Eddy Elfiano*, N.Perangin-Angin, Tukirno
DATA Hasil Pengujian
Gambar 4. Grafik Hubungan Pembukaan VVT OCV
(Oil Control Valve) Terhadap Putaran Mesin.
Pada grafik hasil pengujian diatas terlihat bahwa, persentase pembukaan oil control valve berubah-ubah, hal ini disesuaikan dengan putaran mesin dan sinyal-sinyal koreksi yang dikirim ke ECU dari beberapa sensor, untuk mendapatkan performa
yang optimal serta untuk menyesuaikan besarnya kemajuan dan kemunduran dari intake camshaft tersebut. Pada putaran 3000RPM-5500RPM pembukaan OCV menurun, kondisi ini untuk mengurangi tekanan fluida agar kecepatan pembukaan intake camshaft tidak terlalu cepat. Hal ini berguna untuk mengurangi overlapping.
Gambar 5. Grafik Hubungan VVT angle convert
Terhadap Putaran Mesin.
Pada grafik hasil pengujian diatas terlihat bahwa, derajat pembukaan yang tidak beraturan ini bertujuan untuk meminimalisirkan konsumsi bahan bakar, serta mengatur banyaknya udara yang dihisap kedalam ruang bakar yang akan diiringi dengan peng- injeksian bahan bakar yang di sesuaikan agar mencapai campuran yang ideal (14.7:1), yang telah di kalkulasikan oleh ECU.
Gambar 6. Grafik Hubungan IGN (derajat pengapian) Terhadap Putaran Mesin.
Pada grafik diatas terlihat kecepatan pengapian berdasarkan derajat crankshaft angle. Semakin tinggi putaran terlihat semakin besar pula derajat pengapiannya, hal ini bertujuan untuk mendapatkan daya yang besar, karna pada putaran 1500 RPM-2500RPM daya yang di butuhkan tidak terlalu tinggi, serta disesuaikan dengan pemasukan
20 30 40 50 750 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 VVT O C V (% ) Putaran Mesin (RPM) 20 30 40 50 750 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 V V T A n g le C o n ver t ( OCA ) Putaran Mesin (RPM) K3-VE (VVT-i) 10 20 30 40 750 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 IG N ( OCA ) Putaran Mesin (RPM) K3-VE (VVT-i)
OTO-01
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 172
bahan bakarnya yang akan di bakar di dalam ruang bakar.
Gambar 7. Grafik Hubungan Torsi Terhadap Putaran Mesin.
Torsi makasimal pada pengujian torsi berada pada putaran 4000 RPM dan pada putaran 5500 RPM torsi cendrung turun hal ini dikarenakan bahwa putaran yang tinggi dan dari hasil pembakaran diruang bakar menghasilkan gaya yang besar dan gaya tersebut disimpan oleh bandulan beban pada poros engkol (crankshaft) dan ada juga gaya yang tersimpan pada flywheel yang mengakibatkan gaya sentrifugal yang besar untuk mendorong gerak torak sehingga hal ini mengakibatkan derajat pengapiannya semakin kecil hal ini dapat mengakibatkan turunnya torsi, seiring dengan desakan gaya tersebut adanya bukaan throtle pada katup intake atau saluran udara hisap yang semakin besar bukaannya maka injector menyemprotkan bahan bakar yang sesuai, yang sudah dikalkulasi oleh ECU dari beberapa kondisi untuk mencapai campuran yang ideal (14.7:1)
Oleh sebab itu saat akan mencapai putaran maksimal pada putaran mesin maka torsi cenderung turun karena putaran yang sangat tinggi. Serta di sesuaikan dengan volume langkah tersebut, untuk volume langkah 1298 atau 1300 cm3 maka torsi
maksimal yang dihasilkan sesuai dengan pengujian dengan dynotest maka didapatkan pada putaran 4000 RPM sebesar 120.8 Nm pada mesin dengan teknologi VVT-i sedangkan pada mesin tanpa teknologi VVT-i didapatkan torsi maksimum pada putaran 4500 RPM sebesar 118.6 Nm
IV. ANALISA HASIL PENELITIAN DAN PENGUJIAN
Setelah dilakukan pengolahan data berdasarkan dari data hasil Penelitian Dan Pengujian, maka terjawablah semua permasalah yang ada, antara lain :
- Mesin bensin yang menggunakan teknologi VVT-i dapat menghasilkan daya yang lebih besar
dan pemakaian bahan bakar dapat lebih di minimalisir dibandingkan dengan mesin tanpa menggunakan teknologi VVT-i.
Berikut Grafik Performansi Mesin setelah dilakukan pengujian dan pengolahan data :
Gambar 8. Grafik Hubungan Daya Terhadap Putaran Mesin.
Mesin bensin yang menggunakan teknologi VVT-i dapat menghasilkan daya yang lebih besar, hal ini disebabkan karna adanya pengaturan pembukaan dan penutupan katup yang dikontrol oleh sisitim VVT-i, dengan sistim ini pembukaan dan penutupan katup hisap dapat dipercepat dan diperlambat derajat pembukaannya, disesuaikan dengan putaran mesin serta beban yang diterima mesin, hal ini dapat terlihat pada Gambar 5. Grafik pengujian VVT angle convert terhadap putaran mesin. Pada tabel tersebut terlihat bahwa maju mundurnya pembukaan katup disesuaikan dengan putaran mesin serta disesuaikan dengan beban yang diterima oleh mesin tersebut. VVT angle convert dapat dilihat dengan menggunakan alat intelligent tester II. Serta pada putaran diatas 6000RPM, daya cendrung turun, hal ini disebabkan pada putaran diatas 6000RPM hanya meneruskan gaya yang tersimpan pada bandulan yang ada pada crankshaft, sehingga daya yang dihasilkan semakin turun.
- Mesin bensin yang menggunakan teknologi VVT-i pemakaian bahan bakar dapat lebih diminimalisir dibandingkan dengan mesin tanpa menggunakan teknologi VVT-i.
Berikut Grafik Performansi Mesin setelah dilakukan pengujian dan pengolahan data :
80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 TO R S I ( Nm ) Putaran Mesin (RPM)
K3-DE (NON VVT-i)
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 D ay a ( k W ) Putaran Mesin (RPM)
OTO-01
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 173 Gambar 9. Grafik Hubungan SFC Terhadap Putaran
Mesin.
Mesin bensin yang menggunakan teknologi
VVT-i pemakaian bahan bakar dapat lebih diminimalisir dibandingkan dengan mesin tanpa menggunakan teknologi VVT-i. hal ini terjadi karna adanya sensor-sensor yang mendeteksi dari beberapa kondisi seperti sensor pada crankshaft yang mendeteksi putaran mesin serta beban yang diterima oleh mesin, serta sensor O2 yang mendeteksi gas
buang yang di keluarkan oleh mesin tersebut, kerja sensor O2 ini mengirim data ke ECU untuk
mengoreksi O2 yang diterima catalityc converter, jika
data yang diterima ECU kurang bensin, maka ECU akan memerintahkan injector menambah debit semprotannya begitu juga sebaliknya, sampai didapat campuran ideal antara bensin dan udara. Begitu juga sensor-sensor yang lainnya akan mengirim data kepada ECU sesuai dengan yang dideteksi oleh sensor tersebut. Sehingga hal ini dapat berpengaruh pada pemakaian bahan bakar serta daya yang di hasilkan oleh mesin tersebut.
Pada putaran 1500 RPM-3000 RPM konsumsi bahan bakar lebih banyak, hal ini pada putaran tersebut dibutuhkan kalor yang banyak, karena pada rentang putaran tersebut, mesin bekerja ekstra untuk menghasilkan daya yang tinggi, oleh sebab itu maka bahan bakar yang disupplay ke ruang bakar menjadi diperbanyak sehingga terjadi campuran gemuk.
Begitu juga pada putaran diatas 5000 RPM suplay bahan bakar semakin diperbanyak, hal ini untuk menyesuaikan dari bukaan trottle akselerasi sehingga terjadi campuran bahan bakar yang ideal untuk pembakaran di dalam ruang bakar yaitu 14,7: 1
- Efesiensi termal diperoleh mesin yang berteknologi VVT-i yaitu 61,6362 %, sedangkan mesin yang tidak berteknologi VVT-i yaitu 60,1473733 %, nilai kedua efesiensi ini cukup tinggi. Karena dalam kenyataannya siklus udara volume konstan berada pada 50% - 75%.
IV. KEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI VVT-i
Keuntungan Dari Penggunaan Teknologi VVT-i
bahan bakar yang dikonsumsi oleh mesin yang menggunakan teknologi VVT-i lebih irit dibandingkan tanpa teknologi VVT-i, hal ini disebabkan karena adanya timing bukaan katup yang diatur oleh kontrol VVT-i, sehingga pada saat daya yang dibutuhkan tinggi maka timming pembukaan katup sewaktu-waktu akan berubah sesuai dengan kondisi-kondisi yang diterima oleh masing-masing sensor. Sehingga mendapatkan campuran udara dan bahan bakar yang ideal.
Gas buang yang dihasilkan lebih bersih, hal ini disebabkan bahan bakar yang dipergunakan lebih irit atau lebih sedikit
Dari segi ekonomi, mesin dengan menggunakan teknologi VVT-i memberikan kelebihan penghematan biaya pemeliharaan mesin, seperti tune-up dan stel klep.
Kelemahan dari penggunaan teknologi VVT-i
Perawatan sangat spesifik, membutuhkan peralatan khusus dan mekanik yang ahli.
Rentan terhadap air karena banyaknya komponen kelistrikan.
V. KESIMPULAN dan SARAN
Kesimpulan
Setelah dilakukan perhitungan sesuai dengan persamaan-persamaan yang mendukung dalam memperoleh performa mesin non-stationer berteknologi VVT-i dan non VVT-i pada kendaraan roda empat siklus udara volume konstan (Otto) pada mesin bensin dari berbagai referensi, dapat di diperoleh data yang dapat dilihat pada Gambar 8 dan Gambar 9
Dari Grafik. Data Hasil Perhitungan Setiap Silinder, dapat kita lihat bahwa :
Pada grafik hasil perhitungan hubungan antara daya terhadap putaran, terlihat bahwa daya tertinggi terlihat pada putaran 6000 RPM dan pada saat putaran naik menuju putaran maksimal mesin daya cendrung turun, hal ini disebabkan bahwa putaran yang semakin tinggi mencapai putaran maksimal, campuran udara dan bahan bakar tidak terbakar dengan sempurna, serta pada putaran di atas 6000 RPM ini hanya untuk menstabilkan antara daya terhadap putaran serta disesuaikan dengan beban yang diterima.
200 250 300 350 400 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 SF C ( g r / k W -ja m ) Putaran Mesin (RPM)
OTO-01
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 174 Pada gambar 9 grafik hubungan SFC terhadap
putaran mesin terlihat bahwa pemakaian bahan bakar spesifik titik tertinggi pada putaran 1500 RPM dan 7000 RPM, hal ini disebabkan karena pada putaran tersebut dibutuhkan campuran udara dan bahan bakar yang tinggi untuk menghasilkan daya yang tinggi.
Untuk putaran yang sama yaitu 3500 rpm pada gambar 8, daya yang dihasilkan teknologi VVT–i sebesar 44,18 kW, sedangkan tanpa teknologi VVT–i daya yang dihasilkan sebesar 43,15 kW. Sehingga kenaikannya 2,32%.
Untuk putaran yang sama yaitu 3500 rpm pada Gambar 9, konsumsi bahan bakar teknologi VVT–i sebesar 254,36 gram/kW jam, sedangkan tanpa teknologi VVT–i konsumsi bahan bakarnya sebesar 263,03 gram/kW jam. Sehingga penurunannya 3.29 %. Hal ini disebabkan oleh adanya pengaturan waktu pembukaan dan penutupan katup hisap pada mesin yang berteknologi VVT-i, sedangkan mesin yang tidak menggunakan teknologi VVT-i tidak ada pengaturan waktu pembukaan dan penutupan katup hisap.
Efesiensi termal diperoleh mesin yang berteknologi VVT-i yaitu 61,63 %, sedangkan mesin yang tidak berteknologi VVT-i yaitu 60,14 %, nilai kedua efesiensi ini cukup tinggi. Karena dalam kenyataannya siklus udara volume konstan berada pada 50% - 75%.
Saran
Dalam proses Analisa Performa Mesin-Non Stationer Berteknologi VVT-i Dan Non VVT-i Pada Kendaraan Roda Empat, penulis dapat memberikan saran kepada pemabaca antara lain :
1. Mesin yang berteknologi VVT-i perlu adanya perawatan yang khusus karna menggunakan alat-alat yang sensitip terhadap kerusakan, serta perawatan tersebut dilakukan secara berkala. 2. Untuk mendapatkan nilai efesiensi yang tinggi,
maka perbandingan kompresi juga harus tinggi 3. Untuk mobil yang memiliki catalytic converter,
jangan menghidupkan kendaraan dalam kondisi diam lebih dari 20 menit. Jika mesin dihidupkan dalam waktu lama pada kondisi diam, kenaikan
suhunya akan melebihi ambang batas aman. Selanjutnya, catalytic converter akan membara. 4. Pilih bensin tanpa timbal dengan angka oktan
(Research Octane Number) 91 atau lebih tinggi untuk menghindari adanya knocking.
DAFTAR PUSTAKA
[1] PT. Toyota Astra Motor Training Center, Diktat VVT-i.
[2] Heywood John B, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill Book
Company, New York, (1988).
[3] Pulkrabek Willard W, Engineering Fundamentals of The Internal Combustion Engine, Prentice Hall, New Jersey
[4] Michael J. Moran dan Howard N. Shapiro,
Termodinamika Teknik 2, Erlangga, (1994).
[5] PT. Toyota Astra Motor Training Center, Team 21 Diagnostic Engine and Control.
OTO-02
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 175