Post on 24-Nov-2015
TUGAS AKHIR
STUDI EKSPERIMEN VARIASI CELAH BUSI TERHADAP
UNJUK KERJA PADA SEPEDA MOTOR BERBAHAN
BAKAR BIOPREMIUM E10
Disusun Oleh:
GALIH ADI NUGROHO
NIM: 11350291
JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI S1
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI RONGGOLAWE CEPU
2014
PENGESAHAN TUGAS AKHIR
STUDI EKSPERIMEN VARIASI CELAH BUSI TERHADAP
UNJUK KERJA PADA SEPEDA MOTOR BERBAHAN
BAKAR BIOPREMIUM E10
Telah diperiksa dan disetujui di Cepu pada
Hari :
Tanggal :
Disusun oleh:
Nama : GALIH ADI NUGROHO
NPM : 11350291
JURUSAN : TEKNIK MESIN S-1
Tugas Akhir ini disetujui dan disahkan oleh:
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing,
Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu
ALI ACHMADI, S.T., M.T. Ir. SARJONO, M. Eng.
ii
PENGESAHAN UJIAN TUGAS AKHIR
STUDI EKSPERIMEN VARIASI CELAH BUSI TERHADAP
UNJUK KERJA PADA SEPEDA MOTOR BERBAHAN
BAKAR BIOPREMIUM E10
Telah dipertahankan di depan
Dosen-dosen Penguji Pada:
Hari :
Tanggal :
Disusun oleh:
Nama : GALIH ADI NUGROHO
NPM : 11350291
JURUSAN : TEKNIK MESIN S-1
Cepu,
Penguji I Penguji II Penguji III
Ir. Eko Sutarto Ali Achmadi, S.T., M.T. Ir. Sarjono, M. Eng.
Diperiksa/Disetujui:
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing
Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu
Ir. Sarjono, M. Eng.
iii
DAFTAR ASISTENSI PENYUSUN
Nama : Galih Adi Nugroho
NPM : 11350291
Judul : Studi Eksperimen Variasi Celah Busi terhadap
Unjuk Kerja pada Sepeda Motor Berbahan Bakar
Biopremium E10
Dosen Pembimbing : Ir. Sarjono, M. Eng.
No Tanggal Materi Pembahasan Paraf Dosen
1. 30 September 2013 Bab I Pendahuluan
2. 10 Oktober 2013 Bab II Tinjauan Pustaka
3. 29 Oktober 2013 Bab III Metodologi Penelitian
4. 31 Oktober 2013 Bab III Metodologi Penelitian
5. 16 Nopember 2013 Bab IV Hasil dan Pembahasan
6. 30 Nopember 2013 Bab IV Hasil dan Pembahasan
7. 19 Desember 2013 Bab IV Hasil dan Pembahasan
8. 05 Januari 2014 Bab V Kesimpulan
iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Galih Adi Nugroho
NPM : 11350291
Program Studi : TEKNIK MESIN S-1
Dengan ini menyatakan Tugas Akhir yang saya buat adalah hasil karya
sendiri dan tidak pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di
Perguruan Tinggi lain, kecuali kutipan yang disebutkan sumbernya.
Cepu, Februari 2014
Galih Adi Nugroho
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. atas
segala karunia dan hidayah yang telah dilimpahkanNya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan Laporan Penelitian yang berjudul.
Studi Eksperimen Variasi Celah Busi terhadap Unjuk Kerja pada Sepeda
Motor Berbahan Bakar Biopremium E10.
Dalam Penyusunan Laporan Penelitian ini, penulis tidak lupa
mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan
dukungan, bantuan serta bimbingan kepada penulis. Untuk itu penulis sangat
berterima kasih kepada:
1. Ir. Agus Darwanto, M.T., selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi
Ronggolawe Cepu.
2. Ali Achmadi, S.T., M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin
Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu.
3. Ir. Sarjono, M. Eng. sebagai dosen pembimbing Tugas Akhir.
4. Kedua orang tuaku atas segala bimbingan dan doanya yang selalu
dipanjatkan kepada putranya.
5. Deny Kartika Sari, Flo Najwa Azzahra dan Kei Ainayya Qaireen atas
dukungan dan semangat untuk suami dan ayahnya.
6. Kepada semua teman-temanku, baik itu teman kerja atau teman kuliah
yang selalu mendukung dan memotivasi dalam penyelesaian Laporan
ini.
vi
7. Seluruh pihak yang terkait yang tak dapat kami sebutkan satu persatu
yang membantu selama proses menyusun laporan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Penelitian ini
masih kurang dari kesempurnaan. Semoga Laporan Penelitian ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak.
Cepu, Februari 2014
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................................... ii
DAFTAR ASISTENSI PENYUSUN ......................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR..........................................................v
KATA PENGANTAR ................................................................................................ vi
ABSTRAK.................................................................................................................viii
DAFTAR ISI................................................................................................................ix
DAFTAR GAMBAR..................................................................................................xii
DAFTAR TABEL......................................................................................................xiv
DAFTAR LAMPIRAN...............................................................................................xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang...........................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah...................................................................................3
1.3 Batasan Masalah........................................................................................3
1.4 Tujuan Penelitian.......................................................................................3
1.5 Manfaat Penilitian......................................................................................4
ix
BAB II DASAR TEORI
2.1 Kajian Pustaka.........................................................................................5
2.2 Dasar teori...............................................................................................6
2.2.1 Motor Bakar Torak 4 Langkah.......................................................7
2.2.2 Jenis Bahan Bakar Cair...................................................................9
2.2.2.1 Premium..............................................................................9
2.2.2.2 Zat Aditif Etanol...............................................................10
2.2.3 Penyetelan Celah Busi.................................................................12
2.2.3.1 Pengertian Busi................................................................12
2.2.3.2 Konstruksi Busi...............................................................15
2.2.3.3 Macam-macam Busi........................................................16
2.2.3.4 Cara Penyetelan Busi.......................................................21
2.2.3.5 Cara Penelitian.................................................................23
2.2.4 Proses Pembakaran......................................................................23
2.2.5 Unjuk Kerja Motor Bakar............................................................24
2.2.5.1 Torsi.................................................................................24
2.2.5.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik.....................................25
2.2.5.3 Daya.................................................................................26
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat Penelitian.................................................................................27
x
3.2 Bahan dan Alat Penelitian....................................................................27
3.2.1 Bahan Penelitian..........................................................................27
3.2.2 Alat Penelitian.............................................................................27
3.3 Skema Alat Pengujian...........................................................................33
3.4 Diagram Alir (flow chart) Penelitian................................................35
3.5 Jadwal Pelaksanaan Tugas Akhir.........................................................36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian...........................................................................37
4.2 Pembahasan ........................................................................................37
4.2.1 Daya............................................................................................37
4.2.2 Torsi............................................................................................40
4.2.3 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik...............................................42
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan............................................................................................43
5.2 Saran......................................................................................................43
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................49
LAMPIRAN................................................................................................................50
xi
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus Motor 4 Langkah ..................................................................... 7
Gambar 2.2 Etanol Absolut .................................................................................. 10
Gambar 2.3 Busi .................................................................................................. 13
Gambar 2.4 Konstruksi Busi ................................................................................ 15
Gambar 2.5 Busi Standar ..................................................................................... 17
Gambar 2.6 Busi Platinum ................................................................................... 18
Gambar 2.7 Busi dengan Pengeluaran Percikan dari Dua Sisi atau ke Bodi ....... 19
Gambar 2.8 Busi dengan Elektroda yang Menonjol ............................................ 20
Gambar 2.9 Busi Resistor .................................................................................... 21
Gambar 2.10 Celah Busi ........................................................................................ 21
Gambar 2.11 Celah Busi Rapat .............................................................................. 22
Gambar 2.12 Celah Busi Terlalu Renggang .......................................................... 22
Gambar 3.1 Sepeda Motor MIO J ........................................................................ 28
Gambar 3.2 Letak pengujian dynotest .................................................................. 29
Gambar 3.3 Tachometer ....................................................................................... 30
Gambar 3.4 Burret ............................................................................................... 30
Gambar 3.5 Stopwatch ......................................................................................... 31
Gambar 3.6 Fuel Valve . .................................................................. 31
Gambar 3.7 Tire Pressure Gauge ........................................................................ 32
Gambar 3.8 Thermometer .................................................................................... 32
xii
Gambar 3.9 Fiiler Gauge. .................................................................................... 33
Gambar 3.10 Skema pengujian performance motor .............................................. 33
Gambar 3.11 Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian ............................................. 35
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Daya pada Variasi Celah
Busi .................................................................................................. 39
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi pada Variasi Celah
Busi .................................................................................................. 41
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik terhadap Putaran
pada Variasi Celah Busi ................................................................... 46
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Time Schedule Pelaksanaan Tugas Akhir .................................... 36
Tabel 4.1 Data Hubungan Putaran Mesin terhadap Daya pada Variasi
Celah Busi .................................................................................... 38
Tabel 4.2 Data Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi pada Variasi
Celah Busi .................................................................................... 40
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian untuk Penghitungan SFC .......................... 45
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Hasil pengujian campuran bensin 90% dan etanol 10%
dengan celah busi 0,5 mm......................................................50
Lampiran 2 Hasil pengujian campuran bensin 90% dan etanol 10%
dengan celah busi 0,6 mm...................................................51
Lampiran 3 Hasil pengujian campuran bensin 90% dan etanol 10%
dengan celah busi 0,7 mm.....................................................52
Lampiran 4a Tabel 4.1 Data Hubungan Putaran Mesin terhadap Daya
pada Variasi celah Busi.........................................................53
Lampiran 4b Tabel 4.2 Data Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi
pada Variasi Celah Busi........................................................53
Lampiran 4c Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian untuk Penghitungan
SFC.......................................................................................54
Lampiran 5 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap
Daya pada Variasi Celah Busi...............................................55
Lampiran 6 Gambar 4.2 Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap
Torsi pada Variasi Celah Busi..............................................56
Lampiran 7 Gambar 4.3 Grafik Hubungan Konsumsi Bahan Bakar
Spesifik terhadap Putaran.....................................................57
Lampiran 8a Foto 1. Lokasi pengujian dynotest di Mototech
Yogyakarta.............................................................................58
xv
Lampiran 8b Foto 2. Persiapan Kelengkapan.............................................58
Lampiran 8c Foto 3. Control Room Mototech Yogyakarta........................59
Lampiran 8d Foto 4. Persiapan Pengujian Dynotest...................................59
Lampiran 8e Foto 5. Arahan Instruktur sebelum Pengujian.......................60
Lampiran 8f Foto 6. Pengujian Dynotest 1.................................................60
Lampiran 8g Foto 7. Pengujian Dynotest 2.................................................61
Lampiran 8h Foto 8. Pengujian Dynotest 3.................................................61
xvi
Abstrak
Penelitian ini dilakukan adalah untuk mengetahui Unjuk kerja sepeda motor 4 langkah berbahan bakar bio premium dengan melakukan variasi pada celah busi. Untuk mengetahui Unjuk kerja motor 4 langkah, maka dilakukan perhitungan daya, torsi, variasi celah busi, dan pemakaian bahan bakar spesifik,. Dan juga bahan bakar yang digunakan hanya satu jenis yaitu Bio premium E10 yang terdiri dari campuran premium (bensin) 90% dengan etanol 10%.
Dari hasil pengujian, bahwa rata-rata daya dan torsi untuk bahan bakar campuran yang disertai dengan melakukan variasi celah busi berbeda bila dibandingkan dengan standart pabrik, ada kelebihan juga ada kelemahan.
Bahan bakar standar pabrik adalah premium dan celah busi standar pabrik adalah 0,6 mm, maka dilakukan eksperimen dengan bahan bakar Bio premium E10 dan melakukan variasi celah busi sebesar 0,5; 0,6 dan 0,7 mm. Performance motor 4 langkah yang menggunakan bahan bakar campuran dan disertai dengan melakukan variasi celah busi mendapatkan hasil berbeda untuk tiap celah busi yang diuji coba, untuk torsi lebih maksimal di celah busi 0,5 mm, sedangkan untuk daya yang paling maksimal dan konsumsi bahan bakar spesifik yang paling efisien terdapat pada uji coba celah busi 0,7 mm.
Kata kunci: Bahan bakar, Campuran, Variasi celah busi, Unjuk kerja Motor 4 langkah.
viii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini pemakaian motor bensin dari tahun ke tahun semakin
meningkat hal ini mengakibatkan pemakaian bahan bakar minyak bumi semakin
meningkat dan tentu sangat mengkhawatirkan, karena dengan peningkatan
pemakaian bahan bakar minyak bumi maka cadangan minyak bumi akan semakin
berkurang sedangkan kebutuhan minyak terus bertambah. Keadaan diatas juga
tidak sesuai dengan kebijakan pemerintah dibidang energi, yang mengusahakan
pemakaian bahan bakar minyak bumi yang sehemat-hematnya, mengingat minyak
bumi merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Krisis energi ini
menyebabkan manusia beralih pola pikir untuk lebih mengintensifkan penelitian
dan penggunaan dari energi yang tidak dapat diperbarui menjadi energi yang bisa
diperbarui. Salah satu energi yang bisa diperbarui tersebut adalah berasal dari
biomassa yang diproses menjadi etanol.
Etanol atau etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut atau alkohol saja
adalah sejenis cairan tak berwarna dengan karakteristik antara lain mudah
menguap, mudah sekali terbakar, larut dalam air, paling sering digunakan dalam
kehidupan sehari- hari dan jika terjadi pencemaran tidak memberikan dampak
lingkungan yang signifikan. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat
ditemukan pada minuman beralkohol dan thermometer modern. Etanol adalah
salah satu obat reaksi yang paling tua. Rumus kimia etanol yaitu C2H5OH dan
1
rumus empiris C2H6O. etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan Et
merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5).
Etanol juga banyak digunakan sebagai pelarut bahan-bahan kimia yang
ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya adalah pada parfum,
perasa, pewarna makanan dan obat-obatan. Dalam sejarahnya etanol telah lama
digunakan sebagai bahan bakar.
Penggunaan etanol sebagai bahan bakar bernilai oktan tinggi atau aditif
meningkat bilangan oktan pada bahan bakar.
Salah satu komponen yang memegang peran cukup penting dalam proses
pembakaran pada motor bensin adalah busi (spark plug). Maka dilakukanlah
eksperimental dengan melakukan variasi celah busi untuk mendapatkan hasil
paling baik terhadap performance motor 4 langkah. Sehingga dengan latar
belakang tersebut diatas, maka penulis bermaksud ingin melakukan penelitian
dengan judul Studi Eksperimen Variasi Celah Busi terhadap Unjuk Kerja pada
Sepeda Motor Berbahan Bakar Biopremium E10.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui apakah dengan penggunaan
premium dan campuran etanol serta dengan melakukan penyetelan celah busi
dapat meningkatkan performance mesin yang lebih baik.
Dengan dilakukannya penelitian campuran bahan bakar ini, diharapkan
eksperimen ini nantinya mendapatkan hasil bahwa campuran bahan bakar
premium dan etanol serta dengan penyetelan celah busi yang dapat meningkatkan
unjuk kerja mesin sepeda motor.
2
1.2 Perumusan Masalah
Dari latar belakang penelitian ini maka penulis dapat merumuskan masalah
yang akan dianalisa dalam tugas akhir ini adalah Bagaimana Pengaruh Campuran
Bahan Bakar Premium dengan Etanol dan Variasi Celah Busi terhadap
Performance (daya, torsi dan sfc) Sepeda Motor Mio J 4 Langkah.
`1.3 Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam penelitian ini antara lain:
Motor 4 langkah jenis Yamaha Mio-J sebagai seksi uji.
Komposisi Campuran Bahan Bakar Premium dengan Etanol
adalah: 90% premium dengan 10% Etanol.
Celah busi standar adalah 0,6 mm, maka dilakukan penyetelan
celah busi dengan variasi 0,5 mm; 0,6 mm dan 0,7 mm.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
Mengetahui pengaruh campuran bahan bakar premium dan etanol
(biopremium) dengan melakukan variasi penyetelan celah busi
terhadap unjuk kerja (daya, torsi dan sfc) pada motor 4 langkah.
3
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini antara lain adalah:
Untuk mengetahui unjuk kerja (daya, torsi dan sfc) mesin pada
campuran bahan bakar premium dan etanol dengan variasi
penyetelan celah busi yang dihasilkan oleh motor 4 langkah.
Untuk mengetahui campuran bahan bakar premium dan etanol serta
penyetelan celah busi yang sesuai untuk motor 4 langkah.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Pustaka
Lewerissa (2011) telah melakukan penelitian dengan menambahkan
etanol ke bensin untuk mengetahui prestasi mesin yang dihasilkan oleh mesin
Enduro XL. Hasil penelitian bahwa rata-rata daya untuk bahan bakar campuran
lebih besar dari premium murni, adanya kenaikan pemakaian bahan bakar sering
dengan meningkatnya putaran karena angka oktan campuran bahan bakar bensin
dengan etanol lebih besar dibandingkan dengan bensin murni.
Prasetyo dan Patriayudha (2009) telah melakukan penelitian dengan judul
Pemakaian Gasohol sebagai Bahan Bakar pada Kendaraan Bermotor. Hasil yang
diperoleh dari uji emisi dengan parameter NOx,SOx,CO,CO2 pada E7,5; E10;
E12,5 adalah E7,5 (72,55 ppm; 23,22 ppm; 1,37%; 13,9%), E10 (69,34 ppm;
16,05 ppm; 1,19%; 13,34%), E12,5 (67,33 ppm; 14,67 ppm; 1,06%; 13,11%).
Dari uji stasioner yang dilakukan pada kecepatan konstan (40 km/jam) dengan
100 ml gasohol (E7,5; E10; E12,5) diperoleh (4,16; 3,74; 3,68 km).
Setiyawan (2007) telah melakukan penelitian Pengaruh Ignition Timing
dan Compression Ratio terhadap Unjuk Kerja dan Emisi Gas Buang Motor Bensin
Berbahan Bakar Campuran Etanol 85% dan Premium 15% (E-85%). Hasil yang
diperoleh dalam pengujian tersebut adalah waktu pengapian bervariasi antara 15 -
35 Before Top Dead Centre (BTDC) dengan 3 Crank Angles (CA) increaments.
Sedangkan variasi rasio kompresi terdiri dari 9 (standar); 9,4; 9,85; 10,2. Hal ini
5
ditemukan bahwa memajukan pengapian waktu menjadi 30 BDTC lebih efektif
untuk meningkatkan kinerja mesin dan mengurangi emisi CO dan HC
dibandingkan dengan peningkatan rasio kompresi 10,2 : 1.
2.2 Dasar Teori
Motor bakar adalah suatu mesin yang mengkonversi energi kimia yang
terkandung pada bahan bakar menjadi energi mekanik pada poros motor bakar.
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang proses pembakarannya
terjadi didalam motor itu sendiri, sehingga gas panas hasil pembakaran terjadi
sekaligus sebagai fluida kerjanya. Mesin yang bekerja dengan cara seperti ini
disebut mesin pembakaran dalam. Adapun mesin kalor yang cara memperoleh
energinya dengan proses pembakaran diluar disebut mesin pembakaran luar.
Sebagai contoh mesin uap, dimana energi kalor diperoleh dari pembakaran luar,
kemudian dipindahkan ke fluida kerja melalui dinding pemisah.
Keuntungan dari mesin pembakaran dalam dibandingkan dengan mesin
pembakaran luar adalah konstruksinya lebih sederhana, tidak memerlukan fluida
kerja yang banyak dan efisiensi totalnya lebih tinggi. Sedangkan mesin
pembakaran luar keuntunganya adalah bahan bakar yang digunakan lebih
beragam, mulai dari bahan bakar padat sampai dengan bahan bakar gas, sehingga
mesin pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya yang besar dengan
bahan bakar yang relatif murah. (Sarjono, 2010)
6
2.2.1 Motor Bakar Torak 4 Langkah
Yang dimaksud dengan motor 4 langkah ialah empat kali gerakan piston
dalam silinder, atau dua kali putaran poros engkol akan menghasilkan satu kali
langkah kerja.
OTTO (1876), berhasil membuat motor bakar torak dengan siklus 4
langkah yang pertama. Proses pembakaran pada motor bakar torak tidak terjadi
secara terus-menerus, tetapi secara periodik. Dimana sebelum terjadi proses
pembakaran berikutnya terlebih dahulu gas hasil pembakaran harus dibuang, baru
kemudian silinder diisi lagi dengan campuran bahan bakar dan udara segar (pada
motor bensin).
Gambar 2.1 Siklus Motor 4 Langkah (Sumber: Arismunandar, 1988)
7
Langkah yang terjadi:
1. Proses langkah isap (intake )
Terjadi pada saat gerakan piston (torak) dari titik mati atas (TMA)
ke titik mati bawah (TMB) dimana katup isap terbuka dan katup
buang tertutup.
2. Proses langkah kompresi (compresion)
Terjadi pada saat gerakan torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik
mati atas (TMA) setelah langkah isap, dimana katup isap tertutup
dan katup buang tertutup pada saat torak hampir mencapai titik mati
atas (TMA) campuran bahan bakar dan udara segar itu terbakar.
3. Proses langkah kerja (power)
Terjadi pada gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati
bawah (TMB) setelah kompresi dan pembakaran, dimana katup isap
dan katup buang juga tertutup.
4. Proses langkah buang (exhaust)
Terjadi pada saat gerakan torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik
mati atas (TMA) setelah langkah kerja dimana katup isap tertutup
dan katup buang terbuka.
Langkah berikutnya kembali ke proses langkah isap kembali
sehingga terjadilah siklus secara berulang. Pada motor bakar torak
gerakan bolak-balik torak digunakan untuk memutar poros engkol
sehingga gerakanya menjadi gerakan rotasi, dari gerakan torak diatas
8
maka terlihat bahwa satu siklus terjadi dua kali putaran poros dan
gerakan torak selama satu siklus adalah:
TMA ke TMB ke TMA ke TMB ke TMA, karena dalam satu
siklus terjadi gerakan 4 langkah motor ini disebut motor 4 langkah.
2.2.2 Jenis Bahan Bakar Cair
2.2.2.1 Premium
Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari
penyulingan minyak bumi yang diberi zat tambahan atau aditif yaitu, tetra ethly
lead (tel). Premium mempunyai rumus empiris ethly benzena (c8 h18).
Premium adalah jenis bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat
adanya zat pewarna tambahan. Penggunaan premium pada umumnya digunakan
untuk bahan bakar untuk kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil,
sepeda motor, dan lain lain. Bahan bakar ini juga sering disebut motor gasoline
atau petrol dengan angka oktan: 88, massa jenis: 0,72 kg/L dan mempunyai titik
didih: 30 s.d. 200 0C. Adapun rumus kimia untuk pembakaran pada bensin
premium adalah sebagai berikut:
2 C8 H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H20
Pembakaran di atas diasumsikan semua bensin terbakar terbakar dengan
sempurna. Komposisi bahan bakar bensin, yaitu (Sumber: Encyclopedia of
Chemical Techonologi, 1981, Third Edition):
a. Bensin (gasoline) C8 H18
b. Berat jenis bensin 0,65-0,75
9
c. Pada suhu 40 0C bensin menguap 30 s.d. 65%
d. Pada suhu 100 0C bensin menguap 80 s.d. 90%
Bensin premium mempunyai sifat anti ketukan yang baik dan dapat
dipakai pada mesin kompresi tinggi pada saat semua kondisi.
Sifat-sifat penting yang diperhatikan pada bahan bakar bensin adalah:
a. Kecepatan menguap (volatility)
b. Kualitas pengetukan (kecenderungan berdetonasi)
c. Kadar belerang
d. Titik beku
e. Berat jenis
2.2.2.2 Zat Aditif Etanol
Gambar 2.2 Etanol Absolut
10
Etanol merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan pada minuman
beralkohol dan termometer modern. Etanol adalah salah satu obat rekreasi yang
paling tua yang cara pembuatannya dengan cara fermentasi.
Etanol Absolut mempunyai rumus struktur CH3CH2OH namun biasanya
disingkat sebagai C2H5OH dan rumus empiris C2H6O yang mempunyai
kemurnian 99,8% dan memiliki nilai oktan 118-129 lebih tinggi daripada bensin
yang beroktan 88. Etanol merupakan isomer konstitusional dari diemetil eter,
yang mempunyai Sifat Penampilan: cairan tak berwarna, Keasaman (pKa): 15,9,
Massa jenis: 0,79 kg/L, Titik didih etanol: 78,4 C, Viskositas: 1,200 cP (20 C),
Momen dipol: 1,69 D (gas), Berat Molekul: 46,07 g/mol dan Titik lebur: 114,3
C. Rumus kimia untuk pembakaran pada etanol akan menghasilkan karbon
dioksida dan air adalah sebagai berikut:
C2H5OH(g) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(l); (Hr = 1409 kJ/mol[16])
Keterangan:
C2H5OH = Etanol
O2 = Oksigen
CO2 = Karbon dioksida
H2O = Air
Hr = Hasil reaksi
Pembakaran diatas diasumsikan semua etanol terbakar dengan sempurna.
11
Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat terbakar misalnya:
kertas, kain, batu bara, minyak tanah, bensin, dan sebagainya. Untuk melakukan
pembakaran diperlukan 3 unsur, yaitu:
a. Bahan bakar
b. Udara
c. Suhu untuk memulai pembakaran
2.2.3 Penyetelan Celah Busi
2.2.3.1 Pengertian Busi
Salah satu komponen yang memegang peran cukup penting dalam proses
pembakaran pada motor bensin adalah busi (spark plug). Busi ini dipasang
di atas silinder pada mesin pembakaran dalam. Pada bagian tengah busi terdapat
elektroda yang dihubungkan dengan kabel ke lilitan penyala (ignition coil) di luar
busi dan dengan ground pada bagian bawah busi.
Busi ini berfungsi untuk menghasilkan percikan bunga api listrik dengan
menggunakan tegangan tinggi yang dihasilkan oleh ignition coil. Bunga api
tersebut kemudian digunakan untuk membakar campuran bahan bakar dan udara
yang dikompresikan di dalam silinder.
Busi terdiri dari beberapa bagian seperti elektroda positip, elektroda
negatif.
12
Gambar 2.3 Busi
Proses terjadinya percikan bunga api listrik pada busi dapat digambarkan
sebagai berikut: busi tersambung ke tegangan yang besarnya sampai 20.000 Volt
yang dihasilkan oleh lilitan penyala (ignition coil). Elektron yang terdorong
masuk dari lilitan menghasilkan beda tegangan antara elektrode di bagian tengah
busi dengan yang di bagian samping. Arus tidak dapat mengalir karena bensin
dan udara yang ada di celah merupakan isolator, namun semakin besar beda
tegangan, struktur gas di antara kedua elektroda tersebut berubah.
Pada saat tegangan melebihi kekuatan dielektrik dari gas yang ada, gas-
gas tersebut mengalami proses ionisasi dan yang tadinya bersifat insulator,
berubah menjadi konduktor. Setelah ini terjadi, arus elektron dapat mengalir, dan
dengan mengalirnya elektron, suhu di celah percikan busi naik drastis, sampai
60.000 K. Suhu yang sangat tinggi ini membuat gas yang terionisasi
untuk memuai dengan cepat, seperti ledakan kecil. Inilah percikan busi, yang
pada prinsipnya mirip dengan halilintar atau petir mini.
13
Celah busi diukur antara jarak elektroda positif dan elektroda negatif
dan ukuran celah pada busi akan mempengaruhi resistensi listrik pada busi
tersebut. Selain dipengaruhi oleh ukuran celah busi, resistensi listrik juga
dipengaruhi oleh kompresi campuran bahan bakar dan udara. Celah ini sangat
menentukan intensitas letusan bunga api listrik. Bila arus bertegangan tinggi
mengalir dari koil, maka antara kedua elektroda busi terjadi tegangan yang
tinggi sehingga terjadilah loncatan bunga api.
Pada busi, semakin besar jarak elektroda positif dan elektroda negatif,
maka makin besar pula perbedaan tegangan yang diperlukan untuk memperoleh
intensitas api listrik yang sama. Jadi dapat disimpulkan bahwa intensitas bunga
api listrik ditentukan oleh celah busi, namun untuk mencapai intensitas bunga api
listrik yang sama dengan celah busi yang besar diperlukan juga tegangan listrik
yang tinggi. Umumnya pada sistem penyalaan disediakan tegangan yang
diperlukan untuk menjamin agar selalu terjadi loncatan api listrik di dalam
segala keadaan, yaitu antara 10.000-20.000 volt. Oleh karenanya, untuk
mencapai loncatan api listrik yang baik maka ukuran celah busi yang dipakai
oleh motor perlu dibatasi dan biasanya ditetapkan menurut standar teknik
masing-masing, spesifikasi motor tersebut dan alat yang digunakan untuk
mengukur celah elektrode busi adalah fiiler gauge.
14
2.2.3.2 Konstruksi Busi
Gambar 2.4 Konstruksi Busi
Bagian paling atas dari busi adalah terminal yang menghubungkan kabel
tegangan tinggi. Terminal ini berhubungan dengan elektroda tengah yang
biasanya terbuat dari campuran nikel agar tahan terhadap panas dan elemen
perusak dalam bahan bakar, dan sering mempunyai inti tembaga untuk membantu
membuang panas.
Pada beberapa busi elektroda terbuat dari campuran perak, platina,
paladium atau emas. Busi-busi ini dirancang untuk memberikan ketahanan
terhadap erosi yang lebih besar serta bisa tetap bagus.
Elektroda tengah melewati isolator (penyekat) keramik yang terdapat pada
bagian luarnya. Isolator ini berfungsi untuk melindungi elektroda tengah dari
kebocoran listrik dan melindungi dari panas mesin. Untuk mencegah kebocoran
gas terdapat seal (perapat) antara elektroda tengah dengan isolator dan antara
isolator dengan bodi busi.
15
Bodi busi dibuat dari baja dan biasanya diberi pelat nikel untuk mencegah
korosi. Bagian atas luar bodi berbentuk hexagon (sudut segi enam) yang berfungsi
untuk mengeraskan (memasang) dan Terminal mengendorkan (membuka) busi.
Pada bagian bawahnya dibuat ulir agar busi bisa disekrupkan (dipasang) ke kepala
silinder. Pada bagian ujung bawah busi terdapat elektroda sisi atau elektroda
negatif. Elektroda ini dilas ke bodi busi untuk jalur ke masa saat terjadi percikan.
Terdapat dua tipe dudukan (seat) busi yaitu berbentuk datar dan kerucut.
Dudukan busi merupakan bagian dari bodi busi pada bagian atas ulir yang akan
bertemu/berpasangan dengan kepala silinder. Jika dudukan businya berbentuk
datar, maka terdapat cincin perapat (sealing washer), sebaliknya jika dudukannya
berbentuk kerucut maka tidak memerlukan cincin perapat.
2.2.3.3 Macammacam Busi
Memilih busi motor yang baik/bagus dan jenis atau tipe busi. Api dan suhu
busi harus bisa mencegah pembakaran dini dan suhu busi juga dituntut tinggi
supaya mencegah timbulnya kerak. Beberapa produsen busi memproduksi
beberapa tipe busi. Sebelum memutuskan untuk mengganti busi motor, kita harus
kenali lebih dulu jenis busi berikut ini:
1) Busi Standar
Bahan ujung elektroda dari nikel dan diameter center electrode rata-rata 2,5
mm. Jarak tempuh busi standar sampai sekitar 20.000 Km, ketika kondisi
pembakaran normal dan tak dipengaruhi oleh faktor lain macam oli mesin dan
16
konsumsi BBM yang berlebihan efek peningkatan spek karburasi. Busi ini
bawaan motor setiap diluncurkan dari pabrikan.
Gambar 2.5 Busi Standar
2) Busi Platinum
Kemampuan pengapian yang telah dijelaskan juga berlaku untuk busi
dengan ujung elektroda platinum. Ujung elektroda tengah dan elektroda masa
dilapisi dengan lapisan platinum untuk memperpanjang umur busi. Tipe busi ini
sudah beredar dan sering digunakan meskipun harganya lebih mahal.
Perbedaannya dengan busi biasa yaitu sebagai berikut:
1) Untuk menyempurnakan kemampuan pengapian, maka diameter
elektroda tengahnya diperkecil sampai 1,1 mm (busi biasa diameter
elektrodanya 2,5 mm), dan celah elektroda busi dengan platinum adalah
1,1 mm.
17
2) Ujung elektroda dilapisi dengan platinum untuk mengurangi keausan
elektroda, hal ini membuat waktu pemeriksaan dan penyetelan celah
elektroda menjadi semakin lama, sampai 100.000 Km.
3) Lebar bidang rata bagian segi enamnya diperkecil dari 20,6 mm pada
busi biasa, menjadi 16 mm (busi platinum) dengan tujuan untuk
mengurangi berat dan ukurannya serta meningkatkan pendinginan busi.
4) Untuk mempermudah membedakan busi ini dengan busi biasa tanpa
membukanya dari mesin, maka busi platinum biasanya ditandai dengan 3 -
5 garis biru tua atau merah mengelilingi insulatornya.
Gambar 2.6 Busi Platinum
3) Busi Iridium
Ciri khasnya ujung elektroda terbuat dari nikel dan center elektroda dari
iridium alloy warna platinum buram. Diameter center elektroda 0,6 0,8 mm.
Jarak tempuh busi sekitar 50.000 sampai 70.000 Km, berumur lama cocok buat
mesin motor besar diatas 150 cc. Bisa dikatakan semi kompetisi, biasa diaplikasi
buat mesin non standar.
18
4) Busi Racing
Busi yang tahan terhadap kompresi tinggi, serta temperatur mesin yang
tinggi. Dipersiapkan untuk mampu mengimbangi pemakaian full throttle dan
deceleration. Busi racing tidak sama dengan busi Iridium. Diameter center
elektroda pun relatif kecil meruncing macam jarum. Jarak tempuh busi juga relatif
pendek di 20.000 30.000 Km, untuk putaran mesin tinggi diatas 6000 rpm pada
temperatur mesin yang tinggi.
5) Busi dengan Pengeluaran Percikan dari Dua Sisi atau ke Bodi (Semi
Surface Discharge Plugs)
Busi tipe ini dirancang agar lintasan percikan bunga api yang terjadi
melompat ke sisi elektroda atau langsung ke bodi. Hal ini akan membantu
menjaga busi tetap bersih karena percikannya efektif mampu membakar setiap
deposit (endapan) karbon.
Dengan menggunakan elektroda negatif yang berada di sisi bisa membantu
membakar campuran bensin dan udara lebih sempurna karena ujung elektroda
tengah tidak tertutup elektroda negatif tersebut.
Gambar 2.7 Busi dengan Pengeluaran Percikan dari Dua Sisi atau ke Bodi.
19
6) Busi dengan Elektroda yang Menonjol (Projected Nose Type)
Busi dengan elektroda yang menonjol maksudnya adalah busi dengan
ujung elektroda tengah dan ujung insulator sama-sama menonjol keluar. Suhu
elektroda akan lebih cepat naik dibanding tipe busi standar karena busi tipe ini
menonjol ke ruang bakar, sehingga dapat membantu menjaga busi tetap bersih.
Selain itu, pada putaran mesin yang tinggi, efek pendinginan yang datang
dari campuran bahan bakar (bensin) dan udara akan meningkat, sehingga dapat
juga membantu menjaga busi beroperasi dalam suhu kerjanya. Hal ini akan
mempunyai kecenderungan mengurangi pre-ignition. Busi tipe ini cocok untuk
mesin-mesin modern namun tertentu saja. Oleh karena itu,hindari penggunaan
busi tipe ini pada mesin yang tidak direkomendasikan karena dapat menyebabkan
gangguan pada katup maupun piston serta kerusakan mesin.
Gambar 2.8 Busi dengan Elektroda yang Menonjol
7) Busi Resistor
Logo R dengan font miring banyak yang mengira artinya racing. sebenarnya R
20
itu artinya resistor. Busi ini dipakai untuk melindungi perangkat elektronik digital,
berupa speedometer, indikator pada kendaraan yang memakainya, terhadap
pengaruh gelombang radio dan sejenisnya. Maka, busi ber-kode R pada busi mesti
diingat, sebagai perlindungan perangkat elektronik digital motor.
Gambar 2.9 Busi Resistor
2.2.3.4 Cara Penyetelan Busi
Bila celah elektroda busi lebih besar, bunga api akan menjadi sulit melompat dan
tegangan sekunder yang diperlukan untuk itu akan naik. Bila elektroda busi telah
aus, berarti celahnya bertambah, loncatan bunga api menjadi lebih sulit sehingga
akan menyebabkan terjadinya kesalahan pengapian.
Gambar 2.10 Celah Busi
21
Celah elektroda untuk sepeda motor (tanda panah pada gambar di samping)
biasanya 0,6 - 0,7 mm (untuk lebih jelasnya lihat buku manual atau katalog busi)
Gambar 2.11 Celah Busi Rapat
Gambar di atas adalah celah elektroda yang terlalu kecil. Hal ini akan berakibat;
bunga api lemah, elektroda cepat kotor, khususnya pada mesin 2 langkah (two
stroke).
Gambar 2.12 Celah Busi Terlalu Renggang
Gambar di atas adalah celah elektroda yang terlalu besar. Hal ini akan berakibat
kebutuhan tegangan untuk meloncatkan bunga api lebih tinggi. Isolator-isolator
22
bagian tegangan tinggi cepat rusak karena dibebani tegangan pengapian yang luar
biasa tingginya.
Jika sistem pengapian tidak dapat memenuhi kebutuhan tersebut, mesin mulai
hidup tersendat-sendat pada beban penuh. Selain itu, celah busi yang terlalu besar
juga bisa menyebabkan mesin agak sulit dihidupkan.
2.2.3.5 Cara Penelitian
Pelaksanaan penelitian diawali dengan pengadaan benda uji, kemudian
memeriksa sistem bahan bakar, sistem penyalaan pada motor dan memasang busi
yang akan digunakan untuk penelitian. Setelah tahap awal selesai, maka
dilakukan penelitian dengan kerenggangan standar yaitu celah elektroda busi 0,6
mm.
Dengan variasi putaran mesin 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm,
7000 rpm da n 8000 rpm, serta daya untuk celah elektroda busi 0,6 mm, maka
dilakukan pengujian lagi untuk celah elektroda busi 0,5 mm; 0,6 mm dan 0,7 mm
dengan variasi putaran yang sama.
2.2.4 Proses Pembakaran
Suatu motor menghasilkan tenaga termis dengan pembakaran bahan bakar
(energi kimia) dalam silinder kerja. Oleh karena itu gas pembakaran mendapat
temperatur tinggi sehingga terjadilah tekanan yang tinggi dalam silinder. Gas
pembakaran ini akan berekspansi sehingga dapat melakukan kerja mekanik pada
poros engkol. Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia/
23
persenyawaan kimia yang cepat dari unsur-unsur dalam bahan bakar dengan
oksigen dari udara, yang diikuti bangkitnya panas dan pada umumya akan
muncul api, sehingga menaikkan suhu dan tekanan didalam silinder dengan
persamaan:
CHO + ( + 4 - 2)(O2 + 3,76N2) CO2 +
2H2O + ( +
4 - /2)3,76N2
2.2.5 Unjuk Kerja Motor Bakar
Baik tidaknya suatu desain motor bakar dapat diliat melalui unjuk kerja
mesin (perfomance) yang dihasilkan. Demikian juga untuk sebuah penelitian,
diharapkan dengan dilakukannya sebuah penelitian akan diketahui analisa dari
desain dari motor bakar dengan hasil konsumsi bahan bakar yang efisien dan
performance lebih tinggi.
Adapun parameter-parameter dari unjuk kerja tersebut adalah:
2.2.5.1 Torsi
Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk memberikan gaya tangensial
yang berguna untuk menghasilkan kerja. Torsi biasanya dilambangkan dengan T
yang mempunyai satuan N.M. (SI). Torsi mesin diukur dengan water brake
dinamometer, yaitu melihat beban yang ditunjukkan dari timbangan kemudian
dikalikan dengan lengan. Adapun rumusnya adalah sebagai berikut:
Torsi (T)= F.L= M.G.L
Dimana:
T : Momen torsi (Nm)
M: Massa yang terukur dalam dynamometer (kg)
24
G : Percepatan gravitasi (m/s2)
L : Panjang lengan pada dynamometer (m)
2.2.5.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel cosumption) adalah
merupakan parameter yang biasa digunakan pada motor pembakaran dalam untuk
menggambarkan pemakain bahan bakar. Spesific fuel cosumption didefinisikan
sebagai perbandingan antara laju aliran bahan bakar terhadap daya yang
dihasilkan (output). Dapat pula dikatakan bahwa spesifik fuel cosumption (SFC)
menyatakan seberapa efisien bahan bakar yang disuplai kemesin untuk dijadikan
daya output. Satuan dalam sistem internasional (SI) adalah Kg/kwh.
SFC disebut juga brake spesific fuel cosumption (BSFC) jika
menggunakan brake horse power. Nilai SFC yang rendah sangat diinginkan untuk
mencapai efisiensi bahan bakar. Brake Specific Fuel Cosumption (BSFC) juga
merupakan suatu parameter yang tepat untuk membandingkan kinerja mesin.
Besarnya jumlah kilogram bahan bakar yang dibutuhkan mesin setiap jam untuk
menghasilkan daya efektif sebesar 1 HP. Pemakaian konsumsi bahan bakar
spesifik dapat dirumuskan dengan:
Sfc = mfP
(kg/kW.hr)
b . 3600 t 1000
Keterangan:
mf : konsumsi bahan bakar (kg/h)
P : Daya (kw)
xbb (kg/h) mf =
25
b : volume buret yang dipakai dalam pengujian (cc)
t : waktu yang diperlukan untuk mengosongkan buret (s)
bb : massa jenis bahan bakar (kg/l)
2.2.5.3 Daya
Daya adalah kerja yang dihasilkan per satuan waktu (Arismunandar, 1988,
motor bakar torak, penerbit ITB, Bandung). Merupakan ukuran kemampuan
suatu motor untuk menghasilkan kerja berguna per satuan waktu yang
dinyatakan dalam horse power (hp) dan dirumuskan sebagai berikut:
P = 2...6000
Dimana:
P = Daya mesin (kw)
n = Putaran mesin (rpm)
T = Torsi (nm)
26
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat Penelitian
Penelitian dan pengujian dilakukan di Mototech Jogja dengan
menggunakan dyanamometer atau dynotest. Penelitian ini dibantu oleh instruktur
dari Mototech Yogyakarta yang menguasai pengoperasian alat yang sesuai SOP
(Standart Operation Prosedure).
3.2 Bahan dan Alat Penelitian
3.2.1 Bahan Penelitian
Bahan penelitian adalah Biopremium E10, yaitu terdiri atas campuran :
Bahan bakar premium : 90% Etanol : 10%
3.2.2 Alat Penelitian
Adapun komponen-komponen alat pengujian tersebut adalah sebagai berikut:
1. Sepeda Motor
Mesin uji yang digunakan adalah sepeda motor jenis motor bensin 4 langkah
merk Yamaha Mio-J tahun 2012. Berikut gambar motor beserta spesifikasinya.
Gambar 3.1 Sepeda Motor Mio-J
Spesifikasi Yamaha Mio-J tahun 2012
Jarak sumbu roda : 1.240 mm Berat kosong : 90 kg Tipe rangka : Steel tube underbone Tipe suspensi depan : Teleskopik fork Tipe suspensi belakang : Unit swing dan peredam kejut Ukuran ban depan : 70/90-14M/C 34P Ukuran ban belakang : 80/90-14M/C 40p Rem depan : Cakram tunggal Rem belakang : Tromol Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 liter Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendingin udara Diameter x langkah : 50 x 50 mm Volume langkah : 115 cc Daya maksimum : 7,3 PS/8.000 rpm Torsi maksimum : 0,74 kgf.m/6.000 rpm Kapasitas minyak pelumas mesin : 0,80 liter pada penggantian periodic Kopling Otomatis : V-belt Otomatis Transmisi : V-belt Otomatis Perbandingan putaran otomatis : 2.399 0.829 : 1 Busi : ND U20FS, U22FS-U ; NGK
C6HSA, C7HSA Sistem pengapian : TIC (Transistor Control Ignition)
28
2. Dynotest
Dynotest adalah alat yang digunakan untuk mengukur torsi sebuah mesin.
Gambar 3.2 Letak pengujian dynotest
Spesifikasi Dynotest yang digunakan sebagai alat penelitian adalah sebagai
berikut:
Merk : Sportdyno V3.3 Seri model : SD 325 Dimensi (p x l x t) : 2110 x 1000 x 800 mm Berat : 400 kg Wheelbase : 850 1850 mm Daya maksimum : 200 Hp (147 kW) Kecepatan maksimum : 300 km/h Beban maksimum : 450 kg Diameter roller : 300 mm Berat roller : 190 kg Panjang roller : 200 mm Roller inertia : 1,446 kg m Standar dynamometer : ISO 1585
29
3. Tachometer
Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran mesin. Yaitu dengan cara
dipasangkan kabel pengukur putaran mesin pada kabel tegangan busi yang
terpasang pada motor.
Gambar 3.3 Tachometer
4. Burret
Burret adalah alat untuk mengukur volume bahan bakar. Yaitu digunakan
untuk mengetahui pemakaian bahan bakar yang digunakan.
Gambar 3.4 Burret
30
5. Stopwatch
Stopwatch adalah alat untuk menghitung berapa lama waktu yang
dibutuhkan. Yaitu untuk menghitung waktu konsumsi bahan bakar yang
dibutuhkan selama 30 detik dengan daya 6000 rpm.
Gambar 3.5 Stopwatch
6. Fuel valve
Fuel valve adalah alat untuk mengatur bahan bakar. Yaitu digunakan untuk
membuang sisa bensin yang ada didalam tanki motor.
Gambar 3.6 Fuel Valve
31
7. Tire Pressure Gauge
Tire Pressure Gauge adalah alat untuk mengukur tekanan udara. Yaitu
untuk mengukur tekanan udara pada kedua ban motor pada saat akan diujikan.
Gambar 3.7 Tire Pressure Gauge
8. Thermometer
Thermometer adalah alat untuk mengukur suhu. Yaitu untuk mengukur
suhu didalam ruangan yang dipakai untuk menguji peforma motor.
Gambar 3.8 Thermometer
32
9. Fiiler Gauge
Adalah alat yang digunakan untuk mengatur celah busi.
Gambar 3.9 Fiiler Gauge
3.3 Skema Alat Pengujian
Adapun skema alat pengujian untuk performance motor adalah sebagai
berikut:
Gambar 3.10 Skema pengujian performance motor
Engine
Water brake
dynotest
Computer dynotest
Tachometer
33
Adapun langkah-langkah pengujian sebagai berikut:
a. Pengecekan ruang dynotest dan perlengkapan lain dalam keadaan siap.
b. Pastikan kendaraan dapat terikat dengan baik dan aman pada rangka
dynotest.
c. Pasangkan kabel pengukur putaran mesin pada kabel tegangan busi yang
terpasang pada motor.
d. Pastikan putaran ban belakang tepat diatas alat pengukur roller yang
terdapat pada dynotest.
e. Apabila kendaraan dalam keadaan siap, hidupkan kendaraan dan buka gas
secara teratur atau stationer, untuk memastikan motor dalam keadaan
stabil.
f. Apabila kendaraan sudah layak dalam pengambilan data, maka pengemudi
berada diatas kendaraan tersebut dan mengikuti panduan yang diberikan
oleh instruktur mekanik dynotest. Apabila sudah ada kata siap dari
instruktur, maka pengemudi mengoperasikan kendaraan tersebut sesuai
dengan pedoman yang telah diberikan sebelumnya yaitu menghidupkan
mesin motor dan stabilkan rpm mesin pada putaran 3000 rpm kemudian
tarik gas satu putaran penuh dan dilepaskan. Disaat bersamaan operator
dynotest merekam data daya dan torsi menggunakan software computer
dynotest. Pengoperasian tersebut dilakukan secara berulang-ulang sampai
mendapatkan hasil rata-rata dalam pengaruh campuran bahan bakar
tersebut dan masing-masing pengujian tersebut diambil hasil rata-rata
untuk mendapatkan hasil data yang terbaik.
34
g. Instruktur dan pengoperasian kendaraan di atas dynotest saling
ketergantungan dan bekerja sama dengan baik agar mendapatkan data
yang benar-benar valid.
3.4 Diagram Alir (flow chart) Penelitian
Gambar 3.11 Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian
Persiapan Peralatan Uji Mesin Uji Dynotest Fiiler Gauge Tachometer Burret
Persiapan campuran bahan bakar yang akan diujikan
Setting alat uji
Pengambilan Data Meliputi: Daya Torsi
Analisa dan Pengolahan Data hasil pengujian
Pengujian
SELESAI
MULAI
Hasil Pengujian
35
3.5 Jadwal Pelaksanaan Tugas Akhir
Tabel 3.1 Time Schedule Pelaksanaan Tugas Akhir
No
Jenis Kegiatan
Bulan
1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Pengajuan Judul
2 Seminar Tugas Akhir
3 Pengumpulan Data dan Analisa Data
4 Penyusunan Tugas Akhir
5 Ujian TA
6 Revisi
7 Penjilidan Laporan TA
36
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian
Dengan tujuan untuk mendapatkan data mengenai daya, torsi, dan sfc. Maka
dilakukanlah eksperimen pengujian dengan menggunakan alat uji dynotest yang
dilakukan di Mototech Yogyakarta pada motor 4 langkah dengan spesifikasi Yamaha
Mio-J tahun pembuatan 2012. Dengan menggunakan campuran bahan bakar premium
90% berbanding dengan etanol 10% dan melakukan variasi pada celah busi dengan
kerenggangan 0,5 mm; 0,6 mm dan 0,7 mm. Sedangkan data hasil pengujian bisa
dilihat di Tabel 4.1. Pengujian dilakukan kurang lebih antara jam 10.00 s.d. 12.00
wib.
Temperatur ruangan : 31,8 C
Kelembaban : 68 %
4.2 Pembahasan
4.2.1 Daya
Daya adalah kerja yang dihasilkan per satuan waktu (Arismunandar, 1988).
Merupakan ukuran kemampuan suatu motor untuk menghasilkan kerja berguna per
satuan waktu yang dinyatakan dalam horse power (HP).
Tabel 4.1 Data hubungan Putaran Mesin terhadap Daya pada Variasi Celah Busi
Celah Busi (mm)
Putaran (rpm)
0,5 0,6 0,7
Daya (HP) 3000 5,5 5 5,1 4000 6,4 5,6 6,3 5000 6,9 6,6 7 6000 7 6,9 7,3 7000 6,5 6,5 7 8000 6 6,2 6,4
Setelah dilakukan pengujian dynotest pada motor 4 langkah dengan
menggunakan bahan bakar campuran premium 90% dengan etanol 10% (E10),
kemudian dilakukan eksperimen variasi celah busi 0,5 mm daya puncak yang
dihasilkan adalah 7,0 HP pada 5527 rpm, untuk variasi celah busi 0,6 mm daya
puncak yang dihasilkan 6,9 HP pada 6109 rpm, dan untuk variasi celah busi 0,7 mm
daya puncak yang dihasilkan 7,4 HP pada 5723 rpm. Jadi dari eksperimen pengujian
dari campuran premium 90% dan etanol 10% (E10) dengan putaran mesin 3000 rpm
sampai 8000 rpm, maka didapatkan hasil maksimal terdapat pada variasi celah busi
0,7 mm sebesar 7,4 HP pada 5723 rpm.
Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa dari hasil eksperimen pengujian
dynotest untuk mengetahi berapa daya yang dihasilkan dari campuan premium 90%
dan etanol 10% (E10), didapatkan hasil daya maksimal adalah 7,4 HP pada 5723 rpm
dengan variasi celah busi 0,7 mm.
38
Hasil pengujian bisa dilihat di data hasil pengujian pada Tabel 4.1 dan sudah
dibuktikan sesuai dengan Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Daya pada
Variasi Celah Busi seperti pada Gambar 4.1
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Daya pada Variasi Celah Busi
39
Dari grafik diatas bisa dijelaskan bahwa dari hasil pengujian pada celah busi
0,5 mm; 0,6 mm dan 0,7 mm menunjukkan putaran mesin paling stabil terdapat pada
variasi celah busi 0,7 mm dan mendapatkan daya terukur paling baik sebesar 7,4 HP.
4.2.2. Torsi
Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk memberikan gaya tangensial
yang berguna untuk menghasilkan kerja. Torsi biasanya dilambangkan dengan T yang
mempunyai satuan N.M. (SI). Torsi mesin diukur dengan water brake dinamometer,
yaitu melihat beban yang ditunjukkan dari timbangan kemudian dikalikan dengan
lengan.
Tabel 4.2 Data Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi pada Variasi Celah Busi
Celah Busi (mm)
Putaran (rpm)
0,5 0,6 0,7
Torsi (NM) 3000 13,21 6,34 12,22 4000 11,34 10 11,32 5000 9,73 9,41 9,96 6000 8,21 8,14 8,61 7000 6,55 6,57 7,03 8000 5,29 5,48 5,67
Sekaligus selain mendapatkan hasil untuk daya dilakukan pengujian dynotest
pada motor 4 langkah dengan menggunakan bahan bakar campuran premium 90%
dengan etanol 10% (E10) untuk mendapakan hasil torsi, kemudian juga dilakukan
eksperimen variasi celah busi 0.5 mm dan pengamatan pada putaran mesin pada 3000
40
s.d. 8000 rpm mendapatkan hasil torsi maksimal adalah 13,21 kW pada 3004 rpm,
untuk variasi celah busi 0,6 mm hasil torsi maksimal adalah 11,07 kW pada 3402
rpm, dan untuk variasi celah busi 0,7 mm hasil torsi maksimal adalah 12,26 kW pada
3118 rpm.
Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa dari hasil eksperimen pengujian
dynotest untuk mengetahui berapa torsi yang dihasilkan dari campuan premium 90%
dan etanol 10% (E10), didapatkan hasil torsi maksimal adalah 13,21 kW pada 3004
rpm dengan variasi celah busi 0,5 mm.
Hasil pengujian bisa dilihat di data hasil pengujian pada Tabel 4.2 dan sudah
dibuktikan sesuai dengan Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi pada
Variasi Celah Busi seperti pada Gambar 4.2
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi pada Variasi Celah Busi
41
Dari grafik diatas bisa dijelaskan bahwa dari hasil pengujian pada celah busi
0,5 mm; 0,6 mm dan 0,7 mm menunjukkan torsi terbaik terdapat pada variasi celah
busi 0,7 mm dan mendapatkan torsi terukur paling baik sebesar 13,21 kW.
4.2.3. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel cosumption) adalah merupakan
parameter yang biasa digunakan pada motor pembakaran dalam untuk
menggambarkan pemakain bahan bakar. Spesific fuel cosumption didefinisikan
sebagai perbandingan antara laju aliran bahan bakar terhadap daya yang dihasilkan
(output). Dapat pula dikatakan bahwa spesifik fuel cosumption (SFC) menyatakan
seberapa efisien bahan bakar yang disuplai ke mesin untuk dijadikan daya output.
Satuan dalam sistem internasional (SI) adalah kg/kwh.
SFC disebut juga brake spesific fuel cosumption (BSFC) jika menggunakan
brake horse power. Nilai SFC yang rendah sangat diinginkan untuk mencapai
efisiensi bahan bakar. Brake Specific Fuel Cosumption (BSFC) juga merupakan
suatu parameter yang tepat untuk membandingkan kinerja mesin. Besarnya jumlah
kilogram bahan bakar yang dibutuhkan mesin setiap jam untuk menghasilkan daya
efektif sebesar 1 HP.
42
Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption) dapat
menggunakan rumus:
Sfc =
(kg/kw.hr)
mf =
. 3600
1000 xbb (kg/h)
Keterangan:
mf = Jumlah bahan bahan bakar yang dibutuhkan (kg/h)
P = Daya (kW)
B = Volume buret yang dipakai dalam pengujian (cc)
t = Waktu yang diperlukan untuk mengosongkan buret (s)
bb = Massa jenis bahan bakar (kg/l)
Konsumsi bahan bakar spesifik terbaik adalah sebagai berikut:
Volume pengukuran: 10 ml= 0,1cc
mf =
. 3600
1000 xbb (kg/h)
= 0,130
. 3600
1000 0,72 (kg/h)
= 0,00864 (kg/h)
Data perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik:
Massa jenis bahan bakar: 0,72 kg/liter
Waktu pemakaian bahan bakar: 30 detik
43
SFC yang didapat dari daya maksimal untuk variasi celah busi 0,5 mm
Sfc =
(kg/kW.hr)
= 0,00864
7 (kg/kW.hr)
= 0,00123 (kg/kW.hr)
SFC yang didapat dari daya maksimal untuk variasi celah busi 0,6 mm
Sfc =
(kg/kW.hr)
= 0,008646,9 (kg/kW.hr)
= 0,00125 (kg/kW.hr)
SFC yang didapat dari daya maksimal untuk variasi celah busi 0,7 mm
Sfc =
(kg/kW.hr)
= 0,008647,4 (kg/kW.hr)
= 0,00117 (kg/kW.hr)
Dari perhitungan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa dari hasil
eksperimen pengujian dynotest untuk mengetahui Sfc berbanding dengan daya, maka
didapatkan hasil yaitu konsumsi bahan bakar spesifik yang paling efisien pada variasi
celah busi 0,7 mm pada Daya 7,4 HP adalah sebesar 0,00117 (kg/kW.hr)
44
Hasil pengujian bisa dilihat di data hasil pengujian pada Tabel 4.3 dan sudah
dibuktikan sesuai dengan Grafik Hubungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik terhadap
Putaran dengan Variasi Celah Busi seperti pada Gambar 4.3
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian untuk Penghitungan SFC
Putaran (rpm) Daya (HP) torsi waktu(dt) b (cc) f (kg/l) MF (kg/h) SFC (kg/kWh)3000 5,5 13,21 30 0,1 0,72 0,00864 0,00164000 6,4 11,34 30 0,1 0,72 0,00864 0,00145000 6,9 9,73 30 0,1 0,72 0,00864 0,00136000 7 8,21 30 0,1 0,72 0,00864 0,00127000 6,5 6,55 30 0,1 0,72 0,00864 0,00138000 6 5,29 30 0,1 0,72 0,00864 0,0014
Putaran (rpm) Daya (HP) torsi waktu(dt) b (cc) f (kg/l) MF (kg/h) SFC (kg/kWh)3000 5 6,34 30 0,1 0,72 0,00864 0,00174000 5,6 10 30 0,1 0,72 0,00864 0,00155000 6,6 9,41 30 0,1 0,72 0,00864 0,00136000 6,9 8,14 30 0,1 0,72 0,00864 0,00137000 6,5 6,57 30 0,1 0,72 0,00864 0,00138000 6,2 5,48 30 0,1 0,72 0,00864 0,0014
Putaran (rpm) Daya (HP) torsi waktu(dt) b (cc) f (kg/l) MF (kg/h) SFC (kg/kWh)3000 5,1 12,22 30 0,1 0,72 0,00864 0,00174000 6,3 11,32 30 0,1 0,72 0,00864 0,00145000 7 9,96 30 0,1 0,72 0,00864 0,00126000 7,3 8,61 30 0,1 0,72 0,00864 0,00127000 7 7,03 30 0,1 0,72 0,00864 0,00128000 6,4 5,67 30 0,1 0,72 0,00864 0,0014
Celah busi 0,5
Celah busi 0,6
Celah busi 0,7
45
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik terhadap Putaran pada
Variasi Celah Busi
Dari grafik diatas bisa dijelaskan bahwa dari hasil pengujian pada celah busi
0,5 mm; 0,6 mm dan 0,7 mm menunjukkan variasi celah busi 0,7 mm mendapatkan
hasil paling efisien dalam pemakaian bahan bakar spesifik.
46
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Bedasarkan data dan analisa tentang Variasi Celah Busi terhadap Unjuk Kerja
pada Sepeda Motor Mio J 4 Langkah Berbahan Bakar Biopremium E10 ini,
Penulis dapat menyimpulkan:
a. Dengan Bahan bakar Biopremium E10 dengan Variasi celah busi 0,7 mm,
maka Daya terukur maksimal yang dihasilkan sepeda motor Mio J 4 Langkah
adalah sebesar 7,4 HP pada putaran mesin 5723 rpm.
b. Tetapi untuk Torsi maksimal yang dihasilkan dari Bahan bakar Biopremium
E10 adalah pada variasi Celah Busi 0,5 mm, yaitu didapatkan torsi sebesar
13,21 kW pada putaran mesin 3004 rpm.
c. Dan setelah dilakukan penghitungan dari data yang sudah didapatkan dari
eksperimen Variasi Celah Busi terhadap Unjuk Kerja pada Sepeda Motor Mio
J 4 Langkah Berbahan Bakar Biopremium E10, maka dari data yang sudah
terukur tersebut Variasi Celah Busi 0,7 mm adalah yang paling efisien untuk
Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) yaitu sebesar 0,00117 (kg/kW.hr)
dengan Daya 7,4 HP pada putaran 6000 rpm.
5.2 Saran
Masalah pengambilan data untuk mendapatkan data yang valid terkadang
terkendala masalah non teknis, contohnya koordinasi yang kurang antara
pengambil data (mahasiswa yang melakukan pengujian dynotest) dengan
Instruktur Mototech disaat pengetesan dynotest, sehingga maksud dan tujuan
penelitian terkadang tidak seperti yang diinginkan.
Untuk pengembangan penelitian lebih lanjut dapat dilakukan penelitian
dengan memaksimalkan koordinasi saat penelitian dengan instruktur mototech
atau meminta arahan yang lengkap sebelum melakukan pengujian seputar
pengoperasian dynotest dari instruktur sehingga didapatkan hasil valid atau
mendekati maksud dan tujuan pengambilan data.
48
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar W. 1988. Motor Bakar Torak. Bandung: ITB.
Setiyawan Atok. 2007. Pengaruh Ignition Timing dan Compression Ratio Terhadap Unjuk Kerja dan Emisi Gas Buang Motor Bensin Berbahan Bakar Campuran Etanol 85% dan Premium 15% (E-85%). Surabaya: ITS.
Prasetyo Devanta Bayu dan Fajar Patriayudha. 2009. Pemakaian Gasohol sebagai Bahan Bakar pada Kendaraan Bermotor. Semarang: UNDIP.
Dharmoputro Sarjono M. Eng. 2010. Buku Panduan Kuliah Mesin Konversi Energi.
Cepu: Fakultas Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknik Ronggolawe.
Lewerissa Yolanda J. 2011. Penelitian Dengan Menambahkan Etanol ke Bensin Untuk Mengetahui Prestasi Mesin yang Dihasilkan oleh Mesin Enduro XL. Sorong: POLITEKNIK KATOLIK SAINT PAUL.
49
Lampiran 1
Hasil pengujian campuran bensin 90% dan etanol 10% dengan celah busi 0,5 mm.
50
Lampiran 2
Hasil pengujian campuran bensin 90% dan etanol 10% dengan celah busi 0,6 mm.
51
Lampiran 3
Hasil pengujian campuran bensin 90% dan etanol 10% dengan celah busi 0,7 mm.
52
Lampiran 4a
Tabel 4.1 Data Hubungan Putaran Mesin terhadap Daya pada Variasi celah Busi.
Celah Busi (mm)
Putaran (rpm)
0,5 0,6 0,7
Daya (HP) 3000 5,5 5 5,1 4000 6,4 5,6 6,3 5000 6,9 6,6 7 6000 7 6,9 7,3 7000 6,5 6,5 7 8000 6 6,2 6,4
Lampiran 4b
Tabel 4.2 Data Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi pada Variasi Celah Busi.
Celah Busi (mm)
Putaran (rpm)
0,5 0,6 0,7
Torsi (NM) 3000 13,21 6,34 12,22 4000 11,34 10 11,32 5000 9,73 9,41 9,96 6000 8,21 8,14 8,61 7000 6,55 6,57 7,03 8000 5,29 5,48 5,67
53
Lampiran 4c
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian untuk Penghitungan SFC.
Putaran (rpm) Daya (HP) torsi waktu(dt) b (cc) f (kg/l) MF (kg/h) SFC (kg/kWh)3000 5,5 13,21 30 0,1 0,72 0,00864 0,00163500 5,7 11,62 30 0,1 0,72 0,00864 0,00154000 6,4 11,34 30 0,1 0,72 0,00864 0,00144500 6,6 10,39 30 0,1 0,72 0,00864 0,00135000 6,9 9,73 30 0,1 0,72 0,00864 0,00135500 7 8,96 30 0,1 0,72 0,00864 0,00126000 7 8,21 30 0,1 0,72 0,00864 0,00126500 6,9 7,44 30 0,1 0,72 0,00864 0,00137000 6,5 6,55 30 0,1 0,72 0,00864 0,00137500 6,6 6,21 30 0,1 0,72 0,00864 0,00138000 6 5,29 30 0,1 0,72 0,00864 0,0014
Putaran (rpm) Daya (HP) torsi waktu(dt) b (cc) f (kg/l) MF (kg/h) SFC (kg/kWh)3000 5 6,34 30 0,1 0,72 0,00864 0,00173500 5,4 10,93 30 0,1 0,72 0,00864 0,00164000 5,6 10 30 0,1 0,72 0,00864 0,00154500 6,3 9,92 30 0,1 0,72 0,00864 0,00145000 6,6 9,41 30 0,1 0,72 0,00864 0,00135500 6,7 8,68 30 0,1 0,72 0,00864 0,00136000 6,9 8,14 30 0,1 0,72 0,00864 0,00136500 6,8 7,44 30 0,1 0,72 0,00864 0,00137000 6,5 6,57 30 0,1 0,72 0,00864 0,00137500 6,6 6,18 30 0,1 0,72 0,00864 0,00138000 6,2 5,48 30 0,1 0,72 0,00864 0,0014
Putaran (rpm) Daya (HP) torsi waktu(dt) b (cc) f (kg/l) MF (kg/h) SFC (kg/kWh)3000 5,1 12,22 30 0,1 0,72 0,00864 0,00173500 5,6 11,37 30 0,1 0,72 0,00864 0,00154000 6,3 11,32 30 0,1 0,72 0,00864 0,00144500 6,9 10,84 30 0,1 0,72 0,00864 0,00135000 7 9,96 30 0,1 0,72 0,00864 0,00125500 7,3 9,4 30 0,1 0,72 0,00864 0,00126000 7,3 8,61 30 0,1 0,72 0,00864 0,00126500 7,2 7,85 30 0,1 0,72 0,00864 0,00127000 7 7,03 30 0,1 0,72 0,00864 0,00127500 6,9 6,51 30 0,1 0,72 0,00864 0,00138000 6,4 5,67 30 0,1 0,72 0,00864 0,0014
Celah busi 0,6
Celah busi 0,7
Celah busi 0,5
54
Lampiran 5
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Daya pada Variasi Celah Busi.
55
Lampiran 6
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi pada Variasi Celah Busi.
56
Lampiran 7
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik terhadap Putaran pada Variasi Celah Busi.
57
Lampiran 8a
Foto 1. Lokasi pengujian dynotest di Mototech Yogyakarta.
Lampiran 8b
Foto 2. Persiapan Kelengkapan.
58
Lampiran 8c
Foto 3. Control Room Mototech Yogyakarta.
Lampiran 8d
Foto 4. Persiapan Pengujian Dynotest.
59
Lampiran 8e
Foto 5. Arahan Instruktur sebelum Pengujian.
Lampiran 8f
Foto 6. Pengujian Dynotest 1.
60
Lampiran 8g
Foto 7. Pengujian Dynotest 2.
Lampiran 8h
Photo 8. Pengujian Dynotest 3.
61
1. COVER2. HALAMAN PENGESAHAN3. KATA PENGANTAR4. DAFTAR ISI5. DAFTAR GBR,TBL,LAMP6. Abstrak7. BAB I8. BAB II9. BAB III10. BAB IV11. BAB V12. DAFTAR PUSTAKA13. LAMPIRAN