PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf ·...

55
i PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP PERFORMA MESIN DAN EMISI GAS BUANG MESIN HONDA VARIO 125 CC SKRIPSI Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Otomitif oleh Ahmad Supriyono 5202413011 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2017

Transcript of PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf ·...

Page 1: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

i

PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP PERFORMA MESIN DAN EMISI GAS

BUANG MESIN HONDA VARIO 125 CC

SKRIPSI

Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Otomitif

oleh

Ahmad Supriyono 5202413011

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2017

Page 2: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh:

Nama : Ahmad Supriyono

NIM : 5202413011

Program Studi : Pendidikan Teknik Otomotif S1

Judul Skripsi : Pengaruh Penggunaan Jumlah Sudu Fixed Air Cyclone

Terhadap Performa Mesin dan Emisi Gas Buang Mesin

Honda Vario 125 cc

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji dan diterima sebagai persyaratan

memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik

Otomotif S1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Panitia Ujian

Tanda Tangan Tanggal

Ketua : Rusianto, S.Pd., M.T. ( ) .............

NIP.197403211999031002

Sekretaris : Dr. Dwi Widjanarko, S.Pd., S.T., M.T. ( ) ..............

NIP.196901061994031003

Dewan Penguji

Pembimbing I : Drs. Supraptono, M.Pd. ( ) ..............

NIP. 195508091982031002

Pembimbing II : Dr. Hadromi, S.Pd., MT. ( ) ..............

NIP. 196908071994031004

Penguji Utama : Dr. M. Burhan Rubai Wijaya, M.Pd. ( ) ..............

NIP. 196302131988031001

Ditetapkan tanggal : Mengesahkan,

Dekan Fakultas Teknik UNNES

Dr. Nur Qudus, MT

NIP. 196911301994031001

Page 3: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

iii

PERNYATAAN KEASLIAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi/TA ini, adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan

gelar akademik (sarjana, magister, dan/atau doktor), baik di Universitas

Negeri Semarang (UNNES) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri,

tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbing dan masukan Tim

Penguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis

atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas

dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama

pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari

terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka

saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang

telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan norma

yang berlaku di perguruan tinggi ini.

Semarang, Oktober 2017

Yang membuat pernyataan,

Ahmad Supriyono

NIM. 5202413011

Page 4: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

iv

MOTTO

1. Lakukanlah segala sesuatu yang terbaik untuk diri sendiri dan untuk orang

lain.

2. Kesuksesan dapat diraih dengan doa, usaha, ikhtiar dan tawakal

3. Jadilah orang yang sabar dan selalu berusaha semaksimal mungkin untuk

meraih apa yang kita inginkan

PERSEMBAHAN

1. Bapak dan ibu tercinta yang membiayai kuliah dengan segala pengorbanan

dan keikhlasan serta senantiasa memberi limpahan doa dan kasih sayang

tiada henti.

2. Adik-adiku yang tersayang

3. Sandi Wiridiannisa yang senantiasa menemani dan selalu memberi motivasi

4. Keluarga Teknik Mesin UNNES angkatan 2013 yang senantiasa

memotivasi dan memberi dukungan.

5. Teman-teman yang senantiasa memotivasi dan mendukungku.

6. Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia

Page 5: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

v

ABSTRAK

Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh Jumlah Sudu Fixed Air Cyclone Terhadap

Performa Mesin Dan Emisi Gas Buang Mesin Honda Vario 125 cc. Skripsi. Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Drs. Supraptono,

M.Pd. dan Dr. Hadromi, S.Pd., MT.

Kata kunci : fixed air cyclone, performa, emisi, gas buang

Penelitian yang dilakukan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh

penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone terhadap daya mesin Honda Vario

125 cc, mengetahui pengaruh penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone terhadap torsi mesin honda vario 125 cc, mengetahui pengaruh penggunaan variasi

jumlah sudu fixed air cyclone terhadap emisi gas CO mesin honda vario 125 cc,

mengetahui pengaruh penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone terhadap

emisi gas HC mesin honda vario 125 cc.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, dynometer, gas analyzer, tachometer, tool set, Fixed air cyclone dengan variasi jumlah sudu dan

bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah honda vario 125 cc

menggunakan bahan bakar pertamax. Pengujian daya, torsi dan emisi pada setiap

penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone dilakukan sebanyak 3 (tiga) kali

pada setiap putaran mesin. Hasil pengujian yang sudah dilakukan akan hitung rata-

rata setiap variasi putaran mesin.

Setelah dilakukan penelitian terhadap daya, torsi dan emisi gas buang mesin

terdapat perbedaan daya,torsi dan emisi gas buang mesin yang signifikan pada

setiap pengujian. Mesin yang menggunakan fixed air cyclone 3 sudu menghasilkan

daya maksimal pada putaran mesin 8500 rpm sebesar 6,86044 kW. Torsi yang

dihasilkan mesin yang menggunakan fixed air cyclone 3 sudu menghasilkan torsi

maksimal pada putaran 2500 rpm sebesar 19,85 Nm. Terjadi penurunan emisi gas

CO pada mesin yang menggunakan fixed air cyclone 3 sudu sebesar 19% atau

0,023333% Vol sedangkan pada emisi gas HC terjadi penurunan pada penggunaan fixed air cyclone 3 sudu sebesar 23% atau 41,33333 ppmVol.

Pengujian pada setiap variasi jumlah sudu fixed air cyclone dilakukan

sebanyak mungkin agar didapatkan hasil yang lebih akurat, perlu dilakukan

penelitian yang lebih lanjut tentang bentuk sudu yang tepat digunakan untuk

meningkatkan prforma dan menurunkan emisi gas CO dan HC pada gas buang

mesin.

Page 6: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

vi

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala nikmat,

rahmat dan dan hidayahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proposal

skripsi dengan judul “Pengaruh Jumlah Sudu Fixed Air Cyclone Terhadap Performa

Mesin Dan Emisi Gas Buang Mesin Honda Vario 125 cc”.

Proposal Skripsi ini disusun untuk menyelesaikan Studi Strata 1 yang

merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Banyak

hambatan yang menimbulkan kesulitan dalam penyelesaian penulisan proposal

skripsi ini, namun berkat bantuan dari berbagai pihak akhirnya kesulitan yang

timbul dapat teratasi. Untuk itu tidak berlebihan bila sekiranya ucapan terima kasih

yang tulus dengan rasa hormat penulis haturkan kepada :

1. Dr. Nur Qudus, MT., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Rusiyanto, S.Pd., MT., Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri

Semarang.

3. Dr. Dwi Widjanarko, S.Pd., ST., MT., Ketua Program Studi Pendidikan

Teknik Otomotif Universitas Negeri Semarang.

4. Drs. Supraptono, M.Pd. Pembimbing yang telah memberikan bimbingan,

arahan dan motivasi kepada penulis dalam penyusunan proposal skripsi ini.

5. Dr. Hadromi, S.Pd., MT. Pembimbing yang telah memberikan bimbingan,

arahan dan motivasi kepada penulis dalam penyusunan proposal skripsi ini.

6. Kedua orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan

baik moril maupun materil dalam pengerjaan skripsi ini.

Page 7: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

vii

7. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Otomotif

angkatan 2013 atas semua bantuan, kekompakkan, dan dukungannya selama

ini.

8. Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan proposal skripsi

ini.

Semoga Alla SWT senantiasa memberikan rahmat dan berkat-Nya kepada

semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

Semarang, Agustus 2017

Ahmad Supriyono

Page 8: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii

PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................ iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ......................................................................... iv

ABSTRAK .............................................................................................................. v

PRAKATA ............................................................................................................. vi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ............................................................... x

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ................................................................................. 1

B. Identifikasi Masalah ....................................................................................... 4

C. Pembatasan Masalah ...................................................................................... 5

D. Rumusan Masalah .......................................................................................... 6

E. Tujuan Penelitian ............................................................................................ 6

F. Manfaat Penelitian .......................................................................................... 6

BAB II KAJIAN PUSTAKA .................................................................................. 8

A. Kajian Teori .................................................................................................... 8

B. Kajian Penelitian Yang Relevan ................................................................... 33

C. Kerangka Pikir Penelitian ............................................................................. 34

Page 9: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

ix

D. Hipotesis Atau Pertanyaan Penelitian .......................................................... 36

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 37

A. Bahan Penelitian ........................................................................................... 37

B. Alat Dan Skema Peralatan Penelitian ........................................................... 39

C. Prosedur Penelitian ....................................................................................... 41

BAB IV HASIL PENELITIAN ............................................................................ 47

A. Hasil Penelitian ............................................................................................. 47

B. Pembahasan .................................................................................................. 63

C. Keterbatasan Penelitian ................................................................................ 80

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 81

A. Simpulan ....................................................................................................... 81

B. Saran ............................................................................................................. 81

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 83

LAMPIRAN .......................................................................................................... 85

Page 10: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

x

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN

Simbol Arti

T Torsi benda berputar

F Force

P Power

Singkatan Arti

HP Horse Power

kW Kilowatt

Rpm Revolution per minute

CC Centimeter cubic

CO Carbon monoksida

CO2 Carbon dioksida

HC Hidrocarbon

TMA Titik Mati Atas

TMB Titik Mati Bawah

AFR Air Fuel Ratio

Page 11: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

xi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

Tabel 3.1 Lembar pengambilan data daya 44

Tabel 3.2 Lembar pengambilan data torsi 45

Tabel 3.3 Lembar pengambilan data CO 45

Tabel 3.4 Lembar pengambilan data HC 46

Tabel 4.1 Data daya mesin Honda vario 125 cc dengan variasi jumlah 47

sudu fixed air cyclone menggunakan dynometer

Tabel 4.2 Data torsi mesin Honda vario 125 cc dengan variasi jumlah 47

sudu fixed air cyclone menggunakan dynometer

Tabel 4.3 Data emisi CO mesin Honda vario 125 cc dengan variasi 48

jumlah sudu fixed air cyclone menggunakan gas analyzer

Tabel 4.4 Data emisi HC mesin Honda vario 125 cc dengan variasi 48

jumlah sudu fixed air cyclone menggunakan gas analyzer

Page 12: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 2.1 Siklus udara volume konstan 12

Gambar 2.2 Throttle body 13

Gambar 2.3 Throttle position sensor 14

Gambar 2.4 Air intake manifold 15

Gambar 2.5 Bentuk aliran udara 16

Gambar 2.6 Aliran-datang pada sudu 17

Gambar 2.7 Keseimbangan energi pada motor bakar 20

Gambar 2.8 Diagram p-ɵ teoritis 25

Gambar 2.9 Tahap pembakaran dalam mesin SI 25

Gambar 2.10 Prinsip dasar dynamometer 30

Gambar 3.1 Desain sudut fixed air cyclone 38

Gambar 3.2 Desain ukuran komponen fixed air cyclone 39

Gambar 3.3 Potongan sisi samping fixed air cyclone 39

Gambar 3.4 Desain variasi jumlah fixed air cyclone 39

Gambar 3.5 Skema instalasi pengujian performa dan emisi gas buang 40

Gambar 3.6 Diagram alir pelaksanaan penelitian 41

Gambar 4.1 Perbandingan daya mesin tanpa menggunakan fixed air 49

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

3 sudu

Gambar 4.2 Perbandingan daya mesin tanpa menggunakan fixed air 50

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

5 sudu

Page 13: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

xiii

Gambar 4.3 Perbandingan daya mesin tanpa menggunakan fixed air 51

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

7 sudu

Gambar 4.4 Perbandingan torsi mesin tanpa menggunakan fixed air 52

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

3 sudu

Gambar 4.5 Perbandingan torsi mesin tanpa menggunakan fixed air 53

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

5 sudu

Gambar 4.6 Perbandingan torsi mesin tanpa menggunakan fixed air 54

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

7 sudu

Gambar 4.7 Perbandingan CO mesin tanpa menggunakan fixed air 56

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

3 sudu

Gambar 4.8 Perbandingan CO mesin tanpa menggunakan fixed air 57

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

5 sudu

Gambar 4.9 Perbandingan CO mesin tanpa menggunakan fixed air 58

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

7 sudu

Gambar 4.10 Perbandingan HC mesin tanpa menggunakan fixed air 60

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

3 sudu

Page 14: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

xiv

Gambar 4.11 Perbandingan HC mesin tanpa menggunakan fixed air 61

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

5 sudu

Gambar 4.12 Perbandingan HC mesin tanpa menggunakan fixed air 62

cyclone dengan mesin yang menggunakan fixed air cyclone

7 sudu

Gambar 4.13 Perbandingan daya mesin dengan menggunakan variasi 64

jumlah sudu fixed air cyclone terhadap putaran mesin

Gambar 4.14 Pengaruh jumlah sudu fixed air cyclone terhadap daya 67

Gambar 4.15 Perbandingan torsi mesin dengan menggunakan variasi 69

jumlah sudu fixed air cyclone terhadap putaran mesin

Gambar 4.16 Pengaruh jumlah sudu fixed air cyclone terhadap torsi 71

Gambar 4.17 Perbandingan gas CO mesin dengan menggunakan variasi 73

jumlah sudu fixed air cyclone terhadap putaran mesin

Gambar 4.18 Pengaruh jumlah sudu fixed air cyclone terhadap CO 75

Gambar 4.19 perbandingan gas HC mesin dengan menggunakan variasi 77

jumlah sudu fixed air cyclone terhadap putaran mesin

Gambar 4.20 Pengaruh jumlah sudu fixed air cyclone terhadap HC 79

Page 15: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

Lampiran 1 Pengujian daya dan torsi menggunakan dynometer 86

Lampiran 2 Pengujian emisi gas CO dan HC menggunakan 87

gas analizer

Lampiran 3 Data hasil pengujian daya dan torsi honda vario 125 cc 88

tanpa menggunakan fixed air cyclone

Lampiran 4 Data hasil pengujian daya dan torsi honda vario 125 cc 89

yang menggunakan fixed air cyclone 3 sudu

Lampiran 5 Data hasil pengujian daya dan torsi honda vario 125 cc 90

yang menggunakan fixed air cyclone 5 sudu

Lampiran 6 Data hasil pengujian daya dan torsi honda vario 125 cc 91

yang menggunakan fixed air cyclone 7 sudu

Lampiran 7 Data hasil pengujian emisi gas CO dan HC honda vario 92

125 cc standart dan honda vario 125 cc yang menggunakan

Fixed air cyclone 3 sudu

Lampiran 8 Data hasil pengujian emisi gas CO dan HC honda vario 93

125 cc yang menggunakan fixed air cyclone 5 sudu dan

Honda vario 125 cc yang menggunakan fixed air cyclone

7 sudu

Lampiran 9 Surat keputusan pembimbing skripsi 94

Lampiran 10 Surat tugas pembimbing skripsi dan calon penguji skripsi 95

Lampiran 11 Lembar pernyataan selesai seminar proposal skripsi 96

Page 16: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Sepeda motor merupakan alat transportasi yang digerakkan oleh mesin

berbahan bakar bensin. Menurut jenisnya bensin dapat dibedakan menjadi 4 jenis

yaitu premium, pertalite, pertamax dan pertamax plus. Perbedaan keempat jenis

bahan bakar ini terdapat pada angka oktannya, dimana kualitas bahan bakar

biasanya ditunjukkan dengan angka oktan tersebut. Semakin tinggi angka oktannya

maka harga per liternya pun umumnya akan semakin mahal. Mesin sepeda motor

memerlukan jenis bahan bakar yang sesuai dengan desain mesin itu sendiri agar

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan kinerja yang optimal, untuk

pemakaian sepeda motor tentunya tidak lepas dari pemakaian jenis bahan bakar

yang digunakan untuk memperoleh kinerja mesin yang optimal diantaranya daya

dan torsi.

Secara umum, ada 4 tuntutan teknologi kendaraan yang harus di penuhi

sekarang ini, yaitu: (1) harus dapat performa yang tinggi (high performance), (2)

harus dapat menghemat pemakaian bahan bakar (fuel economic), (3) harus dapat

menghasilkan suara dan getaran yang rendah (low noise and vibration) dan , (4)

harus dapat menghasilkan emisi gas buang yang rendah (low emission). Kendaraan

dengan performa tinggi, saat ini di tuntut dengan kapasitas silinder (cc) yang lebih

kecil dan perbandingan kompresi yang besar, sehingga tetap menghasilkan daya

(power) yang yang besar.

Page 17: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

2

Performa motor banyak dipengaruhi oleh berbagai faktor, salah satunya

adalah proses pembakaran campuran antara udara dan bahan bakar didalam ruang

bakar. Proses pembakaran yang kurang sempurna akan mengakibatkan penurunan

performa kendaraan dan komsumsi bahan bakar menjadi boros. Salah satunya

adalah campuran antara udara dan bahan bakar yang tidak homogen, sehingga

menyebabkan sebagian campuran udara dan bahan bakar tidak ikut terbakar dengan

sempurna.

Proses pembakaran yang tidak sempurna akan mengakibatkan sisa

campuran udara dan bahan bakar yang tidak terbakar untuk keluar ke udara luar

bersama gas buang. Hal ini tentunya akan mempengaruhi konsentrasi gas beracun

sperti Karbon monoksida (CO), Hidrocarbon (HC) dan Nitrogen oksida (NO) yang

ada dalam gas buang kendaraan bermotor. Jika kandungan gas yang terdapat pada

gas buang sisa pembakaran kendaraan bermotor melampaui ambang batar, maka

dapat mencemari lingkungan.

Kristanto (2015: 197) berpendapat bahwa dari setiap pembakaran selalu

dihasilkan produk pembakaran yang disebut emisi buang. Emisi ini mencemari

lingkungan dan memberikan kontribusi terhadap pencemaran udara. Empat produk

emisi utama motor pembakaran dalam adalah hidrokarbon (HC), karbon monoksida

(CO), oksida nitrogen (NOx), dan partikular padat. Terbentuknya emisi

Hidrokarbon (HC) untuk setiap campuran bensin berbeda, tergantung komponen

asal bahan bakar, geometri ruang bakar dan parameter operasi motor (Kristanto,

2015: 198).

Page 18: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

3

Menurut Kristanto (2015: 201) Karbon monoksida (CO) merupakan gas

yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak beracun ketika dihisap. Emisi karbon

monoksida (CO) pada motor pembakaran dalam dikendalikan oleh rasio

udara/bahan bakar (Kristanto: 2015,201)

Berdasarkan perhitungan dan pengukuran yang dilakukan oleh Korea

National Industry Research Institute (1988), ketika perangkat ini dipasang pada

saluran udara, tingkat CO dapat diturunkan 17% - 20% pada saat kecepatan mesin

idle, daya mesin meningkat 8% - 11%, penghematan bahan bakar 4% - 6% dan

kadar NOx berkurang hingga 8% serta knocking mesin berkurang hingga 5%

tergantung pada desain sudunya (Korea National Industry Research Institute dalam

Muchammad, 2007: 6).

Turbo Cyclone adalah alat tambahan yang digunakan pada internal

combustion engine yang berfungsi untuk membuat aliran udara yang akan masuk

ke dalam karburator dan silinder ruang bakar menjadi berputar/swirling. Turbo

Cyclone ini mirip swirl fan yang sudu-sudunya tidak berputar (fixed Vane) dan

ditempatkan pada saluran udara masuk dan atau pada intake manifold

(Muchammad, 2007: 6).

Banyak penelitian-penelitian dilakukan untuk meningkatkan performa

kendaraan dan menghasilkan emisi gas buang yang rendah. Salah satu cara adalah

dengan menambahkan alat-alat tambahan tanpa harus merubah konstruksi mesin

yang sudah ada. Berdasarkan uraian di atas maka perlu mencoba untuk melakukan

penelitian dengan judul “Pengaruh Jumlah Sudu Fixed Air Cyclone Terhadap

Performa Mesin Dan Emisi Gas Buang Mesin Honda Vario 125 cc ” agar dapat

Page 19: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

4

mengetahui besarnya pengaruh performa mesin, kualitas dan kuantitas emisi gas

buang sepeda motor Honda Vario 125 cc dengan variasi jumlah sudu fixed air

cyclone yang dipasang antara throttle body dengan intake manifold.

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan uraian permasalahan di atas, maka dapat diidentifikasikan

beberapa permasalahan, diantaranya :

1. Sepeda motor matic kurang bertenaga.

2. Sistem bahan bakar injeksi dapat menghemat bahan bakar, namun performa

yang dihasilkan kurang optimal.

3. Pembakaran yang tidak sempurna akan menimbulkan peningkatan gas

berbahaya pada emisi gas buang kendaraan.

4. Sistem induksi udara yang kurang optimal dapat mempengaruhi jumlah udara

yang masuk ke ruang bakar.

5. Stokiometri campuran udara dan bahan bakar yang yang tidak tepat dalam

semua kondisi kebutuhan mesin dapat meningkatkan konsentrasi gas

berbahaya pada gas buang mesin.

6. Udara dengan gerakan memusar akan menghasilkan kepadatan molekul udara

yang padat, dan percampuran udara dan bahan bakar lebih homogen.

7. Capuran yang terlalu kaya akan menghasilkan gas HC dan CO yang tinggi.

8. Sistem bahan bakar injeksi pada sepeda motor belum dilengkapi sensor jumlah

udara masuk, sehingga percampuran udara dan bahan bakar terjadi kurang

sempurna.

Page 20: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

5

Masalah inilah yang menjadi latar belakang penulis untuk memberikan

gambaran kepada masyarakat tentang penggunaan jumlah sudu fixed air cyclone

yang tepat untuk meningkatkan performa mesin dan menurunkan kadar emisi gas

buang yang berbahaya bagi lingkungan. Metode yang dilakukakan adalah

membandingkan sepeda motor standart dengan sepeda motor yang menggunakan

fixed air cyclone dengan variasi jumlah sudu yang digunakan.

C. Pembatasan Masalah

Berdasarkan uraian tersebut, dijelaskan bahwa antara sepeda motor standart

dengan sepeda motor yang menggunakan fixed air cyclone dengan variasi jumlah

sudu akan terdapat perbedaan pada performa dan kadar emisi gas buang. Agar

penelitian ini tidak menyimpang dari permasalahan yang diteliti, maka

permasalahan akan dibatasi:

1. Performa yang dibahas adalah daya dan torsi mesin dengan variasi jumlah sudu

fixed air cyclone.

2. Emisi gas buang yang dibahas adalah CO dan HC dengan variasi jumlah sudu

fixed air cyclone.

3. Variasi jumlah sudu yang digunakan adalah 3 sudu, 5 sudu, dan 7 sudu.

4. Putaran mesin yang digunakan dalam pengujian performa adalah 1500 rpm,

4500 rpm dan 7500 rpm.

5. Putaran mesin yang digunakan dalam pengujian emisi gas buang mesin adalah

1700 rpm, 2000 rpm dan 2500 rpm.

Page 21: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

6

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, penulis merumuskan

beberapa masalah yaitu:

1. Adakah pengaruh penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone terhadap

daya mesin Honda Vario 125 cc.

2. Adakah pengaruh peggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone terhadap

torsi mesin Honda Vario 125 cc.

3. Adakah pengaruh peggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone terhadap

emisi gas CO mesin Honda Vario 125 cc.

4. Adakah pengaruh peggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone terhadap

emisi gas HC mesin Honda Vario 125 cc.

E. Tujuan Penelitian

Tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone

terhadap daya mesin Honda Vario 125 cc.

2. Mengetahui pengaruh penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone

terhadap torsi mesin Honda Vario 125 cc.

3. Mengetahui pengaruh penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone

terhadap emisi gas CO mesin Honda Vario 125 cc.

4. Mengetahui pengaruh penggunaan variasi jumlah sudu fixed air cyclone

terhadap emisi gas HC mesin Honda Vario 125 cc.

F. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian mengenai pengaruh jumlah sudu fixed air cyclone

terhadap performa mesin dan emisi gas buang mesin Honda Vario 125 cc adalah:

Page 22: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

7

1. Manfaat teoritis, penelitian ini memberikan manfaat antara lain:

a. Dapat dijadikan sebagai referensi peneliti lain untuk melakukan penelitian

selanjutnya.

2. Manfaat Praktis, penelitian ini memberikan manfaat antara lain:

a. Penambahan sudu fixed air cyclone dapat membuat aliran udara turbulen pada

udara masuk.

b. Campuran antara udara dengan bahan bakar menjadi homogen, sehingga

pembakaran lebih sempurna.

c. Proses pembakaran yang sempurna dapat menurunkan konsentrasi gas

berbahaya pada emisi gas buang.

d. Proses pembakaran yang sempurna dapat meningkatkan daya dan torsi mesin.

Page 23: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori

1. Motor Bakar

Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak

dipakai dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi energi

mekanik. Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang proses

pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran

yang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya (Raharjo, 2014: 12). Motor bakar

(internal combustion engines) tidak bisa beroperasi dalam siklus mesin kalor dapat-

balik eksternal, tetapi dapat didekati dengan siklus dapat-balik internal, dimana

seluruh proses dapat-balik kecuali pemberian panas dan pengambilan panas (Culp,

1979: 318).

Motor bakar terbagi menjadi dua, yaitu mesin pembakaran dalan (internal

combustion engine) dan mesin pembakaran luar (eksternal combustion engine).

Motor pembakaran dalam adalah mesin yang memanfaatkan fluida kerja/ gas panas

hasil pembakaran, di mana antara medium yang memanfaatkan fluida kerja (gas)

dengan fluida kerjanya tidak dipisahkan oleh dinding pemisah (Pudjanarsa dan

Nursuhud, 2008: 47).

Menurut Kristanto (2015: 1) motor pembakaran dalam, atau motor bakar

torak merupakan pesawat kalori yang mengubah energi kimia dari bahan bakar

menjadi energi mekanis. Menurut Rahardjo (2014: 12), motor bakar merupakan

salah satu jenis mesin kalor yang proses pembakarannya terjadi

Page 24: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

9

dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus

sebagai fluida kerjanya. Berdasarkan jenis bahan bakarnya, motor pembakaran

dalam dibedakan menjadi dua, yaitu motor bensin dan motor diesel.

Berdasarkan dari pendapat diatas dapat dijelaskan bahwa motor bakar atau

motor dengan pembakaran dalam (internal combustion engine) merupakan salah

satu jenis mesin yang memanfaatkan energi panas (kalor) untuk menghasilkan

energi mekanik (gerak) dalam proses pembakarannya. Energi panas ini didapatkan

dari percikan bunga api busi (spark plug) untuk membakar campuran udara dan

bensin yang telah dikompresi di dalam ruang bakar. Proses pembakaran ini akan

menghasilkan usaha yang disebut dengan energi mekanik atau energi gerak untuk

menggerakan prosos engkol.

2. Motor Bensin

Menurut Sutiman (2011: 1), motor bensin merupakan mesin penghasil

tenaga dengan mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi gerak melalui

proses pembakaran di dalam silindernya.

Menurut pendapat Hidayat (2012: 22), sumber tenaga mesin hanyalah

mengubah campuran udara dan bahan bakar menjai energi gerak berputar, yang

sering diukur dengan Horse Power (HP). Campuran udara dan bahan bakar yang

dikabutkan oleh karburator atau injector akan mengalir kedalam ruang bakar yang

selanjutnya akan dikompresi dan dibakar didalam silinder. Pembaran tersebut akan

menyebabkan panas yang menghasilkan tekanan untuk mendorong piston turun

dalam silinder, akibat ledakan di ruang bakar hingga mampu memutarkan poros

engkol. Banyaknya jumlah bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar untuk

dibakar secara efektif akan memperngaruhi hasil dari output tenaga mesin.

Page 25: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

10

Campuran yang terlalu kaya akan membuat mesin tersebut bekerja tidak normal,

hal ini akan membuat mesin menghasilkan tenaga yang lebih kecil. Cara terbaik

yang dilakukan adalah dengan membuat campuran antara udara dan bahan bakar

yang ideal, yaitu sekitar 1 : 15 sampai 1 : 13.

Hidayat (2012: 22) memandang bahwa Kemampuan mesin adalah prestasi

suatu mesin/motor yang erat hubungannya dengan daya mesin yang dihasilkan

delama proses pembakaran. Beberapa hal yang mempengaruhi kemampuan mesin

yaitu, volume silinder, perbandingan kompresi, efisiensi volumetrik silinder,

efisiensi pemasukan udara dan bahan bakar, efisiensi kerja motor, daya kerja motor,

daya spesifik motor. Menurut Hidayat (2012: 23), Ada tiga faktor yang menentukan

besarnya tenaga mesin yang dihasilkan oleh motor bensin:

a. Efisiensi mesin, yaitu seberapa besar dorongan pada piston dalam silinder yang

dihasilkan oleh gaya putar roda penerus (fly wheel).

b. Efisiensi panas (thermal), yaitu seberapa banyak campuran udara dan bahan

bakar yang harus dibakar didalam ruang silinder secara keseluruhan untuk

mendorong piston bergerak turun menuju TMB secara efisien.

c. Efisiensi volumetrik, yaitu membuat saluran dengan ukuran yang tepat agar

jumlah udara dan bahan bakar dapat masuk kedalam ruang silinder secara

optimal.

3. Prinsip Kerja Motor Bensin

Menurut pendapat Hidayat (2012:14) bahwa prinsip kerja motor bensin

adalah mesin yang bekerja memanfaatkan energi dari gas panas hasil proses

pembakaran, dimana proses pembakaran berlangsung di dalam silinder mesin itu

sendiri, sehingga gas pembakaran sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja menjadi

Page 26: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

11

tenaga atau energi panas. Motor bakar piston/torak mempergunakan satu atau lebih

silinder yang memiliki satu piston dimana gerak bolak-balik atau gerak translasi

piston diubah menjadi gerak putar atau gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft).

Di dalam silinder terjadi proses pembakaran bahan bakar + udara yang akan

menghasilkan gas pembakaran bertekanan sangat tinggi. Gas pembakaran yang

dalam proses pembakaranya terjadi ledakan karena dipicu oleh percikan bunga api

dari busi dapat menggerakkan piston yang akan diteruskan oleh stang piston

(conecting rod) yang dihubungkan dengan poros engkol. Gerak translasi piston

menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya, gerak rotasi poros

engkol diubah gerak translasi oleh piston begitu seterusnya.

Menurut pendapat Hidayat (2012:14), Prinsip kerja motor bensin adalah mesin

penggerak yang memanfaatkan hasil pembakaran bahan bakar dan udara dalam

ruang silinder yang akan menimbulkan pergerakan translasi oleh piston dan akan

diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros

engkol akan diubah menjadi gerak translasi oleh piston dan seterusnya.

Menurut Jama dan Wagino (2008: 165), syarat penting yang harus dimiliki oleh

motor bensin, agar dapat bekerja dengan efisien yaitu:

1. Tekanan kompresi yang tinggi.

2. Saat pengapian yang tepat dan percikan bunga api yang kuat.

3. Perbandingan campuran bensin dan udara yang tepat.

Siklus Otto adalah siklus saya termodinamika dasr dari motor bakar dengan

pembakaran nyala (Spark ignition = SI), di Indonesia dikenal dengan nama motor

bensin. Siklus ini adalah siklus empat proses dan diplot pada koordinat P-v dan T-

s (Culp, 1979:318).

Page 27: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

12

Menurut Rahardjo (2014:15) Siklus ideal volume kostan ini adalah siklus

untuk mesin otto.Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus ledakan

(explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat cepat dan

menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba.

Gambar 2.1 Siklus udara volume konstan

Sumber : Rahardjo (2014:16)

Gambar 2.1 adalah diagarm -ν untuk siklus ideal otto. Adapun urutan

prosesnya sebagai berikut:

a. Langkah isap (0-1) merupakan proses tekanan konstan.

b. Langkah kompresi (1-2) merupakan proses adiabatis

c. Proses pembakaran volume konstan (2-3) dianggap sebagai proses pemasukan

kalor pada volume kostan.

d. Langkah kerja (3-4) merupakan proses adiabatis

e. Proses pembuangan kalor (4-1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor

pada volume konsatan

Page 28: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

13

f. Langkah buang (1-0) merupakan proses tekanan konstan, gas pembakaran

dibuang lewat katup buang

4. Sistem Induksi Udara (Air Induction System) dan Aliran Udara

Menurut Hidayat (2012:135), sistem induksi udara mengalirkan sejumlah

udara yang diperlukan untuk pembakaran. Sistem ini terdiri atas: air cleaner, air

flow meter, throttle body, dan air valve.

a. Throttle Body

Menurut Hidayat (2012:135), Throttle Body terdiri atas: throttle valve, yang

mengatur volume udara masuk selama mesin bekerja normal dan saluran bypass

yang mengalirkan udara selama mesin berputar. Throttle position sensor juga

dipasang pada throttle valve untuk mendeteksi sudut pembukaan katup throttle.

Beberapa throttle dilengkapi dengan air valve tipe wax dan dash pot yang

memungkinkan throttle valve kembali secara bertahap bila throttle valve tertutup.

Air pendingin mengalir melalui throttle body untuk mencegah lapisan es pada

musim dingin.

Gambar 2.2 Throttle body Sumber : Bonnick and Newbold (2005:105)

Page 29: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

14

b. Katup Udara

Menurut Hidayat (2012:135), Katup udara berfungsi untuk mengatur

putaran idle pada saat mesin masih dingin. Pada umumnya katup udara yang

digunakan pada sistem EFI terdapat dua tipe yaitu: tipe bi-metal dan tipe wax.

Gambar 2.3 Throttle position sensor Sumber : Bonnick and Newbold (2005:104)

c. Air Intake Chamber dan Intake Manifold

Menurut Hidayat (2012:135), Udara yang mengalir ke dalam intake

manifold terputus-putus sehingga terjadi getaran pada udara yang masuk. Getaran

tersebut akan mengakibatkan measuring plate di dalam air flow meter menjadi

vibrasi, memungkinkan pengukuran volume udara kurang akurat. Karena itu,

diperlukan air intake chamber yang mempunyai kapasitas besar untuk meredam

getaran udara.

Page 30: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

15

Gambar 2.4 Air intake manifold Sumber : Bonnick and Newbold (2005:105)

d. Aliran Udara

Helmizar (2011:26), mengatakan bahwa fluida adalah zat yang dapat

mengalir, yang terdiri dari zat cair dan gas. Fluida dapat dikatakan sebagai zat atau

bahan yang dapat mengalir.

Menurut pendapat Munson, et al (2003: 30) bahwa aliran laminar

dimodelkan sebagai partikel fluida yang mengalir secara mulus di lapisan-

lapisannya, meluncur di antara partikel yang sedikit lebih lambat atau lebih cepat

pada masing-masing sisi bersebelahan. Pada aliran laminar aliran fluida bergerak

dengan kondisi lapisan-lapisan membentuk garis alir dan tidak berpotongan satu

sama lain. Aliran transisi merupakan aliran laminar yang berubah menjadi jenis

aliran turbulen. Aliran turbulen merupakan aliran yang melibatkan gerakan-gerakan

acak dari partikel-partikel fluida. Partikel-partikel fluida bergerak secara acak dan

tidak stabil dengan kecepatan berfluktuasi yang saling interaksi.

Page 31: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

16

Sifat pokok aliran apakah merupakan aliran laminar atau turbulen

ditunjukkan oleh bilangan Reynolds.

Reynolds menemukan bahwa aliran selalu menjadi laminar, jika

kecepatan aliranya diturunkan sedemikian rupa sehingga bilangan

Reynolds lebih kecil dari 2300 (Re < 2300). Begitu pula dikatakan

aliranya turbulen, pada saat bilangan Reynolds lebih besar dari 4000

(Re > 4000). Dan jika bilangan Reynolds berada diantara 2300 dan

4000 (2300 < Re < 4000) maka aliran tersebut adalah aliran yang

berada pada daerah transisi (Zainudin, et al, 2012:76).

Gambar di bawah menunjukkan karakteristik aliran laminar, aliran transisi,

dan aliran turbulen dalam sebuah pipa.

Gambar 2.5 Bentuk aliran udara

Sumber : Munson, et al (2003:6)

Untuk menganalisis batas antara aliran laminar dan aliran turbulen bagi zat

cair yang mengalir dalam pipa dinyatakan sebagai berikut.

Re = vD

Sumber : Zainudin, et al (2012:76)

Dimana: Re = Bilangan Reynolds

v = Kecepatan fluida (m/s)

Page 32: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

17

D = Diameter pipa (m)

µ = Viskositas kinematika fluida (m2/s)

5. Turbin

Menurut (Culp, 1979:353) “Turbin adalah pesawat yang mengubah energy

mekanis yang disimpan di dalam fluida menjadi energi mekanis rotasional.”

Turbin gas adalah sebuah mesin panas pembakaran dalam, proses

kerjanya seperti motor bakar yaitu udara atmosfer dihisap masuk

kompresor dan dikompresi, kemudian udara mampat masuk ruang

bakar dan dipakai untu proses pembakaran, sehingga diperoleh suatu

energi panas yang besar, energi panas tersebut diekspansikan pada

turbin dan menghasilkan energi mekanik pada poros, sisa gas

pembakaran yang keluar turbin menjadi energi dorong (turbin gas

pesawat terbang). Jadi, jelas bahwa turbin gas adalah mesin yang bisa

mengubah energi panas menjadi energi mekanik atau dorong.

(Rahardjo, 2014:29)

Gambar 2.6 Aliran-datang pada sudu

Sumber : Streer dan Wyle (1985: 367)

Berdasarkan gambar diatas menunjukan bahwa aliran datang pada sudu (α)

aliran menyinggung sudu (b) perpisahan aliran,atau kejutan, dengan kecepatan-

relatif yang tidak menyinggung tepi-depan (Streer dan Wyle, 1985: 367).

Page 33: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

18

6. Turbo

Mesin-mesin turbo melakukan kerja terhadap fluida atau menarik kerja dari

fluida secara terus menerus dengan membuat fluida mengalir melalui sederetan

sudu bergerak (dan mungkin sudu tetap) (Streeter and Wyle, 1991:366).

Menurut (Culp, 1979:332) Mesin turbojet, dimana sebagian proses ekspansi

terjadi di nosel untuk membuat daya dorongan (thrust), harus beroprasi dengan

proses operasi terbuka.

Berdasarkan kutipan di atas dapat dijelaskan bahwa turbo adalah suatu

sistem penambah jumlah udara masuk yang memanfaatkan deretan sudu bergerak

dan tetap yang merubah aliran udara linear menjadi aliran udara turbulen

mengakibatkan molekul udara masuk menjadi lebih padat. Gerak putar sudu dengan

memanfaatkan tenaga dorongan dari gas buang atau tenaga mesin dan mungkin

secara elektronik.

Streeter dan Wyle (1985:367) berpendapat bahwa mesin turbo dapat bekerja

secara efiesien, adalah penting bahwa fluida mengalir pada sudu-sudu bergerak

dengan gangguan yang sekecil-kecilnya, yakni secara tangensial. Bila kecepatan

relatif tidak menyinggung sudu di laluan-masuk, maka dapat terjadi perpisahan.

Kerugian cenderung cepat meningkat terhadap (kurang lebih sebanding dengan

kuadrat) sudut dari garis-singgung dan memperburuk efisiensi mesin secara drastis.

Berdasarkan kuripan di atas dapat dijelaskan bahwa mesin turbo dapat

bekerja secara efisien jika fluida (dalam hal ini udara) mengalir pada sudu-sudu

mengalir dengan hambatan yang sekecil mungkin. Bila kecepatan udara yang

masuk tidak melalui lengkungan sudu, maka akan terjadi pemecahan arah aliran

Page 34: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

19

udara masuk. Kerugian bagi mesin adalah dapat memperburuk kerja atau efisiensi

kerja mesin itu sendiri.

Menurut Streeter dan Wyle (1985: 367) Dalam hal turbin dikehendaki agar

fluida meninggalkan kaskada tanpa momen momentum. Ungkapan lama dalam

rancang-bangun turbin adalah “buatlah fluida masuk tanpa kejutan dan pergi tanpa

kecepatan.

Streeter dan Wyle (1985 :367) mengatakan bahwa dalam teori mesin-mesin

turbo, gesekan diabaikan, dan fluida diasumsikan terpandu secara sempurna melalui

mesin, yaitu sejumlah takhingga sudu-sudu tipis, sehingga kecepatan relatif fluida

selalu menyinggung sudu.

7. Prestasi Mesin

Menurut Rahardjo (2014: 23) menyatakan bahwa Proses perubahan energi

dari mulai proses pembakaran sampai menghasilkan daya pada poros motor bakar

melewati beberapa tahapan dan tidak mungkin perubahan energinya 100%.

Efisiensi kerja motor tidak dapat dimanfaatkan secara sepenuhnya,

sebagaimana yang disampaikan oleh Hidayat (2012: 27) sebagai berikut :

pengubahan energi panas yang dihasilkan oleh motor bakar piston

menjadi tenaga mekanis menghasilkan tekanan yang digunakan

untukmendorong piston dalam melakukan pengembangan gas

pembakaran/ekspansi. Dalam kenyataannya energi panas yang

dihasilkan hanya sebagian saja yang menjadi tenaga mekanis, hal ini

disebabkan banyaknya faktor kerugian-kerugian antara lain proses

pembakaran tidak sempurna, pembuangan gas sisa pembakaran, dan

gesekan mekanik (Hidayat, 2012: 27).

Berdasarkan kutipan di atas dapat dijelaskan bahwa Pada motor bakar

selama proses pembakaran mulai dari proses pembakaran campuran udara dan

bahan bakar sampai menghasilkan daya pada motor melewati banyak tahapan dan

Page 35: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

20

tidak mungkin perubahan energi dapat dimanfaatkan secara 100%, dikarenakan

banyak faktor yang menyebabkan kerugian antara lain proses pembakaran yang

tidak sempurna, pembuangan gas sisa pembakaran, dan gesekan mekanik.

Pada motor bakar kemampuan mesin motor bakar untuk merubah energi

yang masuk yaitu bahan bakar sehingga menghasilkan daya berguna disebut

kemampuan mesin atau prestasi mesin (Rahardjo, 2014: 23).

Gambar 2.7 Keseimbangan energi pada motor bakar

Sumber : Rahardjo (2014:23)

Gambar tersebut menunjukan bahwa perubahan dari energy panas menjadi

energy mekanis yang dihasilkan selama proses pembakaran pada motor bakar tidak

dapat dimangaatkan sepenuhnya. Dari 100% bahan bakar, daya yang dapat

digunakan sebagai tenaga penggerak motor hanya sebesar 25% saja, sebagian

lainya terbuang bersama gas buang, pendingin, dan gesekan yang terjadi selama

proses atau siklus kerja motor bakar.

a. Torsi

Gaya tekan putar pada bagian yang berputar disebut torsi (Jama dan

Wagino, 2008: 23). Menurut Kristanto (2015: 20) Torsi dan daya adalah ukuran

Page 36: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

21

yang menggambarkan output kinerja dari motor pembakaran dalam. Torsi adalah

ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi adalah suatu energi

(Rahardjo, 2014: 23). Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan

untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya.

Adapun rumus untuk menghitung torsi adalah:

T =F x b

Sumber : Heywood (1988: 46)

dengan T = Torsi benda berputar (N.m)

F = adalah gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N)

b = adalah jarak benda ke pusat rotasi (m)

b. Daya

Jumlah energi yang dihasilkan mesin setiap waktunya adalah yang disebut

daya mesin (Rahardjo, 2014: 24). Satuan daya adalah adalah hp (horse power).

Daya pada sepeda motor dapat diukur dengan menggunakan alat dinamometer,

sehingga untuk mengetahui daya poros dapat digunakan rumus:

Sumber : Heywood (1988: 46)

Dimana : T = Torque (N.m)

N = Number of revolutions per second (rev/min)

P = Power (kW)

Daya yang dihasilkan motor dibedakan menjadi daya indikator dan daya

efektif (daya poros). Daya indikator adalah merupakan sumber tenaga persatuan

waktu operasi mesin untuk mengatasi semua beban mesin (Rahardjo, 2014:25).

Daya indikator sebagian digunakan untuk mengatasi gesekan mekanik dan

Page 37: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

22

menggerakkan komponen mesin yang lain. Jadi daya indikator merupakan daya

yang dihasilkan sebelum terjadi kerugian gesekan mekanik di dalam mesin. Daya

efektif merupakan daya yang digunakan sebagai penggerak, daya efektif inilah yang

merupakan daya berguna karena untuk menggerakkan beban. Daya efektif (daya

poros) dapat dirumuskan secara spesifik sebagai berikut :

Ne = Ni – (Ng + Na)

Sumber : Rahardjo (2008:25)

Dimana : Ne = daya efektif (HP)

Ni = Daya indikator (Hp)

Ng = Kerugian daya gesek (HP)

Na = Kerugian daya komponen lain (HP)

8. Efisiensi Mesin

Efisiensi mesin menggambarkan tingkat efektifitas mesin bekerja

(Rahardjo, 2014: 25). Rasio kerja yang dihasilkan per siklus terhadap sejumlah

energy bahan bakar yang disediakan per siklus yang dapat dilepas dalam proses

pembakaran biasanya digunakan untuk menyatakan ukuran efisiensi motor

(Kristanto, 2015: 27).

Menurut Doloksaribu (2014: 59) “Segala reaksi kimia yang diikuti oleh

terjadinya sinar dan panas disebut pembakaran, atau persenyawaan (reaksi) bahan-

bahan dengan oksigen”. Untuk “mekanisme pembakaran sangat dipengaruhi oleh

keadaan intermedict (pertengahan) dari keseluruhan proses pembakaran dimana

atom-atom dari komponen yang dapat terbakar bereaksi dengan oksigen dan

membentuk produk berupa gas”. Menurut Kristanto, (2015: 61) pembakaran

adalah reaksi kimia dimana elemen tertentu dari bahan bakar bergabung dengan

Page 38: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

23

oksigen dan melepaskan sejumlah besar energi yang menyebabkan peningkatan

suhu gas, dalam pembakaran, oksigen merupakan komponen reaktif dari udara.

Pembakaran stoikiometri yaitu pembakaran sempurna, dimana proses

pembakaran yang melalui reaksi kimia bahan bakar (hidrokarbon) dengan

pengoksidasinya (udara dan oksigen) yang disebut reaktan yang mengalami proses

kimia sambil melepaskan panas untuk membentuk produk pembakaran. Beberapa

hal yang mempengaruhi kemampuan mesin, antara lain volume silinder,

perbandingan kompresi, efisiensi volumetrik, pemasukan campuran udara dan

bahan bakar dan efisiensi daya motor. Sedangkan faktor yang menentukan

besarnya tenaga pada sebuah mesin ada tiga yaitu, pertama, efisiensi mesin adalah

seberapa dorongan pada piston yang dihasilkan oleh gaya putaran roda penerus,

kedua, efisiensi thermal (panas) yaitu seberapa banyak bahan bakar yang harus

dibakar/dipanaskan dalam silinder untuk mendorong piston menuju TMB secara

efisien, ketiga efisiensi volumetrik yaitu membuat saluran/ukuran yang tepat untuk

memompa gas secara optimal. (Hidayat, 2012: 23).

Pembakaran yang tidak sempurna terjadi apabila bahan bakar terbakar

terlebih dahulu sebelum saat yang ditentukan. Pembakaran tidak normal ini

menimbulkan ledakan yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara

ketukan (knocking noise) yang memungkinkan timbulnya gangguan pada proses

pembakaran pada motor bensin. Boenarto (1994: 98) menyatakan detonasi terjadi

apabila bahan bakar terbakar sebelum penyalaan percikan api dari busi karena

tekanan dan temperatur pada mesin yang sangat tinggi, sehingga menjadikan suhu

di ruang bakar ikut naik dan membuat bahan bakar mudah sekali untuk terbakar.

Page 39: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

24

Detonasi yang berulang-ulang dalam jangka waktu yang panjang dapat

mengakibatkan kerusakan pada komponen mesin sepeda motor.

Pudjanarsa dan Nursuhud (2008: 59) Tahap pembakaran dalam motor

bensin secara teoritis ditunjukkan dalam gambar diagram pembakaran teoritis di

bawah, tetapi proses aktualnya berbeda. Pembakaran dapat dibayangkan sebagai

perkembangan dalam dua tahap. Tahap Pertama, pertumbuhan dan perkembangan

dari penjalaran sendiri nukleus api, disebut kelambatan pembakaran atau

fasapersiapan, kemudian menyebarnya api keseluruh ruang bakar seperti pada

gambar di bawah. Tahap yang kedua adalah mekanikal, murni dan sederhana. Titik

awal tahap kedua adalah terjadinya kenaikan tekanan yang dapat dilihat pada

diagram indikator, yaitu titik di mana garis pembakaran terpisah dari garis

kompresi. Berdasarkan gambar tahap pembakaran mesin dalam SI, titik A

menunjukkan penyalaan busi (28o sebelum TMA), titik B dimana kenaikan tekanan

dapat dideteksi (80 sebelum TMA), dan C kenaikan tekanan tertinggi yang dapat

dicapai. Dengan demikian AB mewakili tahap pertama dan BC tahap kedua.

Meskipun titik C menandai selesainya perjalanan api, bukan berarti semua panas

bahan bakar telah dibebaskan. Beberapa reaksi kimia yang umumnya disebut after

hurning, berlanjut pada langkah kompresi.

Page 40: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

25

Gambar 2.8 Diagram p-ɵ teoritis

(sumber Nursuhud dan Pudjanarsa, 2008)

Gambar 2.9 Tahap pembakaran dalam mesin SI

(sumber Pudjanarsa dan Nursuhud, 2008)

Menurut Kristanto (2015: 166) proses pembakaran pada motor bensin

berlangsung dalam tiga fase atau periode, yaitu :

1) Periode penundaan

2) Periode tekanan dengan cepat

3) Periode setelah pembakaran.

(1) Periode Penundaan

Page 41: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

26

Pertama, periode penundaan atau disebut juga periode pengapian dan

pengembangan nyala api lebih awal. Periode ini merupakan fase pertama yang

meliputi periode mulai dari saat percikan api tegangan tinggi lewat di antara

elektroda busi (yang kemudian menyalakan uap udara-bahan bakar di sekitar

elektroda) sampai saat mulai terbentuknya nyala api untuk melepaskan energi kalor

fraksi uap bahan bakar yang terbakar.

Kedua, periode Kenaikan Tekanan Dengan Cepat Periode ini dikenal

sebagai periode perambatan nyala api, merupakan fase kedua yaitu waktu antara

permulaanmedan nyala api dan dimulainya kenaikan tekanan di atas tekanan

kompresi normal ke satu titik pada saat medan nyala api yang tidak nyata telah

menyebar ke dinding silinder dan tekanan silinder telah mencapai nilai puncaknya.

Ketiga, periode Setelah Pembakaran atau Penghentian Pembakaran Setelah

medan nyala api mencapai dinding silinder, masih terdapat sekitar 25% muatan

yang belum dengan sepenuhnya terbakar. Pada tahapan ini sisa oksigen di dalam

muatan menjadi lebih sulit untuk bereaksi dengan uap bensin sedemikian hingga

laju pembakaran melambat. Kondisi ini dikenal sebagai periode setelah

pembakaran.

Konsep efisiensi kerja mesin dan kondisi efektifitas mesin dapat dipahami,

sebagaimana yang disampaikan oleh Rahardjo (2014: 25) sebagai berikut :

Konsep efisiensi menjelaskan bahwa perbandingan antar energi

berguna dengan energi yang masuk secara alamiah tidak pernah

mencapai 100%. Pada motor bakar ada beberapa definisi dari efisiensi

yang menggambarkan kondisi efektifitas mesin bekerja, yaitu : (1)

Efisiensi termal (2) Efisiensi termal indicator (3) Efisiensi termal

efektif (4) Efisiensi mekanik (Rahardjo, 2014: 25).

Page 42: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

27

a. Efisiensi Termal

Efisiensi termal adalah konsep dasar dari efisiensi siklus ideal yang

didefinisikan perbandingan antara energi yang berguna dengan energi yang masuk

(Rahardjo, 2014: 25). Efisiensi termal dapat dinyatakan sebagai efisiensi termal

indikasi atau efisiensi termal pengereman, tergantung daya indikasi atau daya

pengereman yang digunakan dalam persamaan (Kristanto, 2015: 27). Energi

berguna adalah pengurangan antara energi masuk dengan energi terbuang. Jadi

efisiensi termal dirumuskan dengan persamaan :

Sumber : Rahardjo (2014:26)

b. Efisiensi Termal Indikator

Efisiensi termal indikator adalah efisiesi termal dari siklus aktual diagram

indicator (Rahardjo, 2014: 26). Efisiensi termal indicator dapat dirumuskan sebagai

berikut :

Sumber : Rahardjo (2014: 26)

c. Efisiensi Termal Efektif

Efisiensi termal efektif adalah perbandingan daya poros atau daya efektif

dengan laju kalor masuknya. Perumusannya adalah sebagai berikut :

Page 43: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

28

Sumber : Rahardjo (2014: 26)

d. Efisiensi Mekanik

Efisiensi mekanis adalah perbandingan antara daya poros dengan daya

indikator (Rahardjo, 2014: 26). Efisiensi mekanik dapat dirumuskan sebagai

berikut:

Sumber : Rahardjo (2014: 26)

e. Efisiensi Volumetrik

Menurut Kristanto (2015: 28) Besarnya daya dan kinerja yang dapat

diperoleh motor tergantung pada jumlah maksimum udara di dalam silinder

sepanjang tiap siklus. Lebih banyak udara berarti lebih banyak bahan bakar yang

terbakar dan lebih banyak energi yang dapat dikonversikan ke keluaran daya.

Menurut Kristanto (2015: 28) parameter yang digunakan untuk mengukur

efektivitas suatu kerja proses hisap pada motor adalah efisiensi volumetrik.

Efisiensi volumetrik dapat dirumuskan sebagai berikut :

Sumber : Kristanto (2015: 28)

Dimana : = Massa udara masuk ke dalam motor (atau silinder) untuk

satu siklus

Page 44: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

29

= Aliran udara masuk ke dalam motor dalam keadaan stedi

= Kerapatan udara yang dievaluasi pada kondisi atmosfer

= Volumen langkah

= Kecepatan motor

= Jumlah putaran per siklus

= 2 kali untuk motor empat langkah

9. Dynamometer

Dynamometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur torsi dan

daya dari suatu mesin kendaraan bermotor. Prinsip kerja dari alat ini adalah dengan

memberi beban yang berlawanan terhadap arah putaran sampai putaran mendekati

0 rpm (Rahardjo, 2014: 24).

Dynamometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur torsi mesin,

sebagaimana yang disampaikan oleh Heywood (1988: 45) sebagai berikut :

Engine torque is normally measured with a dynamometer.' The engine

is clamped on a test bed and the shaft is connected to the dynamometer

rotor. The rotor is coupled electromagnetically, hydraulically, or by

mechanical friction to a stator, which is supported in low friction

bearings. The stator is balanced with the rotor stationary. The torque

exerted on the stator with the rotor turning is measured by balancing the

stator with weights, springs, or pneumatic means (Heywood, 1988:45).

Dynamometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur torsi mesin,

sebagaimana yang disampaikan oleh Heywood (1988: 45) sebagai berikut :

Torsi mesin biasanya diukur dengan dinamometer. ' mesin dijepit pada

test bed dan poros terhubung ke rotor dynamometer. rotor digabungkan

elektromagnetik, hidrolik, atau oleh gesekan mekanis ke stator, yang

didukung dalam bantalan gesekan rendah. stator yang seimbang dengan

stasioner rotor. Torsi diberikan pada stator dengan balik rotor diukur

dengan menyeimbangkan stator dengan bobot, mata air, atau cara

pneumatic (Heywood, 1988:45).

Page 45: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

30

Gambar 2.10 Prinsip dasar dynamometer

Sumber : Rahardjo (2014:24)

10. Emisi Gas Buang

Dari setiap proses pembakaran selalu dihasilkan produk pembakaran yang

disebut emisi buang (Kristanto, 2015: 197). Emisi gas ini mencemari lingkungan

dan memberikan kontribusi terhadap pencemaran udara. Empat produk emisi utama

pada motor pembakaran dalam adalah hidrokarbon (HC), karbon monoksida (CO),

Oksida Nitrogen (NO), dan partikulat padat.

Menurut Soenarta dan Furuhama (2002: 92) pembakaran di dalam motor

baik atau buruk dapat ditentukan dari warna gas buangnya. Berdasar pada unsur-

unsur yang terkandung pada gas asap, dapat diklasifikasikan sebagai berikut

(Supraptono, 2004: 57): (1) Gas CO2 dan C akan menunjukkan warna asap yang

hitam, karena terlalu banyak karbon sebagai kemungkinan bahan bakar terbakar

tidak sempurna yang terjadi pada saat penambahan kecepatan dan daya pada mesin

kendaraan, ini disebut akselerasi, (2) Untuk gas H2O dan H2 akan menyebabkan

warna asap yang keputih-putihan, karena pada bahan bakar mengandung air, dan

(3) Gas asap yang banyak mengandung campuran H2O, H2, dan CH4 yang cukup

Page 46: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

31

besar dengan CO2 dan C akan menunjukkan warna abu-abu, hal ini terbukti adanya

oli yang ikut terbakar.

a. Hidrokabon (HC)

Pembentukan dari gas Hidrokarbon (HC) dapat kita pahami, sebagaimana

yang disampaikan oleh Sher (1998: 123) sebagai berikut :

Unburned hydrocarbons (HC), unlike CO and NO, result from multiple

processes in which fuel escapes the main combustion event during

flame passage. As will be discussed in greater detail in the following

sections, these processes include flame quenching near cold walls and

within narrow gaps on the surfaces of the combustion chamber,

absorption of fuel on layers such as lubricating oils and combustion

chamber deposits, and the presence of liquid fuel, particularly during

cold start. A large fraction of the hydrocarbons escaping combustion

through one of these processes reenters the combustion chamber during

the cycle, mixes with the burned gases, and is partially or completely

oxidized before the exhaust gases leave the system. The so-called

engine-out hydrocarbon emissions (i.e., emissions before catalytic

converter treatment) are composed of the original fuel compounds, as

well as partially oxidized hydrocarbons not originally present in the fuel

(Sher, 1998: 123).

Pembentukan dari gas Hidrokarbon (HC) dapat kita pahami, sebagaimana

yang disampaikan oleh Sher (1998: 123) sebagai berikut :

hidrokarbon tidak terbakar (HC), tidak seperti CO dan NO, hasil dari

beberapa proses di mana bahan bakar lolos acara pembakaran utama

selama perjalanan api. Seperti yang akan dibahas secara lebih rinci di

bagian berikut, proses ini meliputi pendinginan api di dekat dinding

dingin dan dalam celah sempit di permukaan ruang bakar, penyerapan

bahan bakar pada lapisan seperti minyak pelumas dan ruang deposit,

dan kehadiran bahan bakar cair, khususnya selama mulai dingin.

Sebuah fraksi besar dari hidrokarbon melarikan diri pembakaran

melalui salah satu proses ini reenters ruang bakar selama siklus,

bercampur dengan gas terbakar, dan sebagian atau seluruhnya

teroksidasi sebelum gas buang meninggalkan sistem. emisi hidrokarbon

mesin-out yang disebut (yaitu, emisi sebelum perawatan catalytic

converter) terdiri dari senyawa bahan bakar asli, serta hidrokarbon

teroksidasi sebagian tidak awalnya hadir dalam bahan bakar (Sher,

1998: 123).

Page 47: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

32

Beberapa hidrokarbon diketahui bersifat karsinogen yang menyebabkan

penyakit kanker. Disamping itu, beberapa produk hidrokarbon cenderung

megakibatkan iritasi mata dan selaput mukosa tenggorokan. Gas buang hasil

pembakaran motor bensin mengandung sampai 6000 ppm komponen hidrokarbon,

dan sekitar 40% diantaranya adalah komponen bahan bakar bensin yang tidak

terbakar (Kristanto, 2015: 198).

b. Karbon Monoksida (CO)

Karbon monoksida (CO) dihasilkan oleh bahan bakar yang tidak dapat

beroksidasi secara sempurna menjadi karbondioksida, sebagaimana yang

disampaikan oleh Sher (1998: 123) sebagai berikut :

Carbon monoxide (CO) results from the incomplete oxidation of the

fuel to carbon dioxide. Carbon monoxide formation increases steeply

with decreasing air-fuel ratio, as not enough oxygen is available to

completely oxidize the mixture. Excursions into fuel-rich operation

during cold start and transients are responsible for the bulk of carbon

monoxide emissions in modem engines (Sher, 1998: 123).

Karbon monoksida (CO) dihasilkan oleh bahan bakar yang tidak dapat

beroksidasi secara sempurna menjadi karbondioksida, sebagaimana yang

disampaikan oleh Sher (1998: 123) sebagai berikut :

Karbon monoksida (CO) hasil dari oksidasi yang tidak lengkap dari

bahan bakar menjadi karbon dioksida. pembentukan karbon monoksida

meningkat tajam dengan menurunnya rasio udara-bahan bakar, oksigen

yang tidak cukup tersedia untuk sepenuhnya mengoksidasi campuran.

Kunjungan ke operasi yang kaya bahan bakar selama start dingin dan

transien bertanggung jawab untuk sebagian besar emisi karbon

monoksida di mesin modem (Sher, 1998: 123).

karbon monoksida (CO) merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau,

dan beracun ketika dihisap. Emisi karbon monoksida (CO) pada motor pembakaran

dalam dikendalikan terutama oleh rasio udara dan bahan bakar. Emisi karbon

monoksida (CO) banyak dihasilkan ketika motor bekerja pada campuran kaya, yaitu

Page 48: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

33

ketika oksigen yang tersedia tidak cukup untuk mengubah seluruh karbon menjadi

karbon dioksida (CO2).

B. Kajian Penelitian Yang Relevan

Dari beragam penelitian yang telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya

dengan bahan yang sama ataupun berbeda antara lain :

1. Penelitian yang dilakukan oleh Suliyono dan Marsudi, (2013) dengan judul

Pengaruh Penggunaan Turbo Cyclone dan Busi Iridium Terhadap Emisi Gas

Buang pada Motor Bensin 4 Tak. Menyimpilkan bahwa penurunan emisi HC

terrendah sebesar 55,04% dengan menggunakan turbo cyclone. Sedangkan

penurunan emisi HC terendah sebesar 57,98% dengan menggunakan busi

iridium. Serta penurunan emisi HC terendah sebesar 49,93% dengan

menggunakan turbo cyclone dan busi iridium.

2. Penelitian yang dilakaukan oleh Khoir dan Marsudi, (2014) dengan judul

Pengaruh Penggunaan Turbo Cyclone Dan Busi Iridium Terhadap Performa

Sepeda Motor Honda Supra X 125 Cc Tahun Perakitan 2011. Menyimpulkan

bahwa peningkatan torsi terbesar terjadi pada putaran 8000 rpm dengan

menggunakan turbo cyclone dan busi iridium sebesar 20%. Peningkatan daya

efektif terbesar terjadi pada putaran 8000 rpm dengan menggunakan turbo

cyclone dan busi iridium sebesar 23,54%.

3. Penelitian yang dilakukan oleh Muchammad, (2007) dengan judul Simulasi

Efek Turbo Cyclone Terhadap Karakteristik Aliran Udara Pada Saluran Udara

Sepeda Motor 4 Tak 100 Cc Menggunakan Computational Fluid Dynamics.

Menyimpulkan bahwa Penambahan turbo cyclone pada saluran udara dapat

mengubah karakteristik aliran udara, dalam hal ini yaitu terjadinya pressure

Page 49: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

34

drop dan naiknya intensitas turbulensi outlet. Besarnya pressure drop dan

intensitas turbulensi sangat dipengaruhi oleh bentuk sudu. Dalam hal ini

semakin besar sudut kemiringan sudu akan semakin besar pula pressure drop

dan intensitas turbulensinya. Bentuk sudu tidak berlubang juga memiliki

pressure drop dan intensitas turbulensi yang lebih besar dibanding model

dengan turbo cyclone yang sudunya berlubang.

C. Kerangka Pikir Penelitian

Performa motor dan emisi gas buang banyak dipengaruhi oleh berbagai

faktor, salah satunya adalah proses pembakaran campuran antara udara dan bahan

bakar didalam ruang bakar. Proses pembakaran yang kurang sempurna akan

mengakibatkan penurunan performa kendaraan dan komsumsi bahan bakar menjadi

boros. Salah satunya adalah campuran antara udara dan bahan bakar yang tidak

homogen, sehingga menyebabkan sebagian campuran udara dan bahan bakar tidak

ikut terbakar dengan sempurna.

Proses pembakaran yang tidak sempurna akan mengakibatkan sisa

campuran udara dan bahan bakar yang tidak terbakar untuk keluar ke udara luar

bersama gas buang. Hal ini tentunya akan mempengaruhi konsentrasi gas beracun

sperti Karbon monoksida (CO), Hydrogen monoksida (HC) dan Nitrogen oksida

(NO) yang ada dalam gas buang kendaraan bermotor. Jika kandungan gas yang

terdapat pada gas buang sisa pembakaran kendaraan bermotor melampaui ambang

batar, maka dapat mencemari lingkungan.

Untuk mendapatkan performa yang baik dan emisi gas buang yang ramah

lingkungan, tentu banyak hal yang harus dilakukan. Salah satunya dengan

Page 50: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

35

meningkatkan proses pembakaran pada motor bakar, sehingga campuran udara dan

bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar dapat terbakar seluruhnya. Untuk

meningkatkan proses pembakaran pada motor bensin, dapat dilakukan dengan cara

membuat pusaran udara yang masuk ke ruang bakar agar campuran udara dan bahan

bakar lebih homogen. Udara yang memusar akan membuat tekanan pada tuang

bakar sehingga mempercepat proses perambatan panas dan mempercepat

pembakaran.

Untuk menciptakan pusaran udara yang masuk tentunya harus ada sedikit

perubahan yang dilakukan pada sistem induksi udara, salah satunya dengan

membuat sudu-sudu tetap dengan sudut kemiringan tertentu yang dipasang pada

saluran masuk. Sudu-sudu ini berfungsi untuk merubah aliran udara laminar

menjadi aliran turbulen (turbulensi), sehingga aliran udara yang melewati sudu-

sudu tersebut akan saling berpotongan. Pada aliran udara turbulen memiliki

beberapa sifat yaitu, susunan molekul pada udara tersebut lebih rapat, memiliki

tekanan, perambatan panas yang lebih baik.

Fixed air cyclone adalah sudu-sudu yang besifat tetap yang dipasang pada

sistem induksi udara atau saluran masuk, dengan tujuan untuk meningkatkan

homogenitas campuran udara dan bahan bakar sehingga proses pembakaran akan

lebih optimal. Maka diduga penggunaan fixed air cyclone dengan variasi jumlah

sudu akan meningkatkan tenaga yang dihasilkan dan dapat menurunkan kadar emisi

gas buang sepeda motor.

Page 51: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

36

D. Hipotesis Atau Pertanyaan Penelitian

Berdasarkan kerangka berpikir rmaka diambil hipotesis penelitian sebagai

berikut :

1. Ada perbedaan daya yang dihasilkan oleh sepeda motor yang menggunakan

variasi jumlah sudu fixed air cyclone.

2. Ada perbedaan torsi yang dihasilkan oleh sepeda motor yang menggunakan

variasi jumlah sudu fixed air cyclone.

3. Ada perbedaan emisi gas CO yang dihasilkan oleh sepeda motor yang

menggunakan variasi jumlah sudu fixed air cyclone.

4. Ada perbedaan emisi gas HC yang dihasilkan oleh sepeda motor yang

menggunakan variasi jumlah sudu fixed air cyclone.

Page 52: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

81

BAB V

PENUTUP

A. Simpulan

Penelitian pada sepeda motor honda vario 125 cc standart (tanpa

menggunakan fixed air cyclone) dengan variasi jumlah sudu fixed air cyclone 3

sudu, fixed air cyclone 5 sudu dan fixed air cyclone 7 sudu yang menggunakan

bahan bakar pertamax telah dilakukan dan telah mendapatkan hasil, sehingga dapat

disimpulkan bahwa:

1. Ada pengaruh daya mesin yang menggunakan fixed air cyclone 5 sudu

mengalami peningkatan daya mesin pada putaran mesin 7500 rpm dengan daya

sebesar 6,56216 kW.

2. Ada pengaruh torsi mesin yang menggunakan fixed air cyclone 5 sudu

mengalami peningkatan torsi mesin pada putaran mesin 1500 rpm dengan torsi

sebesar 25,53 Nm.

3. Ada pengaruh emisi gas karbon monoksida (CO) mesin yang menggunakan fixed air

cyclone 3 sudu mengalami penurunan gas CO pada setiap variasi putaran mesin

sebesar 19% atau 0,023333% Vol, dengan kadar CO terendah sebesar 0,1% Vol.

4. Ada pengaruh emisi gas hidro karbon (HC) mesin yang menggunakan fixed air

cyclone 7 sudu mengalami penurunan gas HC pada setiap variasi putaran mesin

sebesar 43% atau 75, 333 ppmVol, dengan kadar HC terendah sebesar 101,6666667

ppmVol.

B. Saran

1. Gunakan fixed air cyclone 5 sudu agar dapat meningkatkat performa mesin

dan dapat menurunkan emisi gas buang kendaraan.

Page 53: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

82

2. Penelitian lebih lanjut diharapkan menggunakan sepeda motor yang masih

memiliki performa maksimal, sehingga diharapkan mendapat hasil yang

maksimal.

3. Perlu dilkukan penelitian yang lebih lanjut mengenai bentuk sudu fixed air

cyclone terhadap performa dan emisi gas buang mesin.

4. Perlu dilakukan penelitian yang lebih lanjut mengenai pengaruh penggunaan

jumlah sudu fixed air cyclone terhadap konsumsi bahan bakar yang

menggunakan bahan bakar premium, pertalite, pertamax, pertamax plus dan

pertamax turbo.

Page 54: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

83

DAFTAR PUSTAKA

Bonnick, A dan Newbold, D. 2011. A Practical Approach to Motor Vehicle Engineering and Maintenance (Third Edition). Amsterdam: Elsevier Ltd

Culp, A. W. Jr. 1979. Prinsip Prinsip Konversi Energi. Translated by Sitompul,

Darwin. 1996. Jakarta: Erlangga

Helmizar. 2011. Studi Eksperimental Tentang Head Loss Pada Aliran Fluida Yang

Melalui Elbow 90°. Jurnal Teknik Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Bengkulu. Volume 5 No. 2 Hal, 26-31

Heywood, J. B. 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals. United States of

America: McGraw-Hill

Hidayat, W. 2012. Motor Bensin Modern. Jakarta: PT Rineka Cipta.

Jama, J dan Wagino. 2008. Teknik Sepeda Motor (Jilid 2). Jakarta: Departemen

Pendidikan Nasional

Khoir, M dan Marsudi. 2014. Pengaruh Penggunaan Turbo Cyclone dan Busi

Iridium Terhadap Performa Sepeda Motor Honda Supra X 125 Cc Tahun

Perakitan 2011. Jurnal Teknik Mesin Universitas Negeri Surabaya. Volume

2 No.2 Hal, 79-88

Kristanto,P. 2015.Motor Bakar Torak. Yogyakarta: ANDI.

Muchammad. 2007. Simulasi Efek Turbo Cyclone Terhadap Karakteristik Aliran

Udara Pada Saluran Udara Sepeda Motor 4 Tak 100 Cc Menggunakan

Computational Fluid Dynamics. Jurnal Teknik Mesin UNDIP. Volume 9

No.1 Hal, 6-16

Munson, B.R. et al. 2003. Mekanika Fluida jilid 2 (edidi keempat). Translated by

Harinaldi dan Budiarso. 2005. Jakarta: Erlangga

Pudjanarsa, A. dan Nursuhud, D. 2008. Mesin konversi energi. Yogyakarta: ANDI.

Rahardjo, W. D. 2014. Mesin Konversi Energi. Buku Ajar. Jurusan Teknik Mesin

UNNES : Semarang

Page 55: PENGARUH JUMLAH SUDU FIXED AIR CYCLONE TERHADAP …lib.unnes.ac.id/30979/1/5202413011.pdf · Anak-anak kontrakan yang selalu membuat bahagia . v ABSTRAK Supriyono, Ahmad. 2017. Pengaruh

84

Sher, E. 1998. Handbook of air pollution from internal combustion engines : pollutant formation and control. United States of America: Academic Press

Soenarta, N. dan Furuhama, S. 2002. Motor Serba Guna ( Edisi 3). Jakarta: PT.

Perca

Streeter, V. L dan Wyle, E. 1985. Mekanika Fluida (Jilid 2). Terjemahan dari

Bahasa Inggris Oleh Prijono, Arko. 1991. United States of America:

McGraw-Hill

Suliyono dan Marsudi. 2013. Pengaruh Penggunaan Turbo Cyclone dan Busi

Iridium Terhadap Emisi Gas Buang pada Motor Bensin 4 Tak. Jurnal Teknik Mesin Universitas Negeri Surabaya. Volume 2 No.2 Hal, 27-35

Supraptono. 2004. Bahan Bakar dan Pelumas. Semarang: Universitas Negeri

Semarang

Sutiman. 2011. Sistem Pengapian Elektronik. Yogyakarta: PT Citra Aji Parama.

Zainudin. Et al. 2012. Analisa Pengaruh Variasi Sudut Sambungan Belokan

Terhadap Head Losses Aliran Pipa. Jurnal Teknik Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram. Volume 2 No. 2 Hal, 75-83