Lap.pen.PengapianMesin4K
-
Upload
wayangunawan -
Category
Documents
-
view
16 -
download
8
description
Transcript of Lap.pen.PengapianMesin4K
LAPORAN PENELITIAN
PENGARUH SAAT PENGAPIAN TERHADAP DAYA DAN EMISI GAS BUANG PADA MOTOR TOYOTA 4K 4 SILNDER 1300 CC
OLEH: AGUNG NUGROHO, S.T., M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GAJAYANA MALANG
2012
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN
1. Judul Penelitian : Pengaruh Saat Pengapian Terhadap Daya dan Emisi Gas Buang Pada Motor Toyota 4K 4 Silinder 1300 CC.
2. Bidang Ilmu : Bahan Bakar dan Pembakaran 3. Peneliti : a. Nama : Agung Nugroho, S.T., M.T. b. Jenis Kelamin : Laki-laki c. Golongan/Pangkat : - d. Jabatan Fungsional : - e. Fakultas/Program
Studi : Teknik/Teknik Mesin
4. Jumlah Tim Peneliti : 1 (satu) 5. Lokasi/Daerah Penelitian : Malang 6. Jangka Waktu Penelitian : 3 (tiga) Bulan 7. Biaya Penelitian : Rp. 3.000.000,- (tiga juta rupiah)
Malang, Mei 2012
Ketua Peneliti,
Agung Nugroho, S.T., M.T.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulilah penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan peneli t ian ini.
Penulis merasakan banyak bantuan dari berbagai pihak dalam
menyusun laporan ini sehingga penulis perlu menyampaikan rasa
terimakasih kepada:
1. Bapak Dekan Fakultas Teknik Universitas Gajayana Malang.
2. Bapak Agus Sudibyo, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Gajayana Malang.
3. Semua rekan-rekan yang telah b e r p a r t i s i p a s i dalam penulisan
yang tidak apat kami sebutkan satu persatu.
Semoga bantuan yang diberikan d e n g a n ikhlas mendapatkan
pahala dari Tuhan Yang Maha Esa.
Akhirnya semoga laporan penelitian ini membawa barokah
kepada penulis dan bermanfaat bagi pembaca pada umumnya. Amin.
Malang, Mei 2012 Penulis
ABSTRAK
Agung Nugroho. 2012. Pengaruh Saat Pengapian Terhadap Daya Dan Emisi Gas Buang Pada Motor Toyota 4K 4 Silinder 1300 CC, Jurusan Mesin Universitas Gajayana Malang. Kata – kata Kunci : Saat Pengapian, Daya dan Emisi Gas Buang
Pada motor bakar untuk menghasilkan suatu pembakaran yang efektif dan
tenaga yang optimal perlu ditunjang oleh beberapa hal salah satu faktor adalah
adanya suatu sistem pengapian.yang baik. Sistem pengapian merupakan tindakan
untuk memberikan loncatan bunga api listrik ke dalam ruang bakar dengan tujuan
untuk melaksanakan proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara hasil
kompresi yang ada di dalam silinder atau ruang bakar.
Dengan pembakaran yang sempurna maka dihasilkan daya efektif yang
optimal, sehingga motor akan semakin cepat dan kuat. Disamping itu pembakaran
yang berjalan lebih sempurna akan meminimalkan emisi / kadar gas buang
beracun seperti HC dan CO di mana standart untuk HC adalah 400 ppm.dan CO
adalah 4% Jika hal itu tidak terwujud maka akan terjadi pencemaran lingkungan.
Maka salah satu cara adalah dengan pengaturan saat pengapian yang tepat
(8 – 10 0 sebelum TMA) pada proses pembakaran bahan bakar. Dengan
pengaturan saat pengapian yang tepat (8 – 10 0 sebelum TMA) ini akan
menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna dalam ruang bakar. Sehingga
akan menaikkan daya keluaran motor. Selain itu terdapat keuntungan –
keuntungan lainnya, antara lain mengefisienkan pemakaian bahan bakar,
meningkatkan prestasi motor, dapat menurunkan kadar gas buang dan juga
membuat mesin menjadi tahan lama.
Dengan demikian akan dapat meningkatkan kesiapan kemampuan
kendaraan kita dalam tugas operasional sehari hari.
DAFTAR ISI
Hal
LEMBAR JUDUL .................................................................................................. i
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. ii
LEMBAR ASISTENSI ........................................................................................ iv
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi
DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DAFTAR GRAFIK ............................................................................................ xiii
BAB I : PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Perumusan masalah ............................................................................. 2
1.3 Batasan Masalah .................................................................................. 2
1.4 Hipotesis Penelitian .............................................................................. 2
1.5 Metode Penelitian ................................................................................. 4
1.6 Tujuan dan Manfaat ............................................................................ 5
1.6.1 Tujuan ......................................................................................... 5
1.6.2 Manfaat ....................................................................................... 5
BAB II : LANDASAN TEORI .............................................................................. 6
2.1 Tinjauan Umum Motor Bakar ............................................................ 6
2.2 Motor Bensin ........................................................................................ 7
2.3 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah ................................... 8
2.4 Siklus Thermodinamika Motor Bensin ............................................ 13
2.5 Karburasi dan Penyemprotan Bahan Bakar ................................... 14
2.6 Sistem Pengapian ................................................................................ 17
2.6.1 Saat Pengapian ......................................................................... 20
2.7 Pembakaran Bahan Bakar ................................................................ 22
2.8 Sistem Bahan Bakar Motor Bensin .................................................. 24
2.8.1 Sifat – sifat bensin .................................................................... 24
2.8.2 Polusi dan Pembersihan Gas Buang ...................................... 26
2.8.3 Pengaruh Terhadap Manusia ................................................. 26
2.9 Pengukuran dan Perhitungan ........................................................... 27
BAB III : MATERI DAN RANCANGAN PENELITIAN ............................... 33
3.1 Definisi Operasional ........................................................................... 33
3.2 Alat / Instrumen Penelitian ............................................................... 34
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................... 40
3.4 Variabel Pengujian ............................................................................. 40
3.5 Data – data Teknis .............................................................................. 41
3.6 Langkah Pengujian ............................................................................ 42
3.7 Proses Pengujian ................................................................................ 42
3.8 Data hasil Penelitian ........................................................................... 43
BAB IV : ANALISIS PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ...................... 44
4.1 Analisis Data ....................................................................................... 44
4.1.1 Perhitungan Prestasi Motor Toyota 4 K Saat Pengapian 0 0
Sebelum Titik Mati Atas ......................................................... 44
4.1.2 Prosentase Kenaikan Daya ..................................................... 50
4.1.3 Prosentase Penurunan Pemakaian
Bahan Bakar Spesifik Efektif ................................................. 51
4.2 Rekapitulasi Hasil Perhitungan ........................................................ 52
4.3 Grafik Hasil Perhitungan .................................................................. 58
4.4 Pembahasan ........................................................................................ 66
BAB V PENUTUP ................................................................................................ 68
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 68
5.2 Saran .................................................................................................... 68
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Hal
2.1. Data Bensin .................................................................................................... 25
3.8. Data Hasil Penelitian .................................................................................... 43
4.1. Putaran vs Torsi Efektif ............................................................................... 52
4.2. Putaran vs Daya Efektif ............................................................................... 52
4.3. Putaran vs Tekanan Efektif ......................................................................... 52
4.4. Putaran vs Tekanan Indikasi ....................................................................... 53
4.5. Putaran vs Daya Indikasi ............................................................................. 53
4.6. Putaran vs Daya Mekanis ............................................................................. 53
4.7. Putaran vs Pemakaian Bahan Bakar .......................................................... 54
4.8. Putaran vs Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Efektif ................................. 54
4.9. Putaran vs Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Indikasi ............................... 54
4.10. Putaran vs Neraca Kalor ............................................................................ 55
4.11. Putaran vs Efisiensi Thermal Efektif ........................................................ 55
4.12. Putaran vs Efisiensi Thermal Indikasi ...................................................... 55
4.13. Putaran vs AFR ........................................................................................... 56
4.14. Putaran vs Kandungan HC ........................................................................ 56
4.15. Putaran vs Kandungan CO ........................................................................ 56
4.16. Putaran vs Kandungan CO2 ....................................................................... 57
4.17. Putaran vs Kandungan O2 ......................................................................... 57
DAFTAR GAMBAR
Hal
2.1 Detail Motor Bensin ...................................................................................... 8
2.2 Langkah Hisap .............................................................................................. 9
2.3 Langkah Kompresi ..................................................................................... 10
2.4 Langkah Usaha ............................................................................................ 11
2.5 Langkah Buang ........................................................................................... 11
2.6 Siklus Diagram P-V, Motor Bensin Empat Langkah .............................. 13
2.7 Sebuah Karburator Sederhana .................................................................. 16
2.8 Rangkaian Sistem Pengapian Konvensional ............................................ 17
2.9 Proses Pengapian/Pembakaran ................................................................. 20
2.10 Saat Pengapian dan Daya Motor ............................................................... 21
3.1 Engine Dynamo Meter,Tacho meter dan Motor Uji................................ 34
3.2 Exhaust Gas Analyser ................................................................................. 36
3.3. Timing Light dan Dwell Tester ................................................................... 37
3.4 Alat Pengukur Pemakaian Bahan Bakar ................................................... 37
3.5 Tes Tekanan Kompresi ................................................................................. 38
3.5 Tes Tekanan Kompresi 39
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.2 Latar belakang
Sarana transportasi pada saat ini sudah merupakan salah satu kebutuhan
masyarakat yang cukup vital, baik itu dengan menggunakan tenaga manusia,
hewan maupun tenaga motor, sehingga dengan adanya sarana transportasi
masyarakat dapat berhubungan dengan cepat dari satu tempat ke tempat lain, baik
itu dalam jarak dekat maupun jarak jauh.
Dari banyaknya sarana transportasi yang ada, sarana transportasi dengan
menggunakan motor bakar sudah sangat dominan pada kota-kota besar yang ada
di Indonesia. Baik itu sarana transportasi dengan menggunakan bahan bakar
bensin maupun bahan bakar solar.
Sarana transportasi yang ada pada saat ini mengalami perkembangan yang
cukup pesat, baik itu motor bensin maupun motor diesel, dengan tujuan untuk
kenyamanan, keamanan dalam berkendara, juga dalam penghematan bahan bakar
dan pengurangan emisi gas buang.
Sejalan dengan itu kini banyak sarana transportasi khususnya sarana
transportasi antar kota yang menggunakan motor diesel yang berbahan bakar solar
dengan alasan daya motor lebih besar, harga bahan bakar tidak terlalu mahal serta
polusi gas buang yang ditimbulkan juga rendah sehingga dapat membantu
program pemerintah baik itu dalam penghematan bahan bakar maupun usaha
pendukung program Langit Biru dalam bidang lingkungan hidup.
2
Dalam rangka mendukung program pemerintah tersebut diatas, kini setiap
perusahaan membuat kendaraan terpacu membuat penelitian dibidang
pengembangan suatu kendaraan bermotor yang hemat bahan bakar dan juga
ramah lingkungan, tetapi jika program tersebut tidak didukung dengan perawatan
dalam pengoperasian kendaraan sehari-hari, dalam jangka yang relatif tidak
terlalu lama kendaraan akan mengalami penurunan prestasi baik itu dari segi daya
maupun gas buang.
Mengingat akan pentingnya pemakaian bahan bakar dalam menunjang
prestasi kerja motor yang berdampak langsung terhadap prestasi kerja motor dan
emisi gas buang, maka penelitian yang berkaitan dengan sistem bahan bakar
motor diesel khususnya berkaitan dengan injektor/nosel, memegang peranan
penting bagi sempurnanya pembakaran bahan bakar dan udara dalam silinder
motor, melalui beberapa variasi ketebalan shim penyetel pada injektor/nosel, akan
diperoleh ketebalan yang cocok bagi suatu nosel sehingga memberikan tekanan
penyemprotan yang tepat serta bentuk pengabutan bahan bakar yang sempurna,
karena dengan adanya tekanan pembukaan dan pengabutan yang tepat / sempurna
akan dapat menghasilkan pembakaran yang optimal didalam silinder motor, yang
secara otomatis dengan adanya pembakaran yang sempurna akan dapat
meningkatkan prestasi kerja motor dan menurunkan kadar emisi gas buang pada
motor diesel
3
1.2 Permasalahan
Dalam sistem distribusi bahan bakar pada motor diesel pada tiap silinder
terdapat suatu unit injektor/nosel yang harus mengabutkan bahan bakar dengan
sempurna pada saat proses pembakaran. Maka tekanan pembukaan injektor/nosel
yang tepat akan dapat memberikan tekanan pengabutan yang sempurna pula.
Sejalan dengan pengoperasian motor sehari-hari dimana dalam
operasinya/kerjanya injektor/nosel harus bekerja dan membuka dan menutup
untuk mengabutkan bahan bakar solar dengan tekanan yang cukup tinggi (berkisar
90 – 125 bar) maka secara alamiah akan terjadi keausan antara jarum
injektor/nosel dengan rumahnya. Dengan adanya keausan tersebut akan
menyebabkan penurunan permukaan gesek antara jarum injekto/nosel. maka efek
dari penurunan permukaan gesek tersebut akan menyebabkan terjadinya
perpanjangan pegas penekan jarum injektor/nosel sehingga akan mempengaruhi
kemampuan tekan pegas terhadap jarum injektor yang berpengaruh langsung
terhadap kualitas penyemprotan / pengabutan (pengabutan menjadi jelek artinya
bahan bakar solar tidak dapat terkabut secara halus sehingga pembakaran motor
menjadi tidak sempurna yang dapat mengakibatkan daya motor menurun dan gas
buang berasap hitam pekat)
Maka dalam kondisi ini diperlukan pengecekan injektor/nosel yang dapat
berupa pengecekan tekanan pembukaan nosel, bentuk dan arah pengabutan serta
kebocoran nosel.
4
1.3 Batasan Masalah
Adapun ruang lingkup permasalahan adalah sebagai berikut :
1. Objek yang diteliti adalah hasil penyemprotan / pengabutan dari injetor/nosel
untuk motor diesel jenis injeksi tidak langsung / indirect injection.
2. Obyek yang diteliti berupa hasil penyemprotan / pengabutan berdasarkan
penambahan atau pengurangan shim penyetel tekanan pegas injetor/nosel yang
membawa dampak terhadap kesempurnaan pembakaran pada motor diesel.
1.4 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini yang bertujuan
untuk memperoleh data yang objektif yang dapat dipertanggung jawabkan
kebenarannya untuk itu dalam penyusunan tugas akhir ini ada dua metode yang
digunakan yaitu:
a. Data primer
Yaitu metode pengambilan data yang dilakukan melalui pengujian dan
pengamatan langsung terhadap objek yang diteliti, dalam hal ini injetor/nosel
untuk motor diesel jenis injeksi tidak langsung /Indirect Injection
b. Data Sekunder
Yaitu metode pangambilan data yang diperoleh dengan cara mempelajari hal-
hal yang berkaitan dengan mesin diesel dan sistem bahan bakarnya melalui
metode SWO (Studi literator, Wawancara, dan Observasi)
5
1.5 Tujuan
Adapun tujuan penelitian yang ingin dicapai dalam analisa ini adalah :
1. Untuk mengetahui ketebalan shim penyetel injektor / nosel yang cocok
yang dapat dipasang pada suatu jeni injektor/nosel berdasarkan standart
tekanan pembukaan yang ada
2. Untuk mengetahui hubungan antara ketebalan shim penyetel dengan
tekanan penyemrotan / pengabutan injektor / nosel serta tekana
pembukaannya
6
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Umum Motor Bakar
Motor Bakar adalah pesawat konversi energi yang banyak digunakan
untuk melakukan kerja mekanik atau mengubah energi thermal menjadi energi
mekanik, di mana motor bakar biasanya terdiri dari silinder, torak dan engkol
untuk mengubah gerakan torak yang bolak balik menjadi gerakan putaran yang
amat praktis. Motor bakar memanfaatkan dua hal yaitu:
a. Energi panas yang dibebaskan dari bahan bakar yang mengandungnya, dengan
cara membakarnya.
b. Sifat semua zat yang mengembang jika dipanaskan. Zat yang paling bagus
adalah gas, karena penambahan volumenya besar terhadap penambahan
temperaturnya.
Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal ini mesin kalor dibagi menjadi
dua golongan yaitu: mesin dengan pembakaran luar (external combustion) dan
mesin pembakaran dalam (interrnal combustion engine). Pada mesin
pembakaran luar proses pembakaran terjadi di luar mesin, yaitu energi thermal
dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa
dinding pemindah. Contohnya pada mesin uap. Semua energi yang diperlukan
oleh mesin itu mula – mula meninggalkan gas hasil pembakaran yang
temperaturnya tinggi. Melalui dinding pemindah kalor atau ketel uap, energi
itu kemudian masuk ke dalam fluida kerja yang terdiri dari air atau uap.
7
Sedangkan pada mesin dengan pembakaran dalam yang pada umumnya
dikenal dengan motor bakar proses pembakaran berlangsung di dalam motor
bakar itu sendiri, sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi
sebagai fluida kerja. Motor bakar dengan menggunakan beberapa silinder
yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik). Di
dalam silinder itulah terdapat pembakaran bahan bakar dengan oksigen dari
udara. Gas yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak
yang oleh batang penghubung (batang penggerak) dihubungkan dengan poros
engkol. Gerak translasi torak tersebut menyebabkan gerak rotasi poros engkol
dan sebaliknya gerakan rotasi poros engkol menimbulkan gerak translasi pada
torak.
2.2 Motor Bensin
Motor bensin merupakan salah satu jenis mesin konversi energi sebagai
penggerak mula yang menggunakan energi kimia (bensin) sebagai bahan bakar.
Kemudian dari pembakaran diperoleh energi thermal untuk melakukan kerja
mekanis pada poros engkol.
Tenaga yang dihasilkan diperoleh dari pembakaran campuran bahan bakar
(bensin) dan oksigen (udara) di dalam ruang bakar, sehingga menghasilkan panas,
akibatnya fluida di dalam silinder akan memuai. Namun karena fluida tersebut
dibatasi oleh dinding silinder maka tekanan dan temperatur naik yang akan
mendorong torak bergerak translasi (mundur), di mana torak tersebut
dihubungkan ke poros engkol dengan perantara batang penggerak yang
direncanakan sedemikian rupa sehingga dari gerakan translasi (bolak-balik) dapat
8
diubah menjadi gerakan rotasi (putar). Kemudian dari gerakan rotasi inilah motor
bensin dapat digunakan sebagai penggerak kendaraan bermotor atau penggerak
generator listrik dan lain sebagainya setelah mengalami beberapa jenis transmisi,
sesuai dengan kebutuhannya.
Secara sederhana komponen-komponen utama motor bakar merupakan
seperangkat susunan ruang bakar dan silindernya yang ditunjukkan pada gambar
2.1 detail motor bensin di bawah ini.
Gambar 2.1 Detail Motor Bensin Sumber: Modul Dasar Motor VEDC Malang, 60.16.05.05.hal.8.
2.3 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah
Di dalam menghasilkan satu siklus kerjanya maka torak harus melakukan
empat kali langkah, berarti poros engkol harus berputar dua kali untuk
mendapatkan terjadinya satu kali usaha, di mana empat langkah torak tersebut
secara rinci dapat dijelaskan sebagai berikut:
9
a. Langkah Hisap
Torak bergerak dari TMA (titik mati atas) menuju ke TMB (titik mati bawah)
sehingga akan terjadi penurunan tekanan di dalam silinder bagian atas
akibatnya ruangan di atas torak menjadi lebih luas. Bersamaan dengan
bergeraknya torak ini, nok poros cam menaikkan tuas katup hisap sehingga
katup hisap terbuka maka mengalirlah campuran bahan bakar (bensin) dan
oksigen (udara) dari karburator melalui saluran masuk (manifol) ke dalam
silinder. Proses ini berlangsung sampai torak mencapai TMB dan katup hisap
akan tertutup sehingga campuran bahan bakar dan udara tertahan di dalam
silinder.
Gambar 2.2 Langkah Hisap Sumber : Modul Dasar Motor VEDC Malang, 60.16.05.15.hal 4
b. Langkah Kompresi
Pada langkah ini kedua katup tertutup rapat dan torak bergerak dari TMB
menuju TMA. Campuran bahan bakar dan udara yang dihisap pada langkah
hisap tadi, dikompresi maka terjadi penyempitan ruangan diatas torak.
10
Dengan demikian tekanan dan temperatur naik, karena campuran bahan bakar
dan udara didalam ruang bakar termampatkan. Pada saat ini poros engkol dari
motor akan mulai berputar 3600.Kemudian disusul langkah berikutnya secara
berantai, namun sebenarnya sebelum langkah kompresi ini selesai, telah
disusul langkah berikutnya yaitu proses pembakaran di dalam silinder yang
ditandai dengan memerciknya bunga api listrik dari busi, sehingga baru
menginjak langkah usaha.
Gambar 2.3 Langkah Kompresi Sumber: Modul Dasar Motor VEDC Malang 60.15.05.15 hal 4
c. Langkah Usaha
Pada saat ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat, kemudian
sebelum selesai langkah kompresi yaitu beberapa derajat (10 0 ) sebelum
TMA, busi memercikan bunga api listrik untuk membakar campuran bahan
bakar dan udara yang telah dikompresikan di dalam ruang bakar. Dengan
adanya proses pembakaran, maka temperatur dan tekanan di dalam bahan
11
bakar akan naik lebih tinggi sehingga mampu mendorong torak bergerak dari
TMA ke TMB yang menghasilkan kerja untuk memutar poros engkol.
Gambar 2.4 Langkah Usaha Sumber: Modul Dasar Motor VEDC Malang 60.16.05.15.hal 5.
d. Langkah buang.
Pada gambar 2.5 terlihat bahwa katup hisap dalam keadaan tertutup dan katup
buang membuka, akibat dari berputarnya poros cam. Pada langkah ini torak
bergerak dari TMB menuju TMA sehingga ruangan di atas torak menjadi
semakin sempit dan mendesak ke luar gas sisa pembakaran.
Gambar 2.4 Langkah Usaha Sumber: Modul Dasar Motor VEDC Malang 60.16.05.15 hal 5
12
Dari empat proses tersebut di atas, secara berantai terus menerus terjadi
berulang kali sehingga terjadilah siklus kerja yang kontinyu. Dan dari keempat
langkah kerja motor hanya ada satu langkah yang menghasilkan kerja/usaha yang
menjadi momen putar pada poros engkol. Sedangkan ketiga langkah kerja yang
lain membutuhkan energi. Untuk mengatasi hal tersebut maka pada motor bakar
dipasang suatu roda gaya / fly wheel yang terletak pada bagian ujung poros
engkol, yang mempunyai fungsi sebagi berikut:
- Sebagai penyimpan energi putar sehingga dengan adanya roda gila / fly wheel
ini tiga langkah kerja yang lain dapat berjalan sebagaimana mestinya.
- Sebagai pembalance putaran poros engkol sehingga getaran motor dapat
diperkecil.
- Sebagai dudukan penggerak Motor Starter yang berfungsi untuk
menghidupkan motor pertama kali.
2.4 Siklus Thermodinamika Motor Bensin
Dari ilmu pengetahuan thermodinamika maka dapat digambarkan diagram
indikator hubungan antara tekanan dan volume spesifik dari diagram P-V motor
bensin empat langkah ini dapat dijelaskan siklus thermodinamika motor bensin
empat langkah yang mengacu pada siklus Otto.
Gambar 2.6. Siklus Diagram P-V Motor Bensin Empat Langkah Sumber: Wiranto Arismunandar, Penggerak Mula Motor Bakar Torak, hal 15
13
Secara singkat dapat diberikan penjelasan sebagai berikut:
0-1 Langkah hisap.
Pada langkah ini proses pengisian fluida (bahan bakar dan udara ) yang
berlangsung pada proses tekanan konstan (isobarik)
1-2 Langkah Kompresi.
Proses pemampatan bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar yang
berlangsung secara adiabatis.
2-3 Proses Pembakaran
Bahan bakar dan udara yang telah dikompresi di bakar melalui perantaraan
lentikan bunga api dari busi. Pada proses ini terjadi penambahan kalor yang
berlangsung isokhoris, tekanan naik pada volume konstan.
3-4 Langkah Usaha
Merupakan langkah usaha dari hasil pembakaran fluida di dalam silinder
yang berlangsung pada proses adiabatis, volume bertambah dan tekanan
konstan.
4-1 Persiapan pembuangan.
Gas hasil pembakaran keluar secara otomatis keluar akibat terbukanya katup
buang (tekanan jatuh). Proses ini berlangsung secara isokhorik pada volume
konstan.
1-0 Langkah buang.
Sisa hasil pembakaran / gas buang dikeluarkan pada proses ini yang
berlangsung pada tekanan konstan berlangsung secara isobaris.
14
2.5 Karburasi dan Penyemprotan Bahan Bakar
Seperti telah diketahui bahwa tenaga pada motor bensin dihasilkan dari
pembakaran campuran bahan bakar dan udara, untuk memperoleh campuran udara
dan bensin dengan kondisi kerja suatu mesin digunakan karburator. Di dalam
motor bensin selalu kita harapkan bahan bakar dan udara itu sudah bercampur
dengan baik sebelum dinyalakan oleh busi. Banyak cara untuk memperoleh
campuran yang baik, dalam hal ini hanya dibicarakan proses bagaimana
pengaliran bahan bakar dari tangki tsb. hingga masuk ke dalam silinder.
Pompa bahan bakar mengalirkan bahan bakar dari tangki ke karburator
untuk memenuhi bahan bakar yang harus tersedia di dalam karburator secara
konstan, udara mengalir melalui karburator yang masuk ke dalam silinder akibat
proses penghisapan torak yang mengatur pemasukan, pencampuran dan
pengabutan bahan bakar ke dalam silinder, sehingga diperoleh perbandingan
campuran yang sesuai dengan keadaan beban dan putaran motor.
Penyempurnaan pencampuran bahan bakar dan udara tersebut berlangsung
di dalam saluran hisap maupun di dalam silinder sebelum campuran tersebut
terbakar. Campuran itu haruslah homogen (serba sama) serta perbandingannya
sama untuk setiap silinder.
Untuk menyatakan keadaan campuran tersebut ada istilah yang
menjelaskan keadaan campuran udara dan bahan bakar. Istilah tersebut dinamakan
Hukum STOICHIOMETRIC
15
Perbandingan udara–bensin STOICHIOMETRIC adalah perbandingan dimana
untuk menghasilkan pembakaran yang ideal/sempurna, dibutuhkan 14,7 kg udara
untuk membakar habis 1 kg bensin.
Sedangkan untuk mengatakan apakah campuran itu ideal, kaya atau miskin.
Digunakan istilah FAKTOR LAMBDA (λ). Faktor Lambda merupakan
perbandingan antara jumlah udara nyata yang dibutuhkan yang masuk ke dalam
silinder dibagi dengan udara secara teoritis yang diperlukan untuk membakar 1 kg
bensin.
Jumlah udara yang dibutuhkan untuk pembakaran Lambda (λ) = ---------------------------------------------------------------------- Perbandingan udara – bensin STOICHIOMETRIC (14,7:1)
14,7 14,7 Lambda (λ) = ------ = ------- = 1 14,7:1 14,7
Bila nilai Lambda (λ) kurang dari 1, maka dikatakan bahwa campuran
tersebut kaya. (lebih banyak bensin dari pada udara) = boros, dan sebaliknya bila
Lambda (λ) lebih besar dari 1 maka campuran tersebut dikatakan kurus (lebih
banyak udara dari pada bensin) = irit/hemat.
Agar suatu campuran dapat terbakar sempurna maka nilai Lambda (λ) itu harus
terletak pada daerah tertentu, yaitu diantara 0,95 – 1,05
Campuran yang kaya pada keadaan kerja normal akan menghasilkan
kerugian, sebab terbentuk pembakaran yang tidak sempurna. Pembakaran yang
tidak sempurna selain memboroskan bahan bakar, gas buang akan mengandung
banyak monoksida karbon dan jelaga hitam atau abu. Persentase dioksida karbon
16
(CO) dalam gas buang dipergunakan sebagai petunjuk akan kesempurnaan
pembakaran. Semua unsur karbon dan hidrogen yang terkandung dalam bahan
bakar harus terbakar sempurna agar dapat menghasilkan panas pembakaran
sebanyak mungkin.
Grafik : 1 Hubungan perbandingan udara-bahan bakar Sumber: E-QUIP MultiGas Infra Red Techno Tes hal 9
Sedangkan alat untuk mengatur proses pemasukan jumlah bahan bakar dan
udara yang dimasukkan ke dalam silinder sepanjang langkah hisap/pengisian
dinamakan Karburator.
Gambar 2.7 Sebuah Karburator Sumber Modul Sistem Bahan Bakar Bensin VEDC Malang No. 61.16.45.06 .hal 6
17
Keterangan gambar: 1. Udara atmosfir 2. Ventilasi Ruang Pelampung 3. Pelampung dan katup jarum 4. Bahan bakar masuk 5. Jet pengatur bahan bakar 6. Campuran bahan bakar dan ( Main Jet )) udara 7. Nosel 8. Venturi 9. Katup Gas
2.6 Sistem Pengapian
Pada motor bakar untuk menghasilkan suatu pembakaran yang efektif dan
tenaga yang optimal diperlukan suatu sistem pengapian. Sistem pengapian
merupakan tindakan untuk memberikan percikan/loncatan bunga api listrik ke
dalam ruang bakar dalam tujuan untuk proses pembakaran campuran bahan bakar
dan udara yang ada di dalam silinder atau ruang bakar.Campuran bahan bakar dan
udara yang dikompresi di dalam ruang bakar membutuhkan percikan/loncatan
bunga api listrik untuk membakarnya sampai habis yang mana saatnya
percikan/loncatan bunga api yang timbul pada kedua elektroda busi juga harus
tepat. Hal ini merupakan fungsi sistem pengapian.
Biasanya pada mobil banyak digunakan sistem pengapian baterai, namun
pada jenis sepeda motor juga sering digunakan. Sistem kerja dari pengapian
baterai untuk suatu sistem pengapian konvensional di kenal juga dengan sistem
pengapian platina. Di lihat dari sumber arusnya dibedakan menjadi dua, yaitu
sistem pengapian magnet dan sistem pengapian baterai. Keduanya memiliki
prinsip kerja yang sama yaitu memakai arus listrik dan membangkitkan tegangan
arus tersebut sehingga memungkinkan meloncatnya bunga api listrik diantara
kedua elektroda busi.
18
Untuk mempersempit pembahasan yang sesuai dengan tugas akhir ini maka hanya
akan dibahas Sistem Pengapian Konvensional Type Baterai
Gambar 2.8 Rangkaian Sistem Pengapian Konvesilnal Sumber : Modul Sistem Pengapian Konvensional VEDC Malang No. 60.31.25.09 hal 3
Adapun komponen – komponen sistem pengapian konvensional seperti
pada gambar rangkaian sirkuit sistem pengapian di atas, adalah sebagai berikut:
1. Batterai 2. Kunci kontak
3. Koil 4. Platina
5. Kondensator 6. Distributor
7. Kabel tegangan tinggi 8.. Busi
Apabila kunci kontak dihubungkan “ON” arus listrik akan mengalir dari
batterai menuju kumparan primer, maka inti besi pada koil akan menjadi magnet.
Pada saat platina membuka, arus yang mengalir pada kumparan primer akan
19
terputus dan kemagnetan akan segera hilang. Hilangnya kemagnetan ini akan
menyebabkan terjadinya tegangan induksi.
Karena jumlah gulungan pada kumparan sekunder lebih banyak dari
kumparan primer, maka tegangan yang keluar pada kumparan sekunder ini jauh
lebih tinggi. Tegangan tinggi tersebut selanjutnya akan disalurkan ke rotor
distributor untuk dibagi – bagikan ke busi yang berada di kepala silinder motor
dan dihasilkan percikan bunga api listrik guna melengkapi proses pembakaran di
dalam ruang bakar, sesuai dengan urutan pembakaran.
Berhubung platina bergerak terus menerus sesuai dengan putaran poros
penggerak,dan adanya induksi diri pada rangkaian primer, maka mudah sekali aus
dan terbakar. Karena itu pada periode tertentu celah platina harus diperbaiki dan
sampai batas tertentu harus diganti.
2.6.1.Saat Pengapian.
Yang dimaksud dengan saat adalah saat busi meloncatkan bunga api
untuk memulai terjadinya pembakaran campuran bahan bakar dan udara didalam
silinder atau ruang bakar.
Sedangkan untuk dapat menghasilkan daya motor yang optimal/efektif maka saat
pengapian juga harus tepat saatnya, karena mulai saat pengapian sampai prose
pembakaran selesai diperlukan periode/waktu tertentu. Waktu rata-rata yang
diperlukan selama proses pembakaran ± 2 milidetik (ms)
20
Gambar 2.10 Proses Pengapian/Pembakaran Sumber : Modul Sistem Pengapian Konvensional VEDC Malang No.60.31.25.24 hal.2.
Keterangan :
1. Saat Pengapian
2. Tekanan Pembakaran Maksimum
3. Akhir pembakaran
Gambar 2.11 Saat Pengapian dan Daya Motor Sumber : Modul Sistem Pengapian Konvensional VEDC Malang no.60.31.21.24 hal.3
21
Keterangan :
a. Saat Pengapian terlalu Awal
Mengakibatkan Detonasi/Knocking pada motor, daya motor berkurang,
motor menjadi panas, dan dapat mengakibatkan kerusakan pada torak, pena
torak, ring torak, bantalan dan juga busi.
b. Saat Pengapian Tepat
Menghasilkan suatu pembakaran yang ideal,sehingga menghasilkan momen
putar yang optimal, Daya motor juga optimal/maksimum.
c. Saat Pengapian Terlambat.
Menghasilkan langkah usaha yang kurang ekonomis, tekana pembakaran
maksimum jauh sesudah TMA, Daya motor berkurang dan pemakaian bahan
bakar menjadi boros.
2.7 Pembakaran Bahan Bakar
Karbon merupakan salah satu unsur yang dapat terbakar paling penting
dan menjadi bagian utama dari setiap senyawa hidrokarbon. Oksida karbon lebih
lambat dan lebih sulit daripada yang berasal baik dari Hidrogen maupun Sulfur.
Meskipun karbon memiliki temperatur penyalaan lebih rendah (4070 C atau 7650
F) dari pada hidrogen, karbon merupakan zat padat temperatur tinggi dan relatif
lebih lambat terbakar. Akibatnya dalam setiap proses pembakaran teoritis, akan
dianggap bahwa Sulfur dan Hidrogen keduanya terbakar sempurna sebelum
karbon terbakar. Terlebih lagi, akan dianggap bahwa semua karbon akan teroksida
menjadi karbon monoksida (CO) sebelum semua bagian itu menjadi karbon
dioksida (CO2).
22
2 C + O2 2 CO
Pada reaksi ini, 2 mol karbon (24,02 Kg) bereaksi dengan 1 mol oksigen (32 Kg)
menghasilkan 2 mol karbon monoksida (56,02 Kg).
Apabila terdapat oksigen yang cukup memadahi, karbon monoksida itu
akan teroksidasi menjadi karbon dioksida dengan melepaskan energi tambahan.
2 CO + O2 2 CO2
Jadi, 2 mol karbon monoksida (56,02 Kg) bereaksi dengan 1 mol oksigen (32 Kg)
menghasilkan 2 mol karbon dioksida (88,02 Kg). Dengan demikian, 64/24,02 atau
2,66 Kg oksigen dibutuhkan untuk membakar sempurna 1 Kg karbon.
Perbandingan ini sangat berguna dalam menghitung kebutuhan oksigen bagi
bahan bakar hidrokarbon.
2,66 Kg O2 / Kg C atau 2,66 lbm O2/lbm C.
nilai pembakaran tinggi dan rendah dari karbon adalah 32.778 Kj / Kg 0C atau
14.093 Btu/lbm 0C.
Hidrogen mempunyai temperatur penyalaan yang paling tinggi diantara
ketiga unsur dapat terbakar tersebut (582 0C atau 1080 0F), tetapi karena ia berupa
gas, kinetika perubahan hidrogen berlangsung cepat. Akibatnya bila terdapat
udara yang cukup, hidrogen akan terbakar sempurna menjadi air, barangkali
sebelum karbon teroksidasi menjadi karbon monoksida.
2 H2 + O2 2 H2O
Dua mol hidrogen (4,032 Kg) bereaksi dengan 1 mol oksigen (32 Kg )
menghasilkan 2 mol air (36,032 Kg). Jadi massa oksigen yang dibutuhkan untuk
membakar sempurna satu satuan massa hidrogen adalah 32 / 4,032 atau 7,94
23
7,94 Kg O2 / Kg H2 atau 7,94 lbm O2/lbm H2
Nilai pembakaran tinggi hidrogen adalah 142.097 Kj / Kg atau 61.095 Btu / lbm
H2.
Komposisi udara dalam pembakaran kira – kira 21 % oksigen, per volume
per mol, dan sisanya yang 79 % lagi terutama terdiri dari nitrogen dengan
sejumlah kecil argon, karbon dioksida dan gas – gas lain.
Adapun persamaan reaksi pembakaran yang terjadi pada bahan bakar
bensin dan kebutuhan udara untuk membakar 1 Kg bahan bakar adalah:
C8H8 + 12,5 (O2 + 3,76 N2) 8CO2 + 9 H2O + 47 N2
kebutuhan udara untuk membakar 1 Kg bahan bakar
Nudara = (12,5 + 12,5 . 3,76)
arKgbahanbakKgudaraHNC
NAFR udara /5,59
1475,12
188
=+
==
Karena μ udara = 28,95 Kg / Kg mol dan μ C8H18 = 114
AFR = 59,5 x 28,95 Kg udara / Kg bahan bakar
Di mana: AFR = Air / Fuel ratio
= Perbandingan udara dan bahan bakar.
2.8 Sistem Bahan Bakar Motor Bensin
2.8.1 Sifat - sifat bensin
a. Persyaratan dan tuntutan.
Sifat pembentukan campuran yang baik (mudah mendidih, tetapi
tidak pada temperatur ruangan).
24
Tahan terhadap temperatur penyalaan diri (mempunyai titik nyala
relatif tinggi).
Nilai kalor tinggi (susunan kimianya hanya terdiri dari unsur - unsur
bahan bakar).
b. Susunan bensin
Bensin merupakan senyawa dari unsur - unsur karbon (C) dan hidrogen
(H) yang disebut karbon hidrogen. Bermacam - macam bentuk hubungan
karbon dengan hidrogen menyebabkan terbentuk ribuan macam struktur
rantai karbon hidrogen. Contoh :
Heptane C7H16 dan Iso Oktana C8H18.
H H H H H H H H CH3 H CH3 H
H - C - C - C - C - C - C - C – H H – C – C – C – C – C – H
H H H H H H H H CH3 H H H
Heptana normal iso-oktana (2,2,4 trumethyl pentana)
c. Jenis – jenis bensin
Bensin Murni
Bensin murni terdiri dari 100 % karbon hidrogen tanpa tambahan bahan
lainnya. Digunakan sebagai bahan pembersih/anti infeksi, untuk
pembersihan luka – luka di rumah sakit.
Bensin Motor
25
Bensin yang telah ditambah dengan bahan bakar aditif anti knoking, anti
korosi dan sebagainya. Bensin untuk motor dipasarkan dalam dua macam
mutu:
Bensin premium (warna kuning)
Untuk motor dengan perbandingan kompresi normal (8-9).
Bensin super (warna merah)
Untuk motor dengan perbandingan kompresi tinggi (9-10).
Tabel 2.1 Data Bensin.
Jenis bensin Premium Super Massa jenis kg/l 0,71 – 0,77 0,73 – 0,78 Prosentase massa C/H 86 C 14 H 86 C 14 H Nilai kalori (MJ/Kg) 42 43 Temperatur didih (0C) 40 - 220 40 –220 Titik nyala (0C) 300 400 Nilai oktan Roz 85 - 92 min 98 Penambahan tetra etil hitam mg/l 0 –0,4 0 – 0,8
2.8.2 Polusi dan Pembersihan Gas Buang
Polusi adalah pencemaran lingkungan hidup akibat pembuangan bahan –
bahan kimia beracun, yang dihasilkan oleh industri atau dari sisa – sisa
pembakaran bahan bakar pada motor bakar. Gas beracun dari kendaraan bermotor
adalah:
a. Gas Buang
26
CO, HC NOx dan Timah Hitam merupakan gas beracun yang diproduksi
dari akibat pembakaran tidak sempurna.
b. Gas / Uap bensin (HC)
Gas yang dihasilkan akibat penguapan bensin dari karburator, tangki
bensin dan ketika pengisisan bensin pada pompa bensin.
2.8.3 Pengaruh Terhadap manusia
a. Carbon Monoksida (CO)
- Tidak berbau dan tidak berwarna.
- Mengurangi kemampuan darah untuk menyerap oksigen.
- Pada konsentrasi 0,3 % CO di udara, jika menghirup sekitar 30 menit dapat
menyebabkan fatal/kematian.
b. Nitrogen Oksida/ Nitrogen dioksida (NO, NO2, sering dinyatakan NOx)
- Berwarna coklat kemerah-merahan.
- Berbau tajam/pedas sehingga mengganggu organ – organ pernafasan.
- Pada konsentrasi 0,05 –0,15 % NO2 di udara sehingga menyebabkan
kerusakan paru – paru.
c. Hidrocarbon (HC)
- Pada konsentrasi yang tinggi menyebabkan gangguan pada selaput
lendir, mata, hidung dan tenggorokan.
- Merupakan zat potensial penyebab kanker.
d.Senyawa Timah Hitam
27
- Logam berat Pb merupakan bahan tambahan anti knoking. Bahan ini sulit
bereaksi sehingga gas buang mengandung logam Pb yang sangat beracun..
2.9 Pengukuran dan perhitungan
Performance atau unjuk kerja dari suatu motor bakar adalah suatu
indikasi tingkat keberhasilan mesin merubah energi kimia yang terkandung dalam
bahan bakar menjadi kerja mekanis.
Di bawah ini diutarakan variabel – variabel yang berhubungan dengan
performance suatu mesin.
a. Volume Langkah ( VL )
VL = LD ..4
2π ( cm3 ) .............................................................................. 2.1
Keterangan:
D = Diameter silinder ( cm )
L = Panjang langkah ( cm )
b. Volume satu silinder ( Vs )
4
VtmVs = (cm3) ……………………………………………………...2.2
Keterangan :
Vtm = Volume total motor ( cm3 )
c. Volume sisa ( Vc ) / Volume Ruang Bakar
Σ
=VtsVc ……………………………………………………………….2.3
Keterangan:
Vts = Volume total Motor satu silinder (cm3 )
28
VcVts
VcVcVl
=+
=Σ
d. Torsi Efektif (Te)
Torsi efektif dihasilkan dari pengukuran dengan menggunakan alat
Dinamo Meter
e. Daya efektif (Ne)
Ne = )(2,716
. PsnTe 1) .................................................................................... 2.4
Keterangan:
Te = Torsi efektif (Kg.m)
n = putaran (rpm)
f. Tekanan efektif rata – rata (Pe)
anZVINePe....450000
= (Kg/cm2)2) .................................................................. 2.5
Keterangan :
Ne = Daya efektif (Ps)
Vl = Volume Langkah (cm3)
n = Putaran mesin (rpm)
a = Jumlah siklus
- Untuk 2 langkah a = 1 Z = Jumlah silinder
- Untuk 4 langkah a = 0,5
g. Tekanan Indikasi (Pi)
PiPe
m =η ................................................................................................ 2.6
29
Pi = m
Peη
(Kg/cm2)
Keterangan:
ηm = Efisiensi mekanis
= (0,8 – 0,85) untuk mesin 4 langkah karburator
= 0,8 (asumsi)
Pe = Tekanan efektif rata – rata (Kg/cm2)
Pi = Tekanan indikasi (Kg/cm2)
h. Daya indikator (Ni)
Daya indikator adalah besar daya yang dihasilkan dari pembakaran di
dalam silinder suatu mesin. Dinyatakan dengan persamaan:
)(450000
PsaZxPixVlxnxNi = ........................................................................................ 2.7
Keterangan:
Z = jumlah silinder mesin.
Pi = Tekanan indikasi (kg/cm2).
Vl = Volume langkah (cm3).
n = Putaran mesin permenit., a = 1 untuk motor 2T dan 0,5 motor 4T
i. Daya Mekanis (Nm)
Ne = Ni – Nm (Ps)3) ........................................................................... 2.8
Nm = Ni – Ne
Keterangan:
1) Wiranto Arismunandar, Motor Bakar Torak, ITB Bandung, Bandung, 1973, hal 24 2) Ibid hal 24 3) N. Petrovsky, Marine Internal Combustion, Mir Publisher Moskow, hal 64
30
Ni = Daya Indikasi (Ps)
Ne = Daya Efektif (Ps)
j. Pemakaian bahan bakar spesifik efektif (Be)
Pemakaian bahan bakar atau fuel consumption spesifik adalah
perbandingan antara bahan bakar yang terbakar dengan tenaga yang dihasilkan
oleh mesin. Dinyatakan dengan persamaan:
)./( jamPskgNeGfBe = 4)......................................................................... 2.9
Di mana :
Gf = Pemakaian bahan bakar (kg/jam)
Ne = Power / Daya (Ps).
k. Pemakaian bahan bakar spesifik indikasi (Bi)
Pemakaian bahan bakar atau fuel consumption spesifik adalah
perbandingan antara bahan bakar yang terbakar dengan tenaga yang dihasilkan
oleh mesin. Dinyatakan dengan persamaan:
)./( jamPskgNiGfBi = ........................................................................ 2.10
Keterangan :
Gf = Pemakaian bahan bakar (kg/jam)
Ni= Power / Daya (Ps).
4) Wiranto Arismunandar, Motor Bakar Torak, ITB Bandung, 1973, hal 29
31
l. Neraca Kalor (Ql)
Ql = Gf . Qc ......................................................................... 2.11
Keterangan :
Qc = Nilai kalor rendah bahan bakar = 10000 Kcal /Kg
Gf = Pemakaian bahan bakar (Kg/jam)
m. Efisiensi thermal efektif (ηte)
ηte = Ql
Ne.632 x 100 % ......................................................................... 2.12
Keterangan:
Ne = Daya efektif (Ne)
Ql = Neraca kalor (Kcal/Kg)
n. Efisiensi thermal efektif (ηti)
ηti = Ql
Ni.632 x 100 % ......................................................................... 2.13
Keterangan:
Ni = Daya efektif (Ne)
Ql = Neraca kalor (Kcal/Kg)
o. Perhitungan perbandingan udara bahan bakar
AFR = 79,0114
%%.%97,28
2
2
xCOCO
zN c
+ ............................................................... 2.14
Keterangan:
32
Dari data gas buang pengujian:
% CO = Prosentase CO
% CO2 = Prosentase CO2
% O2 = Prosentase O2
% N2 = 100 - % CO - % CO2 - % O2
33
BAB III
MATERI DAN METODE PENELITIAN
3.1 DEFINISI OPERASIONAL
Pada penelitian yang dilaksanakan , pengambilan data pada tugas akhir ini
penulis mengambil permasalahan yang berhubungan dengan Motor Bakar
khususnya Motor Bensin. Dimana pada motor bensin terjadinya proses
pembakaran yang ideal yang dapat menghasilkan momen putar dan daya motor
yang maksimum, hemat bahan bakar serta menghasilkan emisis gas buang yang
ramah bagi lingkungan.
Guna mendukung permasalahan diatas adalah bagaimana agar prose
pembakaran campuran udara dan bahan bakar didalam silinder atau ruang bakar
dapat terjadi dengan ideal/sesuai dengan yang diharapkan, dimana tekanan
pembakaran maksimum dapat terjadi beberapa derajat setelah titik mati atas
(TMA).
Dengan berbagai upaya/usaha bukan tidak mungkin kinerja motor dapat
meningkat, pemakaian bahan bakar hemat dan yang lebih pentingg lagi guna
mendukung kelestarian lingkungan yaitu emisi gas buang yang memenuhi standar
Yang telah ditentukan.
Usaha tersebut dalah dengan menempatkan saat pengapian sesuai dengan
ketentuan, yang didukung juga oleh kondisi motor yang lain yang juga harus
memenuhi standar.
42
3.2 Alat – alat / Instrumen Penelitian
Motor uji dan peralatan pendukung yang digunakan dalam pengambilan
data penelitian adalah :
1. Motor
Motor yang digunakan adalah Motor Bensin Toyota 4K, 4 Langkah, 4
Silinder, 8 Katup OHV. Dimana motor dirangkai seri dengan Engine Dynamo
Meter yang dilengkapi dengan alat/instrumen dan perlengkapan lain, seperti pada
gambar 3.1 berikut ini :
Gambar 3.1 Engi Dynamo Meter, Tachometer dan Motor Uji. Sumber : Laboratorium VEDC Malang
2. Engine Dynamo Meter
Alat yang digunakan untuk mengukur besarnya momen puntir motor hasil
dari pembakaran motor. Besarnya momen putar motor dan putaran motor
ditentukan oleh besarnya beban aliran air yang ada dalam alat tersebut.
42
Data Teknis :
- Merk : CARL SCHENK MASCHINEN FABRIK GMBH
DARM STADT GERMAN
- Tahun : 1957
- Perakitan dan Seting : Datang di VEDC Malang th 1986
Perakitan dan Seting ke 1 th 1986
Seting ke 2 th 1996
- Sumber daya : Baterai 24 Volt
- Beban yang dipakai : Air
- Rem Putaran : Rem tromol
- Ketelitian pengukuran : 2 kg m
- Putaran Maks : 5000 Rpm
- Momen putar maks : 100 kg m
3. Tachometer
Merupakan alat yang diguanakan untukmengukur putaran motor, besaran
satuan yang digunakan PRM ( Rotation Per Minute ) pengukuran putaran motor
dilaksanakan melalui 2 alat :
1. Putaran motor diukur langsung pada poros out put motor yang dirangkai
menjadi satu dengan Engine Dynamo Meter.
2. Putaran motor diukur langsung pada sinyal tegangan tinggi kabel busi silinder
no 1 dengan menggunakan Exhaust Gas Analyser.
42
4. Exhaust Gas Analyser
Merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur kandungan unsur-
unsur partikel yang ada dalam gas buang, putaran motor, temperatur, serta
Perbandingan pemakaian bahan bahan dan udara.
Alat ini menampilkan hasil pengujian secara Digital yang dapat terbaca langsung
pada layar/display digital.
Gambar 3.2. Exhaust Gas Analyser Sumber : Laboratorium Otomotif VEDC Malang
Data Teknis :
Merk : TECNNOTES
Buatan : ITALI
TAHUN : 1994
Ketelitian : Seperseratus ( 0,00 )
Parameter yang diukur : Carbon Monoxid (Co) , Hidrocarbon (HC) , Oxigen (O2),
Carbon Dioxid (Co2), perbandingan pemakaian udara dan bahan bakar (Lambada),
temperatur motor dan putaran motor.
42
5. Timing Light dan Dwell Tester
Timing Light merupakan suatu alat yang digunakan untuk melihat saat
pengapian motor dalam besaran derajat poros engkol
3. Data Teknis
Merk : Bosch
Buatan : Bosch Gmbh German
Tahun : 1987
Kemampuan pengukuran sampai 50° derajat
Ketelitian pengukuran : 2 derajat
Dwell Tester adalah merupakan suatu alat multi fungsi yang dapat digunakan
untuk mengukur besarnya sudut dwell (lama platina menutup), Putaran Motor
(Rpm) dan besar tahanan (Ohm)
Data teknis :
Merk : BOSCH
Buatan : BOSCH Gmbh
Tahun : 1987
Operasional : Untuk Motor 2 sampai 8 silinder
Dwell Max – 800 pk
Kete;itian : Putaran Rpm 50
Dwell 2 derajat
Ohm 1
Gambar 3.3 Timing Light dan Dwell Tester
Sumber : Laboratorium Otomotif VEDC Malang
42
6. Alat Pengukur Pemakaian Bahan Bakar
Merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur pemakaian bahan
bakar dalam satuan kg bahan bakar per jamnya.
Data pemakaian bahan bakar dapat diukur langsung melalui tabung kaca dan
waktu yang diperlukan langsung melalui Display Digital.
Data teknis :
Merk : tidak ada
Buatan : VEDC Malang
Tahun : 1987
Sensor Bahan Bakar : Infra red
Jumlah BB yang diukur : per 100 gram
Gambar 3.4. alat pengukur pemakaian BB Digital Sumber Laboratorium Otomotif VEDC Malang
42
7. Kompresi Tester
Merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur besar tekanan kompresi
dari setiap silinder motor.
Data hasil pengujian kompresi dapat dibaca langsung pada alat tersebut.
Gambar tes tekanan kompresi Sumber : Laboratorium Otomotif VEDC Malang
Data teknis :
Merk : OPTILUX
Buatan : GERMAN
Tahun : 1987
Kemampuan ukur : 0 – 21 Bar
Ketelitian : 0,25 bar
42
3.3. Waktu dan tempat penelitian
1. Waktu penelitian
Waktu pelaksanaan penelitian/pengambilan data dimulai tanggal, 01
s/d 03 Mei 2012. Dimana pengambilan data dilaksanakan melalui
beberapa kali pengulangan supaya hasil penelitian/pengambilan data
lebih akurat.
2. Tempat penelitian
Tempat penelitian/pengambilan data dilaksanakan pada laboratorium
Motor otomotif PPPGT-VEDC Malang.
3.4 Variabel Pengujian
Adapun beberapa variabel digunakan dalam penelitian/pengambilan data
meliputi :
1. Beban (F) dalam satuan kg, merupakan beban akibat reaksi jumlah air
yang merupakan hambatan langsung pada alat engine Dynamo meter.
2. Panjang lengan (p) dalam satuan meter merupakan panjang lengan
pada sumbu motor dengan engine Dynamo meter.
3. Putaran motor dalam satuan Rpm, yang merupakan putaran motor
yang dapat dilihat pada tachometer.
4. Pemakaian bahan bakar dalam satuan gram/kwh yang dikonversi
dalam satuan kg/ps jam. Dapat diukur melalui alat ukur tabung yang
terpasang pada pengukur pemakaian bahan bakar
5. Saat pengapian dalam satuan derajat poros engkol yang dapat dilihat
pada tanda timing dipuly poros engkol menggunakan timing light
42
6. Emisi gas buang dalam satuan persen (%) dan PPM (part per milion)
dapat dilihat pada layar Display Exhaust gas Analyser
3.5 Data-data Teknis
a. Motor yang digunakan:
1. Merk/Type : Toyota / 4K
2. Jumlah silinder : 4 silinder sebaris OHV
3. Daya Maksimum : 48 Kw / 5400 rpm
4. Bore : 75 mm
5. Stroke : 73 mm
6. Perbandingan Kompresi : 9
7. Bahan Bakar : Bensin (premium)
8. Tekanan kompresi : 11 bar.
9. Volume motor : 1290 cc.
9. Volume Kompresi : 40,31 cc.
10. Sumber Listrik : Bateray 12 V.
b. Performance
1. Konsumsi bahan bakar : 3,1 liter/jam / 5000 rpm.
2. Kapasitas ruang pelampung : 56 cc.
3. Kapasitas tangki : 30 liter.
4. Momen putar/torsi : 9,8 Kgm/3600 rpm
5. Daya Max : 48 kw(65 PS)/5400 rpm
42
3.6 Langkah Pengujian
1. Menghidupkan motor sehingga diperoleh temperatur kerja yaitu sekitar 80 -
90 0 C
2. Menyetel klep masuk (in) 0,20 mm dan keluar (Ex) 0,30 mm.
3. Mengukur tekanan kompresi
Hasil silinder 1, sebesar 11 bar
Hasil silinder 2, sebesar 11,5 bar.
Hasil silinder 3, sebesar 11 bar.
Hasil silinder 4, sebesar 11 bar.
Limit perbedaan tiap silinder yang diijinkan adalah sebesar 1 bar.
4. Menyetel sudut Dwell / lama platina menutup 52 0 poros kam.
5. Menyetel saat pengapian 10 0 sebelum TMA.
6. Menyetel campuran udara dan bahan bakar pada saat stasioner, dengan data
hasil seperti data pada rpm 800.
7. Penyetelan kenaikan rpm dalam kurun waktu 10-15 menit.
8. Pengujian torsi/momen putar, pemakaian Bahan bakar dan emisi gas buang
3.7 Proses Pengujian
Proses pengujian dilaksanakan bila kondisi seperti apa yang telah dilakukan
pada langkah pengujian.
Data emisi gas buang dalam pengujian dilaksanakan 6 kali percobaan
meliputi pengambilan data emisi gas buang berupa Hidro Carbon (HC), Carbon
42
Monoksida (CO), lambda (λ), serta pengambilan data teori efektif dan pemakaian
bahan bakar.
Putaran yang diambil pada setiap perbedaan saat pengapian dilaksanakan 6
kali yaitu 800, 1000, 1500, 2000, 2500 dan 3000 rpm.
3.8 Data Hasil Penelitian
Pengujian ke
Saat Pengapian (0) Sebelum TMA
Torsi Efektif (Kg.m)
Putaran (rpm)
CO (%)
CO2 (%)
HC (ppm)
O2 (%) λ
I 0
9,4 1000 1,07 12,1 206 3,1 1,1069,8 1500 2,34 11,6 155 2,0 1,00910,0 2000 1,90 12,1 112 1,6 1,00610,2 2500 2,24 12,1 85 1,6 0,9979,8 3000 2,25 12,4 78 1,1 0,972
II 5
9,6 1000 1,91 11,8 274 3,1 1,1689,8 1500 2,37 11,6 208 2,2 1,01410,1 2000 2,75 11,5 164 1,8 0,98510,3 2500 2,54 11,9 136 1,6 0,98510,0 3000 2,54 12,1 116 1,2 0,969
III 10
9,8 1000 1,22 12,0 251 3,2 1,10410,4 1500 1,90 12,0 201 2,3 1,03710,8 2000 2,48 11,8 187 2,3 1,01811,4 2500 2,45 12,1 161 1,8 0,99411,1 3000 2,26 12,1 142 1,6 0,993
IV 15
9,6 1000 1,46 10,6 366 3,3 1,16210,2 1500 1,88 11,3 267 2,9 1,06510,6 2000 2,40 11,4 200 2,5 1,03610,9 2500 2,56 11,3 194 2,3 1,01710,7 3000 1,99 12,3 219 1,9 1,014
V 20
9,5 1000 1,78 11,8 505 2,5 1,03510,0 1500 1,28 12,2 327 2,3 1,05110,4 2000 2,28 11,8 236 2,0 1,00710,6 2500 2,71 11,7 2239 1,8 0,98510,2 3000 2,10 12,0 171 1,8 1,007
48
BAB IV
ANALISIS PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Data
4.1.1 Data spesifikasi Injektor / Nosel
Injektor / Nosel model satu lubang jenis pasak type KCA.30SD.27/4
- Tekanan pembukaan Ibjektor ,/ Nosel ( P pembukaan )
- Tekanan pengabutan ( P pengabutan )
- Variasi ketebalan shim penyetel
- Diamater injektor / Nosel
d1 = 0.6 cm, d2 = 0,3 cm
4.1.2 Ketebalan shim penyetel dengan tekanan pembukaan (P pembukaan )
No Ketebalan Shim P pembukaan ( bar )
1 2 3 4 Rata-rata
1 1.32 90 92 89 90 90,00
2 1,36 95 95 96 94 95,00
3 1,39 100 100 100 101 100,25
4 1,43 105 103 105 104 104,25
5 1,46 110 110 112 111 110,25
6 1,50 116 116 115 115 115,50
7 1,53 119 120 121 120 120,00
8 1,57 125 125 127 124 125,25
9 1,60 132 130 130 130 130,00
10 1,64 135 136 136 134 135,25
11 1,67 139 139 140 139 139,25
12 1,71 145 148 147 145 146,25
13 1,74 152 152 150 151 151,25
14 1,78 155 156 153 153 154,25
49
No Ketebalan Shim P pembukaan ( bar )
1 2 3 4 Rata-rata
15 1,82 161 162 160 161 161,00
16 1,86 163 164 163 165 163,75
17 1,90 170 173 170 172 171,25
18 1,94 173 174 177 175 174,75
19 1,98 178 179 182 180 179,75
20 2,02 185 186 184 185 185,00
4.1.3 Perhitungan Injektor
Gambar Injektor Satu Lubang (Daryanto, 1984 )
Dalam gambar penampang injektor/nosel diatas dikelompokkan dalam empat
bagian, guna mempermudah dalam penunjukkan again-bagian yang dihitung.
1. Mencari diameter lubang pengabut (bagian I )
a. Diamater lubang pengabut ( dr )
dr = 1/800 x D ( Daryanto,1984 )
D = diameter lubang silinder ( 10,2 cm )
( Spesifikasi servis toyota , lampiran A-4 )
dr = 1/800 x 10,2 cm
= 0,00011275 cm
50
b. Penampang lubang pengabut ( Ar )
Ar = 4π x (dr)²
= 4π x ( 0,01275 )²
= 0,0001276 cm²
2. Mencari penampang tempat dudukan jarum pengabut ( di B / bagian II )
A3 x 3PΔ = Ar x PciP − (Daryanto, 1984)
Pci = Tekanan bahan bakar akhir kompresi
= (30 bar)
P = Tekanan bahn bakar dari pompa
= 179,75 bar
( harga dari Pxci dan P diambil dari Spesifikasi Mesin Toyota Lampiran A-2 )
3PΔ = Beda tekanan antara pompa dengan saluran B ( 5 bar )
( Daryanto.1984 )
P = Pci = 179, 75 bar – 30 bar
= 149, 75 bar maka :
A3 = Ar 3PPciP
Δ−
= 0,0001276 bar
bar
5
75,149
= 0,00069889 cm 2
A3 = 4π
x ( )23d
51
A3 = 4π
x ( )23d
3d = π
34A
=14,3
00069889,0.4
= 0,0298 cm
3. Tekanan pada lubang dudukan jarum (PB)
Bila beda tekanan antara pompa dengan ruang B adalah 5 bar, maka harga
tekanan di ruang B adalah :
PB = Ppembukuan + 3PΔ
= 149,75 bar + 5 bar
= 154,75 bar
4. Tekanan gaya pegas yang menekan jarum (F pegas)
Jika dalam keadaan seimbang
P ( )21 AA + = F pegas
(M. Ma’rif, 1984)
Diameter nozel uji (d1 = 0,6 cm, d2 = 0,3 cm )
1d = 4π x ( )2
1d
= 4π x ( )26,0
= 0,2826 cm 2
2d = 0,3 cm
52
1A = 4π x ( )2
2d
= 4π x ( )23,0
= 0,07065 cm 2
Maka :
F pegas = P 21 AA −
= 149,75 bar. (0,21195 cm2)
= 31,74 kgf.
4.1.3 Perhitungan Spring Nozel
Pada nozel tipe KCA.30SD.27/4 yang diuji terdapat sebuah spring
yang berdimensi sebagai berikut :
Panjang awal spring (Lo) = 2,8 cm
Diameter Spring = 0,5 cm
Diameter kawat spring (d) = 0,2 cm
Jarak antara dua kawat = 0,1 cm
Jumlah lilitan (n) = 8 buah
Gambar. Spring Nozel (Trommelmanas, 1993)
53
1. Perhitungan Beban pada Spring
21
...8DWck
πη =
W1 =ck
D..8
.. 2πτ ……………….(Kgf)
(Sumber : R.S Khurmi, Machine Design, Hal : 754)
Dimana :
τ = Tegangan geseryang diijinkan (kg/cm2)
k = Faktor tegangan
D = Diameter spring (cm)
W1 = Beban pada spring (kg)
Bahan spring nozel adalah baja SUS 302 WPA
σ b = 175 kg/mm 2 ; τ = 35 kg/mm2
(Tabel σσ A− , Merk dan tipe Nozel, Toyota astra Motor,1993)
Sehingga perhitungan bebannya :
a. Indeks Pegas ( c)
C = dD
= 2,05,0
= 2,5
b. Faktor Tegangan (k)
54
K = 4414
−−
cc +
5,2615,0
K = ( )( ) 45,24
15,24−− +
5,2615,0
= 1,75
Maka besar beban pada spring :
W 1 = 5,2.75.,8
)5,0.(.3500 2π
= 78,5 kgf
2. Besarnya tekanan pada spring
Tekanan spring =
Luas spring (penampang spring bentuk lingkaran)
A spring = nD ..4
2π
= ( ) 8.5,0.4
2π
= 1,57 cm 2
P spring = 257,15,78cmkgf
= 50 bar
3. Perhitungan tekanan pengabutan
Tekanan pengabutan didapat dari pengurangan antara tekanan pembukaan
nozel dengan tekanan pegas pengganjal. Tekanan yang masuk dalam ruang
bahan bakar memberikan tekanan pada kutub nozel sehingga spring tertekan
Luas spring Beban pada spring
55
ke atas dan mengakibatkan jarum nozel terangkat sampai pada batas harga
tertentu dimana tekanan spring itu lebih besar dari tekanan pembukaan maka
spring mendorong jarum nozel kembali pada kedudukannya.
Ppengabutan = P pembukaan – P spring
(Toyota Astra Motor, Pedoman Reparasi Mesin Toyota Seri 14 B)
Contoh Perhitungan
P pembukaan = 179,75 bar
P spring = 50 bar
Ppengabutan = P pembukaan – P spring
= 129,75 bar
4.1.3 Pengecrekan saat membuka dan menutupnya jarum pengabut
terhadap tekanan gaya pegas.
Untuk nozel tipe KCA.30SD,.27/4 yang diuji mempunyai ring tekanan
pembukaan 180-210 bar.
(Spesifikasi Mesin Toyota Seri 4 B, Lamp A – 2)
1. Pengabutan dapat terjadi jika gaya yang ditimbulkan bahan bakar melebihi
tekanan gaya pegas, maka katup akan terangkat ke atas sehingga membuka
lubang nozel.
Keadaan tersebut dapat dipenuhi bila :
P pembukaan ( ) FAPAA ≥+− 3321 pegas
(M. Ma’ruf Arif, 1984)
179,75 (0,2826 – 0,07065) = 184,5 (0,0006999) > F pegas
38,09 kgf + 0,129 kgf ≥ 38,09 kgf
56
38,22 kgf ≥ 38,09 kgf
Jadi tekanan pembukaan 179,75 bar memenuhi syarat terjadinya pengabutan.
2. Keadaan setimbang, di mana jarum nozel menetap pada kedudukannya, jadi
gaya yang ditimbulkkan bahan bakar sama dengan gaya pegas atau lebih kecil
dri gaya pegas. Akibatnya katup nozel tidak dapat terangkat dan lubang nozel
tidak dapat membuka, sedangkan di B (P3 = 0)
(M. Ma’ruf Arif, 1984)
Dari data penelitian dapat diambil salah satu contoh perhitungan yaitu pada
tekanan pembukaan yang lebih kecil dari tekanan spring nozel.
Misal :
P pembukaan = 40,8 bar
P spring = 50 bar
P pembukaan ( ) ≤− 21 AA F pegas
40,8 (0,212) ≤ F pegas
8,65 kgf = 8,65 kgf
Jadi pada tekanan pembukaan yang dimisalkan tersebut dalam keadaan
setimbang dan tidak memenuhi syarta pengabutan.
.4.2. Pembahasan.
Dari analisa data perhitungan didapat tabel rekapitulasi tekanan pengabutan
dan tekanan gaya spring.
57
Tabel 4.2 Rekapitulasi hasil perhitungan tekanan pengabutan dan gaya
pegas (kgf)
No. Ketebalan shim
(mm)
Ppembukaan (bar)
rata-rata
Ppengabutan (bar) Fpegas (kgf)
1. 1,32 90,00 40,00 19,08
2. 1,36 95,00 45,00 20,14
3. 1,39 100,25 50,25 21,25
4. 1,43 104,25 54,25 22,10
5. 1,46 110,25 60,75 23,48
6. 1,50 115,50 65,50 24,49
7. 1,53 120,00 70,00 25,44
8. 1,57 125,25 75,25 26,55
9. 1,60 130,50 80,50 27,67
10. 1,64 135,25 85,25 28,67
11. 1,67 139,25 89,25 29,52
12. 1,71 146,25 96,25 31,01
13. 1,74 151,25 101,25 32,07
14. 1,78 154,25 104,25 32,70
15. 1,82 161,00 111,00 34,13
16. 1,86 163,75 113,75 34,72
17. 1,90 171,25 121,25 36,32
18. 1,94 174,75 124,75 37,05
19. 1,98 170,75 129,75 38,10
20. 2,02 185,00 135,00 39,22
58
F pegas = P pembukaan (A1 – A2)
Pspring = 50 bar
A1 = 0,28 cm2
A2 = 0,07 cm2
Di mana : A1
A2
=
=
Luas penampang tempat kedudukan pegas
Luas penampang tempat kedudukan jarum pengabut
Persamaan regresi linear
( )∑ ∑∑ ∑ ∑
−
−=
+=
2i
2i
iiii
XXn
YXYXnb
bxaY
nX
bnY
XbYa
ii ∑∑ −=
−=
59
Tabel 4.2.1 Regresi linear antara ketebalan shim (mm) dengan tekanan
pembukaan (bar)
No Ketebalan shim mm)
Ppembukaan (bar) X*X X*Y a b Y = a+bX
1. 1,32 90 1,7424 118,8 153080,4 92684,02 275423,312. 1,36 95 1,8496 129,2 153080,4 92684,02 279130,673. 1,39 100,25 1,9321 139,3475 153080,4 92684,02 281911,194. 1,43 104.25 2,0449 149,0775 153080,4 92684,02 285618,555. 1,46 110,25 2,1316 160,965 153080,4 92684,02 288399,076. 1,5 115,5 2,25 173,25 153080,4 92684,02 292106,437. 1,53 120 2,3409 183,6 153080,4 92684,02 294886,958. 1,57 125,25 2,4649 196,6425 153080,4 92684,02 298594,319. 1,6 130,5 2,56 208,8 153080,4 92684,02 301374,8310. 1,64 135,25 2,6896 221,81 153080,4 92684,02 305082,1911. 1,67 139,25 2,7889 232,5475 153080,4 92684,02 307862,7112. 1,71 146,25 2,9241 250,0875 153080,4 92684,02 311570,0713. 1,74 151,25 3,0276 263,175 153080,4 92684,02 314350,5914. 1,78 154,25 3,1684 274,565 153080,4 92684,02 318057,9615. 1,82 161 3,3124 293,02 153080,4 92684,02 321765,3216. 1,86 163,75 3,4596 304,575 153080,4 92684,02 325472,6817. 1,9 171,25 3,61 325,375 153080,4 92684,02 329180,0418. 1,94 174,75 3,7636 339,015 153080,4 92684,02 332887,419. 1,98 179,75 3,9204 355,905 153080,4 92684,02 336594,7620. 2,02 185 4,0804 373,7 153080,4 92684,02 340302,12 33,22
Persamaan regresi linearnya : Y = 153080,40 + 92684,02X
Gra fik Hubunga n Ke te ba la n S him de nga n Te k a na n P e m buk a a n
050000
100000150000200000250000300000350000400000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
K e te balan Shim (mm)
Teka
nan
Pem
buka
an (b
ar)
60
Tabel 4.2.2 Regresi antara ketebalan shim (mm) dengan gaya pegas (kgf)
No Ketebalan shim (mm)
Fpegas (kgf) X*X X*Y a b Y = a+bX
1. 1,32 19,08 1,7424 25,1856 30851,488 18783,26 55645,4 2. 1,36 20,14 1,8496 27,3904 30851,488 18783,26 56396,723. 1,39 21,25 1,9321 29,5375 30851,488 18783,26 56960,224. 1,43 22,1 2,0449 31,603 30851,488 18783,26 57711,555. 1,46 23,48 2,1316 34,2808 30851,488 18783,26 58275,056. 1,5 24,49 2,25 36,735 30851,488 18783,26 59026,387. 1,53 25,44 2,3409 38,9232 30851,488 18783,26 59589,888. 1,57 26,55 2,4649 41,6835 30851,488 18783,26 60341,219. 1,6 27,67 2,56 44,272 30851,488 18783,26 60904,710. 1,64 28,67 2,6896 47,0188 30851,488 18783,26 61656,0311. 1,67 29,52 2,7889 49,2984 30851,488 18783,26 62219,5312. 1,71 31,03 2,9241 53,0271 30851,488 18783,26 62970,8613. 1,74 32,07 3,0276 55,8018 30851,488 18783,26 63534,3614. 1,78 32,7 3,1684 58,206 30851,488 18783,26 64285,6915. 1,82 34,13 3,3124 62,1166 30851,488 18783,26 65037,0216. 1,86 34,72 3,4596 64,5792 30851,488 18783,26 56788,3517. 1,9 36,32 3,61 69,008 30851,488 18783,26 66539,6818. 1,94 37,05 3,7636 71,877 30851,488 18783,26 67291,0119. 1,98 38,1 3,9204 75,438 30851,488 18783,26 68042,3420. 2,02 39,22 4,0804 79,2244 30851,488 18783,26 68793,67 33,22 583,71 56, 0614 995,2063 Persamaan regresi linearnya : Y = 30851,488 + 18783,261 X
Hubungan ketebalan shim dengan Gaya Pegas
01000020000300004000050000600007000080000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
Ketebalan Shim (mm)
Gay
a Pe
gas
(kgf
)
Y = a + bxKetebalan shim
61
Tabel 4.2.3 Regresi linear antara ketebalan shim (mm) dengan tekanan pengabutan (bar)
No Ketebalan shim (mm)
Fpegas (kgf) X*X X*Y a b Y = a+bX
1. 1,32 40 1,7424 52,8 92583,8 59508,2 1711352. 1,36 45 1,8496 61,2 92583,8 59508,2 1735153. 1,39 50,25 1,9321 69,8475 92583,8 59508,2 1753004. 1,43 54,25 2,0449 77,5775 92583,8 59508,2 1776815. 1,46 60,75 2,1316 88,695 92583,8 59508,2 1794666. 1,5 65,5 2,25 98,25 92583,8 59508,2 1818467. 1,53 70 2,3409 107,1 92583,8 59508,2 1836318. 1,57 75,25 2,4649 118,1425 92583,8 59508,2 1860129. 1,6 80,5 2,56 128,8 92583,8 59508,2 18779710. 1,64 85,25 2,6896 139,81 92583,8 59508,2 19017711. 1,67 89,25 2,7889 149,0475 92583,8 59508,2 19196212. 1,71 96,25 2,9241 164,5875 92583,8 59508,2 19434313. 1,74 101,25 3,0276 176,175 92583,8 59508,2 19612814. 1,78 104,25 3,1684 185,565 92583,8 59508,2 19850815. 1,82 111 3,3124 202,02 92583,8 59508,2 20088916. 1,86 113,75 3,4596 211,575 92583,8 59508,2 20326917. 1,9 121,25 3,61 230,375 92583,8 59508,2 20564918. 1,94 124,75 3,7636 242,015 92583,8 59508,2 20803019. 1,98 129,75 3,9204 256,905 92583,8 59508,2 21041020. 2,02 135 4,0804 272,7 92583,8 59508,2 212790 33,22 1753,25 56,06144 3033,188
Persamaan regresi linearnya Y = 92583,8 + 59508,2 X
G ra fik h u b u n g a n K e te b a la n S h im d e n g a n T e ka n a n p e m b u ka a n
0
5 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 5 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0
2 5 0 0 0 0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
K e te b alan S h im (mm)
Teka
nan
Pem
buka
an (b
ar)
62
Dari analisa hasil perhitungan dan data pengujian, maka akan dapat diketahui
grafik :
a. Hubungan antara ketebalan shim penyetel (mm) dengan tekanan
pembukaan (bar)
b. Hubungan antara ketebalan shim (mm) dengan gaya pegas (kgf).
c. Hubungan antara ketebalan shim (mm) dengan tekanan pengabutan (bar)
4.2.1 Hubungan antara ketebalan shim (mm) dengan tekanan pembukaan
dan tekanan pengabutan
Dari analisa hasil perhitungan, gambar grafik 4.2.1, 4.2.3 dan data pengujian
tabel 4.2.1, 4.2.3 dapat diketahui hubungan ketebalan shim (mm) dengan tekanan
pembukaan (bar) dan tekanan pengabutan (bar) pada nozel, bahwa dengan variasi
ketebalan shim penyetel dari ketebalan 1,32 mm sampai ketebalan 2,02 mm,
tekanan pembukaan dan tekanan pengabutan mengalami kenaikan. Kenaikan
tekanan pembukaan ini dikarenakan pemasangan shim peneyetel pada spring
nozel, shim yang tebal mengakibatkan spring lebih tertekan, Semakin tebal shim
tekanan pengabutan juga semakin besar. Karena tekanan pengabutan merupakan
selisih antara tekanan pembukaan nozel dengan tekanan spring nozel. Bila tekanan
pembukaan yang diberikan terlalu kecil maka tekanan pengabutan tidak akan
terjadi, karena gaya dari bahan bakar yang diterima oleh spring lebih kecil dari
tekanan spring nozelsehingga bahan bakar yang masuk kedalam nozel tidak
mampu mengangkat jarum nozel ke atas sehingga bahan bakar tidak bisa
memancar keluar dari lubang nozel.
63
Menurut hasil perhitungan tabel 4,2,1, 4.2.3 dan gamabr grafik 4.2.1, 4.2.3
ketebalan shim penyetel yang cocok dipasang pada nozel tipe KCA.30SD.27/4
milik Daihatsu yang diuji ini adalah 1,98 mm, tekanan pembukaan sebesar 179,75
(bar), tekanan pengabutan yang dihasilkan sebesar 129,75 bar. Sedangkan
menurut buku literatur, pembukaan katup jarum pada nozel berlubang jenis
KCA.30SD.27/4 diusahakan terjadi pada tekanan pembukaan yang tidak lebih
rendah dari 200 bar dengan ketebalan shim 1,425 mm dan tekanan pengabutan
sebesar 150 bar. Perbedaam yang terjadi antara hasil pengukuran dengan data
yang terdapat pada buku literatur ini disebabkan :
1. Kesalahan dalam pembacaan manometer tekanan pada nozel tester.
2. Adanya faktor kebocoran pada nozel tester karena pemasangan nozel yang
kurang tepat.
3. Adanya sisa-sisa udara yang tertinggal dalam nozel tester.
4.2.2 Hubungan ketebalan shim (mm) dengan gaya pegas (kgf)
Dari analisa perhitungan tabel 4.2.2 dan gambar grafik 4.2.2, dapat
diketahui hubungan ketebalan shim dengan gaya pegas , bahwa semakin
tebal shim maka gaya yang diterima oleh pegas juga semakin besar karena
dengan shim semakin tebal otomatis spring nozel akan semakin tertekan,
semakin besar gaya tekan spring pada jarum nozel untuk menetap pada
kedudukannya. Untuk mengangkat jarum nozel ke atas diperlukan
tekanan pembukaan dari bahan bakar yang besar, karena dengan tekanan
pembukaan yang besar maka besarnya gaya yang diterima oleh pegas juga
64
semakin besar sehingga bahan bakar mampu mengangkat jarum nozel ke
atas sehingga bahan bakar bisa memancar keluar dari lubang nozel. Untuk
jenis nozel tipe KCA.30SD.27/4 bahwa besarnya gaya pegas yang
memenuhi untuk proses pengabutan adalah 38,10 kgf dengan ketebalan
shim sebesar 1,98 mm, karena pada ketebalan shim 1,98 mm dihasilkan
tekanan pembukaan yang besar yaitu 179,75 bar. Pada tekanan tersebut
mampu memberikan gaya atau F sebesar k. Δ x pada pegas , dimana k
adalah konstanta pegas dan Δ x adalah pertambahan panjang dari pegas
atau spring. Untuk nilai Δ x dari pegas tersebut adalah negatif karena
pegas mengalami pemendekan jadi pegas tidak memberikan gaya tetapi
menerima gaya dari tekanan bahan bakar.
65
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari analisa hasil perhitungan, grafik dan pembahasan maka dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Tekanan pembukaan yang memenuhi standart untuk nozel tipe ND-DLLA 150
P59 adalah 179,5 bar, ketebalam shim yang dipilih 1,98 cm dengan tekanan
pengabutan sebesar 129,75 bar.
2. Semakin tebal shim penyetel yang diberikan maka tekanan pembukaan nozel
dan tekanan pengabutannya juga semakin besar.
3. Semakin tebal shim penyetel yang diberikan maka besarnya gaya yang
diterima oleh pegas (spring) pada nozel juga semakin besar.
5.2 Saran
Sebaiknya dalam menguji sebuah nozel sebelum nozel dipasang dalam
ruang bakar itu harus sesuai dengan prosedur yang ada, karena pengujian nozel
yang kurang tepat akan mempengaruhi kerja dari mesin diesel tersebut. Untuk itu
jangan menerapkan metode coba-coba dan hanya mengandalkan metode perasaan
harapan penyusunan dalam tugas akhir I ini semoga dapat memberikan solusi
atupun bahan pertimbangan untuk diterapkan dalam menguji sebuah nozel
sehingga nantinya bisa didapatkan pengabuatn yang terbaik.
66
DAFTAR PUSTAKA
Bernand D.Wood, 1982, Penerapan Termodinamika jilid 1. PT Gelora Aksara
Pratama Jakarta
Daryanto, 1984 Perencanaan Motor Diesel Empat Langkah, Penerbit Tarsito,
Bandung
M. Alonso, E,J. 1991 , Dasar - Dasar Fisika untuk Universitas jilid 1, Mekanika
dan Termodinamika, Penerbit Erlangga Jakarta
M. Ma’ruf Arief, 1984, Internal Combustion Engines, ATS Surabaya
Trommelmans, 1993, Mesin Diesel dan Prinsip-prinsip Mesin Diesel unutk
Otomotif, PT Rosda Jayaputra, Jakarta
Toyota Astra Motor, 1993, Pedoman Reparasi Mesin Seri 14B Toyota, PT
Toyota Astra Motor, Jakarta
Wiranto Arismunandar, 1994, Penggerak Mula, Motor Bakar, ITB Bandung
Wiranto Arismunandar, Koichi Tsuda, 1993, Motor Diesel Putaran Tinggi, PT
Pratnya Paramita, jakarta
Ulrich , Bangun.SA, 1994, Sistem Bahan Bahan Bakar Diesel VEDC Malang
J.Spuller, Bangun.SA, Ismanto, 1992 Motor Diesel VEDC Malang