MODIFIKASI VOLUME SILINDER MOTOR BENSIN
DUA-LANGKAH DARI 110CC MENJADI 121CC
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Oleh : Henry Eka Saputra NIM : 045214021
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
STROKE GASOLINE ENGINE FROM 110CC TO
121CC
Final Project Presented as a meaning for gaining engineering holder in Mechanical Engineering study programme
by :
Henry Eka Saputra NIM : 045214021
2008
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 19 Agustus 2008
Penulis
( Henry Eka Saputra )
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:
Nama : Henry Eka Saputra NIM : 045214021
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, Saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
MODIFIKASI VOLUME SILINDER MOTOR BENSIN DUA-LANGKAH DARI 110CC MENJADI 121CC
Beserta perangkat yang diperlukan ( bila ada ). Dengan demikian, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 19 Agustus 2008
Yang menyatakan
( Henry Eka Saputra )
ABSTRAK
Modifikasi volume silinder pada motor bakar umumnya dilakukan untuk mendapatkan tenaga mesin yang lebih besar dibandingkan dengan keadaan standar. Modifikasi dapat dilakukan dalam dua cara yaitu, pertama dengan cara memperbesar diameter silinder ( bore-up ) dari 52mm menjadi 54,5mm dengan panjang langkah standar 52mm. Cara ke-dua adalah dengan memperpanjang langkah silinder ( stroke-up ). Cara bore-up dilakukan dengan memperbesar diameter silinder, dari 52mm menjadi 57,23mm dengan diameter silinder standar yaitu 52mm. Pengukuran daya dan torsi akan diukur dengan bantuan alat dyno-test, sedangkan konsumsi bahan bakar dilakukan dengan uji jalan. Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu untuk mengukur dan membandingkan hasil yang diperoleh dari adanya modifikasi silinder. Perbandingan yang dilakukan adalah pada daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar.
Proses pengujian dilakukan dengan menggunakan dua kendaraan dengan tipe mesin yang sama dan sejenis. Motor pertama diuji dengan kondisi standar, sedangkan motor kedua diuji dengan dua keadaan (bore-up dan stroke-up ) secara bergantian baik pada dynotest maupun pada uji konsumsi bahan bakar. Kedua modifikasi silinder di atas mempengaruhi jumlah volume campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar. Perbandingan antara volume silinder dengan volume campuran bahan bakar dan udara adalah sebanding, semakin besar volume silinder semakin banyak juga jumlah volume campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar. Jumlah volume campuran bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar juga mempengaruhi besar ledakan yang dihasilkan pada waktu pembakaran. Hasil ledakan tersebut merupakan tenaga yang akan diteruskan menjadi gerak.
Hasil yang diperoleh adalah peningkatan daya pada keadaan bore-up sebesar 33,88% dari keadaan standar. Sedangkan keadaan stroke-up juga mengalami peningkatan sebesar 41,15%. Torsi pada keadaan bore-up meningkat sebesar 15,17%, sedangkan pada keadaan stroke-up meningkat sebesar 15,41%. Pada konsumsi bahan bakar yang diuji jalan konstan pada kecepatan 50Km/jam keadaan bore-up meningkat sebesar 24,92%, sedangkan pada keadaan stroke-up meningkat sebesar 37,85%.
Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya. Tugas Akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Judul Tugas Akhir yang penulis ambil adalah Modifikasi Volume Silinder Motor Bensin Dua-Langkah Dari 110cc Menjadi 121cc. Adapun tujuan penulis memilih judul ini, adalah untuk mengetahui secara pasti perbandingan unjuk kerja mesin setelah dan sebelum adanya modifikasi.
Penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan berkat dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segenap kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.S.C., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi dan Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing pertama Tugas Akhir.
4. Ir. FX. Agus Unggul Santoso., selaku dosen pembimbing Akademik dan dosen pembimbing kedua Tugas Akhir.
5. Kedua orang tua serta adik tercinta yang telah banyak memberi dukungan dan bantuan moril maupun materiil.
6. Vina serta keluarga yang selalu memberi bantuan semangat dan dorongan dalam menyusun Tugas Akhir ini.
7. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada kami, sehingga sangat berguna dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
8. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan masukan-masukan dan dorongan dalam penyelesaian dan menyempurnakan Tugas Akhir ini.
9. Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga penelitian dan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
Terima kasih.
Yogyakarta, 8 Juli 2008
Penulis
Halaman Judul . . . .i
Halaman Judul (Bahasa Inggris). . . .ii
Lembar Pengesahan . . . .. . . iii
Daftar Panitia Penguji. . . iv
Pernyataan Keaslian Karya . . . ...v
Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi . . . ..vi
Abstrak . . . ..vii
Kata Pengantar. . . .viii
Daftar Isi. . . .x
Daftar Gambar . . . . . . .xiii
Daftar Tabel . . . ..xv
Bab I Pendahuluan . . . .1
1.1 Latar belakang masalah . . . .. . . ... . . 1
1.2 Rumusan masalah . . . . . . 2
1.3 Tujuan penelitian . . . 2
1.4 Manfaat penelitian . . . 3
Bab II Dasar Teori . . . 4
2.1 Tinjauan pustaka . . . .4
2.2 Tinjauan teori secara umum . . .. . . … . . . 5
2.3 Komponen mesin dua langkah . . . … . . . .7
2.4 Langkah mesin dua langkah ditinjau dari mekanisme . … . . . .8
2.5 Tinjauan mesin dua langkah dari siklus . . . …. . . 12
2.5.1 Panas yang dibutuhkan pada saat volume konstan (1-2). . . 13
2.5.2 Ekspansi isentropik (2-3). . . 15
2.5.3 Tekanan konstan pada saat pelepasan panas (3-1) . . . 16
2.6 Rumus perhitungan rasio kompresi.. . . 18
Bab III Metode Penelitian . . . 20
3.1 Spesifikasi mesin . . . 21
3.1.1 Spesifikasi motor pertama ( keadaan standar ) . . . 21
3.1.2 Spesifikasi motor ke-dua ( keadaan modifikasi ) . . . … . . . .22
3.2 Diagram perbandingan volume . . . .. . . 23
3.3 Komponen-komponen pendukung . . . 24
3.3.1 Volume kepala silinder. . . .. . . 24
3.3.2 Peningkat langkah ( stroker-kit ) . . . . . . ... . . 26
3.4 Pengujian . . . . . . .28
3.4.1 Pengujian dynosester . . . .28
3.4.2 Pengujian bahan bakar . . . .. . . 29
Bab IV Pembahasan . . . .30
4.1 Perhitungan volume silinder . . . .. . . 30
4.1.1 Keadan mesin standar . . . .. . . .30
4.1.2 Keadaan mesin bore-up . . . 30
4.1.3 Keadaan mesin stroke-up . . . .31
4.2 Perhitungan perbandingan kompresi . ... . . .. . . .. . . 32
4.2.1 Keadaan mesin standar . . . ... . . 32
4.2.2 Keadaan mesin bore-up . . . .32
4.2.3 Keadaan mesin stroke-up . . . .32
4.3 Pembahasan grafik hasil uji dynotest . . . . 33
4.3.1 Pembahasan daya ( Horse Power ).. . . . 33
4.4 Pengujian konsumsi bahan bakar . . . 41
4.5 Pembahasan teori . . . 46
4.5.1 Keadaan bore-up……... . . ... . . 32
4.5.2 Keadaan stroke-up……. . . ... . . 32
Bab V Kesimpulan dan Saran . . . .48
5.1 Kesimpulan . . . .48
6.1 Saran . . . .49
Daftar Pustaka . . . .51
Lampiran.. . . 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Torak dari mekanisme engkol...6
Gambar 2.2 Mesin dua langkah...7
Gambar 2.3 Piston berada pada posisi titik pembakaran...9
Gambar 2.4 Piston berada pada Titik Mati Atas ( TMA )...9
Gambar 2.5 Langkah usaha dan akhir langkah hisap...9
Gambar 2.6 Langkah awal menuju pembuangan sisa gas buang...10
Gambar 2.7 langkah buang yang disertai pemompaan bahan bakar ke ruang bakar...10
Gambar 2.8 Terjadinya over-lap......10
Gambar 2.9 Langkah awal kompresi...11
Gambar 2.10 Grafik siklus Lenoir...12
Gambar 2.11 Perbandingan kompresi...18
Gambar 3.1 Diagram alir...20
Gambar 3.2 Perbandingan Volume...23
Gambar 3.3 Kepala silinder...24
Gambar 3.4 Pengukuran dengan burette......25
Gambar 3.5 Peningkat langkah piston......26
Gambar 3.6 Plat ganjal aluminium...27
Gambar 3.7 Penempatan plat ganjal...27
Gambar 3.8 Pengujian motor...28
Gambar 4.1 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1...33
Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya untuk gigi 2...35
Gambar 4.3 Grafik perbandingan daya untuk gigi 3...36
Gambar 4.4 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1 hingga 3...38
Gambar 4.6 Grafik perbandingan peningkatan daya...44 Gambar 4.7 Grafik perbandingan peningkatan torsi...44 Gambar 4.8 Grafik perbandingan peningkatan konsumsi bahan bakar...45
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar...41
Tabel 4.2 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar...41
Tabel 4.3 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar...41
Tabel 4.4 Total hasil pembahasan dari mesin standar, bore-up, dan stroke-up...43
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang masalah
Siklus mesin dua langkah merupakan siklus motor bakar dengan pembakaran-dalam yang termasuk jenis mesin bensin. Arti pembakaran-pembakaran-dalam adalah proses pembakaran campuran udara dengan bensin terjadi di dalam ruang silinder yang dibatasi oleh kepala silinder. Pembakaran tersebut menyebabkan tekanan di dalam silinder akan naik. Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga gerak. Keunikan dari siklus dua langkah ini adalah tenaga yang didapatkan hanya dengan melakukan satu kali putaran poros engkol. Sehingga daya yang dihasilkan oleh mesin dua langkah ini cukup besar dibandingkan dengan mesin tipe yang lain dengan kapasitas yang sama.
Sejalan dengan teknologi banyak terjadi penyempurnaan dan pengembangan baik dalam keperluan balap maupun penggunaan harian. Penyempurnaan dan pengembangan siklus dua langkah antara lain untuk meningkatkan daya motor. Banyak cara yang dapat ditempuh untuk meningkatkan daya, misalnya merubah sektor pengapian, mengoptimalkan saluran masuk dan buang, dan meningkatkan kapasitas volume silinder. Dalam penelitian ini penulis ingin meningkatkan daya pada motor dengan siklus dua langkah dengan cara meningkatkan kapasitas volume silinder. Peningkatan kapasitas volume silinder dapat ditempuh dengan dua cara,
2
yang pertama yaitu bore-up atau dengan memperbesar diameter piston dalam silinder. Cara ke dua yaitu stroke-up atau dengan memperpanjang langkah piston dalam silinder.
1.2. Rumusan masalah
Cara peningkatan daya dengan menaikkan kapasitas volume silinder seperti di atas telah banyak dilakukan oleh mekanik-mekanik di Indonesia. Tetapi peningkatan daya yang dihasilkan tidak diketahui secara pasti. Dari latar belakang diatas maka penulis mencoba untuk meneliti modifikasi pembesaran kapasitas volume silinder dari mesin dua langkah dengan kapasitas 110 cc menjadi 121 cc. Dengan cara bore-up dan stroke-up dibandingkan dengan keadaan standar, baik daya torsi serta konsumsi bahan bakar.
1.3. Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja mesin standar dan mesin modifikasi.
• Perbandingan daya dan torsi yang dihasilkan dari motor standar dan motor setelah dilakukan modifikasi bore-up.
• Perbandingan daya dan torsi yang dihasilkan dari motor standar dan motor setelah dilakukan modifikasi stroke-up.
• Perbandingan konsumsi bahan bakar motor standar dan motor setelah dilakukan modifikasi bore-up maupun stroke-up dengan cara uji jalan.
1.4. Manfaat penelitian
• Manfaat bagi masyarakat :
Penelitian dapat digunakan sebagai acuan pengetahuan dalam hal memodifikasi kapasitas volume silinder.
• Manfaat bagi ilmu pengetahuan :
Sebagai tambahan wawasan untuk penelitian lain yang menyangkut kapasitas volume silinder.
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan pustaka
Ada beberapa acuan penelitian yang telah dilakukan dalam hal meningkatkan daya. Pandu Sunarendro mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. melakukan modifikasi meliputi memperbesar perbandingan kompresi dari 9 : 1 menjadi 12,5 : 1, menambah tinggi angkat katup dari 7,2 menjadi 8mm, dan yang terakhir memperbesar diameter katup masuk dan buang dari 23mm dan 21mm menjadi 24mm dan 22mm.
Dengan penelitian yang telah dilakukan tersebut didapat 2 data yaitu daya yang dihasilkan dari motor modifikasi (yang diubah : perbandingan kompresi dari 9:1 menjadi 12,5 : 1, tinggi angkat katup dari 7,2mm menjadi 8mm dan diameter katup masuk dan buang dari 23mm, 21mm menjadi 24mm, 22mm) = 13,1148 Ps, lebih tinggi 19,23% dari daya motor standar = 10,936 Ps. Selanjutnya konsumsi bahan bakar motor modifikasi juga mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan daya. Motor standar = 1,784 kg/jam dan motor modifikasi = 1,8629 kg/jam.kenaikan yang terjadi sebanyak = 4,423%.
Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Yustinus Adi Nugraha mahasiswa Teknik Mesin universitas Sanata Dharma adalah membandingkan peningkatan daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar dari penggantian CDI standar dengan CDI programmable.
Dari data penelitian yang didapat dan analisa tentang pengaruh pemakaian CDI Programmable menyimpulkan bahwa pemakaian CDI Programmable dapat meningkatan daya maksimal yang dihasilkan oleh motor bakar 4 langkah 125 cc sebesar 8.6%, dapat meningkatkan torsi maksimal yang dihasilkan oleh motor bakar 4 langkah 125cc sebesar 4.7%, meningkatkan konsumsi bahan bakar motor 4 langkah 125cc sebesar 9.66% pada kecepatan konstan 40 km/jam, meningkatkan konsumsi bahan bakar motor 4 langkah 125cc sebesar 4.33% pada kecepatan konstan 50km/jam, tidak berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar motor 4 langkah 125cc pada kecepatan konstan 60km/jam.
2.2. Tinjauan teori secara umum
Mesin adalah bagian utama dari kendaraan. Mesin tersebut merubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik. Karena tenaga yang dihasilkan inilah alat/kendaraan dapat bergerak.
Motor bensin bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari pembakaran campuran udara dan bensin. Jika campuran udara dan bensin yang masuk ke ruang bakar semakin banyak, maka kompresi juga meningkat. Kepadatan
6
campuran udara dan bensin tersebut mempengaruhi besar tenaga yang dihasilkan oleh mesin.
Poros engkol Silinder
Torak Batang torak
Gambar 2.1. Torak dari mekanisme engkol.
Pada saat torak bergerak keatas, campuran tersebut dikompresi, akibatnya terjadilah tekanan dan temperatur yang tinggi. Selanjutnya api dari busi dipercikkan sehingga campuran bahan bakar dan udara terbakar, akibatnya terdoronglah torak kebawah, menekan batang torak dan menggerakkan poros engkol. Gerakan turun-naik (bolak-balik) dari torak diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. Poros engkol dihubungkan dengan roda belakang melalui sistem pemindah daya, sehingga pada saat poros engkol berputar, roda belakang juga berputar dan kendaraan bergerak.
2.3. Komponen-komponen mesin dua langkah
Crank Shaft
Gambar 2.2 Mesin dua langkah ( Sumber : howstuffwork.com-two stroke) Keterangan gambar 2.2
• Combustion chamber : adalah ruang bakar
• spark plug : busi atau pemantik api pada saat proses pembakaran
• Exhaust outlet : lubang keluarnya sisa hasil pembakaran
• Piston : penerus tenaga hasil pembakaran
• Reed valve : katup buluh sebagai pengatur aliran bahan bakar dan udara
8
• Crank case : rumah poros torak ( rumah poros engkol )
• Crank shaft : poros torak ( poros engkol )
• Fuel : bahan bakar
2.4. Langkah mesin dua-langkah ditinjau dari mekanisme kerjanya
Motor dua langkah adalah motor yang siklus kerjanya cukup dengan satu putaran poros engkol untuk melakukan satu langkah tenaga. Dimana dalam satu siklus ini terdapat dua langkah kerja, yaitu langkah hisap dan langkah kompresi yang terjadi
bersamaan. Langkah yang kedua adalah langkah tenaga dan langkah buang ( pembuangan sisa gas buang ) yang juga terjadi secara bersamaan. ( Sumber :
Automotive Engines, hal.168 ).
Gambar di bawah ini merupakan mesin dua langkah yang mempunyai gerak poros engkol berlawanan dengan arah jarum jam. Warna biru pada gambar menunjukkan udara bersih yang masuk melalui karburator, warna hijau menunjukkan bahan bakar, dan warna hitam adalah sisa hasil pembakaran.
Gambar 2.3 Piston berada pada posisi titik pembakaran ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )
Gambar 2.4 Piston berada pada Titik Mati Atas ( TMA ) ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )
Gambar 2.5 Langkah usaha dan akhir langkah hisap ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )
10
Gambar 2.6 Langkah awal menuju pembuangan sisa gas buang ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )
Gambar 2.7 Langkah buang yang disertai pemompaan bahan bakar ke rung bakar ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )
Gambar 2.8 Terjadinya over lap
Gambar 2.9 Langkah awal kompresi ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )
Keterangan dari gambar-gambar di atas :
• Power/exhaust atau pembuangan yaitu, setelah gas yang ada di dalam ruang bakar terbakar ( dapat dilihat pada gambar 2.3 - 2.5 ), piston akan menerima gaya ke bawah sehingga bergerak turun sambil menghisap udara bersih. Dan pada titik tertentu gas sisa pembakaran akan dibuang melalui saluran gas buang ( dapat dilihat pada gambar 2.6 -2.7 ). Dan sementara itu sisa gas buang di dalam ruang dibilas dengan campuran bahan bakar, sehingga bensin untuk beberapa saat juga ikut terbuang hal inilah yang disebut dengan over lap ( dapat dilihat pada gambar 2.8 )
• Compression / intake atau kompresi yaitu, piston akan mulai bergerak ke atas menutup saluran buang dan saluran hisap ( dapat dilihat pada gambar 2.9 ), piston menekan percampuran bahan bakar. Hingga pada
12
beberapa derajat sebelum TMA ( dapat dilihat pada gambar 2.3 ) busi meledak ( dapat dilihat pada gambar 2.5 ) gas terbakar menghasilkan panas dan kompresi yang tinggi, dan siklus akan terulang seperti itu terus menerus.
2.5. Tinjauan mesin dua-langkah dari siklus
Siklus dua langkah biasanya digunakan untuk model mesin yang membutuhkan putaran tinggi. Siklus ini mempunyai efisiensi thermal yang lebih rendah dibanding dengan siklus Otto dan siklus Diesel.
Proses ekspansi dari siklus ini adalah berupa isentropik. Energi panas dihasilkan selama proses volume konstan dan panas dilepas selama proses tekanan konstan. Grafik siklus dua langkah dapat dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.10 Grafik siklus Lenoir ( Sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
2.5.1. Panas yang dibutuhkan pada saat volume konstan ( 1-2 )
Dalam teori gas ideal siklus dua langkah mengalami penambahan panas pada saat volume konstan, dapat dilihat pada rumus berikut :
( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle ) ) ( 2 1 2 mc T T Q = v − ... (2.1) Q = jumlah kalor ( kJ ) m = massa ( kg )
cv = panas jenis pada saat volume konstan ( kJ/( kgK )) T = suhu ( K )
Pada saat volume dipertahankan konstan tidak terjadi langkah usaha. ( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
∫
= = 2 1 2 pdV 0 W ...(2.2) W = usaha ( kJ ) p = tekanan ( kPa ) V = volume ( m3 )Perhitungan panas pada saat volume konstan untuk gas ideal dapat dirumuskan sebagai berikut :
( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
1 − = γ R cv ...(2.3)
14
R = konstanta gas ( 0.287 kJ/(kg K)) γ = rasio panas spesifik
Tekanan setelah penambahan panas dapat dihitung dari hukum gas ideal berikut : ( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
p2 . V2 = R . T2 ...(2.4) T = suhu ( K ) R = konstanta gas ( 0.287 kJ/(kg K)) p = tekanan ( kPa ) V = volume ( m3 ) 2.5.2. Ekspansi isentropik ( 2-3 )
Proses ekspansi isentropik ini sering juga disebut sebagai langkah tenaga. ( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
1 2 3 1 3 2 3 2 − − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = γ γ γ V V p p T T ...(2.5) , dengan P3 = P2. T = suhu ( K ) p = tekanan ( kPa ) V = volume ( m3 )
Besar usaha dari proses ekspansi dapat dirumuskan sebagai berikut : ( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
U W
Q3 − e =Δ ...(2.6)
, karena proses adiabatik Q3 =0. T mc We = vΔ ...(2.7)
(
2 3 3 mc T T W = v −)
...(2.8) W = usaha ( kJ ) T = suhu ( K ) m = massa ( kg )cv = panas jenis pada saat volume konstan ( kJ/( kgK ))
2.5.3. Tekanan konstan pada saat pelepasan panas ( 3-1 )
Proses terakhir adalah sklus mengalami dan melepas panas untuk kembali ke kondisi awal, didapatkan persamaan sebagai berikut :
( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle ) 3 1 1 1 W U U Q − = − ...(2.9) Q = jumlah kalor ( kJ )
U = total energi dalam ( kJ ) W = usaha ( kJ )
16
Besar usaha dan penambahan kalor dapat diperoleh dari perhitungan berikut : ( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
(
1 3 1 1 3 1 pdV p V V W =∫
= −)
)
...(2.10)(
1 3)
1 1 U U W Q = − + ...(2.11)(
1 3) (
1 1 3 3 1 U U pV pV Q = − + − ...(2.12)(
1 1 1) (
3 3 3)
1 3 1 U pV U pV H H Q = + − + = − ...(2.13) W = usaha ( kJ ) p = tekanan ( kPa ) V = volume ( m3 ) Q = jumlah kalor ( kJ ) U = total energi dalam ( kJ ) H = total enthalpi ( kJ )Harga Q juga dapat diperoleh dengan cara berikut : ( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
1 − = γ γR cp ...( 2.14 ) ) ( 1 3 1 mc T T Q = − ...( 2.15 ) cp = panas jenis pada saat tekanan konstan ( kJ/( kgK ))
Q = jumlah kalor ( kJ ) m = massa ( kg )
γ = rasio panas spesifik ( 1.4 ) T = suhu ( K )
Dari keseluruhan perhitungan siklus ini dapat disimpulkan efisiensi usaha total melalui panas yang diterima yaitu :
( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )
2 1 3 Q W W + = η ...(2.16) Q = jumlah kalor ( kJ ) W = usaha ( kJ )
2.6. Rumus perhitungan rasio kompresi
Kompresi merupakan salah satu hal yang penting di dalam motor bakar, dimana kompresi merupakan pemampatan campuran bahan bakar dengan udara bersih yang berada di dalam ruang bakar. Dapat disimpulkan bahwa mesin sangatlah sensitif terhadap adanya perubahan kompresi ini.
Setiap negara pencipta mesin mempunyai cara tersendiri untuk menghitung perbandingan kompresi. Karena mesin yang digunakan untuk penelitian berasal produksi negara Jepang, maka cara perhitungan juga menggunakan perhitungan Jepang.
18
( Sumber : A.Graham Bell, hal.26 )
4000 2 xES D ECV =π ...(2.17) Dengan,
ECV = Effective Cylinder Volume ( volume silinder efektif ) D = Bore diameter ( diameter silinder )
ES = Effective Stroke ( langkah efektif silinder )
Cara perhitungan ini menghitung ECV, dimana pada saat ini lubang buang mulai tertutup oleh piston. Dapat dilihat pada gambar 2.10.
Gambar 2.11 Perbandingan kompresi ( Sumber : A.Graham Bell, hal 23 )
Pengukuran volume ruang bakar dapat dilakukan dengan menggunakan alat Burette dan memakai media air. Selanjutnya kompresi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
( Sumber : A.Graham Bell, hal.26 )
CCV CCV ECV
CCR= + ...(2.18)
Dengan,
CCR = Corrected Compresion Ratio ( perbandingan kompresi sebenarnya ) CCV = Combustin Chamber Volume ( volume ruang bakar )
BAB III
METODE PENELITIAN
Dalam bab ini akan dibahas tentang jalannya penelitian dari awal hingga akhir. Penelitian tentang modifikasi volume silinder ini dapat dibagi menjadi dua, pertama dengan perubahan diameter piston dan yang ke dua dengan perubahan langkah piston. Kedua perubahan tersebut mempunyai kapasitas mesin yang sama.
Dalam penelitian ini menggunakan dua buah motor sebagai percobaannya. Dengan metode penelitian dapat digambarkan dalam diagram alir sebagai berikut.
Motor ke-dua (Modifikasi) Bore-up Pengujian dynotest Pengambilan data Analisa data Perbandingan data Stroke-up Motor pertama (Standar) Perancangan Selesai Standar
3.1. Spesifikasi mesin
Motor pertama dengan spesifikasi standar sesuai pabrik, dan motor ke dua dilakukan pengujian dengan dua jenis modifikasi. Spesifikasi mesin dapat dilihat sebagai berikut:
3.1.1. Spesifikasi motor pertama ( keadaan standar )
¾ Tipe mesin
• Tipe mesin : pendingin udara tekan ; dua langkah bensin ; katup buluh
• Tipe silinder : silinder tunggal horizontal
• Volume silinder : 110,4 cm3
• Diameter x langkah : ( 52,0 x 52,0 )mm
• Perbandingan kompresi : 7,09 : 1
• Tipe karburator : VM20/MIKUNI
• Tipe busi : Denso W22EP-U
¾ Perbandingan transmisi
• Sistem reduksi primer : tipe sepatu
• Perbandingan transmisi primer : 66/21 (3,142)
• Sistem reduksi sekunder : gerak rantai
• Perbandingan transmisi sekunder : 39/14 (2,786)
• Tipe transmisi : constans mesh – 4 speed
• Perbandingan transmisi Gigi I : 39/12 (3,250) Gigi II : 29/16 (1,812)
22
Gigi III : 24/20 (1,200) Gigi IV : 23/22 (1,045)
¾ Kelistrikan
• Titik pengapian : 20o/5000 rmin ( sebelum Titik Mati Atas )
• Tipe pengapian : tipe elektrik
3.1.2. Spesifikasi motor ke-dua ( keadaan modifikasi )
Komponen pendukung lain yang tidak tercantum di dalam spesifikasi di bawah ini dibiarkan standar seperti motor pertama.
A. Seting dengan tipe bore-up ( pembesaran diameter piston )
• Diameter: 54,50 mm
• Langkah : 52,00 mm
B. Seting dengan tipe stroke-up ( pemanjangan langkah piston )
• Diameter: 52,00 mm
3.2. Diagram perbandingan volume L D D’ L L’ D
Gambar 3.2 Perbandingan volume
D( diameter standar dan stroke-up )= 52 mm; D’( diameter silinder bore-up)=54,50mm; L( langkah piston standar dan bore-up )=52,00mm L’ ( langkah
24
3.3. Komponen-komponen pendukung 3.3.1. Volume kepala silinder
Pengukuran volume kepala silinder akan berfungsi untuk mengukur tekanan kompresi ruang bakar pada mesin. Pengukuran dilakukan menggunakan media fluida, yaitu air. Air akan memenuhi ruang pada kepala silinder, lalu volume air yang memenuhi ruang kepala silinder itu akan diukur untuk digunakan dalam perhitungan perbandingan kompresi.
Sebelum melakukan pengukuran, lubang busi yang terdapat pada kepala silinder ini ditutup dengan bahan yang tahan terhadap air misal menggunakan lilin. Agar air yang memenuhi ruang kepala silinder dapat terukur dengan sempurna.
lilin
Gambar 3.3 Kepala silinder
Setelah lubang busi ditutup dengan lilin, volume kepala silinder diukur dengan alat yang bernama burette. Dapat dilihat pada gambar berikut.
burette
Gambar 3.4 Pengukuran dengan burette
Burette seperti yang terlihat pada gambar 3.4 merupakan sebuah tabung yang mempunyai skala dan terdapat katup kecil untuk mengatur aliran air yang akan digunakan pada percobaan ini.
26
Untuk mendapatkan volume air yang memenuhi ruang kepala silinder, dilakukan dengan cara mencari selisih volume air pada burette dari awal sebelum air menetes ke kepela silinder hingga kepala silinder penuh dengan air.
3.3.2.Peningkat langkah ( stroker-kit )
Alat ini digunakan untuk meningkatkan volume silinder dengan cara menggeser posisi titik sumbu dari lengan torak agar langkah torak menjadi lebih panjang. Dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Peningkat langkah piston
Karena adanya peningkatan langkah, maka posisi blok silinder harus diganjal agar kepala piston tidak menghantam kepala silinder.
Gambar 3.6 Plat ganjal aluminium
Plat aluminium ini nantinya akan ditempatkan dibawah blok silinder.
28
3.4. Pengujian
3.4.1. Pengujian dynotester
Pengujian dilakukan dalam dua hari, pada hari pertama yang diuji adalah motor pertama dengan keadaan standar dan motor ke-dua dengan spesifikasi bore-up. Pada hari kedua dilakukan uji untuk motor ke-dua dengan spesifiksi stroke-up. Pengujian dilakukan pada gigi satu, dua, dan tiga untuk setiap keadaan mesin ( standar dan modifikasi ).
roler
Pengujian motor ini dikakukan dengan mesin dynotest dengan tipe sportdyno v3.2, dynamometer tipe SD325, dan inersia roler ( ditunjukkan pada gambar 3.8 ) tipe 1446. Mesin dynotest ini dilengkapi dengan alat pengukur suhu ruang bakar mesin. Alat uji ini juga memenuhi standar faktor koreksi dengan ISO 1585.
Dynotest mengambil data daya dan torsi mesin dari hasil keluaran tenaga pada roda, sehingga keakuratan pembacaan data juga dipengaruhi oleh keadaan penerus daya pendukung mesin hingga pada roda ( misal : kampas kopling, gir dan rantai, dan traksi ban terhadap roler ).
3.4.2. Pengujian bahan bakar
Pengujian ini bertujuan agar dapat membandingkan konsumsi bahan bakar pada keadaan standar dan modifikasi. Cara yang digunakan adalah dengan mengosongkan tangki bensin pada motor, lalu diisi kembali dengan bensin sebanyak 100 mL. Bensin yang berada pada karburator tersisa sebanyak 37 mL. Jadi total bensin yang akan digunakan pengujian sebanyak 137 mL dengan jenis premium.
Sebelum dilakukan pengujian kilometer yang ada pada odometer dicatat. Setelah pengujian jalan hingga mesin motor mati dengan sendirinya, pencatatan jarak tempuh yang diperoleh odometer dicatat ulang. Perhitungan konsumsi bahan bakar dilakukan dengan membandingkan pemakaian bahan bakar dan jarak tempuh.
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1. Perhitungan volume silinder
Perhitungan volume silinder ini merupakan perhitungan awal untuk masuk ke dalam perhitungan-perhitungan yang lain.rumus perhitungan volume silinder ini adalah sebagai berikut.
4.1.1. Keadaan mesin standar Spesifikasi mesin : a. D ( diameter piston ) = 52 mm b. ES ( langkah efektif ) = 52 mm Perhitungan : ( )
(
)
4000 52 52 2 1 mm x mm ECV =π cc 43 , 110 =4.1.2. Keadaan mesin bore-up Spesifikasi mesin :
a. D ( diameter piston ) = 54,5 mm b. ES ( langkah efektif ) = 52 mm
Perhitungan : ( )
(
)
4000 52 5 , 54 2 2 mm x mm ECV =π cc 30 , 121 =4.1.3. Keadaan mesin stroke-up Spesifikasi mesin : a. D ( diameter piston ) = 52 mm b. ES ( langkah efektif ) = 57,23 mm Perhitungan : ( )
(
)
4000 23 , 57 52 2 3 mm x mm ECV = π cc 54 , 121 =4.2. Perhitungan perbandingan kompresi
Perhitungan ini melibatkan volume kubah dari kepala silinder yang diukur dengan menggunakan tabung burette dan air sebagai media. Volume yang didapat adalah sebesar 17,5 cc. Perhitungan perbandingan kompresi dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
32
4.2.1. Keadaan mesin standar Spesifikasi mesin :
ECV(1) ( volume silinder efektif ) = 110,43cc
Perhitungan : cc cc cc CCR 5 , 17 5 , 17 43 , 110 + = 31 , 7 = 1 : 31 , 7 =
4.2.2. Keadaan mesin bore-up Spesifikasi mesin :
ECV(1) ( volume silinder efektif ) = 121,30cc
Perhitungan : cc cc cc CCR 5 , 17 5 , 17 30 , 121 + = 93 , 7 = 93 , 7 = :1
4.2.3. Keadaan mesin stroke-up Spesifikasi mesin :
ECV(1) ( volume silinder efektif ) = 121,54cc
Perhitungan : cc cc cc CCR 5 , 17 5 , 17 54 , 121 + = 94 , 7 = 1 : 94 , 7 =
4.3. Pembahasan grafik hasil uji dynotest 4.3.1. Pembahasan daya ( Horse Power )
HP GEAR1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 RPM HP
STANDART BORE-UP STROKE-UP
Gambar 4.1 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1
Pengujian gigi satu ini dimulai setelah motor berjalan pada putaran mesin sekitar 3000 Rpm. Dalam gambar 4.1 terlihat adanya peningkatan daya pada mesin modifikasi dibandingkan dengan keadaan standar. Pada keadaan standar daya tertinggi diperoleh pada putaran mesin 7000 Rpm sebesar 9,7 HP, sedangkan pada keadaan mesin bore-up daya tertinggi diperoleh pada putaran mesin 9800 Rpm sebesar 14,5 HP. Dan pada keadaan stroke-up daya tertinggi diperoleh pada putaran
34
mesin 10.493 Rpm sebesar 15,3 HP. Jadi daya tertinggi diperoleh pada keadaan mesin stroke-up. Jadi peningkatan daya pada bore-up adalah sebagai berikut :
Hp Hp Hp 9,7 4,8 5 , 14 − = % 48 , 49 % 100 7 , 9 8 , 4 = x Hp Hp
Peningkatan daya pada keadaan mesin stroke-up : Hp Hp Hp 9,7 5,6 3 , 15 − = % 73 , 57 % 100 7 , 9 6 , 5 = x Hp Hp
Pada mesin modifikasi terlihat bahwa kenaikan daya pada putaran mesin awal lebih lambat dibandingkan dengan keadaan mesin standar. Dalam gambar 4.2 di bawah ini ditunjukkan bahwa keadaan stroke-up paling unggul dibandingkan dua keadaan lain, karena peningkatan daya cenderung konstan baik dari putaran awal hingga pencapaian daya maksimum.
HP GEAR2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 RPM HP
STANDART BORE UP STROKE UP
Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya untuk gigi 2
Daya maksimum mesin keadaan stroke-up yang dapat dihasilkan adalah sebesar 17,1 HP pada putaran mesin 8700 Rpm. Sedangkan pada keadaan bore-up daya maksimum yang dapat dicapai sebesar 16,2 HP pada putaran mesin 8000 Rpm. Dan pada keadaan standar daya yang dicapai hanya sebesar 12,4 HP pada 8000 Rpm. Pengujian untuk gigi dua ini dimulai setelah motor berjalan pada sekitar 4000 Rpm. Jadi peningkatan daya pada bore-up adalah sebagai berikut :
Hp Hp Hp 12,4 3,8 2 , 16 − = % 64 , 30 % 100 4 , 12 8 , 3 = x Hp Hp
36
Peningkatan daya pada keadaan mesin stroke-up : Hp Hp Hp 12,4 4,7 1 , 17 − = % 90 , 37 % 100 4 , 12 7 , 4 = x Hp Hp HP GEAR 3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 RPM HP
STANDART BORE UP STROKE UP
Gambar 4.3 Grafik perbandingan daya untuk gigi 3
Pengujian untuk gigi tiga ini dimulai pada saat motor berjalan sekitar 5200 Rpm. Dalam gambar 4.3 terlihat bahwa grafik kerja mesin bore-up paling stabil dan pencapaian dayanya paling besar mencapai 15,9 HP pada putaran mesin 8000 Rpm. Sedangkan pada keadaan stroke-up daya mengalami titik konstan pada putaran mesin sekitar 6000 Rpm hingga 6500 Rpm, daya tertinggi yang dapat dicapai sebesar 15,6
Hp. Daya pada keadaan stroke-up tidak sebesar pada bore-up, walaupun tenaga stroke-up yang dirasakan pada waktu pengujian lebih besar dibanding tenaga bore-up. Hal tersebut dapat dimungkinkan dari adanya slip dari penerus daya pada kendaraan tersebut. Pada keadaan standar, mesin mengalami titik konstan di 7500 Rpm pada 12,4 HP setelah mencapai daya maksimum sebesar 12,7 Hp pada 7200 Rpm. Jadi peningkatan daya pada bore-up adalah sebagai berikut :
Hp Hp Hp 12,4 3,5 9 , 15 − = % 22 , 28 % 100 4 , 12 5 , 3 = x Hp Hp
Peningkatan daya pada keadaan mesin stroke-up : Hp Hp Hp 12,4 3,2 6 , 15 − = % 80 , 25 % 100 4 , 12 2 , 3 = x Hp Hp
Gambar 4.4 adalah grafik total setiap keadaan mesin, dari gigi satu hingga gigi tiga. Pada grafik standar yang berwarna hijau muda terdapat dua panah hijau tua, yang menunjukkan saat perpindahan gigi, pada grafik bore-up yang menunjukkan perpindahan gigi adalah panah yang berwarna biru muda, dan pada grafik stroke-up panah perpindahan gigi berwarna jingga.
38 HP TOTAL GEAR 1-3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 RPM HP
STANDART BORE-UP STROKE-UP
Gambar 4.4 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1 hingga gigi 3
Dalam gambar 4.4 di atas terlihat bahwa ubahan modifikasi mempunyai batas perpindahan gigi yang cukup besar ( dapat dilihat dari jarak antara ke dua panah ) dibandingkan dengan keadaan standar. Tetapi pada keadaan stroke-up menunjukkan kenaikan daya yang tidak efektif, misal daya 6 HP didapat pada putaran mesin di atas 6000 Rpm. Sedangkan pada keadaan bore-up daya 6 HP diperoleh pada 5000 Rpm. Suhu pada keadaan standar pada saat uji dynotest adalah 73 derajat Celcius. Bore-up adalah 153 derajat Celcius. Stroke-up adalah 97 derajat Celcius.
Daya maksimum yang dapat diperoleh dalam keadaan standar adalah 12,1 Hp pada 7500 Rpm. Pada keadaan bore-up sebesar 16,2 Hp pada 8115 Rpm, kenaikan yang terjadi adalah sebesar :
Hp Hp Hp 12,1 4,1 2 , 16 − = % 88 , 33 % 100 1 , 12 1 , 4 = x Hp Hp
Pada keadaan stroke-up daya yang diperoleh sebesar 17,08 pada 8250 Rpm. Kenaikan yang terjadi adalah sebesar :
Hp Hp Hp 12,1 4,98 08 , 17 − = % 15 , 41 % 100 1 , 12 98 , 4 = x Hp Hp
4.3.2. Pembahasan torsi ( Torque )
TORQUE TOTAL GEAR 1-3
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 RPM TQ
STANDART BORE-UP STROKE-UP
40
Gambar 4.5 di atas menerangkan torsi yang yang disalurkan oleh ban terhadap roler pada alat uji dynotest. Pada keadaan standar torsi masimum yang dapat dicapai adalah sebesar 12,52 Nm pada putaran mesin 6700 Rpm. Pada keadaan bore-up torsi maksimum yang dapat dicapai adalah sebesar 14,42 Nm pada putaran mesin 7700 Rpm. Dan pada keadaan stroke-up torsi maksimum adalah sebesar 14,45 Nm pada putaran mesin 7750 Rpm.
Dengan keadaan mesin stroke-up dan bore-up, kampas kopling dimungkinkan tidak kuat menahan besarnya torsi yang dihasilkan oleh poros engkol. Dapat dilihat dari gambar 4.5, pada putaran mesin mencapai 6000 Rpm terjadi penyimpangan pada grafiknya.
Peningkatan torsi yang didapat setelah adanya modifikasi volume silinder dapat dilihat sebagai berikut :
Torsi bore-up adalah sebagai berikut : Nm Nm Nm 12,52 1,9 42 , 14 − = % 17 , 15 % 100 52 , 12 9 , 1 = x Hp Hp
Torsi stroke-up adalah sebagai berikut : Nm Nm Nm 12,52 1,93 45 , 14 − = % 41 , 15 % 100 52 , 12 93 , 1 = x Hp Hp
4.4. Pengujian konsumsi bahan bakar
Pengujian konsumsi bahan bakar ini dilakukan dengan tiga variasi pengujian untuk setiap keadaan, antara lain 40 Km/jam, 50 Km/jam, 60 Km/jam. Pengukuran diukur dengan menggunakan odometer pada motor dengan ketelitian 0,1 Km, dan diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 4.1 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar
40 Km/j 50 Km/j 60 Km/j
137mL 3,8 Km 4 Km 4,1 Km
1Km 36,06 mL 34,26 mL 33,01 mL
Tabel 4.2 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin bore-up
40 Km/j 50 Km/j 60 Km/j
137mL 2,8 Km 3,2 Km 3,8 Km
1Km 48,92 mL 42,80 mL 36,05 mL
Tabel 4.3 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin stroke-up
40 Km/j 50 Km/j 60 Km/j
137mL 2 Km 2,9 Km 2,5 Km
42
Jika hasil di atas dijadikan perbandingan efisiensi bahan bakar, hasilnya dapat dilihat sebagai berikut :
a) Peningkatan konsumsi bahan bakar pada keadaan bore-up dibanding dengan standar : ¾ Pada 40 Km/jam
(
)
% 66 , 35 % 100 06 , 36 06 , 36 92 , 48 − = X ¾ Pada 50 Km/jam(
)
% 92 , 24 % 100 26 , 34 26 , 34 80 , 42 − = X ¾ Pada 60 Km/jam(
)
% 2 , 9 % 100 01 , 33 01 , 33 05 , 36 = − X¾ Peningkatan konsumsi bahan bakar pada keadaan stroke-up dibanding dengan standar : ¾ Pada 40 Km/jam
(
)
% 93 , 89 % 100 06 , 36 06 , 36 49 , 68 − = X ¾ Pada 50 Km/jam(
)
% 85 , 37 % 100 26 , 34 26 , 34 23 , 47 = − X¾ Pada 60 Km/jam
(
)
% 98 , 65 % 100 01 , 33 01 , 33 79 , 54 = − XTabel 4.4 Total hasil pembahasan dari mesin standar, bore-up, dan stroke-up
Standar Bore-up Stroke-up
Kapasitas silinder 110,43 cc 121,30 cc 121,54 cc Perbandingan
kompresi 1 : 7,31 1 : 7,93 1 : 7,94
Peningkatan daya 12,1HP 16,2 HP (33,88%) 17,08 HP(41,15%) Peningkatan torsi 12,52Nm 14,42 Nm(15,17%) 14,45Nm(15,41%) Suhu mesin pada saat
pengujian 73 o C 153 oC 97 oC Peningkatan konsumsi bahan bakar 40 Km/j 36,06mL/Km 48,92 mL/Km (35,66%) 68,49 mL/Km (89,93%) Peningkatan konsumsi bahan bakar 50 Km/j 34,26mL/Km 42,80 mL/Km (24,92%) 47,23 mL/Km (37,85%) Peningkatan konsumsi bahan bakar 60 Km/j 33,01mL/Km 36,05 mL/Km (9,2%) 54,79 mL/Km (65,98%) Peningkatan konsumsi bahan bakar rata-rata antara 40-60 Km/j 34,44 mL/Km 42,59 mL/Km 56,83 mL/Km
44 Perbandingan Daya 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Standar Bore-Up Stroke-Up
12,1
16,2
17,08
Gambar 4.6 Grafik perbandingan peningkatan daya Perbandingan Torsi 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15
Standar Bore-Up Stroke-Up
12,52
14,42 14
0
,45
Perbandingan rata-rata konsumsi bahan bakar
34,44 42,59 56,83 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3Standar Bore-up Stroke-up
Gambar 4.7 Grafik perbandingan peningkatan konsumsi bahan bakar
Ketiga tabel di atas menjelaskan tentang perbandingan antara besar peningkatan daya dengan peningkatan konsumsi bahan bakar. Pada keadaan bore-up menunjukkan peningkatan daya yang cukup drastis jika dibandingkan dengan keadaan standar, tetapi pada konsumsi bahan bakar tidak terlalu mengalami peningkatan yang cukup besar. Pada keadaan stroke-up peningkatan daya hampir sama dengan keadaan bore-up tetapi konsumsi bahan bakar jauh lebih tinggi.
46
4.5. Pembahasan teori 4.5.1. Keadaan bore-up
Getaran mesin yang timbul terasa lebih tinggi dari pada keadaan standar. Dari adanya pembesaran diameter piston, poros engkol membutuhkan gaya inersia yang lebih besar dibanding dengan keadaan piston standar untuk melakukan menjaga kestabilan mesin. ( Sumber : The Design and Tuning of Competition Engine, hal 149-159 )
Komsumsi bahan bakar menjadi lebih boros. Dengan adanya pembesaran diameter piston maka diameter kepala silinder dan balancing ( kestabilan ) gerak poros engkol diperlukan adanya penyesuaian dengan diameter. ( Sumber : The Design and Tuning of Competition Engine, hal 163 )
Waktu yang diperlukan untuk mencapai tenaga maksimum lebih lama, karena adanya gaya gesek yang besar dari piston dan adanya selip pada kampas kopling sebagai penerus daya. Dibuktikan dari suhu mesin yang tinggi pada saat pengujian dynotest ( dapat dilihat pada tabel 4.4 ). Dan mengakibatkan pendinginan kampas kopling ( sebagai penerus daya ) oleh pelumas menjadi tidak sempurna.
4.5.2. Keadaan stroke-up
Getaran mesin yang timbul sangat tinggi. Adanya pemindahan titik beban pada poros engkol mengakibatkan pembagian beban pada poros engkol tersebut tidak merata. Dan mengakibatkan bantalan menerima beban yang berlebih. ( Sumber : The Design and Tuning of Competition Engine, hal 149-159 )
Komsumsi bahan bakar lebih boros jika dibandingkan dengan bore-up. Dengan adanya pemanjangan langkah piston, maka piston memerlukan gaya inersia yang lebih besar dari poros engkol untuk meningkatkan kecepatan piston melakukan gerak bolak-balik ( reciprocating ). ( Sumber : The Design and Tuning of Competition Engine, hal 149-159 )
Sering terjadi kebocoran antara ganjal plat aluminium dengan silinder blok yang dapat mengakibatkan over-run, yaitu mesin bensin hidup seperti mesin diesel, pembakaran memanfaatkan panas pada ruang bakar dengan memampatan udara bocoran dari luar ( Sumber : Automotive Engines, hal.235 ).
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan selama penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :
a. Modifikasi volume silinder meningkatan daya sebesar :
i. 33,88% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 12,1 Hp menjadi = 16,2 Hp
ii. 41,15% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 12,1 Hp menjadi = 17,08 Hp
b. Modifikasi volume silinder meningkatan torsi sebesar :
i. 15,17% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 12,52 Nm menjadi = 14,42 Nm
ii. 15,41% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 12,52 Nm menjadi = 14,45 Nm
c. Pada kecepatan 40 Km/jam modifikasi volume silinder dengan meningkatan konsumsi bahan bakar sebesar :
i. 35,66% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 36,06mL/Km menjadi = 48,92 mL/Km
ii. 89,93% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 36,06mL/Km menjadi = 68,49 mL/Km
d. Pada kecepatan 50 Km/jam modifikasi volume silinder dengan meningkatan konsumsi bahan bakar sebesar :
i. 24,92% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 34,26 mL/Km menjadi = 42,80 mL/Km
ii. 37,85% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 34,26 mL/Km menjadi = 47,23 mL/Km
e. Pada kecepatan 60 Km/jam modifikasi volume silinder dengan meningkatan konsumsi bahan bakar sebesar :
i. 9,2% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 33,01mL/Km menjadi = 36,05 mL/Km
ii. 65,98% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 33,01mL/Km menjadi = 54,79 mL/Km
5.2. Saran
Beberapa saran tentang penelitian ini yang berhubungan dengan modifikasi volume silinder, yang perlu dikemukakan lebih lanjut adalah :
a. Pada pemakaian harian disarankan untuk menggunakan cara bore-up, dilihat dari perbandingan persentase kenaikan daya dan torsi dengan konsumsi bahan bakar.
b. Penerus daya pada kendaraan bermotor merupakan hal yang paling penting dalam menunjang peningkatan daya dan efisiensi bahan bakar.
50
c. Modifikasi volume silinder harus memperhitungkan kapasitas volume dengan timbulnya gaya gesek yang ada untuk mendapatkan daya maksimum.
d. Adanya perubahan jarak langkah piston dengan cara menggeser titik sumbu pena poros engkol, perlu memperhitungkan letak titik beban. Agar getaran yang ditimbulkan oleh mesin tidak terlalu tinggi, yang dapat mengakibatkan kerusakan pada komponen-komponen pendukungnya.
e. Perlunya memperhatikan spesifikasi perekat yang berfungsi untuk mencegah kebocoran di antara komponen-komponen mesin.
f. Pada saat pengujian dengan dynotest diharapkan kondisi roda baik, karena sangat mempengaruhi data yang akan dibaca oleh roller.
Anonim, -, howstuffwork.com-two stroke engine, www. Howstuffwork. Com. Anonim, -, wikipedia.com-two stroke cycle, www. Wikipedia. Com.
Anonim, -, wikipedia.com- Lenoir cycle, www. Wikipedia. Com. Bell, A. Graham, -, Two-Stroke Performance Tuning, England.
Smith, Philip H., A. M. I. Mech. E, 1963, The Design and Tuning of Competition Engine, Staples Printers Limited, England.
Course, William . H . & Donald L. Anglin., 1987, Automotive Engines, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.
Sunarendro, Pandu, 2005, Skripsi : Peningkatan Unjuk Kerja Motor Bakar Empat Langkah 125cc, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Nugraha, Yustinus adi, 2008, Skripsi : Motor Bensin Empat Langkah-125cc Dengan CDI Programmable, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
