Analisa Pengaruh Modifikasi Dimples Porting Terhadap Performa Motor Honda Beat 110 cc PGM-FI
Candra Duwi Anggara
1*, Sudiyono
2, Edi Haryono
3Program Studi Teknik Permesinan Kapal, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia1*
Program Studi Teknik Permesinan Kapal, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia 2
Program Studi Teknik Permesinan Kapal, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia3
Email: [email protected]1* ; [email protected]2 ; [email protected]3
Abstract – Currently the development of the automotive world is growing rapidly. There are many demands in the automotive market, namely to produce vehicles that are capable of producing high performance, and must also be able to save or reduce fuel consumption. Many motorcycle manufacturers have developed various technologies to improve motor performance. One of them is changing the intake or fuel input system to make it more efficient. One of the innovations is to modify the intake port with a dimple ported system. From testing the performance of motorbikes between standard and intakeport dimple, it can be concluded that dimple ported treatment affects the performance of motorbikes where the average power value is 6.54 Hp, torque is 6.81 Nm and SFOC is 49.287 g / Kw.h. produced better than standard intakeport motorbikes. And the ANSYS multiphase simulation also proves that the dimple intakeport has a more homogeneous mixture of air and fuel compared to standard interfaces.
Keyword: Palm Oil Biodiesel, Performance, Power, Torque, GSFC, Mixtur
1. PENDAHULUAN
Saat ini perkembangan dunia otomotif semakin berkembang pesat. Banyak tuntutan dalam pasar otomotif yaitu untuk menghasilkan kendaraan yang mampu menghasilkan performa yang tinggi (high performance), dan juga harus dapat menghemat atau mengurangi konsumsi bahan bakar. Banyak pabrikan motor yang mengembangkan berbagai teknologi untuk meningkatkan performa motor.
Teknologi yang dikembangkan terdiri dari beberapa aspek misalnya dari sisi sistem bahan bakar, kenyamanan kendaraan, body kendaraan, perbaikan intake cylinder head , merubah gear rasio kendaraan, memperbesar kompresi kendaraan dan merubah pengapian kendaraan. Salah satu bagian mesin yang dapat meningkatkan performa sepeda motor adalah
bagian intake atau sistem masukan.
Untuk itu dilakukan penelitian dengan pengembangan ilmu mekanika fluida yang salah satunya mempelajari tentang aliran eksternal yang melintasi suatu permukaan. Contohnya adalah aliran fluida yang melintasi permukaan cekung pada bola golf. Ternyata permukaan bola golf yang seperti itu memiliki tujuan khusus, karena adanya cekungan itu dapat mengurangi daya hambat udara sehingga dapat memberi kemampuan pada bola golf untuk meluncur lebih jauh. Dengan itu dilakukan modifikasi dinding atau saluran intake port dan diameter intake port yang dibentuk dengan cara memberikan tambahan cekungan-cekungan pada salauran intake port yang menyerupai kulit bola golf, yang bertujuan untuk mengetahui efek aliran yang dihasilkan oleh perubahan bentuk permukaan port serta mengetahui
efek aliran vortek yang dapat membuat campuran udara dan bahan bakar menjadi lebih homogen pada intake port, sehingga konsumsi bahan bakar menjadi lebih sempurna dan performa mesin menjadi meningkat karena Semakin homogen campuran udara dan bahan bakar dapat meningkatkan efesiensi pembakaran
2. METODE
Langkah-langkah yang digunakan untuk mendapatkan hasil dari permasalahan yang telah ada sebagai berikut :
2.1 Tempat Penelitian
Pengerjaan penelitian dilakukan dibengkel motor kojack om kos dan untuk tempat pengambilan data serta analisa dilakukan di bengkel motor kaisar 2.2 Variable penelitian
Variable dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1.Variable bebas adalah intakeport standard dengan intakeport modifikasi
2.Variable terikat yaitu daya, torsi dan sfoc 3.Variable terkontrol adalah RPM
2.3 Diagram Alir
2.4 Dimples Porting
pengembangan ilmu mekanika fluida yang salah satunya mempelajari tentang aliran eksternal yang melintasi suatu permukaan. Contohnya adalah aliran fluida yang melintasi permukaan cekung pada bola golf. Ternyata permukaan bola golf yang seperti itu memiliki tujuan khusus, karena adanya cekungan itu dapat mengurangi daya hambat udara sehingga dapat memberi kemampuan pada bola golf untuk meluncur lebih jauh. Dengan itu dilakukan modifikasi dinding atau saluran intake port dan diameter intake port yang dibentuk dengan cara memberikan tambahan cekungan-cekungan pada salauran intake port yang menyerupai kulit bola golf, yang bertujuan untuk mengetahui efek aliran yang dihasilkan oleh perubahan bentuk permukaan port serta mengetahui efek aliran vortek yang dapat membuat campuran udara dan bahan bakar menjadi lebih homogen pada intake port, sehingga konsumsi bahan bakar menjadi lebih sempurna dan performa mesin menjadi meningkat karena Semakin homogen campuran udara dan bahan bakar dapat meningkatkan efesiensi pembakaran (Kim, J.N., et al.2008)
2.5 Daya
Daya merupakan energi listrik yang dihasilkan oleh suatu rangkaian atau generator per satuan waktu. Dan daya yang paling optimum adalah daya yang dengan hasik tertinggi.
2.6 Torsi
Torsi merupakan suatu kemampuan dari mesin untuk melakukan kerja, besarnya dari torsi adalah besaran turunan yang dihasilkan dari suatu benda yang berputar pada porosnya.
2.7 Specific Fuel Consumption
Specific Fuel Consumption merupakan laju dari aliran bahan bakar untuk memproduksi satu unit daya dalam satuan waktu. Dimana untuk SFC yang paling optimum adalah SFC dengan nilai terendah 2.8 Mesin Motor
Mesin motor yang digunakan adalah mesin Honda Beat 110 cc PGM-Fi dengan jenis mesin injection 4 stroke.
Gambar 1. Engine Honda Beat 110 cc PGM-Fi
Tabel 1. Spesifikasi Engine
Merk Mesin Honda/beat
PGM-FI Silinder 4-stroke single
cylinder / 110 cc Compresi ratio 9,5 : 1
Diameter x Langkah
50 x 55,1
Daya maksimum 6,38 KW (8,68 PS)/7500 rpm Torsi maksimum 9,01 N.m (0,92
kgf.m)/6500 rpm
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan hasil perhitungan dan analisa sebagai berikut
3.1 Daya Yang Dihasilkan
Pada perhitungan daya ini yanng dicari yaitu daya yang dihasilkan oleh engine standard dan engine modifikasi.
Gambar 2. Grafik Daya
Dari grafik daya yang telah didapatkan dapat dilihat bahwa engine dengan modifikasi dimples memiliki nilai daya tertinggi dibandingkan dengan daya yang dihasilkan motor standard dengan nilai rata-rata 6,54 Hp untuk intakeport modifikasi dan 5,32 Hp untuk intakeport standard.
3.2 Torsi Yang Dihasilkan
Torsi yang dihasilkan dari pengujian adalah besaran turunan dari suatu benda yang berputar pada porosnya.
Gambar 3. Grafik Torsi
Dari grafik torsi yang telah didapatkan, dapat dilihat bahwa engine dengan modifikasi dimples memiliki nilai torsi tertinggi dibandingkan dengan torsi yang dihasilkan motor standard dengan nilai rata-rata 6,8 Nm untuk intakeport modifikasi dan 5,7 Nm untuk intakeport standard.
3.3 Specific Fuel Consumption
Pada perhitungan dari SFC ini yang memiliki nilai paling optimum adalah variasi jenis bahan bakar yang memiliki nilai SFC terendah.
Gambar 4. Grafik SFC
Dari grafik Specific Fuel Consumption dapat dianalisa terkait dengan SFOC maksimum engine dalam kondisi standar tersebut. Dari grafik diatas yang merupakan running ke 1,2,3,4 dan 5 didapatkan SFOC yang paling efektif berada di 4000 RPM dengan nilai 46,67 g/kwh jika dibandingkan dengan SFOC intakeport standart. Maka dapat diambil kesimpulan bahwa data hasil pengujian performansi engine terutama pada pengujian bahan bakar bahwa konsumsi bahan bakar paling irit dimiliki oleh intakeport dimples karena memiliki nilai kerataan lebih rendah daripada nilai kerataan intakeport standart.
3.4 Pre Processing
Pada tahap pre processing, menjelaskan langkah awal dalam penyelesaian elemen hingga.
Pada proses ini menjelaskan proses pembuatan geometri, menentukan jenis material, proses meshing geometri, dan penentuan kondisi batas dalam mensimulasikan multiphase flow pada model Intake port silinder.
3.4.1 Pemodelan Geometri
Perangkat lunak yang digunakan dalam melakukan model komputasi adalah Autodesk Inventor dan ANSYS Workbench dengan sistem analisis Fluent
3.4.2 Meshing
Pada proses meshing ini adalah membagi geometri ini menjadi bagian-bagian kecil yang akan membentuk geometri benda. Semakin kecil ukuran meshing yang terbentuk maka akan semakin mendekati nilai sebenarnya
3.5 Post Processing
Post processing merupakan proses akhir dari penyelesaian elemen hingga. Pada post processing menjelaskan tampilan hasil simulasi dari perangkat lunak elemen hingga. Pada tahap ini persamaan- persaman yang dilibatkan dalam simulasi CFD akan diselesaikan secara iteratif sampai mencapai kondisi konvergen.
3.5.1 Vektor Kecepatan
Pada Gambar diatas diperlihatkan vektor kecepatan aliran yang dihasilkan dari simulasi Ansys. Dari gambar a) dan b) tersebut terlihat adanya daerah dengan kecepatan rendah dan kecepatan tinggi. Pada daerah kecepatan rendah, yang arahnya berubah, merupakan lokasi terjadinya sirkulasi aliran, sedangkan pada daerah berkecepatan tinggi merupakan daerah aliran jet. Secara keseluruhan dapat dilihat bahwa variasi model dengan dimple menunjukkan kecepatan aliran yang homogen dengan dominasi warna biru sebesar ± 2-3 x 10 -2 m/s sedangkan pada variasi tanpa dimple ±1- 3 x 10 -2 m/s yang tidak homogen. Gerakan ini sebenarnya merupakan gerakan sirkulatif yang dalam prakteknya efek ini sangat diharapkan dalam proses pencampuran bahan bakar dan udara sehingga diperoleh campuran yang lebih homogen sehingga dapat menghasilkan kalor pembakaran yang lebih tinggi (Jogre, 2009).
3.5.2 Kontur Tekanan Statik
Pada gambar diatas ditunjukkan hasil simulasi kontur tekanan statik untuk pendektan diskretisasi momentum orde-2. Seperti pada hasil perhitungan
kecepatan di atas, hasil perhitungan tekanan statik juga tidak menunjukkan perbedaan yang berarti untuk kedua variasi model yang digunakan. Dari kedua gambar tersebut dapat dilihat bahwa tekanan vakum terbesar terjadi di sekitar daerah bagian bawah katup sebesar 3,48 x 10+2 Pa pada variasi tanpa dimple sedangkan dengan dimple sebesar 3,55 x 10+2 Pa. Tekanan vakum yang rendah sangat berpengaruh kepada efisiensi volumetrik. Jika tekanan vakum makin besar sepeti pada variasi desain model dengan dimple maka efisiensi volumetrik makin tinggi pula.
3.5.3 Kecepatan Fluida
Pada gambar diatas diperlihatkan plot kecepatan arah-Y pada model simulasi. Dari gambar tersebut terlihat adanya perubahan bentuk distribusi kecepatan aliran. Pada daerah dekat katup, kecepatan memiliki nilai maksimum pada variasi tanpa dimple dan dengan dimple dengan nilai kecepatan maksimum berturut-turut 4,55 x 10-2; 1,07 x 10-1 m/s, sedangkan pada daerah yang cukup jauh dari katup yaitu dekat dengan piston memiliki nilai minimum.
Hal ini dapat dijelaskan karena terjadinya sirkulasi aliran dari daerah hilir menuju hulu sehingga arah kecepatan berubah dari negatif menuju positif. Yang mana nilainya juga mengalami perubahan dari besar ke kecil.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan anatara lain sebagai bwerikut :
1. Pengaruh dimple porting terhadap aliran campuran bahan bakar dan udara Hasil simulasi dengan menggunakan software ANSYS:
a. Velocity vector
Hasil pengujian kecepatan vector pada penelitian kali ini membuktikan
bahawa kehalusan kontur yang lebih baik terdapat pada variasi model dengan dimple, dimana nilai kecepatan positif yaitu pada arah ke atas. Terlihat bahwa aliran memiliki kecepatan positif di sebagian besar daerah yang terletak di bawah katup.
Secara keseluruhan dapat dilihat bahwa variasi model dengan dimple menunjukkan kecepatan aliran yang homogen dengan dominasi warna biru sebesar ± 2-3 x 10 -2 m/s sedangkan pada variasi tanpa dimple ±1-3 x 10 -2 m/s yang tidak homogen.
b. Kontur tekanan static
Dari hasil pengujian tekanan static didapatkan data bahwa tekanan vakum pada model dimple porting memiliki nilai terbesar yaitu 3,55 x 10+2 Pa dibandingkan dengan tekanan vakum model standart dengan nilai sebesar 3,48 x 10+2 .
c. Plot kecepatan Fluida
Dari hasil pengujian plot kecepatan tersebut terlihat adanya perubahan bentuk distribusi kecepatan aliran.
Pada daerah dekat katup, kecepatan memiliki nilai maksimum pada variasi tanpa dimple dan dengan dimple dengan nilai kecepatan maksimum berturut-turut 4,55 x 10-2; 1,07 x 10-1 m/s, sedangkan pada daerah yang cukup jauh dari katup yaitu dekat dengan piston memiliki nilai minimum.
2. Hasil pengujian daya dan torsi sepeda motor yand dilakukan diatas dynotest
Pengujian dilakukan pada RPM 5000-9500 didapatkan data bahwa intake port jenis dimple porting memiliki nilai daya tertinggi dengan rata-rata sebesar 6,54 Hp dan torsi dengan rata-rata sebesar 6,81 Nm dibandingkan dengan sepeda motor dengan intake port standart yang memiliki daya rata- rata 5,23 Hp dan torsi rata-rata sebesar 5,7 Nm.
3. Hasil pengujian specific fuel consumption (SFOC)
Pengujian specific fuel consumption didapatkan bahwa intake port dimples memiliki nilai sfc terendah dengan rata-rata 49,827 g/Kw.h dibandingkan dengan sepeda motor dengan intakeport standard dengan nilai rata-rata sebesar 61,65 g/Kw.h.
5. PUSTAKA
[1] Mouta, K. A., Azevedo, L. D., Fernandes, M. G., & Fonseca, E. M. M. 2017. Sheet Metal Forming by Numerical Simulations: 2D and 3D Axisymmetric Deformation of a Cylindrical Piece.
Proceedings of the 7th International Conference on Mechanics and Materials in Design Albufeira/Portugal 11-15 June 2017. Editors J.F. Silva Gomes and S.A.
Meguid
[2] Jeong-Eue Yun (2000). A Study on Combine Effects Between Swirl and Tumble Flow of Intake Port System in Cylinder Head.
[3] Xiaofeng Yang, and Tang-Wei Kuo.
Correlation of CCV Between In-Cylinder Swirl Ratio and Polar Velocity Profile in Valve Seat Region Using LES Under Motored Engine Condition. Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP Energies nouvelles (2017) 72,38. IFP Energies nouvelles. DOI:
10.2516/ogst/2017036
[4] Taufik, M., Mufarida, N. A. and Finali, A.
(2017) ‘PENGARUH DIAMETER
PORTING POLISH TERHADAP
UNJUK KERJA MOTOR BAKAR 4 LANGKAH’, 1(2), pp. 2–7
[5] Heywood JB. 1989. Internal Combustion Engine Fundamentals. Mcgraw-Hill.
