25

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metodologi

Metodologi yang di gunakan dalam memodifikasi mesin diesel tipe

CROWN CD-20 ini adalah sebagai berikut:

1. Menganalisa mesin standart

Analisa ini merupakan langkah awal yang bertujuan untuk mengetahui

secara langsung bentuk mesin diesel crown cd 20 serta spesifikasi daya dan torsi

serta ukuran dari komponen - komponen mesin standart.

2. Memodifikasi mesin

Dari analisa spesifikasi mesin standart dapat dilanjutkan pada

memodifikasi bagian komponen mesin diesel yang bertujuan untuk menaikan

daya dan torsi pada mesin. Dalam penelitian ini yang dimodifikasi pada mesin

diesel crown cd 20 adalah bagian crank offset dari 27 mm menjadi 27,4 mm.

Crank offset adalah panjang dari sumbu titik tengah crank shaft sampai ke sumbu

titik tengah batang conecting rod yang menghubungkan antara conecting rod

dengan crank shaft. Gambar crank offset dapat dilihat pada gambar 3.1 dengan

tanda huruf (a).

26

Gambar 3.1 gambar crank offset ditandai dengan huruf a

http://jendohotomotif.wordpress.com/category/uncategorized/

3. Perhitungan dan pembahasan

Setelah menentukan bagian komponen yang dimodifikasi dilanjutkan

dengan perhitungan parameter engine untuk mengetahui berapa daya dan torsi

yang dihasilkan serta pertambahan volume silinder

4. Membandingkan hasil perhitungan mesin yang dimodifikasi dengan mesin

standart

Dari perhitungan mesin yang sudah dimodifikasi dapat diketahui

perbandingan perubahan spesifikasi mesin diesel standart dengan mesin diesl

yang sudah dimodifikasi.

27

5. Kesimpulan

Setelah membandingkan data spesifikasi mesin diesel standart

dengan yang sudah dimodifikasi dapat diambil kesimpulan dari pengaruh

panjang crank offset untuk kenaikan daya dan torsi pada mesin diesel.

28

3.2 Diagram Alir

Menganalisis data

spesifikasi mesin standart

Membandingkan hasil penelitian mesin

standart dengan mesin yang sudah dimodifikasi

selesai

Memodifikasi mesin diesel

Mulai

kesimpulan

Pembahasan

Hasil Penelitian

29

3.3 Spesifikasi Mesin Diesel

Mesin diesel crown CD-20 merupakan mesin diesel tipe 1 silinder dengan

sistem berpendingin udara dan siklus pembakaran dengan 4 langkah yang

tergolong mesin diesel dengan kapasitas kecil karena daya dan torsi yang

dihasilkan tidak terlalu besar. Spesifikasi mesin diesel crown CD-20 dapat dilihat

pada tabel 3.1

Tipe engine Crown CDF 20, pendingin udara, 1

silinder, SOHC, 4 langkah

Diameter x langkah 70 x 54

Isi silinder (cc) 207,8

Volume ruang bakar (cc) 12,22

Tenaga max (hp) 3

Putaran max (rpm) 3000

Konsumsi bahan bakar (ml/hp/h) 235

Starter systim Recoil stater

Arah putar dilihat dari flywheel Searah jarum jam

Sistim pendinginan Air cooler

Kapasitas tanki bahan bakar (L) 3

Kapasitas oli 0,7

Dimensi P x L x T (mm) 395 x 305 x 361

Berat besih (kg) 20

Siklus pembakaran 4 langkah

Ruang bakar Kamar muka

3.1 Tabel Spesifikasi Motor Diesel

Buku spesifikasi mesin diesel crown cdf-20

30

3.4 Parameter engine

Parameter menjadi pedoman praktis prestasi sebuah mesin. Secara umum

torsi berbanding lurus dengan volume langkah sedangkan volume langkah

dipengaruh dari jarak crank offset dan crank angle. Parameter tersebut relatif

penting digunakan pada mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi

kecepatan operasi dan tingkat pembebanan

Gambar 3.2 Parameter Engine

Buku (Williard W. Pulkrabek:36)

31

3.4.1 Kecepatan Piston Rata-rata

Pergerakan piston dari TMA-TMB tentu memiliki kecepatan , tepat dititik

TMA – TMB kecepatan piston adalah nol dan tercepat di tengah-tengah langkah.

Oleh karena itu kecepatan piston ditunjukkan oleh kecepatan rata-rata dengan

rumus: (Williard W. Pulkrabek:35).

UP = 4SN

Dimana S = Stroke

N = Putaran mesin

3.4.2 Jarak Antara Sumbu Poros Engkol Dengan Sumbu Poros Pin Pada

Piston Dapat diitulis : (Williard W. Pulkrabek:37).

s = √

3.4.3 Rasio Kecepatan Piston Seketika Dibagi Dengan Kecepatan Piston

Rata- rata Dapat Ditulis : (Williard W. Pulkrabek:37).

=(

) √

Dimana R = r/a

R adalah Rasio yang menghubungkan panjang connecting rod dengan

panjang crank offset.

32

Gambar 3.3. Grafik Efek R Pada UP/ŪP

Buku (Williard W. Pulkrabek:37)

3.5 Kapasitas Engine (Volume Efektif)

Kapasitas mesin (displacement) dengan satuan (V) adalah menghitung

sebuah volume yang didapat dari perbindahan piston dari TMB menuju TMA,

dimana untuk menghitung volume tersebut, bisa dihitung dengan sebuah rumus :

(Williard W. Pulkrabek:38)

V =

Keterangan :

B : Diameter silinder (cc)

S : Langkah (cc)

𝜋 : Rumus absolute sebuah lingkaran

n : Jumlah silinder

33

3.5.1 Rasio Kompresi

Rasio kompresi mesin adalah perbandingan volume keseluruhan ruang-

ruang bakar (saat piston berada di puncak bawah/titik mati bawah) terhadap

volume ruang kompresi (saat piston berada dipuncakatas/titik mati atas) dengan

rumus (Williard W. Pulkrabek: 41).

=vd

vc

r = perbandingankompresi

vd = volume efektif (cc)

vc = volume sisa / volume ruang bakar (cc)

3.6 Siklus Diesel

Siklus diesel adalah siklus teoritis untuk compression-ignition engine atau

mesindiesel.Sebuah motor dengan mengkompresikan udara sampai mencapai

temperatur nyala dari bahan bakar, kemudian bahan bakar diinjeksikan dengan

laju penyemprotan sedemikian rupa sehingga dihasilkan proses pembakaran pada

tekanan konstan. Penyalaan terhadap bahan bakar diakibatakan oleh suatu

kompresi dan bukan oleh penyalaan busi seperti halnya motor cetus api (S.I

engine). Oleh karena itu motor diesel disebut motor penyalaan kompresi (C.I

engine)Karena alasan ini siklus Diesel disebut siklus tekanan konstan. (Williard

W. Pulkrabek:91).

34

Gambar 3.4 Diagram Siklus Diesel

Buku (Williard W. Pulkrabek:92)

Proses dari gambar 3.4 siklus diesel tersebut yaitu

1) Langkah (6-1) adalah langkah hisap udara, pada tekanan konstan.

2) Langkah (1-2) adalah langkah kompresi, pada keadaan isentropik.

3) Langkah (2-3) adalah langkah pemasukan kalor, pada tekanan konstan.

4) Langkah (3-4) adalah langkah ekspansi, pada keadaan isentropik.

5) Langkah (4-5) adalah langkah pengeluaran kalor, pada tekanan konstan.

6) Langkah (5-6) adalah langkah buang, pada tekanan konstan.

1) Process 6-1 Langkah hisapudara pada tekanan konstandiPokatup hisapterbuka

dankatup buangtertutup.

= ( - )

35

2) Process 1-2 langkah kompresipada keadaan isentropiksemua katuptertutup

= =

= (

= (

=

= 0

= ( - )

3) Process 2-3 langkah pemasukan kalor, pada tekanan konstan semua katup

tertutup

= = (

= (AF+1) (

=

=

Cutoff ratio didefinisikan sebagai perubahan dalam volume yang terjadi selama

pembakaran, diberikan persamaan sebagai :

β =

Efisiensi termal dari siklus diesel

36

= 1 ( - / ( -

Dengan pengaturan ulang ini dapat ditunjukkan untuk persamaan

= 1 – (1/ [( -1) / {k(β-1)}]

4) Process 3-4 langkah ekspansi, pada keadaan isentropik semua katup tertutup

= 0

= ( /

= ( /

= ( - )

5) Process 4-5 langkah pengeluaran kalor, pada tekanan konstan katup buang

terbuka dan katup hisap tertutup

= = =

= 0

= (

6) Process 5-6 adalah langkah buang, pada tekanan konstan katup buang dibuka

dan katup hisap ditutup

=

Keterangan :

AF = Rasio bahan bakar udara [Kga/KGf]

= nilai bahan bakar [kJ/kg]

R = konstanta gas [kJ/kg-K]

Q = perpindahan panas [kJ]

Po = tekanan standart [kPa] [atm]

V = Volume silinder [L] [mm3][cc]

= massa udara mengalir [kg/sec]

37

= massa bahan bakar mengalir[kg/sec]

= specifik internal energi [kj/kg]

P = tekanan [kPa] [atm]

T = temperatur [ ] [ K] [ ]

= volume spesifik/volume jenis [m3/kg]

Vtdc = cilinder volume at top dead center [L3] [cc] [mm]

v bdc = specifik volume at botom dead center [L3] [cc] [mm]

= massa campuran bahan bakar dan udara mengalir [kg]

= panas spesifik pada volume konstan [Kj/Kg-K]

= panas spesifik pada tekanan konstan [Kj/Kg-K]

= combustion eficiency

W = kerja per siklus

q = heat tansfer

= Compression ratio

β = cut off ratio

k = cp/cv

= kerja spesifik

3.7 Daya

Daya adalah kemampuan mesin untuk melakukan kerja yang dinyatakan

dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP. Daya yang dihasilkan oleh mesin dapat

dinyatakan dengan rumus sebagai berikut. (Williard W.Pulkrabek :51).

P = WN/n

Keterangan :

P = Daya

P rata-rata =tekanan rata-rata (mep)

38

3.8 Torsi

Torsi bisa juga diartikan sebagai momen puntir yang diberikan pada suatu

benda, sehingga menyebabkan benda tersebut berputar. yang dinyatakan dalam

satuan kgm/kgcm atau N.m. Perhitungan torsi bisa dirumuskan sebagai berikut.

(wiranto aris munandar:24).

T =

Keterangan:

T = torsi

p = daya engine

n = putaran enginge (rpm)