UNJUK KERJA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH SATU SILINDER

MENGGUNAKAN TORAK JENIS FLAT DIBANDING MENGGUNAKAN TORAK JENIS

DOME

PERFORMANCE MOTOR GASOLINE USE FOUR STEP ONE CYLINDER PISTON TYPE

FLAT IN COMPARE TO USE WITH TYPE PISTON DOME

Andreas Galih Dimaranggono dan Dwiko Prasetio

dwikoprasetio@ymail.com

Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang

ABSTRAK Tipe torak pada motor bakar antara lain; torak flat, torak dome, torak bathtub, dan torak

deflector. Torak dome memiliki bentuk kepala torak menonjol yang mengurangi volume ruang bakar dan meningkatkan perbandingan kompresi. Penelitian ini bertujuan mengetahui besaran unjuk kerja motor bakar yang menggunakan torak flat dibanding torak dome. Metode penelitian menggunakan eksperimen di laboratorium dengan obyek penelitian torak flat standar pabrik dan torak dome merek Izumi. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan daya dan torsi motor bakar yang menggunakan torak dome dengan persentase peningkatan daya maksimum sebesar 0,9 kW (16,9 %) dan torsi maksimum sebesar 0,74 Nm (13,43 %), serta pemakaian bahan bakar menurun sebesar 0,01 ml/detik (9,4 %) pada putaran mesin 1500 rpm hingga 4000 rpm.

Kata kunci : torak, eksperimen laboratorium, unjuk kerja mesin sepeda motor.

ABSTRACTPiston type on motor fuel, among others; flat piston, piston dome, piston bathtub, and

piston deflector. Piston dome has a protruding piston head shape that reduces the volume of the engine and increases the compression ratio. This study aims to determine the amount of motor fuel performance using flat torque than the piston dome. The research method used in laboratory experiments to study the object factory standard flat piston and piston dome Izumi brand. The results showed an increase in power and torque of the combustion engine using a piston dome to the percentage increase in maximum power of 0.9 kW (16.9%) and a maximum torque of 0.74 Nm (13.43%), as well as fuel consumption decreased by 0.01 ml / sec (9.4%) at rpm 1500 rpm to 4000 rpm.

Keywords: piston, laboratory experiments, the performance of the motorcycle engine.

1. Pendahuluan

Torak sebagai alat peluncur yang sesuai dan merapat mengubah volume silinder untuk

memampatkan campuran bahan bakar dan udara. Torak dihubungkan batang torak oleh

pena torak untuk meneruskan tenaga hasil pembakaran ke poros engkol dan dirapatkan

dengan pegas torak. Menurut Maleev (1982: 498) syarat torak yang baik adalah: kekuatan

torak di kepala torak, kekakuan sisi samping, gesekan yang kecil, perapat gas bocor selama

pembakaran, mencegah masuknya pelumas ke ruang bakar, penyaluran kalor yang baik, dan

massa yang ringan. Kepala torak dapat berbentuk rata (flat), berkubah (dome), berbentuk

bak mandi (bath tub/bowl) atau meruncing di salah satu permukaannya (deflector).

1

Gambar 1. Torak pada mesin empat langkah

Permukaan kepala torak rata (flat piston) dapat diganti torak atap kubah (dome piston)

untuk menghasilkan kompresi tinggi atau torak deflector untuk memusarkan campuran

bahan bakar dan meningkatkan pengabutan bahan bakar. Torak dome mengurangi volume

ruang bakar. Berkurangnya volume ruang bakar meningkatkan nilai perbandingan kompresi

dan tekanan kompresi yang akan menaikkan tekanan pembakaran dan daya mesin.

Nilai perbandingan kompresi motor bensin berkisar 6 sampai 12. Harga perbandingan

kompresi yang melampui batasan meningkatkan detonasi atau pembakaran tidak sempurna.

Detonasi terjadi karena campuran udara dan bahan bakar yang dikompresi telah terbakar

sendirinya akibat temperatur ruang bakar mendekati titik penyalaan sebelum busi

memercikkan bunga api yang mengakibatkan penurunan tenaga mesin.

2. Metode Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan dengan cara eksperimen. Membandingkan unjuk kerja motor

yang menggunakan torak flat (standar) dengan motor yang menggunakan toran dome.

Adapun penelitian ini dilaksanakan menuruti bagan alur seperti tampak pada gambar 2.

Gambar 2. Bagan alur penelitian

2

3. Hasil Penelitian

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

RPM

PO

WE

R (

kW)

Torak DomeTorak Flat

Gambar 3. Grafik pengujian daya efektif

Daya mulai terukur ketika putaran mesin di atas 2000 rpm baik pada mesin yang

menggunakan torak flat maupun torak dome karena kopling sentrifugal baru bekerja bila

putaran di atas 1500 rpm. Daya maksimum sepeda motor yang menggunakan torak flat

sebesar 5,3 kW pada 7680 rpm, sedangkan sepeda motor yang menggunakan torak jenis

dome sebesar 6,2 kW pada 8400 rpm.

Gambar 4. Grafik pengujian torsi

Torsi sepeda motor terukur ketika putaran mesin 2200 rpm. Torsi maksimum sepeda

motor menggunakan torak jenis flat sebesar 6,207 Nm pada 3500 rpm, torsi maksimum

torak dome 7,041 Nm pada 5250 rpm.

3

Torak flat Torak dome

Torak flat Torak dome

Putaran mesin (rpm)

Konsumsi bahan bakar (ml/detik)Torak Flat Torak Dome

ml/tRerata

(ml/t)ml/t Rerata (ml/t)

15000,047

0,0480,041

0,0420,048 0,040,049 0,043

20000,06

0,0590,044

0,0470,058 0,0470,058 0,05

40000,109

0,1060,105

0,1060,104 0,1050,104 0,107

60000,208

0,2050,204

0,2030,204 0,20,204 0,204

80000,909

0,970,909

0,941 0,9091 1

Tabel 1. Data konsumsi bahan bakar

4. Pembahasan

a. Hasil pengukuran daya efektif.

Torak flat memiliki perbandingan kompresi sebesar 9,3 : 1 yang menghasilkan daya

efektif 5,3 kW pada 7.680 rpm. Sepeda motor yang menggunakan torak jenis dome

menghasilkan perbandingan kompresi sebesar 10,4 : 1 dengan daya efektif 6,2 kW pada

8400 rpm dan meningkat sebesar 16,9 %. Tekanan kompresi torak flat (10,15 kg/cm2) di

bawah torak dome (12,25 kg/cm Torak dome mengurangi volume ruang bakar yang

meningkatkan perbandingan kompresi sehingga menaikkan tekanan kompresi, kepadatan

pusaran bahan bakar di ruang bakar, dan peningkatan temperatur tekanan pembakaran

yang mengakibatkan efisiensi thermal meningkat.

Pengukuran daya dan torsi memakai engine dynamometer menghasilkan output daya

lebih besar karena kecilnya reduksi transfer daya ke dynamometer. Penelitian memakai

chassis dynamometer, sehingga daya yang tersalurkan berkurang karena gesekan roda ban

dengan roller chassis dynamometer sekitar 10 %, perbandingan gigi sproket dan rantai,

sistem kopling dan komponen lainnya sekitar 2 - 5 %. Daya efektif yang terukur (chassis

dynamometer) pada roda belakang umumnya 15 – 20 % lebih kecil dari daya yang terukur

menggunakan engine dynamometer dikarenakan gesekan dan kerugian mekanis komponen

sistem penggerak (www.wikipedia.org/dynamometer).

4

b. Torsi maksimum

Torsi maksimum sepeda motor yang menggunakan torak standar jenis flat adalah 6,2

Nm pada putaran 3500 rpm dan yang menggunakan torak dome sebesar 7,4 Nm pada

putaran 5250 rpm terjadi peningkatan torsi maksimum sebesar 13,43 %. Titik puncak torsi

dicapai pada putaran bawah, maka daya pada putaran atas cenderung rendah. Torsi dicapai

rentang putaran sedang hingga putaran atas, maka daya maksimum didapatkan pada

putaran atas dan putaran mesin lebih tinggi serta responsif. Bentuk kurva torsi torak dome

cenderung sempit dan dicapai pada putaran menengah ke atas sehingga mesin ini bertipe

mesin putaran tinggi dan cocok untuk perlombaan atau balapan (Jama, 2008:27).

Menurunnya torsi disebabkan efisiensi pemasukkan bahan bakar menurun dan gas baru

yang masuk bercampur dengan gas sisa.

Torak jenis dome mengurangi volume ruang bakar (memperkecil squish) untuk

meningkatkan tekanan kompresi agar dihasilkan tekanan pembakaran yang besar. Squish

yang kecil mengarahkan aliran pusaran bahan bakar untuk menyebar memasuki ruang bakar

ketika torak bergerak dari TMA ke TMB kemudian diarahkan satu titik untuk meningkatkan

kepadatan campuran bahan bakar dan menghasilkan penyebaran nyala api.

Peningkatan tekanan pembakaran menaikkan efisiensi thermal dan menurunkan

efisiensi mekanis komponen. Penurunan efisiensi mekanis berupa semakin besar gesekan

antar torak dengan dinding silinder. Dinding torak dome dilapisi molybdenum untuk

mengurangi gesekan serta meningkatkan perpindahan panas dari torak ke dinding silinder

supaya tidak terjadi panas yang berlebihan.

c. Konsumsi bahan bakar

Konsumsi bahan bakar pada motor yang menggunakan toran tipe flat (standar) dan tipe

dome dapat dilihat pada gambar 5.

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

0,50,55

0,60,65

0,70,75

0,80,85

0,90,95

1

0 2000 4000 6000 8000 10000

RPM

Ko

ns

um

si

Ba

ha

n B

ak

ar

(mL

/de

tik

)

FlatDome

5

Gambar 5. Grafik konsumsi bahan bakar

Motor bensin yang menggunakan torak dome membutuhkan bahan bakar yang lebih

rendah dibandingkan motor bensin yang memakai torak flat, sehingga torak dome lebih irit

bahan bakar pada putaran 1500 hingga 4000 rpm. Secara teoritis, berkurangnya volume

ruang bakar akan mengurangi konsumsi bahan bakar.

Putaran 6000 rpm ke atas antara motor bensin yang menggunakan torak flat ataupun

yang menggunakan torak dome, konsumsi bahan bakar keduanya hampir sama. Konsumsi

yang hampir sama disebabkan setelan karburator sepeda motor yang memakai torak dome

adalah setelan standar motor bensin yang menggunakan torak flat. Pengujian memakai torak

dome menyebabkan permukaan elektroda busi berwarna hitam kering yang menandakan

campuran bahan bakar terlalu kaya.

Gambar 6. Hubungan kecepatan torak dan efisiensi volumetrik

Berdasarkan gambar 40, semakin tinggi putaran mesin maka kecepatan translasi torak

semakin meningkat yang mempengaruhi efisiensi volumetrik pemasukkan bahan bakar,

sehingga tekanan pembakaran menurun karena jumlah bahan bakar yang masuk ke ruang

bakar semakin berkurang. Hal ini dipengaruhi oleh temperatur udara, tekanan udara, sisa

gas bekas dan sebagainya.

5. Simpulan dan Saran

a. Simpulan

Berdasarkan penelitian didapatkan peningkatan daya efektif dan torsi yang dihasilkan

menggunakan torak jenis dome meningkat 0,9 kW (16,9 %) dan torsi meningkat sebesar 0,74

Nm (13,43 %). Pengurangan volume ruang bakar yang menggunakan torak dome

menurunkan konsumsi bahan bakar rata-rata sebesar 0,01 ml/detik (3,87 %). Pengurangan

volume ruang bakar didapatkan dari permukaan torak yang menonjol mengurangi ruang

bakar.

b. Saran

6

Penggunaan torak dome, hendaknya mengatur ulang sudut squish dengan

memperhatikan ketinggian dome karena bila terlalu tinggi dapat menyebabkan tumbukan

antara kepala katup dan torak. Sudut squish ruang bakar hendaknya jangan sampai terjadi

kesalahan pengaturan yang dapat menyebabkan kekacauan aliran pusaran bahan bakar.

Menghindari kesalahan pengaturan sudut squish, dapat melalui pembentukkan permukaan

kepala torak sesuai kontur ruang bakar.

6. Daftar Rujukan

Arends, BPM, H. Berenschot. 2005. Motor Bensin. Jakarta : Erlangga.

Arikunto, Suharsini. 1992. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta : PT. Rineka

Cipta.

Arismunandar, Wiranto. 2005. Penggerak Mula: Motor Bakar Torak. Bandung : Penerbit ITB.

Buku Pedoman Service Sepeda Motor Kawasaki Kaze / Kaze-R. Jakarta : PT. Kawasaki Motor

Indonesia.

Eka Dewi Handoyo dan Temmy Febriarto. 2003. Pengaruh Penghalusan Intake Manifold

Terhadap Performansi Motor Bakar Bensin. Universitas Kristen Petra Surabaya.

Penelitian.

Gramedia Majalah. 2008. Motor Plus edisi 476. Jakarta : PT. Media Motorindo.

............................... 2008. Motor Plus edisi 478. Jakarta : PT. Media Motorindo.

Hadi, Sutrisno. 1996. Metodologi Research. Yogyakarta : Andi Offset.

Heinz, Heisler. 1995. Advanced Engine Technology. London : The Bath Press.

Jama, Jalius. 2008. Teknik Sepeda Motor. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah

Kejuruan.

Maleev, V.L. 1982. Internal Combustion Engine, second edition. Tokyo : McGraw-Hill

International Book Company.

Sasongko, Adi. 2007. Studi Komparasi Daya Mesin dan Tingkat Kebisingan Suara Antara

Penggunaan Knalpot Standard dan Knalpot Free Flow Hand Made/Racing Pada

Motor Bensin Empat Langkah Satu Silinder. Skripsi. Semarang: Fakultas Teknik

Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang (tidak diterbitkan).

Sumarto, J.D. Hadi. 1980. Dasar-dasar Motor Bensin. Jakarta : Gunung Agung

Suyanto, Wardan. 1989. Teori Motor Bensin. Jakarta : Depdikbud.

7

Stephenson, George E. 1984. Small Gasoline Engine Fourth Edition. New York : Delmar

Publishers Inc.

Team Toyota Astra Motor. 1990. Dasar-dasar Automobile. Jakarta : PT. Toyota Astra Motor

Service Division.

........................................... 1994. Materi Pelajaran Engine Group Step 2. Jakarta : PT. Toyota Astra

Motor Service Division.

http://www.wikipedia.org/dynamometer

http://www.wikipedia.org/piston shape

http://www.wikipediaindonesia.com/mesin pembakaran dalam

http://www.wikipedia.org/four-strokecycle

8