaran gas pembakaran ini disebut sebagai langkah buang seperti terlihat pada gambar, Setelah langkah buang selesai, siklus dimulai lagi dari proses seperti semula dan selanjutnya siklus itu dilakukan berulang-ulang selama motor beroperasi. Proses pembakaran pada motor bensin empat langkah berlangsung pada volume konstan. Berikut adalah gambar dari langkah kerja motor bensin empat langkah :

Hisap

SIKLUS 4 LANGKAH ( THE 4-STROKE CYCLE )

Kompresi

Tenaga

Buang

Gambar 2.1 Siklus Motor Bensin Empat Langkah


10

Tugas Akhir

A. Langkah Isap. Katup Hisap membuka, Katup Buang menutup. Piston bergerak turun. Gas baru hasil pencampuran bahan bakar dan udara masuk kedalam ruang silinder. B. Langkah Kompresi. Kedua Katup menutup. Piston bergerak naik. Tekanan gas dalam ruang silinder naik. C. Langkah Kerja. Kedua Katup menutup. Piston bergerak turun akibat ledakan pembakaran gas dalam ruang silinder. D. Langkah Buang. Katup Hisap menutup, Katup Buang membuka. Piston bergerak naik. Gas bekas pembakaran keluar melalui lubang buang. II.2.2 Bagian-Bagian dari Motor Bensin A. Blok Silinder dan 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 katup, rocker arm, cam shaft 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. 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,


11

Tugas Akhir

suhu dan tekanan yang tinggi. Gasket yang rusak akan mengakibtakan kebocoran sehingga menyebabkan kebocoran kompresi. Pada kepala silinder terdapat katupkatup dan mekanismenya. B. Poros Engkol 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 gerakan lurus bolak-balik. Agar gerak lurus tersebut dapat dimanfaatkan, maka gerak tersebut diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. C. Piston Piston Bergerak bolak-balik didalam silinder, berfungsi untuk menghisap dan membuang sisa pembakaran. Disamping menerima tekanan akibat ledakan pembakaran piston juga menerima panas yang tinggi. Pada waktu langkah Hisap piston mengalami perubahan temperatur akibat gas baru yang dihisap. Untuk itu piston harus tahan terhadap tekanan, panas yang tinggi dan temperatur yang berubah-ubah.

Gambar . 2.2. Piston


12

Tugas Akhir

Piston juga perlu didinginkan dengan cara mengalirkan oli ke piston melalui saluran batang penggerak. Pendinginan piston bertujuan untuk mengurangi pemuaian. D. 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 ke ruang engkol. Ring oli berbeda dengan ring kompresi. Ring oli berlubang pada sisinya. Ring oli berfungsi untuk mengikis kelebihan oli pada dinding silinder.

Gambar 2.3. Ring Piston

E. Katup Katup berfungsi utnuk 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.


13

Tugas Akhir

F. Batang Penggerak Batang penggerak berhubungan dengan piston ke poros engkol. Batang penggerak memindahkan gaya piston dan memutar poros engkol. Ketika berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerakan bolakbalik piston kedalam gerakan putar dari poros engkol.

Batang Penggerak

Gambar 2.4. Batang Penggerak

II.3. Siklus motor bensin (Otto) Siklus Otto udara standar adalah siklus yang direalisasikan, yang ditiru secara mendekati oleh mesin penyalaan bunga api. Mesin dalam gambar 2.5. bekerja menurut urutan berikut, dimulai dengan kedudukan torak penghisap pada titik mati atas. a. Campuran udara dan bahan bakar yang diuapkan ke dalam silinder pada langkah hisap dari torak pengisap, 0


1.

14

Tugas Akhir

b. Campuran ditekan pada langkah ke atas (kembali) dari torak 1

2.

c. Campuran dinyalakan dengan bunga api, dan pembakaran dilakukan pada volume konstan, 2 3. d. Gas panas berekspansi, yang menimbulkan langkah tenaga, 3 - 4 e. Katup buang dibuka, dan hasil-hasi! pembakaran mengalir ke luar, pada volume konstan 1 4. f. Gas-gas pembakaran di dalam silinder, sewaktu dicapai kesetimbangan tekanan dengan udara luar, didorong ke luar lebih lanjut akibat langkah buang yang mengembalikan torak pengisap ke kedudukan titik mati atas, akan tetapi sejumlah produk pembakaran masih tertinggal di dalam ruang bebas (clearance spare). P

T

3

3

Qin 4

2

1

2 Qout

4

1

V

TMA

TMB

VC

VL Gambar 2.5. Siklus Otto Udara Standard


15

Tugas Akhir

Perlu diperhatikan bahwa urutan proses lengkap di atas memerlukan empat langkah dari torak atau dua putaran poros engkol. Suatu mesin bekerja secara itu disebut mesin empat langkah (yang dalam sehari-hari dikenal sebagai mesin empat tak). Bila siklus dilangsungkan dalam dua langkah torak, mesin tersebut disebut mesin dua langkah (dua tak). Dalam mesin dua tak langkah isap dan buang ditiadakan, dan digunakan cara lain untuk memasukkan bahan bakar dan udara, serta untuk membersihkan silinder dari produk pembakaran.

II.4. Proses Pembakaran Pada Motor Bensin Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi persenyawaan bahan bakar dengan oksigen dengan diikuti oleh sinar dan panas. Mekanisme pembakaran sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran di mana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen dan membentuk produk yang berupa gas. Sebagaimana telah kita ketahui sebagai bahan bakar dari motor bensin terutama mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen. Ini dikenal dengan 3 teori mengenai terbakarnya hidrokarbon tersebut. : a. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung dengan oksigen. b. Karbon terbakar lebih dahulu dari pada hidrogen, c. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan membentuk senyawa yang kemudian dipecah secara terbakar.


16

Tugas Akhir

Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa (normal) tidak akan terjadi jelaga apabila kondisinya memungkinkan untuk proses hidroxilasi. Hal ini hanya akan terjadi bila percampuran pendahuluan (premixture) antara bahan bakar dan udara mempunyai waktu yang cukup, sehingga memungkinkan masuknya oksigen kedalam molekul hidrokarbon. Bila oksigen dan hidrokarbon ini tidak bercampur dengan baik, maka akan terjadi proses cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini disebut pembakaran tidak sempurna. Ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada pembakaran motor bensin ini yaitu : a. Pembakaran normal (sempurna), di mana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. b. Pembakaran tidak normal (tidak sempurna), di mana sebagian bahan bakar tidak ikut terbakar, atau tidak terbakar bersama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Pembakaran yang tidak sempurna seperti misalnya knocking dan pre ignition memungkinkan timbulnya gangguan dan kesukaran-kesukaran dalam motor bensin. Seperti telah diterangkan sebelumnya pada peristiwa pembakaran normal api menyebar ke seluruh bagian ruang bakar dengan kecepatan konstan dan busi berfungsi sebagai pusat penyebaran. Dalam hal ini gas baru yang belum terbakar terdesak oleh gas yang telah terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik sampai mencampuri keadaan hampir terbakar, jika pada saat ini gas tadi terbakar dengan


17

Tugas Akhir

sendirinya, maka akan timbul ledakan (detonasi) yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan (knocking noise).

II.5. Sistem Pengapian Motor bensin dapat menghasilkan tenaga guna menjalankan motor dengan jalan membakar campuran udara dan bahan bakar di dalam silinder, untuk menyalakan bahan bakar di dalam silinder tersebut dibutuhkan loncatan api (spark) dan tugas untuk menciptakan loncatan api ini adalah dibebankan pada sistem pengapian (ignition system). Untuk membangkitkan loncatan listrik antara elektroda busi diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tergantung pada beberapa faktor berikut : 1. Perbandingan campuran bahan bakar-udara. 2. Kepadatan campuran bahan bakar-udara. 3. Jarak antara kedua elektroda serta bentuk elektroda Ditinjau dari sistem pengapian, hasil pembakaran sangat ditentukan oleh besarnya bunga api yang diloncatkan oleh elektroda busi saat terjadinya bunga api tersebut. Saat terjadi loncatan, bunga api listrik pada busi harus tepat beberapa derajat poros engkol sebelum titik mati atas pada langkah kompresi. Saat pengapian yang terlalu awal atau terlau lambat menyebabkan tidak sempurna sehingga tenaga motor berkurang, timbulnya polusi dan motor cepat panas.


18

Tugas Akhir

II.5.1. Sistem Pengapian Konvensional Sistim penyalaan yang umum digunakan pada motor bensin adalah sistem penyalaan konvensional. Berikut ini akan merupakan gambar dari sirkuit pengapian konvensional :

1. Battery 2. Kunci kontak 3. Koil pengapian 4. Kondensor 5. Kontak platina 6. Cap Busi

Gambar 2.6 Sistem pengapian konvensional

Gambar 2.7. Sistem Pengapian Dengan Capasitor Discharge Ignition (CDI)


19

Tugas Akhir

Pada gambar 2.6 dan diatas memperlihatkan sirkuit pengapian konvesional motor bensin dengan cara kerja sebagai berikut : Apabila kunci kontak dihubungkan, arus listrik akan mengalir dari baterai/aki melalui sekring lalu ke kunci kontak dan ke kumparan primer, ke platina dan ke massa. Dalam keadaan seperti ini platina masih dalam keadaan tertutup. Akibat mengalirnya arus pada kumparan primer dengan tegangan sebesar 200-300 Volt, maka inti besi akan menjadi magnet. Dalam keadaan inti besi menjadi magnet, bila kontak platina dibuka arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus dan kemagnetan pada inti besi akan segera hilang. Hilangnya kemagnetan ini akan menyebabkan . pada kumparan primer dan kumparan sekunder akan timbul tegangan induksi. Karena jumlah gulungan pada kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer, maka tegangan yang keluar pada kumparan sekunder ini akan jauh lebih besar atau pada kumparan sekunder akan timbul tegangan tinggi yakni sebesar 10.000-20.000 Volt. Tegangan tinggi ini selanjutnya disalurkan melewati kabel tegangan tinggi untuk dibagikan ke busi pada silinder yang mengakhiri langkah kompresinya. Selanjutnya tegangan tinggi pada busi ini dirubah menjadi percikan api guna pembakaran gas pada ruang bakar. Terjadinya tegangan tinggi pada kumparan sekunder ini untuk satu kali putaran rotor adalah 2 kali, karena terjadi 2 kali pemutusan arus pada kumparan primer yang berarti 2 kali terjadi tegangan tinggi pada kumparan sekunder. Mesin dengan jumlah silinder 1, akan terjadi tegangan tinggi pada kumparan primer setiap satu putaran rotor adalah 1 kali.


20

Tugas Akhir

II.5.2. Koil Pengapian Kekuatan arus listrik pada battery adalah 6 volt atau 12 volt, tetapi tegangan yang beribu-ribu kali lebih besar dari tegangan battery diperlukan untuk dapat menghasilkan loncatan api pada busi, agar bahan bakar yang berada di dalam ruang bakar dapat menyala. Koil pengapian digunakan untuk memperbesar arus tegangan rendah dari battery menjadi arus tegangan tinggi, koil pengapian yang digunakan pada kebanyakan motor dapat menghasilkan arus tegangan tinggi sebesar-besarnya adalah 10.000-20.000 Volt. Adapun prinsip kerja koil pengapian adalah sebagai berikut, ketika ada arus listrik mengalir dari battery menuju sebuah lilitan kawat dibagian dalam koil, maka akan terbentuk medan magnet pada koil tersebut. Kemudian medan magnet yang telah terbentuk ini dibuat hilang secara mendadak, sebagai akibatnya adalah akan terbentuk arus tegangan tinggi pada lilitan kawat yang lainnya di dalam koil tersebut. Jadi arus tegangan rendah, battery ini dapat diperbesar bila didalam koil terdapat dua buah gulungan kawat, dimana gulungan kawat yang satu lebih banyak daripada gulungan kawat yang lainnya. Dibagian tengah kedua lilitan kawat tersebut terdapat inti besi lunak, tugas inti besi lunak ini adalah mengkonsentrasikan terbentuknya medan magnet. Salah satu lilitan kawat diberi nama lilitan primer yang mempunyai jumlah lilitan hanya beberapa ratus lilitan, sedangkan lilitan kawat yang lainnya diberi nama lilitan sekunder yang mempunyai jumlah jumlah lilitan beberapa ribu lilitan, bahkan dapat mencapai sekitar 10.000 lilitan kawat halus.


21

Tugas Akhir

II.6. Busi Busi adalah salah satu bagian yang penting untuk menyalakan bahan bakar yang telah dikompresi di dalam ruang bakar, saat busi melakukan fungsinya maka busi tersebut menerima tegangan listrik sebesar 10.000 Volt atau 20.000 Volt tergantung arus tegangan tinggi yang diberikan oleh koil pengapian. Busi terdiri dari elektroda terbuat dari logam yang diisolasikan oleh bahan keramik, sedangkan bagian bawah busi terdapat badan busi yang dibautkan pada kepala silinder. Bagian badan busi ini berfungsi sebagai massa dan dilengkapi dengan elektroda massa. Arus tegangan tinggi akan mengalir dari distributor menuju elektroda busi, dan kemudian loncat berupa api pada kedua elektroda busi, agar mesin hidupnya baik berarti loncatan api ini harus cukup untuk menyalakan bahan bakar secara keseluruhan yang ada di dalam ruang bakar. Untuk mencapai sasaran tersebut, busi harus mempunyai gap (kerenggangan) elektroda yang cukup, biasanya untuk menghasilkan loncatan api yang panas, maka gap busi ini selalu harus disetel dengan kerenggangan antara 0,60 mm sampai dengan 0,80 mm. 1. Ujung terminal 2. Isolator keramik 3. Batang terminal 4. Perapat gas 5. Badan busi 6. Gasket 7. Elektroda massa

8. Elektroda inti Gambar 2.8 Busi


22

Tugas Akhir

Busi yang ulirnya sudah rusak sebaiknya jangan dipakai. Apabila masih memungkinkan perbaiki ulir busi yang telah rusak tersebut. Kerusakan ulir pada lubang busi pada blok silinder juga harus secepatnya diperbaiki. Pada busi terdapat beberapa kerusakan yang harus diperhatikan dari bentuk dan warna pada busi itu sendiri, antara lain adalah : 1. Busi Normal Insulator pada busi normal berwarna kuning sampai coklat muda. Permukaan pada ujung insulator bersih. Permukaan rumah insulator berwarna coklat muda keabu-abuan. 2. Kondisi Sudah Aus Keadaan ini terjadi pada pemakaian yang lama dan busi jarang sekali dibersihkan. Biasanya tergantung penyesuaian dari jam kerja busi tersebut dan diganti bila sudah waktunya. 3. Kerusakan Mekanis Kerusakan ini disebabkan karena adanya suatu material yang asing yang masuk keruang bakar. Mungkin juga disebabkan karena ulir busi yang berlebihan berakibat elektroda busi menonjol keluar dari lubang busi sehingga pencapaian piston terlalu dekat dengan elektroda busi. 4. Pecah/Retak Insulator pada busi mengalami retakan atau pecah menjadi serpih-serpih. Hal ini biasanya jarang terjadi pada busi. Insulator yang retak atau pecah menyebabkan arus tegangan tinggi bocor lewat insulator yang retak atau bocor.


23

Tugas Akhir

Kerusakan yang seperti ini menyebabkan busi harus diganti karena busi sudah tidak bisa diperbaiki lagi. 5. Terlalu Panas Busi yang menerima panas yang berlebihan, insulatornya berwarna putih pucat dan kekuning-kuningan. Elektroda-elektrodanya terbakar. 6. Terak Pada Permukaan Pada kerusakan ini, pada elektroda dan permukaan insulatornya tertutup terak yang sangat kotor dan berwarna kecoklat-coklatan. Kerusakan ini akan menutup loncatan bunga api sehingga pembakaran akan tidak sempurna. 7. Kebocoran Oli Pada permukaan elektroda dan insulator, tertutup terak oli yang akan mengurangi intensitas loncatan bunga api. Ini kemungkinan disebabkan karena adanya kebocoran oli yang masuk kedalam ruang bakar, karena kerusakan pada ring piston. 8. Kesalahan pemasangan busi adalah sebagai berikut : A. Terlalu Pendek Panjang ulir busi yang terlalu pendek berakibat elektroda busi masuk kedalam lubang pada busi. Nyala busi terjadi pada lubang busi sehingga pembakaran mesin tidak berlangsung dengan baik. B. Terlalu Panjang Panjang busi yang berlebihan berakibat elektroda menjadi keluar dari lubang busi yang berakibat bagian lektroda busi cepat kotor dan sangat panas.


24

Tugas Akhir

II.6.1. Gambaran Umum Busi Standar dan Busi Bermassa Tiga Desain dari busi sebenarnya tidak banyak berubah, kebanyakan pabrik mendesain kepala busi untuk mendapatkan percikan bunga api yang lebih baik sehingga pembakaran lebih sempurna. Busi standar atau Busi Bermassa Satu merupakan busi Penemuan pertama sebelum keluar Busi Bermassa Tiga yang umum digunakan oleh pabrik dari sipembuat kendaraan dalam kondisi standar, sedangkan Busi Bermassa Tiga merupakan penemuan teknologi kepala busi yang terbaru setelah busi standard dan menghasilkan pengapian yang lebih bagus.

Gambar 2.9. Busi Standar

Gambar 2.10. Busi Bermassa Tiga


25

Tugas Akhir

Perbedaan tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Gambar Perbedaan Busi Standar dengan Busi Bermassa Tiga

Pembakaran pada Busi Bermassa Tiga menimbulkan Bunga api lebar dan lebih banyak di bandingkan Busi Standar

Pembakaran pada Busi Standar tidak terlalu fokus Pada Busi Bermassa Tiga Pembakaran lebih terfokus

Pembakaran bunga api pada Busi Standar kadang berkembang Pada Busi Bermassa Tiga lebih tinggi dan pembakaran besar

Pembakaran pada Busi Standar lebih Lambat dibandingkan Busi Bermassa Tiga

( Ref. Utak Atik Otomotif Berbagi Pengalaman Ala Saft7.com )

Gambar 2.11. Perbedaan Busi Standar dengan Busi Bermassa Tiga


26

Tugas Akhir

Desain kepala Busi Bermassa Tiga memiliki keuntungan yang lebih karena desain tersebut membuat arah percikan bunga api mengikuti desain dari bentuk kepala busi, serta mampu menaikan intensitas percikan bunga api dan lebih terfokus. Pembakaran dengan Busi Bermassa Tiga menjadi lebih sempurna dan mampu menaikan efisiensi mesin.

II.7. Hubungan Motor Bakar Dengan Alkohol II.7.1 Angka Oktan Bahan Bakar Angka Oktan pada bahan bakar khususnya bensin adalah suatu bilangan yang menunjukan kemampuan bertahan terhadap knocking. Makin besar angka oktannya makin besar pula kemampuan bertahan bensin terhadap knocking. Dengan kata lain, makin tinggi angka oktannya makin kurang kemungkinan untuk terjadi detonasi (knocking). Dengan berkurangnya intensitas untuk berdetonasi ini, maka campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih hemat. Angka oktan bergantung pada struktur senyawa hidrokarbon yang terdapat pada bahan bakar tersebut. Sedang anti knocking dari suatu bahan bakar diukur dengan CFR (Cooperative Fuel Enging) dimana harga perbandingan kompresi mesin ini dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan. Penyelidikan angka oktan suatu bahan bakar dengan cara membandingkan sifat anti knocking bahan bakar tersebut dengan bahan bakar standar. Dari hasil perbandingan ini akan diketahui berapa nilai angka oktan dari bahan bakar yang diselidiki.


27

Tugas Akhir

II.7.2. Alkohol Alkohol sering dipakai untuk menyebut etanol , yang juga disebut grain alcohol; dan kadang untuk minuman yang mengandung alkohol. Hal ini disebabkan karena memang etanol yang digunakan sebagai bahan dasar pada minuman tersebut, bukan metanol, atau grup alkohol lainnya. Begitu juga dengan alkohol yang digunakan dalam dunia farmasi. Alkohol yang dimaksudkan adalah etanol. Sebenarnya alkohol dalam ilmu kimia memiliki pengertian yang lebih luas lagi. II.7.3. Pengertian Alkohol Alkohol adalah senyawa-senyawa dimana satu atau lebih atom hidrogen dalam sebuah alkana digantikan oleh sebuah gugus -OH. Pada pembahasan kali ini, kita hanya akan melihat senyawa-senyawa yang mengandung satu gugus -OH. (Ref. Kimia 2000 Untuk SMU kelas 2 Hal : 7) Alkohol merupakan turunan hidroksil dari alkana, maupun turunan dari aklil dari air. Alkohol mempunyai satu atau lebih gugusan -OH, yang menggantikan kedudukan H pada parafin hidrokarbon. ( RH ) alkana Alcohol ( R-OH) ( H-OH )Air Sebagai contoh: H H | | H-C-C-O-H | | H H Etanol


(Ref. Kimia 2000 Untuk SMU kelas 2 Hal : 7)

28

Tugas Akhir

II.7.4. Jenis-Jenis Alkohol Alkohol dapat dibagi kedalam beberapa kelompok tergantung pada bagaimana posisi gugus -OH dalam rantai atom-atom karbonnya. Masing-masing kelompok alkohol ini juga memiliki beberapa perbedaan kimiawi. Alkohol Primer Pada alkohol primer (1°), atom karbon yang membawa gugus -OH hanya terikat pada satu gugus alkil. Berat Jenis Alkohol > Berat Jenis Alkana. Ada pengecualian untuk metanol, CH 3OH, dimana metanol ini dianggap sebagai sebuah alkohol primer meskipun tidak ada gugus alkil yang terikat pada atom karbon yang membawa gugus -OH. Etanol ( C2H5 OH ) merupakan hasil dari pada fermentasi (reaksi perubahan) beberapa karbonhidrat yang mengandung

Fermentable Sugar

atau

suatu polisachrida yang dapat dihidrolisa menjadi fermentable sugar. Reaksi : 2 CO +4 H2 C

Sifat-sifat fisis Etanol :

2 H5 OH +H2O .

(Ref. Kimia 2000 Untuk SMU Kelas 2 Hal: 19)

-

Merupakan larutan berupa zat cair bening dan berbau khas.

-

Mudah menguap dan mudah dipindahkan.

-

Tidak beracun.

-

Larut dalam air.

-

Titi didih 78 oC dan Titik Cair -115 oC.


29

Tugas Akhir

Bahan baku yang dapat dipakai pembuatan etanol antara lain adalah : tetes gula, jagung, ketela pohon, ubi jalar, jewawut, bahan buangan kertas. Beberapa gambaran umum atas dipakainya etanol sebagai bahan bakar adalah sebagai berikut : -

Nilai panas etanol kurang jika dibandingkan terhadap bensin, hal ini akan mengakibatkan berkurangnya tenaga yang dihasilkan.

-

Sebanding dengan nilai oktan yang lebih tinggi dari pada bensin, untuk mengimbangi jumlah pemakaian bahan bakar spesifik yang lebih tinggi maka perbandingan kompresi bisa lebih ditingkatkan.

-

Dengan adanya sifat sifat kimia serta kadar air didalam etanol maka terhadap setiap komponen fuel sistem etanol engine, perlu diadakan pencegahan korosi.

-

Tingkat polusi etanol yang lebih rendah dari pada bensin.

Alkohol sekunder Pada alkohol sekunder (2°), atom karbon yang mengikat gugus -OH berikatan langsung dengan dua gugus alkil, kedua gugus alkil ini bisa sama atau berbeda. Alkohol tersier Pada alkohol tersier (3°), atom karbon yang mengikat gugus -OH berikatan langsung dengan tiga gugus alkil, yang bisa merupakan kombinasi dari alkil yang sama atau berbeda.


30

Tugas Akhir

II.8. Pemanas Buatan Berupa Elemen Elektrik Pemanas ini merupakan suatu alat yang berfungsi untuk memindahkan energi berupa energi panas sebagai akibat adanya perbedaan suhu antara daerahdaerah disekelilingnya. Adapun fungsi dari pemanas ini pada motor bensin empat langkah adalah untuk menaikan koefisien perpindahan panas pada bahan bakar. Pemanas ini dipasangkan pada sistem karburator dan pada selang bahan bakar, sehingga sebelum bahan bakar sampai pada ruang bakar maka terlebih dahulu dipanaskan oleh pemanas ini agar lebih memudahkan dalam proses pembakaran. Secara umum konstruksi dari pemanas buatan ini adalah sebagai berikut : 1. Terminal 2. Kabel Tembaga

2 1

3. Keramik isolator 4

4. Tube (Alumunium)

3

Gambar 2.12. Pemanas Buatan

II.9. Parameter Yang Mempengaruhi Kemampuan mesin Yang dimaksud dengan kemampuan mesin adalah prestasi dari suatu mesin yang erat hubungannya dengan daya mesin yang dihasilkan serta daya guna dari mesin tersebut. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi kemampuan mesin yang dapat diperincikan sebagai berikut :


31

Tugas Akhir

II.9.1 Torsi (T) Proses pembakaran di dalam silinder akan menimbulkan tekanan terhadap torak. Akibat adanya tekanan pada torak sehingga menimbulkan gaya yang akan di teruskan ke batang torak yang akan mengakibatkan timbulnya tenaga putar pada engkol yang di sebut sebagai torsi. Torsi dapat di hitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: T=F.r

( Ref. Motor Bensin Hal : 21 )

Dimana: T = Torsi (Nm) F = Beban Dynamometer (N) r = Lengan Dynamometer (m) II.9.2. Daya Poros Power atau Daya yang diberikan oleh poros penggerak dikenal dengan BHP ( Brake Horse Power ) atau pun N e. Daya ini biasanya diukur dengan beberapa macam dinamometer seperti dinamometer listrik dan dinamometer hydraulik. Daya Poros biasanya diukur dengan menentukan reaksi dinamometer dan memakai rumus berikut : Ne =

2 .n.T 60.1000

(Ref. Motor Diesel Putaran Tinggi Hal : 24)

Dimana : Ne = Daya Poros (kW) n

= Putaran mesin (rpm)

T = Torsi (Nm)


32

Tugas Akhir

II.9.3. Konsumsi Bahan Bakar (Fc) Pemakaian bahan bakar di definisikan sebagai jumlah penggunaan bahan bakar persatuan waktu dalam kg/jam. Dalam pengujian ini di gunakan gelas ukur dengan volume 10 cc dan alat pencatat waktu untuk mengukur pemakaian bahan bakar tiap 5 cc bahan bakar dalam proses pengujian. Fc =

Vb tb

b

3600 1000


Dimana: Fc = Konsumsi bahan bakar (kg/jam) Vb = Volume pemakaian bahan bakar (m 3 ) b

= Massa jenis bahan bakar (kg/m 3 )

t b = Waktu pemakaian bahan bakar (dtk) II.9.4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Pemakaian bahan bakar spesifik merupakan parameter yang berhubungan erat efisiensi thermal motor. Pemakaian bahan bakar spesifik ini didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai setiap jam untuk menghasilkan setiap kW dari daya motor. Untuk mengetahui pemakaian bahan bakar dari motor perlu terlebih dahulu menghitung besarnya Spesific Fuel Consumtion : SFC

Fc Ne


Dimana : SFC

= Pemakaian bahan bakar spesifik (kg/jam.kW)


33

Tugas Akhir

Fc

3 = Konsumsi bahan bakar (m /jam)

Ne

= Daya poros (kW)

II.9.5. Efisiensi Termal Efisiensi Termal merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah pemakaian bahan bakar untuk waktu tertentu.

th

=

Ne.3600 x 100% Fc.LHV


Dimana: th

= Efisiensi Thermal (%)

Ne

= Daya poros (kW)

Fc

= Konsumsi bahan bakar (kg/jam)

LHV = Nilai kalor bawah bahan bakar (20930 kJ/kg)


34

Tugas Akhir

BAB III METODE PENGUJIAN

Pengujian ini dilakukan sesuai dengan tujuan awal yaitu untuk mengetahui kemampuan serta pengaruh dari pemakaian busi standar (berelektroda massa satu) dan pemakaian busi racing (berelektroda massa tiga) dengan menggunakan bahan bakar alkohol yang sudah dilengkapi dengan pemanas buatan berupa elemen elektrik pada mesin bensin empat langkah Honda Astrea Legenda (97,1 cc). Pengujian dan pengambilan data dilakukan pada kondisi tanpa pembebanan dan putaran mesin yang berbeda. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan pengaruh kedua jenis busi tersebut yakni busi standar (busi berelektroda massa satu) dengan busi racing


35

Tugas Akhir

(busi berelektroda massa tiga) jika menggunakan bahan bakar alkohol yang sudah dilengkapi dengan pemanas buatan berupa elemen elektrik.

III.1. Deskripsi Alat Uji Motor bakar bensin yang digunakan dalam pengujian ini adalah Honda Astrea Legenda. Di mana motor bensin Honda Astrea Legenda dari jenis 4 tak / 1 silinder, pendinginan udara, sistem penyalaan mesin terjadi karena loncatan arus listrik pada elektroda busi. Motor bensin tersebut dirakit sesuai dengan pedoman dari pabrik pembuatnya, kemudian dipasang pada bangku uji (test bend) yang dilengkapi dengan instalasi uji dan piranti ukur. Data Spesifikasi Honda Astrea Legenda Type

: 4 Langkah, pendingin udara

Engine No

: NGEE-1254404

Diameter Silinder

: 50,0 mm

Isi Silinder

: 97,1 cc

Perbandingan Kompresi

: 8,8 : 1

Torsi Maksimum

: 4000 rpm

Jumlah Silinder

: 1 (satu)

III.2. Jenis Busi Yang Digunakan Jenis busi yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari dua jenis yakni busi standar (busi berelektorda massa satu) dan Busi racing (busi berelektroda massa tiga).


36

Tugas Akhir

III.3. Alat-alat Pengujian Alat bantu untuk pengukuran yang dipergunakan pada saat pengujian motor bensin terdiri dari beberapa macam tergantung dari fungsi dan kegunaannya. 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 3.1. Tachometer

2. Dynamometer Dynamometer berfungsi untuk mengukur beban yang mampu diterima oleh mesin. Batas pengukuran dynamometer yang digunakan adalah 0-25 Kg.

Gambar 3.2. Dynamometer


37

Tugas Akhir

3. Gelas Ukur Pemakaian Bahan Bakar. Gelas ukur berfungsi untuk mengukur volume pemakaian bahan bakar yang digunakan oleh mesin dengan daerah pengukuran 0-10 cc.

Gambar 3.3. Alat Ukur Pemakaian Bahan Bakar

4. Termometer Suhu Termometer suhu berfungsi untuk mengukur temperatur gas buang yang dilakukan pada saat pengujian.

Gambar 3.4. Termometer Suhu

5. Stop Watch Stop Watch yang digunakan adalah stop watch HP Nokia Tipe 2300 yang berfungsi untuk mengukur waktu pemakaian bahan bakar. Volume setiap pengukuran bahan bakar adalah konstan (5cc) dengan satuan pemakaian bahan bakar.


38

Tugas Akhir

6. Kunci Busi Kunci busi berfungsi untuk membuka dan memasang busi yang akan digunakan pada saat pengujian.

Gambar 3.5. Kunci Busi

III.4. Batasan Pengujian Pengujian dilakukan memiliki batasan dengan memperhatikan beberapa hal berikut : -

Keterbatasan kemampuan alat ukur yang dipergunakan.

-

Kondisi dari alat ukur yang digunakan dalam pengujian.

-

Kondisi dari mesin yang digunakan dalam pengujian.

-

Waktu, biaya dari perhitungan hasil pengamatan pengujian. Dengan memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa faktor tersebut

diatas maka pengujian dilakukan sebagai berikut : 1. Pengujian ini dilakukan pada motor bensin pada kecepatan poros engkol 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, dan 4000 rpm untuk setiap jenis busi yang digunakan. 2. Motor bensin yang digunakan dalam pengujian ini menggunakan bahan bakar alkohol.


39

Tugas Akhir

III.5. Prosedur Pengujian

START

1. Mengumpulkan Informasi 2. Persiapan Pengujian

Pengujian Menggunakan Busi Standar

Pengujian Menggunakan Busi Bermassa 3 N = 1000 rpm 2000 rpm 3000 rpm 4000 rpm

Data Hasil Pengujian

1. Perhitungan 2. Perbandingan 3. Pembahasan

KESIMPULAN

Gambar 3.6. Diagram alir pengujian busi standar dengan busi bermassa 3


40

Tugas Akhir

III.5.1. Persiapan Pengujian Sebelum dilakukan pengujian untuk meminimalkan penyimpangan dalam melakukan penelitian maka diperlukan persiapan-persiapan. Persiapan yang dilakukan adalah dengan menyiapkan benda uji yaitu busi standar dengan busi bermassa 3 dan bahan bakar yang akan digunakan, serta pemeriksaan yang dilakukan pada hal-hal sebagai berikut : 1. Pemeriksaan bahan bakar. 2. Pemeriksaan minyak pelumas didalam mesin. 3. Pemeriksaan sistem pendinginan. 4. Periksa semua baut dan mur pengikat yang terdapat pada sambungan mesin. 5. Periksa semua instrumen sistem kontrol dan pastikan bahwa dapat bekerja dengan baik. 6. Siapkan peralatan untuk membuka dan memasang specimen yang akan diuji.

III.5.2. Cara Menghidupkan Mesin 1. Putar kunci kontak keposisi ON, untuk menjalankan mesin. 2. Setelah Mesin dihidupkan, biarkan selama beberapa saat hingga mesin dalam kondisi stasioner. 3. Periksa semua alat ukur sistem dynamometer, tachometer, Gelas ukur bahan bakar dan beberapa komponen lainnya, apakah sudah berfungsi dengan baik.


41

Tugas Akhir

4. Bila semua sudah dalam kondisi baik, pengujian mesin dan pengambilan data dapat dilakukan. 5. Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan dengan mematikan tombol darurat.

III.5.3. 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. Pengambilan data dilakukan dengan prosedur sebagai berikut : 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 kecepatan putaran 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 5 ml. - Perbedaan tekanan orifis. - Temperatur gas buang.


42

Tugas Akhir

4. Selanjutnya pengamatan dilakukan dengan mengubah putaran mesin keputaran yang lain hingga mencapai putaran 4000 rpm. 5. Setelah pengujian diatas selesai dilakukan, busi standar kemudian diganti dengan busi bermassa tiga, dengan prosedur dan cara pengukuran yang sama.

III.5.4. Prosedur Mematikan Mesin 1. Setelah pengujian dan pengambilan data selesai, kurangi putaran mesin secara perlahan-lahan. 2. Pada saat yang sama kurangi beban pada dynamometer secara perlahanlahan. 3. Mesin dibiarkan tetap berjalan pada pembebanan minimum tersebut selama

3 menit.

4. Putar kunci kontak pada posisi off.


43

Tugas Akhir

III.5.5. Instalasi Pengujian Mesin

Tangki Bahan Bakar

Gelas Ukur Bahan Bakar

Pemanas Buatan 1 Pemanas Buatan 2 Neraca Beban

Karburator Transmisi

Busi

MESIN

Pendingin

Disc Brake

Torsi

Termometer Suhu

Knalpot

Tacho meter

Gambar 3.7. Skema Instalasi Pengujian Mesin

Keterangan : Bahan bakar yang berada pada tangki bahan bakar menuju ke selang ukur bahan bakar sebagai patokan dalam pengukuran volume bahan bakar yang digunakan untuk satu putaran mesin, setelah itu menuju ke motor bakar yaitu tempat terjadinya pembakaran, di sini tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros engkol, disc brake pembebanan pada putaran poros dan neraca beban untuk membaca beban yang didapat setelah putaran poros mendapatkan pembebanan.


44

Tugas Akhir

BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA HASIL PENGUJIAN

IV.1. Data Hasil Pengujian Pengujian unjuk kerja motor bensin dengan bahan bakar alkohol yaitu pada kondisi mesin mengunakan jenis busi standar dan jenis busi bermassa tiga pada putaran mesin yang berbeda yaitu 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm dan 4000 rpm dengan menggunakan pembebanan yang berbeda-beda. Data hasil pengujian ini diambil sesuai dengan data-data yang didapat pada saat pengujian.


45

Tugas Akhir

Berikut data hasil pengujian dalam bentuk tabel : Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Standar No.

Putaran

Beban

Waktu Pemakaian

Volume Konsumsi

Temperatur

Perbedaan

Mesin

Dynamometer

Bahan Bakar/5 ml

Bahan Bakar

Gas Buang

Tekanan

o

(rpm)

(kg)

(Detik)

(ml)

( C)

(mm H2O)

1.

1000

1

92

5

60

8

2.

2000

1,75

85

5

75

10

3.

3000

2,5

68

5

90

13

4.

4000

3

56

5

105

15

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Bermassa Tiga No.

Putaran

Beban

Waktu Pemakaian

Volume Konsumsi

Temperatur

Perbedaan

Mesin

Dynamometer

Bahan Bakar/5 ml

Bahan Bakar

Gas Buang

Tekanan

o

(rpm)

(kg)

(Detik)

(ml)

( C)

(mm H2O)

1.

1000

1,5

94

5

50

9

2.

2000

2

79

5

60

12

3.

3000

3

74

5

80

15

4.

4000

3,5

65

5

95

17

IV.2. Perhitungan Hasil Pengujian Dari hasil pengujian maka dapat dihitung beberapa parameter yang di perlukan 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 selanjutnya untuk


46

Tugas Akhir

efisiensi maka penulis memberikan langsung hasil perhitungan dalam bentuk tabel. IV.2.1. Perhitungan Hasil Pengujian Menggunakan Busi Standar Tanggal pengujian

: 21 April 2008

Jenis mesin

: Honda Astrea Legenda

Kapasitas

: 97,1 cc

Bahan bakar

: Alkohol

Putaran

: 3000 rpm

Pemakaian bahan bakar per-5 cc

: 68 detik

Data-data diatas maka dapat dihitung sebagai berikut : 1. Torsi (T) T=F.r Dimana: r = 30 cm = 0,3 m F= m.g = 2,5 kg x 9,8 m/s

2

Maka : T = ( 2,5 kg x 9,8 m/s2 ) x 0,3 m = 7,35 Nm

2. Daya Poros Ne =

2 .n.T 60.1000


47

Tugas Akhir

Dimana : n = 3000 rpm T = 7,35 Nm Maka : Ne =

2 .n.T 60.1000

Ne =

2 x3,14 x3000 x7,35 kW 60000

Ne = 2,3 kW

3. Konsumsi Bahan Bakar (Fc) Fc =

Vb tb

b

3600 1000

Dimana: b

= 800 kg/m 3

Vb = 0,005 m3 t b = 68 detik Maka : Fc =

=

Vb tb

b

3600 1000

0,005 3600 x 800 x kg/jam 68 1000

= 0,21 kg/jam


48

Tugas Akhir

4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik SFC Fc Ne

SFC Dimana : Fc

= 0,21 kg/jam

Ne

= 2,3 kW

Maka : SFC =

=

Fc Ne 0,21kg / jam 2,3kW

= 0,09 kg/kW.jam

5. Efisiensi Termal

th

=

Ne.3600 x 100% Fc.LHV

Dimana: Ne

= 2,3 kW

Fc

= 0,2 kg/jam

LHV = 20930 kJ/kg Maka : =

BHP.3600 x 100% Fc.LHV

th

=

2,3.3600 x 100 % 0,21.20930

th

= 1,88 %

th


49

Tugas Akhir

IV.2.1. Perhitungan Hasil Pengujian Menggunakan Busi Bermassa Tiga Tanggal pengujian

: 22 April 2008

Jenis mesin

: Honda Astrea Legenda

Kapasitas

: 97,1 cc

Bahan bakar

: Alkohol

Putaran

: 3000 rpm

Pemakaian bahan bakar per-5 cc

: 68 detik

Data-data diatas maka dapat dihitung sebagai berikut : 1. Torsi (T) T = F.r Dimana: r = 30 cm = 0,3 m F = m.g = 3 kg x 9,8 m/s

2

Maka : T = ( 3 kg x 9,8 m/s2 ) x 0,3 m = 8,82 Nm

2. Daya Poros Ne =

2 .n.T 60.1000


50

Tugas Akhir

Dimana : n = 3000 rpm T = 8,82 Nm Maka : Ne =

2 .n.T 60.1000

Ne =

2 x3,14 x3000 x8,82 kW 60000

Ne = 2,76 kW

3. Konsumsi Bahan Bakar (Fc) Fc =

Vb tb

b

3600 1000

Dimana: b

= 800 kg/m 3

Vb = 0,005 m3 t b = 68 detik Maka : Fc =

=

Vb tb

b

3600 1000

0,005 3600 x 800 x kg/jam 74 1000

= 0,19 kg/jam


51

Tugas Akhir

4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik SFC Fc Ne

SFC Dimana : Fc

= 0,19 kg/jam

Ne

= 2,76 kW

SFC =

Fc Ne

Maka :

=

0,19kg / jam 2,76kW

= 0,07 kg/kW.jam

5. Efisiensi Termal

th

=

Ne.3600 x 100% Fc.LHV

Dimana: Ne

= 2,76 kW

Fc

= 0,19 kg/jam

LHV = 20930 kJ/kg Maka : =

Ne.3600 x 100% Fc.LHV

th

=

2,76.3600 x 100 % 0,19.20930

th

= 2,49 %

th


52

Tugas Akhir

Tabel 4.3. Data Hasil Perhitungan Menggunakan Busi Standar No

Putaran

Torsi

Daya

Konsumsi

Pemakaian Bahan

Efisiensi

Mesin

(Nm)

Poros

Bahan Bakar

Bakar Spesifik

Thermal

(kW)

(kg/jam)

(kg/kW.jam)

%

(rpm) 1

1000

2,94

0,3

0,16

0,53

0,32

2

2000

5,14

1,1

0,17

0,15

1,11

3

3000

7,35

2,3

0,21

0,09

1,88

4

4000

8,82

3,7

0,26

0,07

2,45

Tabel 4.4. Data Hasil Perhitungan Menggunakan Busi bermassa Tiga No

Putaran

Torsi

Daya

Konsumsi

Pemakaian Bahan

Efisiensi

Mesin

(Nm)

Poros

Bahan Bakar

Bakar Spesifik

Thermal

(kW)

(kg/jam)

(kg/kW.jam)

%

(rpm) 1

1000

4,41

0,46

0,15

0,33

0,53

2

2000

5,88

1,23

0,18

0,14

1,17

3

3000

8,82

2,76

0,19

0,07

2,49

4

4000

10,29

4,3

0,22

0,05

3,36

IV.3. Analisa Data Hasil Perhitungan Berdasarkan data pengukuran dari hasil pengujian diatas dapat dilakukan analisa perbandingan kinerja mesin dengan menggunakan jenis busi yang berbeda, yang akan memperlihatkan perbedaan antara busi standar dengan busi bermassa tiga.


53

Tugas Akhir

IV.3.1. Torsi Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh torsi sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.1.

12

T (Nm)

10 8 Busi Standar Busi Massa 3

6 4 2 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

N (rpm) Gambar 4.1. Grafik Torsi Terhadap Putaran Mesin.

Pada grafik 4.1. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1000 rpm sampai dengan 4000 rpm dengan kenaikan putaran poros 1000 rpm. Terlihat pada grafik bahwa mesin yang menggunakan busi standar pada putaran terendah 1000 rpm menghasilkan torsi sebesar 2,94 Nm dan pada putaran tertinggi menghasilkan torsi sebesar 8,82 Nm sedangkan mesin yang menggunakan busi bermassa tiga pada putaran rendah menghasilkan torsi sebesar 4,41 Nm dan pada putaran tertinggi menghasilkan torsi sebesar 10,29 Nm. Baik itu mesin yang menggunakan busi standar maupun yang menggunakan busi , bermassa tiga. bahwa terjadi kenaikan torsi yang cukup stabil pada tiap putaran poros 1000 rpm sampai dengan 4000 rpm. Akan tetapi mesin yang menggunakan busi bermassa tiga torsi yang dihasilkan pada tiap putaran


54

Tugas Akhir

poros mesin jauh lebih besar dibandingkan dengan mesin yang menggunakan busi standar.

IV.3.2. Daya Poros Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh daya poros sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.2.

5

Ne (kW)

4 3

Busi Standar Busi Massa 3

2 1 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

N (rpm)

Gambar 4.2. Grafik Daya Poros Terhadap Putaran Mesin.

Pada grafik 4.2. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1000 rpm sampai dengan 4000 rpm dengan kenaikan putaran poros 1000 rpm. Terlihat pada grafik bahwa mesin yang menggunakan busi standar pada putaran terendah 1000 rpm menghasilkan daya poros sebesar 0,3 kW dan pada putaran tertinggi menghasilkan daya poros sebesar 3,7 kW sedangkan mesin yang menggunakan busi bermassa tiga pada putaran rendah menghasilkan daya poros


55

Tugas Akhir

sebesar 0,46 kW dan pada putaran tertinggi menghasilkan daya poros sebesar 4,3 kW. Baik itu mesin yang menggunakan busi standar maupun yang menggunakan busi bermassa tiga. bahwa terjadi kenaikan daya poros yang cukup stabil pada tiap putaran poros 1000 rpm sampai dengan 4000 rpm. Akan tetapi mesin yang menggunakan busi bermassa tiga daya poros yang dihasilkan pada tiap putaran poros mesin jauh lebih besar dibandingkan dengan mesin yang menggunakan busi standar.

IV.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.

0.3 Fc (kg/jam)

0.25 0.2 0.15

Busi Standar

0.1

Busi Massa 3

0.05 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

N (rpm)

Gambar 4.3 Grafik Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran Mesin.


56

Tugas Akhir

Pada grafik 4.3. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1000 rpm sampai 4000 rpm, dengan kenaikan putaran poros mesin 1000 rpm. Berdasarkan grafik diatas mesin yang menggunakan busi standar pada putaran terendah 1000 rpm menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,16 kg/jam dan pada putaran tertinggi menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,26 kg/jam sedangkan mesin yang menggunakan busi bermassa tiga pada putaran rendah menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,15 kg/jam dan pada putaran tertinggi menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,22 kg/jam. Perbedaan terlihat pada putaran poros 1000 rpm konsumsi untuk mesin menggunakan busi standar lebih tinggi jika dibandingkan mesin menggunakan busi bermassa tiga. Sedangkan pada putaran poros mesin 2000 rpm sebaliknya konsumsi bahan bakar untuk mesin menggunakan busi standar lebih rendah dibandingkan dengan mesin menggunakan busi bermassa tiga. Dan untuk pada putaran selanjutnya yakni 3000 rpm dan 4000 rpm konsumsi bahan bakar untuk mesin menggunakan busi standar lebih tinggi dibandingkan mesin menggunakan busi bermassa tiga. Jadi berdasarkan grafik diatas tersebut, untuk mesin yang menggunakan busi bermassa tiga konsumsi bahan bakar yang dihasilkan pada putaran tinggi jauh lebih rendah ini menandakan bahwa konsumsi bahan bakar lebih irit dibandingkan dengan mesin yang menggunakan busi standar.


57

Tugas Akhir

IV.3.4. Pemakaian 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)

0.6 0.5 0.4 0.3

Busi Standar

0.2

Busi Massa 3

0.1 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

N (rpm) Gambar 4.4. Grafik Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran Mesin.

Pada grafik 4.4. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1000 rpm sampai 4000 rpm dan kenaikan putaran poros 1000 rpm. Berdasarkan grafik diatas mesin yang menggunakan busi standar pada putaran terendah 1000 rpm menghasilkan pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 0,53 kg/jam kW dan pada putaran tertinggi menghasilkan pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 0,07 kg/jam kW sedangkan mesin yang menggunakan busi bermassa tiga pada putaran rendah menghasilkan pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 0,33 kg/jam kW dan pada putaran tertinggi menghasilkan pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 0,05 kg/jam kW.


58

Tugas Akhir

Baik itu mesin yang menggunakan busi standar maupun yang menggunakan busi bermassa tiga. bahwa terjadi kenaikan pemakaian bahan bakar spesifik yang cukup stabil pada tiap putaran poros 1000 rpm sampai dengan 4000 rpm. Akan tetapi mesin yang menggunakan busi bermassa tiga pemakaian bahan bakar spesifik yang dihasilkan pada tiap putaran poros mesin jauh lebih besar dibandingkan dengan mesin yang menggunakan busi standar. Untuk itu mesin yang menggunakan busi bermassa tiga konsumsi bahan bakar yang dihasilkan pada putaran tinggi jauh lebih irit dibandingkan dengan mesin yang menggunakan busi standar.

IV.3.5. Efisiensi Thermal Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh efisiensi thermal sebagai

nth (%)

fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.5.

4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

Busi Stasndar Busi Massa 3

0

1000

2000

3000

4000

5000

N (rpm)

Gambar 4.5. Grafik Efisiensi Thermal Terhadap Putaran Mesin


59

Tugas Akhir

Pada grafik 4.5. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1000 rpm sampai 4000 rpm dan kenaikan putaran poros 1000 rpm. Terlihat pada grafik bahwa mesin yang menggunakan busi standar pada putaran terendah 1000 rpm menghasilkan efisiensi thermal sebesar 0,32 % dan pada putaran tertinggi menghasilkan efisiensi thermal sebesar 2,45 % sedangkan mesin yang menggunakan busi bermassa tiga pada putaran rendah menghasilkan efisiensi thermal sebesar 0,53 % dan pada putaran tertinggi menghasilkan efisiensi thermal sebesar 3,36 %. Baik itu mesin yang menggunakan busi standar maupun yang menggunakan busi bermassa tiga. Bahwa terjadi kenaikan efisiensi thermal yang cukup stabil pada tiap putaran poros 1000 rpm sampai dengan 4000 rpm. Akan tetapi mesin yang menggunakan busi bermassa tiga efisiensi thermal yang dihasilkan pada tiap putaran poros mesin jauh lebih besar dibandingkan dengan mesin yang menggunakan busi standar.


60

Tugas Akhir

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.I. Kesimpulan Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan pada mesin bensin Honda Astrea Legenda pada putaran 1000 rpm sampai 4000 rpm, menggunakan bahan bakar alkohol dan dua jenis busi yakni Busi Standar dan Busi Bermassa Tiga, maka penulis dapat mengambil beberapa buah kesimpulan sebagai berikut : 1. Perbedaan torsi untuk busi standar putaran terendah 1000 rpm menghasilkan torsi sebesar 2,94 Nm dan putaran tertinggi sebesar 8,82 Nm sedangkan busi bermassa tiga putaran terendah menghasilkan torsi sebesar 4,41 Nm dan pada putaran tertinggi sebesar 10,29 Nm. Jadi untuk mesin menggunakan busi bermassa tiga torsi yang dihasilkan tiap putaran poros mesin jauh lebih besar dibandingkan mesin menggunakan busi standar.


61

Tugas Akhir

2. Daya poros yang dihasilkan mengalami kenaikan yang cukup stabil. Untuk busi standar pada putaran terendah sebesar 0,3 kW dan pada putaran tertinggi sebesar 3,7 kW sedangkan busi bermassa tiga pada putaran terendah menghasilkan daya poros sebesar 0,46 kW dan pada putaran tertinggi sebesar 4,3 kW. Jadi mesin yang menggunakan busi bermassa tiga daya poros yang dihasilkan pada tiap putaran poros mesin jauh lebih besar dibandingkan dengan mesin yang menggunakan busi standar. 3. Konsumsi bahan bakar busi standar putaran terendah sebesar 0,16 kg/jam dan putaran tertinggi sebesar 0,26 kg/jam sedangkan busi bermassa tiga putaran terendah sebesar 0,15 kg/jam dan putaran tertinggi sebesar 0,22 kg/jam. Konsumsi bahan bakar busi standar lebih tinggi diputaran mesin rendah dibandingkan busi bermassa tiga hal ini konsumsi lebih boros. Tetapi jika menggunakan busi bermassa tiga konsumsi bahan bakar yang dihasilkan putaran tinggi jauh lebih irit dibandingkan busi standar. 4. Untuk busi standar putaran terendah menghasilkan pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 0,53 kg/jam kW dan putaran tertinggi sebesar 0,07 kg/jam kW sedangkan busi bermassa tiga pada putaran rendah sebesar 0,33 kg/jam kW dan pada putaran tertinggi sebesar 0,05 kg/jam kW. Akan tetapi jika menggunakan busi bermassa tiga pemakaian bahan bakar spesifik yang dihasilkan tiap putaran jauh lebih besar dibandingkan dengan menggunakan busi standar,hal ini sangat wajar karena torsi dan daya poros yang dihasilkan juga lebih besar. Dalam hal ini mesin yang menggunakan busi bermassa tiga jauh lebih irit dibandingkan busi standar.


62

Tugas Akhir

5. Untuk mesin menggunakan busi standar pada putaran terendah menghasilkan efisiensi thermal 0,32 % dan pada putaran tertinggi 2,45 % sedangkan untuk busi bermassa tiga pada putaran rendah 0,53 % dan pada putaran tertinggi 3,36 %. Jadi untuk busi bermassa tiga efisiensi thermal yang dihasilkan pada tiap putaran poros mesin jauh lebih besar dibandingkan dengan busi standar. Ini dapat dilihat dari grafik.

Dengan demikian dari hasil pengujian ini terlihat bahwa jika menggunakan busi bermassa tiga untuk konsumsi bahan bakarnya lebih irit dan juga dapat meningkatkan performa atau daya mesin pada kendaraan bermotor jika menggunakan bahan bakar alkohol.

V.2. Saran Dari hasil pengujian dan analisa yang penulis lakukan, penulis juga mencoba mengemukakan beberapa saran yang di harapkan dapat membantu para pembaca Tugas Akhir ini, yaitu antara lain : a. Perlunya di lakukan pengujian dengan modifikasi yang lainnya, misalnya dengan mengganti busi dengan jenis busi yang lainnya atau pun mengganti bahan bakar yang lainnya selain alkohol. b. Perlunya di lakukan pengujian lebih lanjut dengan putaran yang lebih tinggi ataupun dengan beban yang berbeda pula untuk lebih mengetahui perbedaan dari performa mesin yang dihasilkan mengingat keterbatasan dari alat uji yang digunakan.


63

Tugas Akhir

DAFTAR PUSTAKA

-

Arends, BPM. & Berenschot H.

Motor Bensin

. Jakarta : Erlangga,

1980. -

Arismunandar, Wiranto & Koichi Tsuda.

Motor Diesel Putaran Tinggi .

Jakarta : Pradnya Paramita, 1986. -

Crouse & Anglin.

-

Mas ud Drs. & dkk.

Automotive Engines . New York : Glencoe, 1994. Sistem bahan Bakar . Jakarta : Fariska Utama,

2000. -

Northop, R.S.

Teknik Reparasi Sepeda Motor . Bandung : CV. Pustaka

Grafika, 2003. -

Purba M.Si, Drs. Michael.,

Kimia 2000 SMU Kelas 2

. Jakarta :

Erlangga, 1994. -

Safari, Firmansyah.

Utak Atik Otomotif Berbagi Pengalaman Ala

Saft7.com . Jakarta : Elex Media Komputindo, 2006. -

Yamaha Motor Manufacturing Indonesia, PT.

Yamaha Motor

Engineering Training Center . Indonesia : Yamaha Technical Academy, 2004. -

www.PT.usahasaudaramandiri.com

-

www.sparkplugs.com


64

Tugas Akhir

LAMPIRAN


Tugas Akhir

Lampiran 1. Jenis Busi Standar Yang Digunakan

Lampiran 2. Jenis Busi Bermassa Tiga Yang Digunakan


Tugas Akhir

Lampiran 3. Mesin Pengujian Pada Laboratorium Proses Produksi, UMB

Lampiran 4. Proses Pengujian Pada Laboratorium Proses Produksi, UMB


PENGARUH PENGGUNAAN BUSI STANDAR & BUSI BERMASSA TIGA JIKA MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ALKOHOL TERHADAP KINERJA MESIN

Recommend Documents