TUGAS AKHIR ANALISA PERBANDINGAN KINERJA MESIN SUZUKI ST 100 MENGGUNAKAN BUSI EMPAT ELEKTRODA VS BUSI STANDAR
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
: Subakti
NIM
: 01302-049
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA PERBANDINGAN KINERJA MESIN SUZUKI ST 100 MENGGUNAKAN BUSI EMPAT ELEKTRODA VS BUSI STANDAR
Disetujui dan diterima oleh :
Dosen Pembimbing
Koordinator Tugas Akhir
(Dr. Mardani ali Sera, M. Eng)
(Nanang Ruhiyat, ST. MT)
i
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama
: Subakti
NIM
: 01302-049
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknologi Industri
Menyatakan dengan ini sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul “ANALISA
PERBANDINGAN
MENGGUNAKAN BUSI
KINERJA
MESIN
SUZUKI
EMPAT ELEKTRODA VS BUSI
ST
100
STANDAR”
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
Subakti
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 busi standar dan busi elektroda empat. 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 busi bermasa empat dapat meningkatkan unjuk kerja dari mesin. Torsi yang dihasilkan busi masa empat memiliki torsi yang lebih besar 19,4 % dari busi standar. Daya poros yang dihasilkan busi masa empat meningkat pada putaran tinggi sebesar 20,2 %, serta konsumsi bahan bakar yang lebih irit 19,1 % dan efisiensi thermal sebesar 9,9 %.
iii
KATA PENGANTAR
P uji 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 yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulisselama penyusunan tugas akhir ini. 3. Bapak Nanang Ruhiyat. ST. selaku coordinator 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. Lukman, 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
Subakti
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 ...................................................................... 6 2.1. Prinsip Kerja Motor Bensin ...................................................... 7 2.2. Bagian-bagian dari Motor Bensin ............................................ 9 2.3. Siklus Ideal ............................................................................. 14 2.4. Sistem Pengapian ................................................................... 16
vi
2.5. Busi Standar ........................................................................... 18 2.5.1. Busi Normal .................................................................. 20 2.5.2. Kondisi Sudah Aus ....................................................... 21 2.5.3. Kerusakan Mekanis ...................................................... 21 2.5.4. Pecah Retak .................................................................. 22 2.5.5. Terlalu Panas ................................................................ 23 2.5.6. Terak Pada Permukaan ................................................. 23 2.5.7. Kebocoran Oli ............................................................... 24 2.6. Gambaran Umum Busi Elektroda Empat ............................... 27 2.7. Parameter Pengujian ............................................................... 28 2.7.1. Momen Torsi ............................................................... 28 2.7.2. Daya Poros Efektif ...................................................... 28 2.7.3. Konsumsi Bahan Bakar ............................................... 29 2.7.4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ................................ 29 2.7.5. Efisiensi Thermal ........................................................ 30
BAB III
PENGUJIAN MESIN ................................................................... 31 3.1. Alat-alat Pengujian ................................................................. 32 3.2. Batasan Pengujian ................................................................. 33 3.3. Prosedur Pengujian ................................................................. 34 3.3.1. Persiapan Pengujian ..................................................... 35 3.3.2. Cara Menghidupkan Mesin .......................................... 35 3.3.3. Prosedur Pengambilan Data ......................................... 36
vii
3.3.4. Prosedur Mematikan Mesin ......................................... 37 3.3.5. Instalasi Pengujian Mesin ............................................ 38
BAB IV
PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN ........................................ 39 4.1. Data Hasil Pengujian .............................................................. 39 4.2. Perhitungan Hasil Pengujian .................................................. 40 4.2.1. Data Pengujian Menggunakan Busi Standar ............... 41 4.2.2. Momen Torsi ............................................................... 41 4.2.3. Daya Poros Efektif ....................................................... 41 4.2.4. Konsumsi Bahan Bakar ............................................... 42 4.2.5. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ................................ 42 4.2.6. Efisiensi Thermal ......................................................... 42 4.2.7. Data Pengujian Menggunakan Busi Bermasa Empat .. 43 4.2.8. Momen Torsi ............................................................... 44 4.2.9. Daya Poros Efektif ....................................................... 44 4.2.10. Konsumsi Bahan Bakar ............................................. 45 4.2.11. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik .............................. 45 4.2.12. Efisiensi Thermal ....................................................... 45 4.3. Analisa Data Hasil Perhitungan ............................................. 47 4.3.1. Torsi ............................................................................. 47 4.3.2. Daya poros ................................................................... 48 4.3.3. Konsumsi Bahan Bakar ............................................... 49 4.3.4. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ................................. 50
viii
4.3.5. Efisiensi Thermal ......................................................... 51
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 53 5.1. Kesimpulan ............................................................................. 53 5.2. Saran ....................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Pengujian Busi Standar ............................................................... 40 Tabel 4.2. Data Pengujian Busi Massa Empat ..................................................... 43 Tabel 4.3. Data Hasil Perhitungan Busi Standar .................................................. 46 Tabel 4.4. Data Hasil Perhitungan Busi Massa Empat ........................................ 47
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Langkah kerja motor bensin empat langkah .................................... 8 Gambar 2.2. Blok silinder sebuah motor ........................................................... 10 Gambar 2.3. Poros Engkol ................................................................................. 11 Gambar 2.4. Piston .............................................................................................. 12 Gambar 2.5. Ring pada piston ............................................................................. 13 Gambar 2.6. Batang penggerak ........................................................................... 14 Gambar 2.7. Siklus Ideal .................................................................................... 15 Gambar 2.8. Bagian-bagian dari system pengapian ........................................... 17 Gambar 2.9. Skema dari system pengapian ....................................................... 18 Gambar 2.10. Bagian-bagian dari busi ................................................................. 19 Gambar 2.11. Busi normal ................................................................................... 20 Gambar 2.12. Kondisi busi aus ............................................................................ 21 Gambar 2.13. Kerusakan mekanis ....................................................................... 22 Gambar 2.14. Pecah / Retak ................................................................................. 22 Gambar 2.15. Terlalu Panas ................................................................................. 23 Gambar 2.16. Terak pada permukaan .................................................................. 23 Gambar 2.17. Kebocoran pada oli ........................................................................ 24 Gambar 2.18. Pemasangan busi ........................................................................... 25 Gambar 2.19. Kerusakan ulir busi ........................................................................ 25 Gambar 2.20. Desain kepala busi elektroda empat .............................................. 27 Gambar 3.1. Diagram alir pengujian busi standar dan busi masa empat ........... 34
xi
Gambar 3.2. Skema instalasi pengujian mesin ................................................... 38 Gambar 4.1. Grafik torsi terhadap putaran ......................................................... 47 Gambar 4.2. Grafik daya poros terhadap putaran .............................................. 48 Gambar 4.3. Grafik konsumsi bahan bakar terhadap putaran ............................ 49 Gambar 4.4. Grafik konsumsi bahan bakar spesifik terhadap putaran ............... 50 Gambar 4.5. Grafik efisiensi thermal terhadap putaran ..................................... 52
xii
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
th
Efisiensi Thermal
%
xiii
Pendahuluan
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pada perkembangan teknologi dalam bidang industri otomotif sebagai transportasi maupun olah raga sport, banyak sekali terjadi perubahan guna mendapatkan kemampuan / tenaga yang lebih baik dari mesin-mesin tersebut. Penggunaan bahan bakar juga merupakan masalah yang menjadi pemikiran dalam meningkatkan kemampuan mesin, mengingat harag bahan bakar yang cenderung meningkat. Pembakaran yang kurang sempurna juga menyebabkan polusi bagi lingkungan. Masalah-masalah tersebut umumnya yang mendasari munculnya pemikiranpemikiran untuk membuat atau merancang suatu komponen mesin untuk Tugas Akhir
1
Pendahuluan mendapatkan daya yang lebih besar serta tidak memerlukan konsumsi bahan bakar yang berlebihan. Busi merupakan salah satu komponen utama dari motor bakar yang berfungsi untuk memercikan bunga api dalam ruang bakar. Salah satu cara untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna adalah dengan meningkatkan intensitas penyalaan bunga api dari busi. Banyaknya bentuk 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 bahwa busi jenis standar tersebut memiliki pengaruh terhadap mesin dan penulis mencoba mengujinya pada motor bakar empat langkah. Dalam hal ini penulis menggunakan mesin Suzuki Carry 1000 cc bahan bakar bensin yang merupakan fasilitas motor bakar yang dimiliki oleh Laboratorium Prestasi Mesin, Institut Teknologi Indonesia-Serpong
1.2 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penilitian yang dilakukan penulis adalah untuk mengetahui pengaruh busi standard (busi berelektroda massa 1) tersebut dibandingkan dengan busi racing (busi berelektroda massa 4) pada motor bakar Suzuki ST, 970 cc.
1.3 Metode Penelitian Pengujian ini dilakukan pada mesin Suzuki Carry 1000 cc yang ada pada Laboratorium Prestasi Mesin, Universitas Mercu Buana.
Tugas Akhir
2
Pendahuluan Adapun metoda yang digunakan penulis dalam hal ini adalah sebagai berikut: 1.
Menentukan Permasalahan yang akan dianalisa.
2.
Mengumpulkan informasi yang berkaitan dengan masalah tersebut.
3.
Pembahasan masalah.
4.
Kesimpulan.
1.4 Pembatasan Masalah Pada pengujian ini, permasalahan hanya dibatasi pada perbandingan unjuk kerja motor bensin empat langkah dengan menggunakan busi Standar dibandingkan dengan busi berelektroda massa 4. Adapun parameter yang akan diamati penulis meliputi:
Daya Poros Momen Torsi Tekanan efektif rata-rata Pemakaian bahan bakar spesifik Efisiensi Thermal
1.5 Sistematika Penulisan Dalam penyusunan tugas akhir ini terdiri dari lima bab yang masing-masing membahas :
Tugas Akhir
3
Pendahuluan BAB I
PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang masalah yang menjadi dasar pemikiran dari penulis untuk menguji busi Standar tersebut, maksud dan tujuan dari penelitian, pembatasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB
II
LANDASAN TEORI Bab ini berisikan teori-teori dasar persamaan yang dipergunakan dalam menguji dan menganalisa. 1. Prisip kerja motor bakar 2. bagian-bagian motor bensin 3. Sistem Pengapian 4. Tinjauan umum mengenai busi standar 5. Siklus ideal 6. Parameter pengujian
BAB
III
PENGUJIAN MOTOR BAKAR Bab ini berisikan tentang hal-hal yang berkaitan dengan pengujian yang ada di Laboratorium Prestasi Mesin. Persiapan sebelum pengujian Alat-alat yang digunakan Batasan pengujian Prosedur pengujian
Tugas Akhir
4
Pendahuluan
BAB
IV
PERHITUNGAN DAN ANALISA HASIL PENGUJIAN Bab ini berisikan perhitungan dan analisa dari pengolahan data yang telah didapatkan pada waktu pengujian.
BAB
V
KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan hal-hal pokok yang dapat ditarik dari pengujian dan perbandingan antara busi tersebut.
Tugas Akhir
5
Landasan Teori
BAB II LANDASAN TEORI
Motor bensin merupakan motor penggerak yang banyak digunakan untuk menggerakan mobil-mobil dijalan 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.
Tugas Akhir
6
Landasan Teori
2.1
Prinsip Kerja Motor Bensin Apabila ditinjau dari prinsip kerjanya pada mesin sepeda motor maupun
mesin mobil dapat dibedakan menjadi dua, yaitu motor empat langkah dan dua langkah. Namun pada umumnya mesin-mesin sekarang banyak menggunakan motor 4 langkah. Yang dimaksud motor 4 langkah adalah motor yang pada setiap dua kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha atau terjadi satu kali pembakaran bahan bakar. Keempat langkah dari motor empat langkah tersebut diatas : Langkah isap :
Pada langkah ini katup masuk membuka dan katup buang menutup. Piston bergerak dari titik mati atas ketitik mati bawah. Pada langkah isap gas baru hasil campuran bahan bakar dan udara didalam karburator terhisap masuk kedalam silinder.
Langkah Kompresi:
katup masuk dan katup buang menutup Piston bergerak dari titik mati bawah ketitik mati atas, sehingga menyebabkan volume ruang silinder diatas piston menjadi mengecil. Hal ini menyebabkan kenaikan tekanan dan temperatur. Tekanan ini disebut tekanan kompresi.
Langkah Expansi:
Katup masuk dan katup buang menutup. Gas akan mengembang dengan cepat dan tekanannya naik akibat terbakar oleh loncatan bunga api dari elektroda busi. Akibat tekanan gas yang tinggi tersebut akan mendorong
Tugas Akhir
7
Landasan Teori
piston kebawah yaitu dari titik mati atas ketitik mati bawah. Langkah ini disebut juga sebagai langkah usaha. Langkah Buang:
Pada langkah ini katup masuk menutup dan katup buang membuka. Piston bergerak dari titik mati bawah ketitik mati atas. Gas bekas hasil pembakaran didorong keluar oleh piston.
Proses pembakaran pada motor bensin empat langkah berlangsung pada volume konstan. Berikut gambar langkah kerja motor bensin empat langkah :
Gambar 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.
Tugas Akhir
8
Landasan Teori
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
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 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 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
Tugas Akhir
9
Landasan Teori
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 Sebuah Motor B. Poros Engkol Hasil dari pembakaran bahan bakar antara lain adalah tenaga dorong yang menggerakan piston ketitik mati bawah. Poros engkol dihubungkan dengan batang penggerak. Gerakan piston tersebut adalah gerak lurus bolakbalik. Poros engkol dihubungkan dengan batang penggerak. Agar gerak lurus tersebut dapat dimanfaatkan, maka gerak tersebut diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol.
Tugas Akhir
10
Landasan Teori
Gambar 2.3 Poros Engkol C. Piston Piston bergerak bolak-balik didalam silinnder, berfungsi untuk menghisap dan membuang sisa pembakaran. Disamping menerima tekanan akibat ledakan pembakaran piston juga menerima panas yang tinggi. Pada waktu langkah isap piston mengalami perubahan temperatur akibat gas baru yang diisap. Untuk itu piston harus tahan terhadap tekanan, panas yang tinggi dan temperatur 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
11
Landasan Teori
Gambar 2.4 Piston
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 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
12
Landasan Teori
Gambar 2.5 Ring pada Piston
E. Katup Katup berfungsi untuk membukla 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. F. Batang Penggerak Batang penggerak berhubungan dengan piston keporos engkol. Batang pengggerak memindahkan gaya piston dan memutar poros engkol. Ketika
Tugas Akhir
13
Landasan Teori
berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerakan bolak-balik piston kedalam gerakan putar dari poros engkol.
Gambar 2.6 Batang Penggerak
2.3
Siklus Ideal Pada proses thermodinamika dalam motor bakar, semakin ideal suatu keadaan semakin mudah dianalisa, karena untuk mempermudah analisa
Tugas Akhir
14
Landasan Teori
dilakukan penyederhanaan yang diusahakan agar tidak terlalu menyimpang jauh dari keadaan yang sebenarnya.
P
T
3
3
Qin 4
2
1
2 Qout
1
V
TMA
VC
4
S
TMB
VL
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).
0-2
Langkah kompresi yang berlangsung secara isentropis dimana tekanan dan temperatur meningkat secara tajam.
2-3
Proses pembakaran pada volume konstan yang dianggap sebagai pemasukan (q in) pada volume konstan (isovolume).
Tugas Akhir
15
Landasan Teori
3-4
Langkah kerja terjadi secara isentropis.
4-1
Proses pembuangan (qout) yang dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan (isovolume).
1- 0
Langkah buang dengan proses tekanan konstan (isobarik). Pada siklus ini setelah gas hasil sisa pembakaran dibuang, maka akan masuk kembali gas campuran bahan bakar dan udara.
2.4. Sistem Pengapian Sistem pengapian yang digunakan pada mein Suzuki ST,970 cc adalah sistem pengapian Konvensional. Komponen sistem pengapian konvensional adalah baterai, koil, pemutus, distributor, kondensor dan busi. Untuk mendapatkan bunga api yang mampu membakar campuran bensin dan pada ruang bakar sehingga terjadi pembakaran yang sempurna dibutuhkan arus listrik tegangan tinggi. Besarnya arus listrik tersebut tergantung pada beberapa faktor, antara lain: a) Jarak antara kedua elektroda. b) Perbandingan campuran antara bensin dan udara. c) Kepadatan campuran bensin dan udara. Ditinjau dari sistem pengapian, hasil pembakaran sangat ditentukan oleh besarnya bunga api yang diloncatkan oleh elektroda busi saat terjadinya bunga api tersebut. Saat terjadinya 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 terlambat
Tugas Akhir
16
Landasan Teori
menyebabkan tidak sempurna sehingga tenaga motor berkurang, timbulnya polusi dan motor panas.
Gambar 2.8. Bagian-bagian dari sistem pengapian Cam berputar bersama rotor yang berfungsi untuk membuka dan menutup arus. Saat arus tertutup, arus primer mengalir dari baterai melalui pemutus arus kekumparan primer koil yang kemudian membentuk medan magnet yang menginduksi tegangan pada kumparan sekunder, pada saat arus mencapai maksimum, kontak pemutus membuka. Terbukanya kontak pemutus menyebabkan baterai tidak lagi mengalirkan arus sehingga medan magnetpun menurun secara tiba-tiba. Arus yang ada pada kumparan primer diserap oleh kondensor. Penurunan medan magnet mengakibatkan induksi tegangan tinggi pada kumparan sekunder yang akan mengakibatkan loncatan bunga api pada busi.
Tugas Akhir
17
Landasan Teori
Gambar 2.9 Skema dari sistem pengapian
2.5. Busi Standar Busi merupakan bagian yang penting pada motor karena celah elektroda busi diloncatkan bunga api listrik sesuai dengan urutan pengapian. Konstruksi busi terdiri atas terminal, insulator, gasket, elektroda positif dan elektroda negatif.
Tugas Akhir
18
Landasan Teori
Terminal Pada Busi
Insulator Pada Busi
Bagian Ulir Elektroda Positif (+) Elektroda Negative (-)
Gambar 2.10. Bagian-bagian dari busi
Antara elektroda positif dan elektroda negatif diberi celah antara 0,7 – 0,8 mm. Celah tersebut menyebabkan loncatan bunga api yang panas untuk pembakaran. Jika celah elektroda terlalu besar mengakibatkan kebutuhan tegangan untuk meloncatkan bunga api mejadi lebih tinggi. Jika sistem pengapian tidak bisa memenuhi kebutuhan tersebut maka motor akan tersendat-sendat pada beban penuh. Insulator-insulator bagian tegangan tinggi cepat rusak karena dibebani tegangan pengapian yang luar biasa
Tugas Akhir
19
Landasan Teori
tingginya. Motor akan sedikit sulit untuk dihidupkan. Celah elektroda yang terlalu kecil berakibat bunga api menjadi lemah da elektroda cepat kotor. 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 :
2.5.1 Busi Normal Gambar dibawah ini merupakan gambar busi dalam kondisi normal. Insulator pada busi normal berwarna kuning sampai cokelat muda. Permukaan pada ujung insulator bersih. Permukaan rumah insulator berwarna cokelat muda keabu-abuan.
Gambar 2.11. Busi Normal
Tugas Akhir
20
Landasan Teori
2.5.2
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.
Gambar 2.12. Busi Sudah Aus
2.5.3
Kerusakan Mekanis Kerusakan ini disebabkan karena adanya suatu material 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.
Tugas Akhir
21
Landasan Teori
Gambar 2.13. Kerusakan Mekanis
2.5.4
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. Kerusakan yang seperti ini menyebabkan busi harus diganti karena sudah tidak bisa diperbaiki lagi.
Gambar 2.14. Pecah/Retak
Tugas Akhir
22
Landasan Teori
2.5.5
Terlalu Panas Busi yang menerima panas yang berlebihan, insulatornya berwarna
putih pucat dan kekuning-kuningan. Elektroda-elektrodanya terbakar.
Gambar 2.14. Terlalu Panas 2.5.6
Terak pada permukaan Pada kerusakan ini, pada elektroda dan permukaan insulatornya
tertutup terak yang sangat kotor dan berwarna kecoklat-cokelatan. Kerusakan ini akan menutup loncatan bunga api sehingga pembakaran akan tidak sempurna.
Gambar 2.16 Terak pada permukaan
Tugas Akhir
23
Landasan Teori
2.5.7
Kebocoran Oli Pada permukaan elektroda dan insulator, tertutup terak oli yang akan
mengurangi intensitas loncatan bunga api. Ini kemungkinkan disebabkan karena adanya kebocoran oli yang masuk kedalam ruang bakar, karena kerusakan pada ring piston.
Gambar 2.17. Kebocoran pada oli
Tugas Akhir
24
Landasan Teori
Gambar 2.18. Pemasangan busi
Gambar 2.19. kerusakan ulir busi
Tugas Akhir
25
Landasan Teori
Kesalahan pemasangan busi adalah sebagai berikut : a.
Terlalu pendek Panjang ulir busi yang terlalu pendek berakibat elektroda busi masuk kedalam pada lubang busi. Nyala api busi terjadi pada lubang busi sehingga pembakaran mesin tidak bisa berlangsung dengan baik.
b.
Terlalu Panjang Panjang busi yang berlebihan berakibat elektroda menjadi keluar dari lubang busi yang berakibat bagian elektroda busi cepat kotor dan sangat panas.
Tugas Akhir
26
Landasan Teori
2.6. Gambaran Umum Busi Elektroda Empat Desain dari busi elektroda empat sebenarnya tidak banyak berubah, kebanyakan pabrik mendesain kepala busi untuk mendapatkan percikan bunga api yang lebih baik, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna. Busi elektroda empat ini merupakan teknologi kepala busi yang menghasilkan pengapian lebih bagus.
Gambar 2.20 Desain kepala dari busi elektroda empat
Desain kepala busi elektroda empat ini memiliki keuntungan 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 massa empat menjadi lebih sempurna dan mampu menaikan efisiensi dari mesin.
Tugas Akhir
27
Landasan Teori
2.7. Parameter Pengujian Untuk menganalisa perbandingan busi-busi tersebut terhadap prestasi dari mesin Suzuki ST (970 cc), digunakan beberapa parameter sebagai berikut : 1.
Torsi Dari poros pembakaran didalam silinder akan menimbulkan tekanan terhadap torak. Akibat adanya tekanan ini torak akan merubah tekanan tersebut menjadi gaya. Gaya ini selanjutnya diteruskan kebatang torak yang nantinya akan menyebabkan timbulnya tenaga putar dan tenaga putar ini disebut torsi, yang dinyatakan dengan rumus : Torsi dapat dihitung dengan rumus : T=Fxr Dimana : F
= Gaya yang diberikan (N)
r
= Jari-jari poros (m)
T
= Momen Torsi (Nm)
r
F Pada keadaan ini berlaku juga gaya (F) yang bekerja pada lengan (r) tegak lurus. Pada mesin, gaya (F) adalah gaya yang bekerja pada batang penggerak dan lengan (r) adalah poros engkol atau separuh dari lengan torak. Jika langkah torak begitu panjang dan tekanan pembakaran cukup tinggi, maka akan menghasilkan yang cukup besar pula.
Tugas Akhir
28
Landasan Teori
Untuk kendaraan komersial diperlukan torsi maksimum pada putaran rendah, oleh sebab itu mesin yang digunakan adalah mesin dengan langkah panjang. Sedangkan untuk kendaraan penumpang diperlukan kecepatan yang tinggi dan mesin yang digunakan adalah mesin dengan langkah pendek. Hubungan antara kecepatan putaran dengan torsi yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Disini dapat dilihat perbedaan antara torsi yang dihasilkan oleh kecepatan
Torsi
lambat dengan kecepatan tinggi. 2 1
Putaran mesin (rpm) Momen terhadap titik 0 disebabkan oleh gaya, adalah ukuran dari keefektifan gaya tersebut dalam menghasilkan putaran atau rotasi mengelilingi sumbu tersebut. Hal ini didefinisikan sebagai : M = F. ℓ
Tanda plus dan minus diberikan pada momen-momen gaya, momen gaya yang ℓ
0
menyebabkan putaran searah jarum jam adalah
positif,
menyebabkan
sedangkan
putaran
berlawanan
yang arah
jarum jam adalah negatif.
Tugas Akhir
29
Landasan Teori
2.
Daya Poros Efektif Daya poros
didapat
dari
pengukuran
momen
pada beben
dynamometer dan putaran permenit pada poros engkol. Daya poros dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Ne
= MT.
2 n 60
Dimana : MT = Momen Torsi (Nm)
3.
n
= Putaran poros (rpm)
Ne
= Daya poros efektif (Nm/dtk)
Konsumsi bahan Bakar Pemakaian bahan bakar didefinisikan sebagai jumlah penggunaan bahan bakar persatuan waktu dalam kg/jam. Pemakaian bahan bakar dapat dihitung dengan rumus : Mf
=
Vb 3600 x Pb x kg/ jam tb 1000
Dimana :
Tugas Akhir
Mf
= Pemakaian bahan bakar (kg/jam)
Vb
= Volume pemakaian bahan bakar (cm3 )
Pb
= Massa jenis bahan bakar (0,7323 g/cm3 )
tb
= Waktu pemakaian bahan bakar (dtk)
30
Landasan Teori
4.
Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per jam untuk menghasilkan setiap KW daya mesin, dapat digunakan dengan persamaan sebagai berikut : mf Ne
SFC = Dimana :
SFC = Pemakaian bahan bakar spesifik (kg/jam.kW)
5.
Mf
= Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)
Ne
= Daya poros (kW)
Efisiensi Thermal Efisiensi thermal merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah energi bahan bakar yang diperlukan. Dihitung dengan rumus :
th =
Nex3600 x 100 % MfxLHV
Dimana :
th
= Efisiensi Thermal
LHV = Nilai kalor bawah bahan bakar (42967 kJ/kg)
Tugas Akhir
Mf
= Laju pemakaian bahan bakar (kg/Jam)
Ne
= Daya Poros (kW)
31
Pengujian Mesin
BAB III PENGUJIAN MESIN
Pengujian ini dilakukan sesuai dengan tujuan awal yaitu untuk mengetahui kemampuan dan pengaruh dari pemakaian busi standar, dan pemakaian busi berelektroda masa empat pada mesin bensin empat langkah Suzuki ST 100 (970 cc). pengujian dan pengambilan data dil;akukan pada kondisi pembebanan dan putaran mesin yang berbeda. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan kedua busi tersebut dengan menggunakan bahan baker bensin yang dikeluarkan dari pertamina.
Tugas Akhir
31
Pengujian Mesin
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. Alat bantu ukur yang digunakan antara lain :
1.
Tachometer Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran mesin yang dinyatakan dalam satuan rotasi per menit (rpm).
2.
Dynamometer Dynamometer berfungsi untuk mengukur beban yang mampu diterima oleh mesin. Batas pengukuran dynamometer yang digunakan adalah 0-25 Kg.
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.
4.
Stop Watch Stop Watch yang digunakan adalah stop watch digital buatan Casio yang berfungsi untuk mengukur waktu pemakaian bahan baker. Volume setiap pengukuran bahan baker adalah konstan (10ml) dengan satuan pemakaian bahan baker dalam liter/jam.
5.
Kunci Busi Kunci busi berfungsi untuk membuka dan memasang busi yang digunakan untuk pengujian pada mesin bensin.
Tugas Akhir
32
Pengujian Mesin
3.2
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 factor tersebut diatas maka pengujian dilakukan sebagai berikut : 1. Pengujian ini dilakukan pada motor bensin pada kecepatan poros engkol 1000, 1250, 1500, 1750, 2000 dan 2250 rpm untuk setiap busi yang digunakan. 2. Motor bensin yang digunakan dalam pengujian ini menggunakan bahan bakar premium produksi Pertamina.
Tugas Akhir
33
Pengujian Mesin
3.3
Prosedur Pengujian
START
1. Pengumpulan Informasi 2. Persiapan Pengujian
Pengujian Menggunakan busi Standar
Pengujian Menggunakan Busi Bermassa 4
N = 1000 1250 1500 1750 2000 2250
Data Hasil Pengujian
1. Perhitungan 2. Perbandingan 3. Pembahasan
KESIMPULAN
Gambar 3.1. Diagram alir pengujian busi standar dan busi masa empat
Tugas Akhir
34
Pengujian Mesin
3.3.1 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 standard an busi berelektroda massa empat, serta pemeriksaan yang dilakukan pada hal-hal sebagai berikut : 1. Pemeriksaan bahan bakar. 2. Pemeriksaan minyak pelumas didalam mesin. 3. Periksa banyaknya air pendingin radiator. 4. Periksa semua baut dan mur pengikat yang terdapat pada sambungan mesin. 5. Periksa semua instrumen system control dan pastikan bahwa dapat bekerja dengan baik. 6. Siapkan peralatan untuk membuka dan memasang specimen yang akan diuji.
3.3.2 Cara Menghidupkan Mesin 1. Putar kunci kontak keposisi ON, untuk menjalankan mesin. 2. Setelah Mesin dihidupkan, 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.
Tugas Akhir
35
Pengujian Mesin
4. Bila semua sudah dalam kondisi baik, pengujian mesin dan pengambilan data dapat dilakukan. 5. Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan dengan mematikan tombol darurat.
3.3.3 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 dilakuka 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 10 ml. 4. Selanjutnya pengamatan dilakukan dengan mengubah putaran mesin keputaran yang lain hingga mencapai putaran 2250 rpm.
Tugas Akhir
36
Pengujian Mesin
5. Setelah pengujian diatas selesai dilakukan, busi standar kemudian diganti dengan busi berelektoda massa empat, dengan prosedur dan cara pengukuran yang sama.
3.3.4 Prosedur Mematikan Mesin 1. Setelah pengujian dan pengambilan data selesai, kurangi putaran mesin secara perlahan-lahan. 2. Pada saat yang sama kurangi beban pada dynamo meter secara perlahanlahan. 3. Mesin dibiarkan tetap berjalan pada pembebanan minimum tersebut selama 3 menit. 4. Putar kunci kontak pada posisi off.
Tugas Akhir
37
Pengujian Mesin
3.3.5.Instalasi Pengujian Mesin
Tangki bahan bakar
Fuel gauge
Neraca Beban
Motor Bakar Disc Brake
Tacho meter
Radiator
Gambar 3.2 Skema Instalasi pengujian mesin
Keterangan : Bahan bakar yang berada pada tangki bahan bakar 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, di sini tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros penggerak, disc brake pembebanan pada putaran poros dan neraca beban untuk membaca beban yang didapat setelah putaran poros mendapatkan beban.
Tugas Akhir
38
Perhitungan Hasil Pengujian
BAB IV PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN
4.1. Data Hasil Pengujian Data ini diambil sesuai dengan data-data yang didapat pada saat pengujian dengan dua fase, yaitu pada kondisi mesin mengunakan busi standar dan dengan menggunakan busi bermassa empat pada putaran mesin 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2250 rpm, pada keadaan tanpa beban. Berikut data pengujian dalam bentuk table :
Tugas Akhir
39
Perhitungan Hasil Pengujian
Tabel 4.1 Data Pengujian busi standar NO
Putaran Mesin
Beban
Laju bahan
Volume konsumsi bahan
(RPM)
Dynamometer
bakar
bakar
(kg)
(dtk)
(mL)
1
1000
1.5
26
10
2
1250
1.75
25
10
3
1500
2
19
10
4
1750
3.5
20
10
5
2000
4
16
10
6
2250
6
14
10
4.2. 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 untuk selanjutnya untuk efisiensi maka penulis memberikan langsung hasil perhitungan dalam bentuk table.
Tugas Akhir
40
Perhitungan Hasil Pengujian
4.2.1 Data pengujian motor bakar menggunakan busi standar Tanggal pengujian
: 26 Agustus 2007
Waktu pengujian
: 09.30-10.30 WIB
Jenis mesin
: Suzuki ST-100
Kapasitas
: 970 CC
Bahan bakar
: Bensin
Putaran
: 2250
Pemakaian bahan bakar per-10 ml
: 14 detik
4.2.2 Momen Torsi Momen Torsi dapat dihitung dengan rumus : Mt = F x r Dimana : F
= 6 Kg x 9,8 m/dtk 2 = 58,8 N
R
= 15 cm = 0,15 m
Mt
= 58,8 N x 0,15 m = 8,829 Nm
4.2.3 Daya Poros Efektif Daya poros yang dihitung dengan rumus : Ne
= M T.
2 n 60
Dimana :
Tugas Akhir
41
Perhitungan Hasil Pengujian
MT
= 8,829 Nm
n
= 2250 rpm
Ne
= 8,829 Nm.
2 x3,14 x 2250 60
= 2079,22 Nm/dtk Ne
= 2,0792 kW
4.2.4 Konsumsi Bahan Bakar Mf
=
Vb 3600 x Pb x kg/ jam tb 1000
Mf
=
10 3600 x 0,7323 x kg/jam 14 1000
Mf
= 1,883 kg/jam
4.2.5 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik SFC
=
mf Ne
SFC
=
1,883kg / jam 2,0792kW
SFC
= 0,906 kg/kW.jam
4.2.6 Efisiensi Thermal
th =
Nex3600 x 100 % MfxLHV
Tugas Akhir
42
Perhitungan Hasil Pengujian
th =
2,0792 x3600 100 % 1,883x 42967
th = 9,251 %
Tabel 4.2 Data pengujian busi bermassa empat No
Putaran
Torsi
Laju
Volume konsumsi bahan
Mesin
Dynamometer
Bahan Bakar
bakar
(rpm)
(kg)
(dtk)
(mL)
1
1000
1,5
24
10
2
1250
1,75
22
10
3
1500
2,5
18
10
4
1750
4
16
10
5
2000
5,5
15
10
6
2250
7
14
10
4.2.7 Data pengujian menggunakan busi bermassa empat Tanggal pengujian
: 26 Agustus 2007
Waktu pengujian
: 11.00-12.00 WIB
Jenis mesin
: Suzuki ST 100
Kapasitas
: 970 CC
Bahan bakar
: Bensin
Putaran
: 2250
Pemakaian bahan bakar per 10 ml
: 16 detik
Tugas Akhir
43
Perhitungan Hasil Pengujian
4.2.8 Momen Torsi Momen torsi dapat dihitug dengan : MT = F x r Dimana : F
= 7 kg x 9,8 m/dtk2 = 68,6 N
R
= 15 cm = 0,15 m
MT
= 68,8 N x 0,15 m = 10,301 Nm
4.2.9 Daya Poros Efektif Daya poros dapat dihitung dengan rumus : Ne
=
MT.
2 n 60
Dimana : MT
= 10,301 Nm
n
= 2250 rpm
Ne
= 10,301 Nm.
2 x3,14 x 2250 60
= 2426 Nm/dtk Ne
Tugas Akhir
= 2,426 kW
44
Perhitungan Hasil Pengujian
4.2.10 Konsumsi Bahan Bakar Mf
=
Vb 3600 x Pb x kg/ jam tb 1000
Mf
=
10 3600 x 0,7323 x kg/jam 14 1000
Mf
= 1,883 kg/jam
4.2.11 Pemakaian Bahan bakar Spesifik SFC =
mf Ne
SFC =
1,883kg / jam 2,426kW
SFC = 0,776 kg/kW.jam
4.2.12 Efisiensi Thermal
th =
Nex3600 x 100 % MfxLHV
th =
2,426 x3600 x 100 % 1,883x 42967
th = 10,79 %
Tugas Akhir
45
Perhitungan Hasil Pengujian
Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Busi Standar. No
Putaran
Torsi
Daya
Konsumsi
Konsumsi
Efisiensi
Mesin
(Nm)
Poros
Bahan
Bahan Bakar
Thermal
(kW)
Bakar
Spesifik
%
(kg/jam)
(kg/jam)
(rpm)
1
1000
2.21
0.23
1.01
4.39
1.91
2
1250
2.58
0.34
1.05
3.13
2.68
3
1500
2.94
0.46
1.39
3
2.79
4
1750
5.15
0.94
1.32
1.4
6
5
2000
5.89
1.23
1.65
1.34
6.27
6
2250
8.83
2.08
1.88
0.91
9.25
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan busi bermassa empat No
Putaran
Torsi
Daya
Konsumsi
Konsumsi
Efisiensi
Mesin
(Nm)
Poros
Bahan
B.B
Thermal
(kW)
Bakar
Spesifik
%
(kg/jam)
(kg/jam)
(rpm)
1
1000
2.21
0.23
1.10
4.75
1.76
2
1250
2.58
0.34
1.20
3.56
2.36
3
1500
3.94
0.58
1.46
2.54
3.30
4
1750
5.89
1.08
1.65
1.53
5.48
5
2000
8.06
1.69
1.76
1.04
8.08
6
2250
10.30
2.43
1.88
0.78
10.79
Tugas Akhir
46
Perhitungan Hasil Pengujian
4.3
Analisa Data Hasil Perhitungan Dari data pengukuran diatas dapat dilakukan analisa perbandingan unjuk
kerja motor dengan perbedaan jenis busi yang akan memperlihatkan perbedaan antara busi standar dan busi massa empat.
4.3.1 Torsi Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh torsi sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.1.
12
T (Nm)
10 Busi Standar
8 6
Busi Massa Empat
4 2 0 1000 1250 1500 1750 2000 2250 N (rpm)
Gambar 4.1. Grafik Torsi 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 busi standard an busi massa empat memiliki nilai torsi yang sama. Pada putaran 1500 rpm busi massa empat mulaimeningkat nilai torsinya hingga mencapai putaran poros 2250 rpm, dan busi
Tugas Akhir
47
Perhitungan Hasil Pengujian
standar memiliki nilai torsi lebih rendah dari busi masa empat. Perbedaan nilai torsi terbesar kedua jenis busi terjadi pada putaran poros 2000 rpm. Perbedaan nilai rata-rata torsi antara busi standard an busi masa empat sebesar 19,4 %, hal ini menunjukan bahwa busi masa empat mempunyai nilai torsi lebih baik untuk meningkatkan kinerja mesin dibandingakn dengan busi 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 2
Busi Standar
1.5
Busi Massa Empat
1 0.5 0 1000 1250 1500 1750 2000 2250 N (rpm)
Gambar 4.2. Grafik daya 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 busi standard an busi masa empat memiliki daya poros yang sama. Pada putaran 1500 rpm busi masa empat meningkat nilai
Tugas Akhir
48
Perhitungan Hasil Pengujian
daya porosnya hingga mencapai putaran poros 2250 rpm, dan busi standar memiliki daya poros lebih rendah dibandingakan busi masa empat. Perbedaan nilai rata-rata daya poros antara busi standar dan busi masa empat sebesar 20,2 %, perubahan daya poros yang meningkat terutama pada rpm tinggi saat digunakan busi masa empat, hal ini disebabkan karena terjadi peningkatan beban dynamometer.
4.3.3 Konsumsi bahan bakar Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh konsumsi bahan bakar
Mf (kg/jam)
sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.3.
2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
Busi Standar Busi Massa Empat
1000 1250 1500 1750 2000 2250 N (rpm)
Gambar 4.3. Grafik konsumsi 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
Tugas Akhir
49
Perhitungan Hasil Pengujian
grafik terlihat pada putaran poros 1000 rpm, nilai konsumsi bahan bakar menunjukan perbedaan pada busi masa empat yang nilai konsumsinya lebih tinggi dibandingakn busi standar dan perbedaan nilai konsumsi bahan bakar terbesar terjadi pada putaran 1750 rpm. Pada putaran poros tinggi yaitu pada putaran 2250 rpm nilai konsumsi bahan bakar antara busi standar dan busi masa empat ini memiliki nilai yang sama. Perbedaan nilai rata-rata konsumsi bahan bakar antara busi standar dan busi masa empat sebesar 9,0 %, pada grafik diatas menunjukan konsumsi bahan bakar busi standar lebih irit dibandingkan busi masa empat pada putaran poros dibawah 2000 rpm, ini bisa dilihat dari waktu penggunaan bahan bakar yang lebih lama dibandingkan busi masa empat.
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)
5 4 3
Busi Standar
2
Busi Massa Empat
1 0 1000
1250
1500 1750
2000
2250
N (rpm) Gambar 4.4. grafik konsumsi bahan bakar spesifik terhadap putaran
Tugas Akhir
50
Perhitungan Hasil Pengujian
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 busi masa empat memiliki nilai konsumsi bahan bakar spesifik lebih tinggi dibandingkan busi standar. Pada putaran 1500 rpm busi masa empat mengalami penurunan konsumsi bahan bakar spesifik. Dan busi standar mengalami kenaikan nilai konsumsi bahan bakar spesifik lebih tinggi. Pada putaran poros 1750 rpm busi standar mengalami penurunan nilai konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan busi masa empat, namun pada putaran 2000 rpm sampai 2250 rpm busi standar mengalami peningkatan nilai konsumsi bahan bakar spesifik dibandingkan busi masa empat. Perbedaan nilai rata-rata konsumsi bahan bakar spesifik antara busi standar dan busi masa empat sebesar 0,2 %. Pada grafik 4.4. menujukan bahwa pada putaran 1000 rpm sampai putaran 1250 rpm busi masa empat lebih besar konsumsi bahan bakar spesifiknya. Dan pada putaran 2000 rpm sampai putaran 2250 rpm busi masa empat memiliki nilai konsumsi bahan bakar spesifiknya lebih hemat dibandingakan busi standar.
4.3.5. Efisiensi Thermal Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh efisiensi thermal sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.5.
Tugas Akhir
51
Perhitungan Hasil Pengujian
12
nth (%)
10 8 Busi Standar
6
Busi Massa Empat
4 2 0 1000 1250 1500 1750 2000 2250 N (rpm)
Gambar 4.5. Grafik Efisiensi 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 tinggi 2000 rpm busi masa empat meningkat nilai efisiensinya hingga mencapai putaran 2250 rpm dibandingkan busi standar. Perbedaan nilai rata-rata efisiensi thermal antara busi standar dan busi masa empat sebesar 9,9 %, pada grafik menunjukan bahwa busi masa empat memiliki nilai efisiensi yang lebih baik dibandingkan busi standar pada putaran tinggi yaitu pada putaran 2000 rpm sampai putaran 2250 rpm.
Tugas Akhir
52
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 busi yaitu busi standar dan busi masa empat pada keadaan tanpa beban, dapat diambil kesimpulan sebagai brikut : 1. Torsi sebagai fungsi putaran poros, busi standar dan busi masa empat memiliki nilai torsi yang sama pada putaran 1000 rpm dan 1250 rpm. Pada putaran 1500 rpm sampai putaran 2250 rpm busi masa empat mempunyai torsi yang lebih besar 19,4 % dari busi standar. 2. Daya sebagai fungsi putaran poros, busi masa empat memiliki nilai daya poros yang lebih tinggi pada putaran 2250 rpm sebesar 20,2 %
Tugas Akhir
53
Kesimpulan dan Saran
dibandingkan busi standar, dan pada putaran rendah antara 1000 rpm dan 1250 rpm nilai daya kedua busi ini memiliki nilai yang sama. 3. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran poros, konsumsi bahan bakar pada busi masa empat lebih boros pada putaran dibawah 2000 rpm sebesar 9 % dibandingkan busi standar. Dan pada putaran 2250 rpm busi standar dan busi masa empat ini memiliki nilai konsumsi bahan bakar yang sama. 4. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran poros, busi masa empat lebih boros 0,2 % pada putaran rendah 1000 rpm sampai putaran 1250 rpm, tapi pada putaran tinggi yaitu pada putaran 2000 rpm sampai 2250 rpm busi masa empat lebih irit dibandingkan busi standar. 5. Efisiensi thermal sebagai fungsi putaran poros, busi massa empat memiliki efisiensi yang lebih baik sebesar 9,9 % dibandingkan busi standar pada putaran tinggi yaitu pada putaran 2000 rpm sampai putaran 2250 rpm.
5.2
Saran Perlunya dilakukan pengujian untuk busi masa empat 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 busi standar agar dapat diketahui pemakaian bahan bakar yang lebih irit.
Tugas Akhir
54
DAFTAR PUSTAKA
1. Angus and Robertson, “Automotif Service Technology”, Sydney, 1969. 2. Arismunandar, Wiranto, “Penggerak Mula Motor Bakar”, edisi keempat, ITB, Bandung 1968. 3. Haywood, R.W. “Analisa Siklus-siklus Teknik”, edisi keempat, Univesitas Indonesia, 1995. 4. Sutrisno, “Sistem Pengapian Mesin”, Kartika, Tanjungpura, Balikpapan. 5. Teiseran, Martin T, “Kiat Merawat dan Memelihara Mobil”, Kanisius 1994.
