PENGARUH PENGGUNAAN ”CYCLONE” TERHADAP KINERJA MESIN TOYOTA KIJANG 5K
1
1 Teknik
M. Yusuf, 2 Duma Hasan, 3 Yusuf Siahaya
Industri, Universitas Muslim Indonesia Makassar, Mesin, Universitas Hasanuddin Makassar
2 Teknik
Alamat Korespondensi: M. Yusuf, ST Universitas Satria Makassar Kotamadya Makassar, Sul-Sel HP: 082346667129 Email:
ABSTRAK Pada saat ini dunia khususnya indonesia mengalami krisis energi utamanya bahan bakar minyak sehingga banyak ahli otomotif mencari solusi agarmotor bakar atau kendaraan dapat lebih efisien dan efektifmaka dibuatlah sebuah alat tambah berupa cyclone yang dapat merubah aliran udara masuk dari aliran laminer (lurus) menjadi aliran swirling (berputar) sehingga kinerja mesin dapat lebih baik.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara perubahan beban mesin terhadap komposisi gas buang kendaraan bermotor standar dan yang menggunakan cyclone, dan membandingkan hasil pengukuran komposisi gas buang kendaraan bermotor Toyota kijang 5K dengan ketentuan pemerintah tentang emisi gas buang. Dalam Penelitian ini menggunakan metode pengujian emisi gas buang pada kendaraan Toyota Kijang Super Tahun Pembuatan 1990. Alat ukur yang digunakan yaitu gas analyzer dan torsi meter. Hasil penelitian ini diketahui bahwa dengan menggunakan cyclone pada saluran udara masuk terjadi perubahan aliran laminar menjadi berputar sehingga pembakaran dalam mesin menjadi lebih sempurna dibandingkan dengan kendaraan yang tidak menggunakan cyclone. Ini terlihat pada kadar emisi yang dikeluarkan. Kadar emisi tertinggi pada kendaraan yang tidak menggunakan cyclone yaitu 4,04 % pada putaran 800 rpm dan HC sebesar 438 ppm. Sedangkan kendaraan yang menggunakan cyclone pada putaran yang sama yaitu 3,28 % dan HC 359 ppm. Adapun kesimpulan yang diperoleh bahwa dengan berubahnya aliran udara masuk ke ruang bakar dari semula lurus menjadi berputar menyebabkan campuran udara-bahan bakar bisa lebih baik sehingga pembakaran lebih sempurna. Kata kunci : cyclone, emisi gas buang dan prestasi mesin.
ABSTRACT The current world, especially Indonesia primary energy crisis of fuel so many automotive experts seeking to motor fuel or vehicles can be more efficiently and effectively then made an additional tool that can change the form of cyclone inlet air flow from laminar flow (straight) into the flow swirling (spin) so that engine performance can be better. This studyaims to determinethe relationshipbetweenchanges inengine loadonmotor vehicle exhaustgascompositionandtheuse ofcyclonestandards, andcomparingthe results ofmeasurements ofmotor vehicle exhaustgascompositiondeerToyota5Kwith government regulationsonexhaust emissions. Inthisstudyusingexhaust emissions test method on vehicleToyotaKijangSuperYear 1990. Measuring instrumentused is thegasanalyzeranda torquemeter. The results ofthis research notethat byusing acycloneatan air inletlaminarflowchangesto berotated so thatthe internal combustionengineto bemore perfect than thevehicles that do notuse thecyclone. It looksatlevels ofemissions released. The highestemissionlevelsinvehicles that do notuse thecycloneis4.04% at800 rpmand therotationof438ppmHC. While thevehiclesthat usecycloneinthe same roundis3.28% and359ppmHC. The conclusions obtained that by changing the flow of air into the combustion chamber of the original straight into spinning causes the air-fuel mixture can be better so that more complete combustion.
Keywords:cyclone, exhaust emissionsandengineperformance.
PENDAHULUAN Pada masa sekarang ini teknoiogi maupun ilmu pengetahuan berkembang dengan cepat, seperti diketahui bahwa teknologi-teknologi baru bermuncul an, bukan hanya dalam hitungan bulan maupun tahun, tetapi teknologi-teknologi baru pada masa sekarang ini berkembang sangat cepat. Dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi tersebut manusia dituntut untuk menemukan suatu teknoiogi yang dapat memecahkan masalah dunia yang paling besar saat ini yaitu mengenai krisis energi yang tidak dapat diperbaharui diantaranya minyak bumi. Minyak bumi merupakan sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh umat manusia diantaranya minyak bumi digunakan dalam dunia otomotif sebagai bahan bakar. Dunia otomotif bergantung pada bahan bakar minyak dan untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar minyak, maka dunia otomatif akan terus melakukan pengembangan untuk mendapatkan pemanfaatan energi bahan bakar minyak yang sebesar mungkin dan tidak mengurangi performansi/unjuk kerja dari pada mesin atau apabila memungkinkan performansi/unjuk kerja dari mesin harus mengalami peningkatan.
Banyak
penelitian-penelitian
yang
diiakukan
untuk
meningkatkan
performansi/unjuk kerja dari motor bakar serta penghematan bahan bakar minyak. Penemuanpenemuan baru dalam dunia otomotif tidak sepenuhnya merupakan penemuan-penemuan yang baru tetapi merupakan pengembangan dari penemuan-penemuan terdahulu atau merupakan penyempurnaan dari penemuan terdahulu atau hanya memberikan alat-alat tambahan, tanpa harus merubah konstruksi mesin yang sudah ada diantaranya alat yang digunakan untuk meningkatkan
performa/unjuk
kerja
mesin
disebut
CYCLONE.(Khovach.
M,
1979.
MotorVehicle Engines MIR Publishers. Moscow). Cyclone adalah sebuah alat tambahan yang digunakan pada proses pembakaran dalam mesin yang berfungsi untuk membuat aliran udara yang akan masuk ke dalam karburator dan silinder ruang bakar menjadi berputar/swirling. Alat ini merupakan penemuan dari Mr.DR. Sei Young Kim, dari Korea. Usaha membuat alat ini di ilhami oleh fenomena angin cyclone atau ternado, dimana di Indonesia dikenal dengan angin lesus. Beberapa usaha penelitian yang terus diusahakan, sistem pembakaran dalam silinder dari rata-rata mesin mobil yang ada belum seluruhnya bahan bakar yang masuk ke dalam silinder terbakar secara sempurna, yang terbakar hanya sekitar 30%. (Arismunandar, 2005Motor Baker Torak. Penerbit ITB Bandung.) Proses pemuaian dan penekanan secara adiabatik pada siklus otto bisa digambarkan melalui diagram di bawah (Diagram ini menunjukkan model ideal dari proses termodinamika yang
terjadi pada mesin pembakaran dalam yang menggunakan bensin). (John B, 1988Internal Combution Engine Fundamentals, New York,
Mc Graw-Hill Book company).Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan cyclone terhadap kinerja mesin Toyota kijang 5K.
METODOLOGI PENELITIAN Lokasi dan Metode Penelitian Cyclone dipasang pada intake manifold untuk mengetahui prestasi mesin Toyota Kijang 5K berbahan bakar bensin pengujian dilakukan pada Bengkel PT. Haji Kalla Makassar, tepatnya berada di Jalan Sultan Alauddin No. 76 Makassar.Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental. Metode Pengambilan Data Adapun data yang diperlukan dalam penelitian ini adalah data yang diperoleh secara langsung melalui pengujian dan pengukuran, seperti terlihat pada Tabel 1, Tabel 2 untuk menentukan kadar emisi gas buang kendaraan bermotor,dan Tabel 3, Tabel 4 untuk menentukan kinerja mesin. Analisis Data Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan diperoleh data kadar emisi gas buang berupa CO, HC,
,
dan prestasi mesin meliputi gaya traksi roda, torsi mesin, daya efektif,
komsumsi bahan bakar spesifik, energy hasil pembakaran dan efisiensi thermal. Persamaan yang digunakan untuk menghitung prestasi mesin (Khovach. M, 1979): Besarnya kerugian kalor dapat dihitung dengan persamaan, sebagai berikut : (∆ ) ℎ
= (∆ ) (∆ ) ℎ
+ (∆ ) =
…………………………………..(1)
(1 − )
th
(J/kg)
Dimana A = 114 × 106 Ath = =
, ,
( (
+ ,
)+
= 0,516 (kmole
,
(kmole) )−
= Koefisien kelebihan udara = 0,935 ∆Hl chem = 114 x 106 (1 - 0,935) 0,516 = 3.823.560 J/kg = 3,823560 mJ/kg
Untuk menghitung prestasi mesin menggunakan persamaan, sebagai berikut : Gaya Traksi Roda (FR) FR =
(N)………………………………………………..(2)
Dimana : TR = Torsi Roda rR = Jari-jari roda Torsi Mesin (TM) TM =
.
.
(Nm)………………………………………………..(3)
Dimana : TR = Torsi roda rt= Rasio gigi transmisi tingkat rg = Rasio gigi gardan t = Efisiensi Transmisi Daya Efektif (Ne) Ne = TM x
(kW)………………………………………………..(4)
Dimana TM = Torsi mesin n = putaran mesin Komsumsi bahan bakar spesifik ( SFC) SFC =
( kg/kW.h)………………………………………………..(5)
Dimana : Gf = Bahan Bakar Ne= Daya Efektif
Energi Hasil Pembakaran ( Q ) Q
=
.
(kW) ……………………………………………..(6)
Dimana : LHVpremium Efisiensi Thermal (th) th =
x 100 %…………………………………………………...(7) Dimana : Ne = Daya Efektif Q = Energi Hasil Pembakaran
Hasil Pada grafik 1 dan 2 terlihat perbandingan emisi gas buang, grafik 3 dan 4 dapat dilihat perbandingan daya mesin toyota kijang 5 K yang menggunakan cyclone dan tidak menggunakan cyclone, di mana mesin yang tidak menggunakan cyclone diperoleh torsi sebesar 89,51 Nm pada putaran mesin 4000 rpm dan daya efektif sebesar 37,51 kW pada putaran yang sama. Sedangkan mesin yang menggunakan cyclone pada putaran 4000 rpm diperoleh torsi sebesar 90,56 Nm, daya efektif sebesar 37,95 kW. Dari data tersebut terlihat adanya peningkatan daya 0,10 % jadi penggunaan cyclone dapat meningkatkan kinerja mesin menjadi lebih maksimal hal ini disebabkan aliran udara berputar yang dihasilkan cyclone membuat partikel-partikel udara dan bahan bakar saling bergesekan sehingga suhu udara dan bahan bakar yang masuk ke ruang bakar akan meningkat, dengan peningkatan suhu udara dan bahan bakar yang masuk ke ruang bakar akan membuat bahan bakar dan udara akan lebih mudah terbakar.
PEMBAHASAN Penelitian ini menunjukkan bahwa diketahui pengaruh penggunaan cyclone terhadap kinerja mesin Toyota kijang 5K.agar tenaga mesin maksimum dan dapat mengurangi tingkat polusi yang di hasilkan oleh gas buang pada mobil toyota kijang 5K, percampuran (mix) antara udara dan bahan bakar harus betul-betul baik agar tercipta pembakaran yang sempurna. Penelitian sebelumnya pada kendaraan Kawasaki dengan menggunakan turbo cyclone dan tidak menggunakan turbo cyclone diperoleh data sebagai berikut :
Data kendaraan menggunakan turbo cyclone adalah, Torsi maksimum sebesar 16,308 Nm pada putaran mesin 10.426 rpm dan daya sebesar 17,941 kW pada putaran 10.540 rpm. Sedangkan kendaraan yang sama tidak menggunakan turbo cyclone diperoleh torsi maksimum sebesar 15,285 Nm pada putaran mesin 10.560 rpm, daya sebesar 16,919 kW pada putaran 10.649 rpm. (Asran, 1999). Beberapa faktor penyebab percampuran udara dan bahan bakar tidak terjadi dengan baik, antara lain karena bahan bakar lebih berat dari pada udara oleh sebab itu suplai bahan bakar akan terlambat. Faktor lain adalah pada sistem karburator, nozzel tidak dapat mengontrol perbandingan udara dan bahan bakar secara tepat pada tingkat kecepatan tertentu. Oleh karena itu faktor tersebut diatas menyebabkan proses terjadinya homogenisasi campuran udara dan bahan bakar secara sempurna. Pengujian mesin toyota kijang 5 K dengan menggunakan cyclone diharapkan dapat membuat aliran udara masuk keruang bakar menjadi swirl (berputar), sehingga dapat terbakar dengan baik dengan demikian kinerja mesin akan lebih optimal. Berdasarkan teori, jika pembakaran atau percampuran udara dan bahan bakar sempurna maka emisi gas buang akan rendah.
KESIMPULAN DAN SARAN
Dengan menggunakan cyclone terjadi perubahan aliran udara masuk ke ruang bakar yang semula lurus (laminer) menjadi berputar (swirling) yang mengakibatkan campuran udara - bahan bakar menjadi lebih baik dan menyebabkan suhu pada ruang bakar naik sehingga udara-bahan bakar terbakar dengan sempurna.Perbandingan hasil pembakaran mesin toyota kijang 5K tanpa menggunakan cyclone dan yang menggunakan cyclone, terlihat pada hasil uji emisi meliputi :Kadar emisi yang dihasilkan oleh mesin tanpa cyclone lebih tinggi daripada Kadar emisi yang dihasilkan oleh mesin menggunakan cyclone. Dan perbandingan parameter prestasi mesin yang menggunakan cyclone dan tidak menggunakan cyclone menghasilkan daya efektif dan torsi mesin yaitu daya maksimum 27,70 kW, torsi maksimum 120,17 Nm pada putaran 2200 rpm. Daya efektif dan torsi mesin menggunakan cyclone adalah daya maksimum 27,72 kW, torsi maksimum 120,27 Nm pada putaran 2200 rpm .
DAFTAR PUSTAKA Arifin, Zainal & Sukoco. 2009. Pengendalian Polusi Kendaraan. Alfabeta Arismunandar, Wiranto. 2005. Motor Baker Torak. Penerbit ITB Bandung.
John B, Heywood. 1988. Internal Combution Engine Fundamentals, New York, Mc Graw-Hill Book company Khovach. M, 1979. MotorVehicle Engines MIR Publishers. Moscow. (Asran 1999, Penggunaan Turbo Cyclone pada Kendaraan Kawasaki, Unhas).
Tabel 1 Pengamatan Toyota Kijang Super Tanpa Cyclone. Putaran Mesin (rpm)
O2 (%)
CO (%)
CO2 (%)
HC (ppm)
800
2.02
4.01
12.8
421
1200
2.43
3.85
13.1
322
1800
2.86
3.05
13.6
286
2200
2.60
2.42
13.9
438
Tabel 2 Pengamatan Toyota Kijang Super Menggunakan Cyclone Putaran
O2
CO
CO2
HC
Mesin (rpm)
(%)
(%)
(%)
(ppm)
800
1.86
3.28
12,9
350
1200
2.20
3.16
13.8
257
1800
2.54
3.02
14.6
215
2200
2.70
2.74
14.9
359
Tabel 1 Hasil Perhitungan Prestasi Mesin Tanpa Cyclone Putaran Mesin (rpm)
TR (N.m)
TM (N.m)
Ne (kW)
SFC (kg/kW.h)
1200
293.98
82.37
10.36
0.434
1800
310.18
86.91
16.39
0.375
2200
318.60
89.27
20.57
0.389
Tabel 2 Hasil Perhitungan Prestasi Mesin Menggunakan Cyclone Putaran Mesin (rpm)
TR (N.m)
TM (N.m)
Ne (kW)
SFC (kg/kW.h)
1200
297.73
83.42
10.49
0.427
1800
313.89
87.95
16.58
0.369
2200
322.35
90.32
20.82
0.384
