PADA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri
Universitas Mercu Buana
Disusun oleh :
Nama : Rudi Haryanto
NIM : 01302-043
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
DENGAN SPARK PLUG BOOSTER PADA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH
Disetujui dan diterima oleh :
Dosen Pembimbing Koordinator Tugas Akhir
NIM : 01302-043 Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Teknologi Industri
Menyatakan dengan ini sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul “ANALISA PENGARUH PEMAKAIAN KABEL BUSI CARBON 9,3 MM DENGAN SPARK PLUG BOOSTER PADA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH” merupakan hasil pemikiran serta karya sendiri, Tidak dibuat oleh pihak lain atau mengcopy tugas akhir orang lain, Kecuali kutipan-kutipan sebagai referensi yang telah disebutkan sumbernya.
Jakarta, Mei 2008
busi standar dengan kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster. Dalam pengujian terdapat beberapa parameter yang diperhatikan, yaitu : torsi, daya poros, laju konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik, efisiensi thermal. Penelitian dilakukan pada putaran poros 1500 rpm sampai 4000 rpm. Pengukuran dilakukan terhadap konsumsi bahan bakar, beban, putaran dan laju alir masing-masing dengan alat ukur neraca beban, tachometer, fuel gauge, stop watch dan thermometer, sedangkan mesin yang digunakan adalah motor bensin Kijang Type 4K 1300 cc.
Dari hasil penelitian menunjukan “Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster ” dapat meningkatkan unjuk kerja mesin dibandingkan dengan “Kabel Busi Standar”. Torsi yang dihasilkan pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster lebih besar 18,10 % dari pada kabel busi standar. Daya poros yang dihasilkan pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster meningkat pada putaran tinggi sebesar 18,36 % dari kabel busi standar, serta konsumsi bahan bakar yang lebih irit 0,87 % pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster dan efisiensi thermal sebesar 4,65 % pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster.
Kata Kunci: Kabel Busi Carbon 9,3 mm Dengan Spark Plug Booster, Kerja Mesin, Momen Torsi, Daya Poros, Konsumsi Bahan Bakar, Konsumsi Bahan
P uji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT segala berkat dan rahmatnya yang telah memberikan nikmat sehat wal’ afiat selama penyusunan dan selesainya tugas akhir ini. Dengan judul “Analisa Pengaruh Pemakaian Kabel busi Carbon 9,3 mm Dengan Spark Plug Booster Pada Motor Bensin Empat Langkah”.
Penulisan tugas akhir ini untuk melengkapi persyaratan dalam menyelesaikan program pendidikan sarjana Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Yuriadi, Msc. Selaku Dekan FTI.
2. Bapak DR. Mardani Ali Sera, M.Eng. selaku dosen pembimbing yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak Nanang Ruhiyat. ST. selaku kordinator tugas akhir.
4. Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknologi Industri, khususnya di Jurusan Teknik Mesin Mercu Buana, yang telah memberikan ilmunya dalam menjalani perkuliahan dan memberikan semangat sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.
dorongan, semangat, motivasi dan do’a yang selalu mengiringi disetiap langkahku, serta dukungan moril maupun materil dalam pelaksanaan dan penyusunan tugas akhir ini.
8. Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Mercu Buana, khususnya angkatan 2002 yang telah memberikan semangat.
9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu yang sudah memberikan motivasi, dorongan semangat dan membantu untuk mencapai ini semua.
Penulis juga menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini banyak terdapat kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan masukan-masukan dan kritik saran yang membantu penulis agar dikemudian hari penulis dapat membuat makalah-makalah yang lebih baik.
Penulis berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa khusnya fakultas teknik jurusan mesin.
Jakarta, 26 Mei 2008 Penulis
LEMBAR PENGESAHAN ... i LEMBAR PERNYATAAN ... ii ABSTRAK ... iii KATA PENGANTAR ... iv DAFTAR ISI ... vi DAFTAR TABEL ... ix DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR SIMBOL ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan penelitian….………...2 1.3. Metode Penelitian ... 2 1.4. Pembatasan Masalah ... 2 1.5. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.6. Kabel Busi (Kabel Tegangan Tinggi)………..…………25
2.6.1. Kabel Busi Standar……….26
2.6.2. Kabel Busi Carbon 9,3 mm………27
2.6.3. Spark Plug Booster……….29
2.6.4. Langkah Pemasangan Spark Plug Booster……….30
2.7. Parameter Pengujian ... 32
2.7.1. Momen Torsi ... 32
2.7.2. Daya Poros Efektif ... 32
2.7.3. Konsumsi Bahan Bakar ... 33
2.7.4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ... 33
2.7.5. Efisiensi Thermal ... 34
BAB III PENGUJIAN MESIN ... 36
3.1. Deskripsi Alat Uji………36
3.2. Jenis kabel Busi Yang Digunakan………...37
3.3. Kalibrasi Alat Ukur………..37
3.4. Alat-alat Pengujian ... 38
3.5. Batasan Pengujian ... 41
BAB IV PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN... 47
4.1. Data Hasil Pengujian ... 47
4.2. Perhitungan Hasil Pengujian ... 48
4.2.1. Perhitungan Hasil Pengujian Kabel Busi Standar ... 49
4.2.2. Perhitungan Hasil Pengujian kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster ... 51
4.3. Analisa Data Hasil Perhitungan ... 55
4.3.1. Torsi ... 55
4.3.2. Daya poros ... 56
4.3.3. Konsumsi Bahan Bakar ... 58
4.3.4. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 60
4.3.5. Efisiensi Thermal ... 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 64
5.1. Kesimpulan ... 64
5.2. Saran ... 65
Tabel 3.1 Data Spesifikasi Mesin Kijang………..37 Tabel 4.1. Data Pengujian Kabel Busi Standar ... 47 Tabel 4.2. Data Pengujian Kabel Busi Carbon 9,3 mm dan Spark Plug Booster . 48 Tabel 4.3. Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Standar ... 54 Tabel 4.4. Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dan Spark Plug Booster………54
Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Bensin Empat Langkah ... 8
Gambar 2.2. Blok Silinder ... 10
Gambar 2.3. Poros Engkol ... 11
Gambar 2.4. Piston ... 12
Gambar 2.5. Ring pada Piston... 12
Gambar 2.6. Batang Penggerak... 13
Gambar 2.7. Siklus Ideal (Siklus Otto) ... 15
Gambar 2.8. Bagian-bagian dari Sistem Pengapian... 17
Gambar 2.9. Skema dari Sistem Pengapian ... 18
Gambar 2.10. Bagian-bagian Busi ... 19
Gambar 2.11. Busi Normal………21
Gambar 2.12. Busi Sudah Aus………...21
Gambar 2.13. Kerusakan Mekanis……….22
Gambar 2.14. Pemasangan Busi………...23
Gambar 2.15. Busi Retak/Pecah……….…23
Gambar 2.16. Busi Terlalu Panas………..….24
Gambar 2.17. Terak Pada Permukaan Busi………...….24
Gambar 3.2. Dynamometer ... 39
Gambar 3.3. Gelas Ukur………..…40
Gambar 3.4. Stop Watch………...40
Gambar 3.5. Diagram Alir Pengujian……….42
Gambar 3.6. Skema Pengujian Mesin………...…..46
Gambar 4.1. Grafik torsi terhadap putaran ... 55
Gambar 4.2. Grafik Daya Poros Terhadap Putaran ... 57
Gambar 4.3. Grafik Konsumsi Bahan Bakar ... 58
Gambar 4.4. Grafik Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran ... 60
f Gaya bekerja pada setiap detik N
FT Gaya tangensial N
g percepatan gravitasi m/s2
LHV Nilai kalor bawah bahan bakar kJ/kg m Berat beban pada neraca beban kg/cm2
Mf Konsumsi bahan bakar kg/jam
T Torsi Nm
Ne Daya poros efektif Nm/dtk
Pb Masa jenis bahan bakar g/cm3
r Panjang lengan m
SFC Konsumsi bahan bakar spesifik kg/jam.kW
t Waktu s
tb Waktu pemakaian bahan bakar dtk
Vb Volume konsumsi bahan bakar ml
th
BAB I
1.1
Latar Belakang
Dari perkembangan dunia otomotif yang sangat pesat, permintaan akan
mesin-mesin otomotif dengan kemampuan yang sangat baik adalah salah satu pemicu untuk
mencari suatu mesin (daya mesin) yang besar dengan pemakaian bahan bakar seefisien
mungkin serta dampak pencemaran udara yang kecil.
Untuk memenuhi kinerja mesin seperti yang telah disebutkan, maka dicari jalan
keluar dengan merancang mesin-mesin otomotif dengan kemampuan daya mesin yang
lebih besar dengan tanpa menambah jumlah silinder atau volumenya serta konsumsi
bahan bakar yang lebih ekonomis. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk memenuhi
hal tersebut adalah dengan menggunakan “Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug
Booster” pada mesin kendaraan tersebut. Permasalahannya sekarang adalah sejauh mana
pengaruh pemakaian piranti tersebut terhadap mesin (daya mesin).
Permasalahan tersebut dapat diteliti dan dijawab dengan cara mengadakan
Spark Plug Booster, sehingga akan didapat suatu jawaban untuk kepentingan ilmu dan
teknologi.
1.2
Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa
pengaruh pemakaian Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster pada
karakteristik hasil uji unjuk kerja motor bensin empat langkah dan membandingkannya
dengan yang menggunakan kabel busi standar.
1.3
Metodologi Penelitian
Metode pengujian yang di pakai oleh penulis dalam membuat tugas akhir ini
antara lain adalah:
Literatur / study pustaka
Yaitu metode yang di lakukan dengan cara mengambil referensi dari beberapa
buku yang dapat menunjang penulisan tugas akhir ini.
Study lapangan
Yaitu dengan cara pengujian langsung menggunakan kabel busi standar dan kabel
busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster yang di lakukan penulis di
Yaitu dengan mengumpulkan data dan menghitung data hasil pengujian. Dan
membandingkan data hasil pengujian tersebut, sehingga dapat diambil
kesimpulan.
1.4 Pembatasan Masalah
Untuk lebih memfokuskan permasalahan yang dibahas maka diperlukan
pembatasan masalah. Pembatasan masalah dibatasi hanya pada prestasi mesin yang
mengunakan penambahan alat berupa Kabel Busi Carbon 9,3 mm (Sport Line) dengan
tambahan berupa Spark Plug Booster dan dibandingkan dengan yang tanpa menggunakan
alat tersebut (dengan kabel busi standar). Parameter prestasi yang diamati meliputi:
•
Daya Poros
•
Momen Torsi
•
Pemakaian Bahan Bakar
•
Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
•
Efisiensi Thermal
1.5 Sistematika Penulisan
Pada penulisan tugas akhir ini terdiri dari lima bab yang masing-masing
membahas:
Bab ini berisi tentang penjelasan latar belakang yang menjadi dasar dari
pemikiran penulis dalam mengambil materi tugas akhir, tujuan penelitian, metode
penelitian, batasan masalah serta sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI MOTOR BAKAR
Bab ini berisi tentang prinsip kerja motor bensin, bagian-bagian mesin, siklus otto
standar, sistem pengapian, teori busi, pemasangan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dan
Spark Plug Booster serta hal-hal yang mempengaruhi kemampuan mesin.
BAB III PENGUJIAN MESIN
Pada bab ini menjelaskan tentang peralatan pengujian, instalasi pengujian,
prosedur pengujian dan pelaksanaan pengujian dan parameter-parameter yang
digunakan.
BAB IV ANALISA HASIL PENGUJIAN
Bab ini berisi tentang data-data pengujian, perhitungan data pengujian,dan analisa
data hasil perhitungan.
BAB V KESIMPULAN
BAB II
LANDASAR TEORI
Pada dasarnya motor-motor bakar didefinisikan sebagai suatu pesawat atau mesin
tenaga, dimana tenaga yang dihasilkan dari energi panas hasil pembakaran bahan baker di
dalam silinder, energi diubah menjadi energi tekan untuk menggerakan torak dari TMA
(Titik Mati Atas) menuju TMB (Titik Mati Bawah). Karena torak dihubungkan dengan
batang penghubung untuk menggerakan poros engkol. Gerakan poros engkol disebut juga
dengan energi mekanis. Oleh sebab itu motor bakar sering juga disebut pesawat kalor
dengan pembakaran di dalam “Internal Combustion Engine”.
2.1 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah
Apabila ditinjau dari prinsip kerjanya pada mesin sepeda motor maupun mesin
mobil dapat dibedakan menjadi dua, yaitu motor bensin empat langkah dan motor bensin
dua langkah. Pada umumnya mesin mobil dan sepeda motor mempergunakan mesin
empat langkah, dimana setiap proses pembakaran terjadi pada empat langkah gerakan
Piston bergerak di dalam silinder diantara bagian atas silinder dan bagian bawah silinder.
Panjang atau jarak gerak piston dari TMA sampai TMB disebut panjang langkah piston
atau stroke.
Campuran udara dan bensin yang berasal dari karburator dihisap ke dalam silinder
oleh piston. Campuran ini kemudian dikompresikan ke TMA, sehingga mengakibatkan
naiknya temperatur dan tekanan di dalam silinder (ruang bakar). Bersamaan dengan itu
busi memercikan bunga api listrik yang mengakibatkan terjadinya proses pembakaran di
dalam silinder. Dengan terjadinya pembakaran maka tekanan dan temperatur semakin
meningkat, sehingga piston akan terdorong ke bawah akibat tekanan yang tinggi.
Untuk lebih jelasnya, maka langkah kerja motor bensin empat langkah adalah
sebagai berikut:
1. Langkah Isap
Silinder menghisap campuran bahan bakar dan udara yang berlangsung ketika
piston bergerak dari TMA menuju TMB. Pada saat itu katup isap (KI) terbuka,
sedangkan katup buang (KB) tertutup. Melalui katup isap, campuran bahan bakar
dan udaraterisap masuk ke dalam silinder.
2. Langkah Kompresi (Langkah Tekan)
Setelah mencapai TMB, piston bergerak kembali ke TMA, sementara katup isap
dan katup buang dalam keadaan tertutup. Campuran bahan bakar dan udara yang
bergerak ke TMA. Volume campuran bahan bakar dan udara menjadi kecil dan
karena itu tekanan dan temperaturnya naik hingga campuran itu mudah terbakar.
3. Langkah Kerja (Langkah Ekspansi)
Pada saat piston hampir mencapai TMA, campuran bahan bakar dan udara itu
dinyalakan, terjadilah proses pembakaran dengan percikan bunga api listrik dari
busi, sehingga tekanan dan temperaturnya naik. Gas pembakaran akan mendorong
piston untuk bergerak kembali dari TMA ke TMB, katup isap dan katup buang
dalam keadaan tertutup.
4. Langkah Buang
Apabila piston telah mencapai TMB katup buang sudah terbuka, sedangkan katup
isap tertutup. Piston bergerak kembali ke TMA mendesak gas pembakaran keluar
dari dalam silinder melalui saluran buang. Dengan terbuangnya gas hasil sisa
pembakaran, maka motor bensin empat langkah telah mengalami satu siklus kerja.
Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Bensin Empat Langkah
a. Langkah Isap. Katup isap membuka, katup buang menutup. Piston bergerak turun.
Gas baru hasil pencampuran bahan bakar dan udara masuk keruang silinder
motor.
b. Langkah Kompresi. Kedua katup menutup. Piston bergerak naik. Tekanan gas
dalam silinder naik.
c. Langkah usaha. Kedua katup menutup. Piston bergerak turun akibat ledakan
pembakaran gas dalam silinder.
d. Langkah Buang. Katup isap menutup, katup buang membuka, Piston bergerak
2.2. Bagian-Bagian Motor
Pada bagian di bawah ini diperlihatkan secara sederhana bagian-bagian penting
dari motor bakar:
2.2.1 Blok Silinder dan Silindernya
Blok silinder merupakan komponen yang sangat penting karena pada blok
silinder tersebut dipasang berbagai komponen lainnya. Beberapa komponen yang
dipasang pada blok silinder antara lain pompa bensin, katup, karburator, pompa oli,
dan sebagainya. Blok silinder dibuat dari bahan khusus, karena blok silinder harus
kuat terhadap panas dan goncangan akibat arus bolak-balik piston dan gerak putar
poros engkol. Biasanya blok silinder dibuat dari besi tuang, namun ada juga yang
terbuat dari paduan alumunium untuk memperingan bobot dari kendaraan. Sebagai
pendingin, blok silinder diberi mantel pendingin (water jacket) yang bersirkulasi
disekitar silinder.
Susunan silinder motor ada bermacam-macam pertimbangan untuk
menentukan susunan silinder umumnya adalah tempat, getaran dan efisiensi tenaga
motor. Pada kepala silinder terdapat gasket yang berfungsi sebagai perapat antara
blok silinder dan kepala silinder, keduanya diikat dengan baut tanam. Gasket kepala
silinder harus kuat terhadap tekanan pengerasan kepala silinder, suhu dan tekanan
menyebabkan kebocoran kompresi. Pada kepala silinder terdapat katup-katup dan
mekanismenya.
Gambar 2.2 Blok Silinder
2.2.2 Poros Engkol
Hasil dari pembakaran bahan bakar antara lain adalah tenaga dorong yang
menggerakan piston ke titik mati bawah. Poros engkol dihubungkan dengan batang
dihubungkan dengan batang penggerak. Agar gerak lurus tersebut dapat
dimanfaatkan, maka gerak tersebut diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol.
Gambar 2.3 Poros Engkol
2.2.3 Piston
Piston bergerak bolak-balik di dalam silinnder, berfungsi untuk menghisap
dan membuang sisa pembakaran. Disamping menerima tekanan akibat ledakan
pembakaran piston juga menerima panas yang tinggi. Pada waktu langkah isap piston
mengalami perubahan temperatur akibat gas baru yang diisap. Untuk itu piston harus
tahan terhadap tekanan, panas yang tinggi dan temperatur yang berubah-ubah.
Piston juga perlu didinginkan dengan cara mengalirkan oli ke piston melalui
Gambar 2.4 Piston
2.2.4 Ring piston
Ring piston pada motor bensin ada dua macam yaitu ring kompresi dan ring
oli. Fungsi dari ring kompresi adalah sebagai perapat agar kompresi tidak bocor
keruang engkol. Ring oli berbeda dengan ring kompresi. Ring oli berlubang pada
2.2.5 Batang Penggerak
Batang penggerak berhubungan dengan piston ke poros engkol. Batang
pengggerak memindahkan gaya piston dan memutar poros engkol. Ketika
berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerakan bolak-balik
piston ke dalam gerakan putar dari poros engkol.
2.2.6. Katup Isap
Katup ini berguna untuk mengalirkan campuran bahan bakar dan udara dari
karburator yang kemudian diisap oleh piston ke dalam silinder untuk proses pembakaran.
2.2.7. Katup Buang
Katup ini berfungsi untuk membuang gas hasil sisa dari pembakaran dari ruang
bakar (silinder).
2.3. Siklus Ideal
Pada kenyataannya analisa motor bakar torak secara thermodinamika dan kimia
sangat kompleks. Karena itu digunakan keadaan ideal yang membuat analisa menjadi
lebih mudah dan sedapat mungkin tidak menyimpang dari keadaan sebenarnya.
Pada umumnya untuk menganalisa motor bakar diperlukan siklus udara sebagai
siklus ideal. Siklus udara mempergunakan beberapa keadaan yang sama dengan siklus
yang sebenarnya, misalnya mengenai:
1.
Urutan prosesnya
2.
Perbandingan kompresi
3.
Pemilihan temperatur dan tekanan pada suatu keadaan
4.
penambahan kalor yang sama per satuan berat udara
Gambar 2.7. Siklus Ideal (Siklus Otto)
Proses dari siklus pada diagram P vs V adalah sebagai berikut :
0 - 1
Langkah isap dengan proses tekanan konstan (isobarik).
0 - 2
Langkah kompresi yang berlangsung secara isentropis dimana tekanan dan
temperatur meningkat secara tajam.
2 - 3
Proses pembakaran pada volume konstan yang dianggap sebagai pemasukan
Qin
Qout
1
3
2
4
V
P
V
CV
L1
2
3
4
T
TMB
TMA
S
3 - 4
Langkah kerja terjadi secara isentropis.
4 - 1
Proses pembuangan (q
out) yang dianggap sebagai proses pengeluaran kalor
pada volume konstan (isovolume).
1- 0
Langkah buang dengan proses tekanan konstan (isobarik). Pada siklus ini
setelah gas hasil sisa pembakaran dibuang, maka akan masuk kembali gas
campuran bahan bakar dan udara.
Siklus ini berlangsung dengan fluida kerja yang sama di mana setelah gas hasil sisa
pembakaran dibuang, maka akan masuk sejumlah fluida kerja yang sama.
2.4. Sistem Pengapian
Sistem pengapian yang digunakan pada mesin Toyota Kijang 1300 cc adalah
sistem pengapian konvensional. Komponen sistem pengapian konvensional adalah
baterai, koil, pemutus, distributor, kondensor dan busi. Untuk mendapatkan bunga api
yang mampu membakar campuran bensin dan pada ruang bakar sehingga terjadi
pembakaran yang sempurna dibutuhkan arus listrik tegangan tinggi. Besarnya arus listrik
tersebut tergantung pada beberapa faktor, antara lain:
a) Jarak antara kedua elektroda.
b) Perbandingan campuran antara bensin dan udara.
c) Kepadatan campuran bensin dan udara.
terjadinya loncatan, bunga api listrik pada busi harus tepat beberapa derajat poros engkol
sebelum titik mati atas pada langkah kompresi. Saat pengapian yang terlalu awal atau
terlambat menyebabkan tidak sempurna sehingga tenaga motor berkurang, timbulnya
polusi dan motor panas.
Gambar 2.8. Bagian-bagian dari sistem pengapian
Cam berputar bersama rotor yang berfungsi untuk membuka dan menutup arus.
Saat arus tertutup, arus primer mengalir dari baterai melalui pemutus arus kekumparan
Terbukanya kontak pemutus menyebabkan baterai tidak lagi mengalirkan arus
sehingga medan magnet pun menurun secara tiba-tiba. Arus yang ada pada kumparan
primer diserap oleh kondensor. Penurunan medan magnet mengakibatkan induksi
tegangan tinggi pada kumparan sekunder yang akan mengakibatkan loncatan bunga api
pada busi.
Gambar 2.9 Skema Dari Sistem Pengapian
2.5. Busi
Konstruksi busi terdiri atas terminal, insulator, gasket, elektroda positif dan
elektroda negatif.
Gambar 2.10. Bagian-bagian Busi
Keterangan gambar:
1.
Mur terminal busi
2.
Ulir terminal busi
3.
Pencegah kebocoran arus (Barrier)
4.
Isolasi
7.
Bodi
8.
Gasket
9.
Isolator
10.
Elektroda tengah (positif)
11.
Elektroda massa
Antara elektroda positif dan elektroda negatif diberi celah antara 0,7 – 0,8 mm.
Celah tersebut menyebabkan loncatan bunga api yang panas untuk pembakaran.
Jika celah elektroda terlalu besar mengakibatkan kebutuhan tegangan untuk
meloncatkan bunga api mejadi lebih tinggi. Jika sistem pengapian tidak bisa
memenuhi kebutuhan tersebut maka motor akan tersendat-sendat pada beban penuh.
Insulator-insulator bagian tegangan tinggi cepat rusak karena dibebani tegangan
pengapian yang luar biasa tingginya. Motor akan sedikit sulit untuk dihidupkan.
Celah elektroda yang terlalu kecil berakibat bunga api menjadi lemah da elektroda
cepat kotor.
Busi yang ulirnya sudah rusak sebaiknya jangan dipakai. Apabila masih
memungkinkan perbaiki ulir busi yang telah rusak tersebut. Kerusakan ulir pada
lubang busi pada blok silinder juga harus secepatnya diperbaiki.
Pada busi terdapat beberapa kerusakan yang harus diperhatikan dari bentuk dan
2.5.1 Busi Normal
Gambar dibawah ini merupakan gambar busi dalam kondisi normal.
Insulator pada busi normal berwarna kuning sampai cokelat muda. Permukaan pada
ujung insulator bersih. Permukaan rumah insulator berwarna cokelat muda
keabu-abuan.
Gambar 2.11. Busi Normal
2.5.2 Kondisi Aus
Keadaan ini terjadi pada pemakaian yang lama dan busi jarang sekali
dibersihkan. Biasanya tergantung penyesuaian dari jam kerja busi tersebut dan
2.5.3 Kerusakan Mekanis
Kerusakan ini disebabkan karena adanya suatu material asing yang masuk
ke ruang bakar. Mungkin juga disebabkan karena ulir busi yang berlebihan
berakibat elektroda busi menonjol keluar dari lubang busi sehingga pencapaian
piston terlalu dekat dengan elektroda busi.
Gambar 2.13. Kerusakan Mekanis
Kesalahan pemasangan busi adalah sebagai berikut :
a.
Terlalu pendek
Panjang ulir busi yang terlalu pendek berakibat elektroda busi masuk
kedalam pada lubang busi. Nyala api busi terjadi pada lubang busi sehingga
pembakaran mesin tidak bisa berlangsung dengan baik.
b.
Terlalu Panjang
Panjang busi yang berlebihan berakibat elektroda menjadi keluar dari lubang
Gambar 2.14. Pemasangan busi
2.5.4 Pecah / Retak
Insulator pada busi mengalami retakan atau pecah menjadi serpih-serpih, hal
ini biasanya jarang terjadi pada busi. Insulator yang retak atau pecah menyebabkan
arus tegangan tinggi bocor lewat insulator yang retak atau bocor. Kerusakan yang
2.5.5 Terlalu Panas
Busi yang menerima panas yang berlebihan, insulatornya berwarna putih
pucat dan kekuning-kuningan. Elektroda-elektrodanya terbakar.
Gambar 2.16. Terlalu Panas
2.5.6 Terak Pada Permukaan
Pada kerusakan ini, pada elektroda dan permukaan insulatornya tertutup
terak yang sangat kotor dan berwarna kecoklat-cokelatan. Kerusakan ini akan
menutup loncatan bunga api sehingga pembakaran akan tidak sempurna.
2.5.7 Kebocoran Oli
Pada permukaan elektroda dan insulator, tertutup terak oli yang akan
mengurangi intensitas loncatan bunga api. Ini kemungkinkan disebabkan karena
adanya kebocoran oli yang masuk kedalam ruang bakar, karena kerusakan pada ring
piston.
Gambar 2.18. Kebocoran Oli
2.6. Kabel Busi (Kabel Tegangan Tinggi)
kabel busi sering juga sering disebut dengan kabel tegangan tinggi. Kabel busi
mengalirkan arus bertegangan tinggi yang dibangkitkan oleh koil melalui distributor ke
busi. Kabel-kabel busi harus mampu mengalirkan arus listrik tegangan tinggi yang
dihasilkan di dalam ignition coil ke busi-busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran.
Oleh sebab itu penghantar (core) dibungkus dengan insulator karet yang tebal seperti
tampak pada gambar untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik tegangan tinggi.
Kabel resistive terbuat dari fiberglass yang dipadu (dicampur) dengan carbon dan
karet sintetis yang digunakan sebagai core untuk memberikan peregangan yang cukup
kuat untuk meredam bunyi pengapian (ignition noise) pada radio atau sistem audio pada
kendaraan. Tanda tahanan dicetak pada permukaan pembungkus (sheath) sebagai
pertanda bahwa inti dari kabel tegangan tinggi adalah kabel bertahanan (resistive wire).
Pada ujung kabel tegangan tinggi terdapat penutup (boot) yang berguna untuk menjaga
terminal dari korosi, minyak dan udara lembab. Penutup ini sifatnya fleksibel sehingga
dapat menutup kabel dengan rapat ke tutup distributor, koil pengapian dan busi.
Gambar 2.19 Kabel Busi
2.6.1. Kabel Busi Standar
Pada dasar nya kabel busi standar adalah kabel busi asli bawaan dari kendaraan
kabel busi yang panjang dan memiliki penampang (diameter) inti penghantar (core)
sebesar 8 mm yang biasanya terbuat dari material baja.
2.6.2. Kabel Busi Carbon 9,3 mm
Kabel busi carbon 9,3 mm adalah suatu alat yang berfungsi untuk meningkatkan
intensitas percikan bunga api listrik pada saat pengapian, sehinga dapat meningkatkan
daya mesin dan memudahkan kendaraan pada saat start atau dihidupkan.
Pada dasarnya bagian-bagian dari kabel busi carbon 9,3 mm sama dengan kabel
busi standar, hanya saja memiliki perbedaan pada diameter penampang inti (core) sebesar
9,3 mm dan memiliki sebuah kepala busi yang berhubungan dengan busi yang dilapisan
dalamnya terdapat kabel carbon dan di bagian kepala yang berbentuk batangan. Serta
memiliki nilai tahanan sebesar 7000
untuk kabel busi yang pendek atau kabel dari
distributor menuju coil dan 11000
untuk kabel busi yang panjang atau kabel dari
distributor menuju busi.
Prinsip kerja dari kabel busi carbon 9,3 mm adalah sebagai berikut: tegangan
tinggi yang dihasilkan oleh coil masuk melalui bagian 1 dari kabel busi carbon 9,3 mm,
kemudian melewati suatu kumparan yang berbentuk spiral pada ruangan spiral dibuat
hampa udara. Ruangan hampa dan spiral tersebut berfungsi untuk meningkatkan
intensitas dari tegangan yang dihasilkan oleh coil. Kemudian tegangan tersebut keluar
yang lebih besar apabila mempergunakan kabel busi carbon 9,3 mm dibandingkan
dengan yang tidak mempergunakannya.
Gambar 2.20. Tutup Kepala Busi Kabel Busi Carbon 9,3 mm
Keuntungan Kabel Busi Carbon 9,3 mm:
•
Dapat menghantarkan nyala api yang tinggi
•
Pemakaian bahan bakar menjadi lebih irit
•
Tahan terhadap panas yang tinggi
•
Mempunyai bentuk yang lebih lentur
•
Tahan terhadap zat kimia
Kerugian Kabel Busi Carbon 9,3 mm:
•
Harga dari kabel busi carbon 9,3 mm mencapai empat atau lima kali harga kabel
busi standar
•
Apabila digunakan dalam jangka waktu yang lama sering terjadi kebocoran pada
tutup kepala busi.
2.6.3. Spark Plug Booster
Spark plug booster adalah suatu produk (alat) yang mempunyai fungsi untuk
menghasilkan pengapian yang lebih sempurna dari kondisi standar, sehingga intinya
dapat meningkatkan unjuk kerja dari mesin tersebut dan membuat mesin hidup lebih
stabil.
Spark plug booster terdiri dari dua bagian, bagian pertama adalah sebuah kabel
yang nantinya akan dipasang ke distributor dan bagian kedua adalah sebuah perangkat
yang berfungsi untuk meningkatkan tegangan dari distributor, yang mana pada bagian ini
terdapat lubang untuk disambungkan dengan kabel busi.
Adapun prinsip kerja dari spark plug booster adalah sebagai berikut, Tegangan
tinggi yang dihasilkan oleh koil masuk melalui bagian 1 dari spark plug booster,
kemudian melewati suatu bagian yang terbuat dari tembaga yang dililitkan pada inti besi.
Lilitan yang terbuat dari material tembaga ini mempunyai hambatan yang lebih kecil dari
baja. Nilai hambatan pada lilitan tembaga adalah sebesar 2,8 , faktor nilai hambatan ini
pulalah yang menyebabkan induksi tegangan listrik yang cepat pada mesin yang
menggunakan spark plug booster dan pada akhirnya akan meningkatkan intensitas
berhubungan dengan kabel busi. Bagian 2 yang terbuat dari material keramik ini di
dalamnya terdapat sebuah kumparan elektronika yaitu sebuah dioda yang berfungsi untuk
mengkonstankan voltase listrik aliran DC yang dihasilkan oleh koil menjadi lebih
konstan selama periode penyalaan. Pada bagian ke 2 inilah terjadi loncatan bunga api
yang lebih besar apabila menggunakan spark plug booster dari pada tanpa
menggunakannya.
Gambar 2.21. Spark Plug Booster
2.6.4. Langkah Pemasangan Spark Plug Booster
1.
Lepaskan atau cabut kabel busi dari distributor dan busi
2.
Pasang spark plug booster di antara distributor dengan kabel busi, di mana bagian
1 dihubungkan ke distributor dan bagian 2 di hubungkan ke kabel busi.
3.
Pasang kembali kabel busike busi dan periksa kembali sambungan antara spark
plug booster dan distributor serta kabel busi, pastikan kondisi sambungan
2.7. Parameter Pengujian
Untuk menganalisa perbandingan pemakaian antara kabel busi standard an kabel
busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster tersebut terhadap prestasi dari mesin
Toyota Kijang (1300 cc), digunakan beberapa parameter sebagai berikut :
2.7.1.
Momen Torsi
Dari poros pembakaran di dalam silinder akan menimbulkan tekanan terhadap
torak. Akibat adanya tekanan ini torak akan merubah tekanan tersebut menjadi
gaya. Gaya ini selanjutnya diteruskan ke batang torak yang nantinya akan
menyebabkan timbulnya tenaga putar dan tenaga putar ini disebut torsi, yang
dinyatakan dengan rumus :
Momen torsi dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
MT = F x r
Dimana
F
= Gaya yang diberikan (N)
r
= Jari-jari poros (m)
T
= Momen Torsi (Nm)
2.7.2.
Daya Poros Efektif
Daya poros dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
N
e= M
T.
60 2×π
×n Dimana : MT = Momen Torsi (Nm) n = Putaran poros (rpm)Ne = Daya poros efektif (Nm/dtk)
2.7.3.
Konsumsi Bahan Bakar
Pemakaian bahan bakar didefinisikan sebagai jumlah penggunaan bahan bakar persatuan waktu dalam kg/jam. Pemakaian bahan bakar dapat dihitung dengan rumus : Mf = b t Vb x Pb x 1000 3600 kg/ jam Dimana :
Mf = Pemakaian bahan bakar (kg/jam)
Vb = Volume pemakaian bahan bakar (cm3)
Pb = Massa jenis bahan bakar (0,7323 g/cm3)
2.7.4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per jam untuk menghasilkan setiap KW daya mesin, dapat digunakan dengan persamaan sebagai berikut :
SFC = Ne mf
Dimana :
SFC = Pemakaian bahan bakar spesifik (kg/jam.kW) Mf = Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam) Ne = Daya poros (kW)
2.7.5. Efisiensi Thermal
Efisiensi thermal merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah energi bahan bakar yang diperlukan.
Dihitung dengan rumus :
th
η
= MfxLHV Nex3600 x 100 % Dimana : thη
= Efisiensi ThermalMf = Laju pemakaian bahan bakar (kg/Jam) Ne = Daya Poros (kW)
BAB III
PENGUJIAN MESIN
Pengujian ini dilakukan sesuai dengan tujuan awal yaitu untuk mengetahui kemampuan dan pengaruh dari pemakaian kabel busi standar, dan pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster pada mesin motor bensin empat langkah Toyota Kijang 1300 cc. Pengujian dan pengambilan data dilakukan pada kondisi pembebanan dan putaran mesin yang berbeda. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan kedua kabel busi tersebut dengan menggunakan bahan bakar bensin (premium) yang dikeluarkan dari pertamina.
3.1. Deskripsi Alat Uji
Motor bakar bensin yang digunakan dalam pengujian ini adalah Kijang Type 4K. Di mana motor bensin Kijang Type 4K dari jenis 4 tak / 4 silinder, pendinginan air, sistem penyalaan mesin terjadi karena loncatan arus listrik pada elektroda busi. Motor bensin tersebut dirakit sesuai dengan pedoman dari pabrik pembuatnya, kemudian dipasang pada bangku uji (test bench) yang dilengkapi
Tabel 3.1 Data Spesifikasi Mesin Kijang Type 4K Bore 75 mm Swept Volume 1300 cc Copresi Ratio 10:1 Maximum Output 92/6000 (Hp/rpm) Maximum Torque 120/4400 (Nm/rpm)
Indikator Tapings 4 Cylinder
3.2. Jenis Kabel Busi Yang Digunakan
Berikut adalah kabel busi yang digunakan dalam pengujian, yaitu terdiri dari satu jenis kabel busi standart dan satu jenis kabel busi carbon 9,3 mm dengan penambahan berupa spark plug booster.
3.3. Kalibrasi Alat Ukur
Kalibrasi adalah memastikan hubungan antara nilai-nilai yang ditunjuk oleh suatu alat ukur dengan nilai yang sebenarnya dari besaran yang diukur dengan menggunakan alat ukur standar.
Kalibrasi diperlukan untuk mengetahui deviasi kebenaran konvensional nilai penunjukan suatu alat ukur, sehingga menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai atau mendekati kebenaran nilai dari besaran-besaran yang diukur (standar). Dengan melakukan kalibrasi, bisa diketahui seberapa jauh perbedaan (penyimpangan) antara harga benar dengan harga yang ditunjukkan oleh alat ukur.
Sebelum menjalankan proses pengujian, sebaiknya dilakukan proses kalibrasi terlebih dahulu pada alat-alat ukur yang akan digunakan pada proses
1. Kalibrasi alat ukur putaran (Tachometer) Rentang ukur : 20 s/d 10000 rpm
Kemampuan pengukuran terbaik : ± 1,5 % 2. Kalibrasi alat ukur massa (Dynamometer)
Rentan ukur: 0 s/d 25 kg.
Kemampuan pengukuran terbaik : ± 0,1 %
3. Kalibrasi alat ukur volume (Gelas Ukur Pemakaian Bahan Bakar) Rentan ukur: 0 s/d 100 ml
Kemampuan pengukuran terbaik : ± 0,1% 3. Kalibrasi Besaran Waktu (Stopwatch) Rentang ukur : 0 s/d 9999 second Kemampuan pengukuran terbaik : ± 1%
3.4. Alat-alat Pengujian
Alat bantu untuk pengukuran yang dipergunakan pada saat pengujian motor bensin terdiri dari beberapa macam tergantung dari fungsi dan kegunaannya:
Alat bantu ukur yang digunakan antara lain : 1. Tachometer
Gambar 3.1. Tachometer
2. Dynamometer
Dynamometer berfungsi untuk mengukur beban yang mampu diterima oleh mesin. Batas pengukuran dynamometer yang digunakan adalah 0-25 Kg.
Gambar 3.2. Dynamometer 3. Gelas Ukur Pemakaian Bahan Bakar
Gambar 3.3. Gelas Ukur
4. Stop Watch
Stop Watch yang digunakan adalah stop watch digital buatan Casio yang berfungsi untuk mengukur waktu pemakaian bahan baker. Volume setiap pengukuran bahan bakar adalah konstan (20 ml) dengan satuan pemakaian bahan bakar dalam liter/jam.
Gambar 3.4. StopWatch 3.5. Batasan Pengujian
- Keterbatasan kemampuan alat ukur yang dipergunakan. - Kondisi dari alat ukur yang digunakan dalam pengujian. - Kondisi dari mesin yang digunakan dalam pengujian. - Waktu, biaya dari perhitungan hasil pengamatan pengujian.
Dengan memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa faktor tersebut di atas maka pengujian dilakukan sebagai berikut :
1. Pengujian ini dilakukan pada motor bensin pada kecepatan poros engkol 1500, 2000, 2500, 3000, 3500 dan 4000 rpm.
2. Motor bensin yang digunakan dalam pengujian ini menggunakan bahan bakar premium produksi Pertamina.
3.6. Prosedur Pengujian
Gambar 3.5. Diagram Alir Pengujian Kabel Busi Standar dan Kabel Busi START KESIMPULAN 1. Pengumpulan Informasi 2. Persiapan Pengujian Pengujian Menggunakan Kabel Busi Standar
Pengujian Menggunakan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster N = 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Data Hasil Pengujian
1. Perhitungan
2. Perbandingan
3.6.1 Persiapan Pengujian
Sebelum dilakukan pengujian untuk meminimalkan penyimpangan dalam melakukan penelitian maka diperlukan persiapan-persiapan. Persiapan yang dilakukan adalah dengan menyiapkan benda uji yaitu kabel busi standard dan kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster, serta pemeriksaan yang dilakukan pada hal-hal sebagai berikut :
1. Pemeriksaan bahan bakar.
2. Pemeriksaan minyak pelumas di dalam mesin. 3. Periksa banyaknya air pendingin radiator.
4. Periksa semua baut dan mur pengikat yang terdapat pada sambungan mesin.
5. Periksa kekencangan busi pada mesin, serta kekencangan kepala busi terhadap busi.
6. Periksa semua instrumen system control dan pastikan bahwa dapat bekerja dengan baik.
7. siapkan alat-alat ukur yang akan digunakan, sebelumnya telah dikalibrasikan terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.
8. Siapkan peralatan untuk membuka dan memasang spesimen yang akan diuji.
3.6.2 Cara Menghidupkan Mesin
1. Putar kunci kontak keposisi ON, untuk menjalankan mesin.
2. Setelah Mesin dihidupkan, biarkan selama beberapa saat dalam kondisi stasioner.
3. Periksa semua alat ukur system dynamometer, tachometer, fuel gauge dan beberapa komponen lainnya, apakah sudah berfungsi dengan baik. 4. Bila semua sudah dalam kondisi baik, pengujian mesin dan
pengambilan data dapat dilakukan.
5. Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan, dengan mematikan tombol darurat.
3.6.3 Prosedur Pengambilan Data
Pengambilan data dilakukan dengan mengadakan pengukuran, pengamatan, dan pencatatan nilai yang terdapat pada instrument pada setiap putaran mesin yang telah ditentukan. Putaran poros engkol dijaga tetap konstan pada kecepatan putaran yang telah ditentukan dengan menambah atau mengurangi beban pada dynamometer.
Pengambilan data dilakuka dengan prosedur sebagai berikut :
1. Mesin dihidupkan dalam keadaan normal tanpa beban dan didiamkan selama beberapa saat sampai kondisi stasioner.
2. Putaran mesin diatur sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dengan menambah atau mengurangi beban dynamometer dan menjaga agar kecepatan putaran tetap selama pengujian berlangsung.
3. Setelah keadaan mesin stabil, pengamatan serta pengukuran dilakukan dengan melihat instrument yang ada, yaitu :
- Beban dynamometer.
- Waktu pemakaian bahan bakar per 20 ml.
4. Selanjutnya pengamatan dilakukan dengan mengubah putaran mesin keputaran yang lain hingga mencapai putaran 4000 rpm.
5. Setelah pengujian di atas selesai dilakukan, kabel busi standar kemudian diganti dengan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster, dengan prosedur dan cara pengukuran yang sama.
3.6.4. Prosedur Mematikan Mesin
1. Setelah pengujian dan pengambilan data selesai, kurangi putaran mesin secara perlahan-lahan.
2. Pada saat yang sama kurangi beban pada dynamometer secara perlahan-lahan.
3. Mesin dibiarkan tetap berjalan pada pembebanan minimum tersebut selama ± 3 menit.
3.6.5. Instalasi Pengujian Mesin
Gambar 3.6. Skema Pengujian Mesin
Keterangan :
Bahan bakar yang berada pada tangki bahan bakar menuju ke fuel gauge sebagai patokan dalam pengukuran volume bahan bakar yang digunakan untuk satu putaran mesin, setelah itu menuju ke motor bakar yaitu tempat terjadinya pembakaran, di sini tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros
Tangki Bahan Bakar Fuel gauge Motor Bakar Disc Brake Tacho meter Neraca Beban Radiator
BAB IV
PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN
4.1. Data Hasil Pengujian
Data ini diambil sesuai dengan data-data yang didapat pada saat pengujian dengan dua fase, yaitu pada kondisi mesin mengunakan kabel busi standar dan dengan menggunakan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster pada putaran mesin 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 rpm, pada keadaan tanpa beban.
Berikut data pengujian dalam bentuk table :
Tabel 4.1 Data Pengujian Kabel Busi Standar NO Putaran Mesin (RPM) Beban Dynamometer (kg) Laju bahan bakar (dtk)
Volume konsumsi bahan bakar (mL) 1 1500 2,2 37,7 20 2 2000 4,1 29,8 20 3 2500 7,0 24,2 20 4 3000 8,5 19,1 20 5 3500 10 14 20 6 4000 11,8 12,9 20
Tabel 4.2 Data Pengujian Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster No Putaran Mesin (rpm) Torsi Dynamometer (kg) Laju Bahan Bakar (dtk)
Volume konsumsi bahan bakar (mL) 1 1500 2,2 34,6 20 2 2000 4,2 28,3 20 3 2500 8,7 22,1 20 4 3000 10,3 18,5 20 5 3500 11,9 14,7 20 6 4000 13,7 13,6 20
4.2. Perhitungan Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian maka dapat dihitung beberapa parameter yang di perlukan untuk menganalisa hasil pengujian. Langkah-langkah perhitungan yang ditunjukan dibawah, dengan berdasarkan parameter yang terdapat pada mesin bensin yang diuji.
Disini penulis hanya menjabarkan contoh perhitungan dengan menggunakan data hasil pengujian pada rpm tertentu dan untuk selanjutnya untuk efisiensi maka penulis memberikan langsung hasil perhitungan dalam bentuk table.
4.2.1 Data Pengujian Motor Bakar Menggunakan Kabel Busi Standar Tanggal pengujian : 14 April 2008
Waktu pengujian : 09.00-10.00 WIB
Jenis mesin : Toyota Kijang
Kapasitas : 1300 CC
Bahan bakar : Bensin
Putaran : 3000 rpm
Pemakaian bahan bakar per-20 ml : 19,1 detik
4.2.1.1. Momen Torsi
Momen Torsi dapat dihitung dengan rumus : Mt = F x r Dimana : F = 8,5 Kg x 9,81 m/dtk2 = 83,38 N R = 20 cm = 0,20 m Mt = 83,38 N x 0,20 m = 16,67 Nm
4.2.1.2. Daya Poros Efektif
Daya poros yang dihitung dengan rumus : 2×π×n
Dimana : MT = 16,67 Nm n = 3000 rpm Ne = 16,67 Nm. 60 3000 14 , 3 2x x = 5234,38 Nm/dtk Ne = 5,23 kW
4.2.1.3. Konsumsi Bahan Bakar
Mf = b t Vb x Pb x 1000 3600 kg/ jam M f = 1 , 19 20 x 0,7323 x 1000 3600 kg/jam M f = 2,76 kg/jam
4.2.1.4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
SFC = Ne mf SFC = kW jam kg 23 , 5 / 76 , 2 SFC = 0,52 kg/kW.jam
4.2.1.5. Efisiensi Thermal ηth = MfxLHV Nex3600 x 100 % th η = 42967 76 , 2 3600 23 , 5 x x 100 % th η = 15,87 %
4.2.2. Data Pengujian Menggunakan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster
Tanggal pengujian : 14 April 2008 Waktu pengujian : 11.00-12.00 WIB
Jenis mesin : Toyota Kijang
Kapasitas : 1300 CC
Bahan bakar : Bensin
Putaran : 3000 rpm
Pemakaian bahan bakar per 20 ml : 18,5 detik
4.2.2.1. Momen Torsi
Momen torsi dapat dihitug dengan : MT = F x r
Dimana :
R = 20 cm = 0,20 m MT = 101,04 N x 0,20 m = 20,20 Nm
4.2.2.2. Daya Poros Efektif
Daya poros dapat dihitung dengan rumus : Ne = MT. 60 2×π×n Dimana : MT = 20,20 Nm n = 3000 rpm Ne = 20,20 Nm. 60 3000 14 , 3 2x x = 6342,8 Nm/dtk Ne = 6,34 kW
4.2.2.3. Konsumsi Bahan Bakar
Mf = b t Vb x Pb x 1000 3600 kg/ jam Mf = 5 , 18 20 x 0,7323 x 1000 3600 kg/jam Mf = 2,85 kg/jam
4.2.2.4. Pemakaian Bahan bakar Spesifik SFC = Ne mf SFC = kW jam kg 34 , 6 / 85 , 2 SFC = 0,44 kg/kW.jam 4.2.2.5. Efisiensi Thermal zηth = MfxLHV Nex3600 x 100 % th η = 42967 85 , 2 3600 34 , 6 x x x 100 % th η = 18,63 %
Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Standar No Putaran Mesin (rpm) Torsi (Nm) Daya Poros (kW) Konsumsi Bahan Bakar (kg/jam) Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (kg/jam) Efisiensi Thermal % 1 1500 4,31 0,67 1,39 2,07 4,03 2 2000 8,04 1,68 1,76 1,04 7,99 3 2500 13,73 3,59 2,17 0,60 13,86 4 3000 16,67 5,23 2,76 0,52 15,87 5 3500 19,62 7,18 3,76 0,52 15,99 6 4000 23,15 9,69 4,08 0,42 19,89
Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster
No Putaran Mesin (rpm) Torsi (Nm) Daya Poros (kW) Konsumsi Bahan Bakar (kg/jam) Konsumsi B.B Spesifik (kg/jam) Efisiensi Thermal % 1 1500 4,31 0,67 1,52 2,26 3,69 2 2000 9,22 1,93 1,86 0,96 8,69 3 2500 17,06 4,46 2,38 0,53 15,70 4 3000 20,20 6,34 2,85 0,44 18,63 5 3500 23,34 8,55 3,58 0,41 20,01 6 4000 26,87 11,24 3,87 0,34 24,39
4.3 Analisa Data Hasil Perhitungan
Dari data pengukuran diatas dapat dilakukan analisa perbandingan unjuk kerja motor dengan perbedaan jenis kabel busi yang akan memperlihatkan perbedaan antara kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster.
4.3.1 Torsi
Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh torsi sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1. Grafik Torsi Terhadap Putaran 0 5 10 15 20 25 30 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N (rpm) T ( Nm )
Kabel Busi Standar
Kabel Busi carbon 9,3 mm & Spark plug booster
Pada grafik 4.1. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1500 sampai 4000 rpm dengan kenaikan putaran poros 500 rpm. Terlihat pada putaran poros motor 1500 rpm pada pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster memiliki nilai torsi yang sama pada pemakaian kabel busi standar. Pada putaran 2000 rpm kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster mulai meningkat nilai torsinya hingga pada putaran poros 4000 rpm, dan kabel busi standar memiliki nilai torsi yang lebih rendah dari pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster.
Perbedaan nilai rata-rata torsi antara pemakaian kabel busi standard dan pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster sebesar 18,10 %, hal ini menunjukan bahwa kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster mempunyai nilai torsi lebih baik untuk meningkatkan kinerja mesin dibandingakn dengan pemakaian kabel busi standar.
4.3.2. Daya Poros
Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh daya poros sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2. Grafik Daya Poros Terhadap Putaran
Pada grafik 4.2. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1500 rpm sampai 4000 rpm dengan kenaikan putaran poros mesin 500 rpm. Terlihat pada putaran poros 1500 rpm kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster memiliki daya poros yang sama dengan pemakaian kabel busi standar. Pada putaran 2000 rpm kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster meningkat nilai daya porosnya hingga mencapai putaran poros 4000 rpm, dan kabel busi standar memiliki daya poros lebih rendah dibandingakan kabel busi carbon 9,3
0 2 4 6 8 10 12 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N (rpm) N e ( k W )
Kabel Busi Standar
Kabel Busi Carbon 9,3 mm & Spark Plug Booster
Perbedaan nilai rata-rata daya poros antara pemakaian kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster sebesar 18,36 %, perubahan daya poros yang meningkat terutama pada rpm tinggi saat mempergunakan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster, hal ini disebabkan karena terjadi peningkatan beban dynamometer.
4.3.3 Konsumsi Bahan Bakar
Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.3
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N (rpm) n th ( %)
Kabel Busi Standart
Kabel Busi Carbon 9,3 mm & Spark Plug Booster
Pada grafik 4.3. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1500 rpm sampai 4000 rpm, dengan kenaikan putaran poros mesin 500 rpm. Pada grafik terlihat pada putaran poros 1500 rpm, nilai konsumsi bahan bakar menunjukan perbedaan pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster yang nilai konsumsinya lebih tinggi dibandingakn kabel busi standar dan perbedaan nilai konsumsi bahan bakar terbesar terjadi pada putaran 2500 rpm. Pada putaran poros diantara 3000 dan 3500 rpm nilai konsumsi bahan bakar antara kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster ini memiliki nilai yang sama. Dan pada putaran 3500 sampai 4000 rpm nilai konsumsi bahan bakar kabel busi standar mulai meningkat dibandingkan dengan pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster.
Perbedaan nilai rata-rata konsumsi bahan bakar antara kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster sebesar 0,87 %, pada grafik di atas menunjukan konsumsi bahan bakar pada pemakaian kabel busi standar pada putaran poros di bawah 3500 rpm lebih irit dibandingkan dengan pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster. Tetapi pada putaran diatas 3500 konsumsi bahan bakar pada kabel busi standar mengalami peningkatan dibandingkan konsumsi bahan bakar pada pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster.
4.3.4. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4. Grafik Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran
Pada grafik 4.4. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1500 rpm sampai 4000 rpm dan kenaikan putaran poros 500 rpm. Pada putaran 1500 rpm menunjukan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster memiliki nilai
0 0,5 1 1,5 2 2,5 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N (rpm) S F C ( k g /j a m .k W )
Kabel Busi Standar
Kabel Busi Carbon 9,3 mm dgn Spark Plug Booster
9,3 mm dengan spark plug booster mengalami penurunan konsumsi bahan bakar spesifik. Dan kabel busi standar mengalami kenaikan nilai konsumsi bahan bakar spesifik lebih tinggi.
Perbedaan nilai rata-rata konsumsi bahan bakar spesifik antara kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster sebesar 4,65 %. Pada grafik 4.4. menujukan bahwa pada putaran 1500 rpm sampai mendekati putaran 2000 rpm pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster lebih besar konsumsi bahan bakar spesifiknya. Dan pada putaran 2000 rpm sampai putaran 4000 rpm pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster memiliki nilai konsumsi bahan bakar spesifiknya lebih hemat dibandingakan pemakaian kabel busi standar.
4.3.5. Efisiensi Thermal
Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh efisiensi thermal sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.5.
Gambar 4.5. Grafik Efisiensi Thermal Terhadap Putaran
Pada grafik 4.5. pengambilan data dilakukan pada putaran poros 1500 rpm sampai 4000 rpm dan kenaikan putaran poros 500 rpm. Terlihat pada grafik putaran poros tinggi 2000 rpm pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster meningkat nilai efisiensinya hingga mencapai putaran 4000 rpm dibandingkan pada pemakaian kabel busi standar.
Perbedaan nilai rata-rata efisiensi thermal antara pemakaian kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster sebesar 17,36 %,
0 5 10 15 20 25 30 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N (rpm) n th ( % )
Kabel Busi Standar
Kabel Busi Carbon 9,3 mm dgn Spark Plug Booster
spark plug booster memiliki nilai efisiensi yang lebih baik dibandingkan pada pemakaian kabel busi standar.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pengujian dan pengamatan yang dilakukan pada mesin Kijang 4K 1300 cc pada putaran 1500 rpm, 2000 rpm, 2500 rpm, 3000 rpm, 3500 rpm, dan 4000 rpm, menggunakan dua jenis kabel busi yaitu kabel busi standar dengan kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster pada keadaan tanpa beban, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Torsi sebagai fungsi putaran poros, pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster mempunyai nilai torsi yang lebih besar 18,10 % dari pemakaian kabel busi standar.
2. Daya sebagai fungsi putaran poros, pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster memiliki nilai daya poros yang lebih tinggi sebesar 18,36 % dari pemakaian kabel busi standar.
3. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran poros, konsumsi bahan bakar pada pemakaian kabel busi standar lebih besar 0,87 % dari pada pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster.
boros 4,65 % dari pada pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster.
5. Efisiensi thermal sebagai fungsi putaran poros, nilai efesiensi pada pemakaian kabel busi standar lebih kecil sebesar 17,36 % dari pada pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster.
Dengan demikian dari hasil pengujian ini terlihat bahwa dalam penggunaan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster dapat meningkatkan performa atau daya mesin pada kendaraan, terutama pada putaran sedang sampai putaran tinggi. Tetapi konsumsi bahan bakarnya pada putaran rendah lebih boros bila dibandingkan pada putaran sedang sampai putaran tinggi.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil pengujian dan pengamatan, maka penulis mencoba untuk memberikan saran. Pemberian saran ini dimaksudkan agar efesiensi total kinerja motor bensin yang diuji lebih dapat diketahui, yaitu:
1. karena pada putaran rendah pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster cenderung boros, maka tidak cocok untuk pemakaian sehari-hari, terlebih lagi pada kota-kota besar, yang kondisi jalannya cenderung macet / tidak lancar.
2. Sebaiknya pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster lebih diutamakan pada kebutuhan balap / sport
3. Dan setelah ditinjau dari segi harga dan pengaruh dari kinerja mesin setelah menggunakan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster, maka dapat disarankan pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster tidak terlalu dianjurkan.
4. Perlu dilakukan lagi pengujian-pengujian dan mencari inovasi-inovasi yang lainnya untuk meningkatkan kinerja kemampuan mesin.
ITB, Bandung 1968.
2. Angus and Robertson, “Automotif Service Technology”, Sydney, 1969. 3. Heywood, R.W. “Analisa Siklus-siklus Teknik”, edisi keempat, Univesitas
Indonesia, 1995.
4. Supriatna, Yayat, “Listrik Otomotif”, Angkasa, Bandung.
5. Sutrisno, “Sistem Pengapian Mesin”, Kartika, Tanjungpura, Balikpapan. 6. Teiseran, Martin T, “Kiat Merawat dan Memelihara Mobil”, Kanisius
