TUGAS AKHIR
KAJIAN EKSPERIMENTAL TENTANG PENGARUH KOMPONEN DAN SETTING PENGAPIAN TERHADAP KINERJA MOTOR 4 LANGKAH
113 CC BERBAHAN BAKAR CAMPURAN PREMIUM – ETHANOL
DENGAN KANDUNGAN ETHANOL 30%
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Sarjana Stara- 1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
DisusunOleh:
MHD YAHYA NIM. 20090130056
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
KAJIAN EKSPERIMENTAL TENTANG PENGARUH KOMPONEN DAN SETTING PENGAPIAN TERHADAP KINERJA MOTOR 4-LANGKAH
113 CC BERBAHAN BAKAR CAMPURAN PREMIUM-ETAHNOL DENGAN KANDUNGAN ETHANOL 30%
MHD YAHYA
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Sarjana Strata-1
Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
INTISARI
Bahan bakar alternatif dapat menjadi pilihan pengunaan bahan bakar agar mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang semakin menipis. Ethanol adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, dan tak berwarna sehingga sering digunakan sebagai bahan campuran dengan premium. Pengaturan timing pengapian dengan CDI racing diperlukan agar proses pembakaran dapat sempurna, dikarenakan nilai oktan ethanol lebih tinggi dari premium. Penggunaan ethanol diharapkan dapat memberikan efek baik terhadap kinerja motor bensin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh campuran bahan bakar premium-ethanol 30% terhadap kinerja mesin 4 langkah 113 cc dengan variasi timing pengapian.
Penelitian ini menggunakan variasi campuran bahan bakar premium-ethanol 30% dengan variasi timing pengapian. Pengujian yang dilakukan meliputi torsi,daya dan konsumsi bahan bakar (��̇), dengan menggunakan metode trottle
spontan dari 3000-10000 RPM untuk pengujian torsi dan daya, pada pengujian konsumsi bahan bakar (��̇) menggunakan metode trottleper RPM dari 3000-8000 RPM.
Dari pengujian diperoleh torsi tertinggi dihasilkan CDI racing standar bahan bakar campuran premium etanol 30% sebesar 11,81 N.m pada 3857 RPM. Daya tertinggi sebesar 7.7 HP pada putaran 7750 RPM, sedangkan untuk konsumsi bahan bakar (��̇) pada penggunaan CDI standar lebih hemat bahan bakar dibandingkan dengan penggunaan CDI racing.
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan manusia terhadap energi semakin lama semakin meningkat, energi yang digunakan saat ini berasal dari minyak bumi. Namun akibat eksploitasi yang berlebihan terhadap minyak bumi mengakibatkan persdiaanya semakin menipis dan tingkat pertumbuhan manusia yang semakin tinggi menyebabkan kebutuhan energi berbahan bakar fosil meningkat setiap tahunnya. Bahan bakar fosil menjadi sumber energi primer untuk kebutuhan manusia sehari-hari dalam berbagai aktivitas seperti penggunaan kendaraan bermotor, mesin-mesin industri dan sarana pengkonversi energi lainnya. Minyak bumi merupakan salah satu bahan bakar fosil yang sering digunakan dalam industri seperti, premium, pertamax, solar dan bensol.
Hal ini menimbulkan permasalahan karena ketersediaan bahan bakar fosil terbatas dan tidak dapat terbarukan, sehingga tidak mampu mengimbangi kebutuhan manusia yang besar akan energi. Berkurangnya energi akan berpengaruh terhadap aktivitas untuk menjalankan berbagai kegiatan. Apabila penggunaan bahan bakar premium berlebihan akan semakin menipisnya minyak bumi di Indonesia, maka diperlukan suatu bahan bakar alternatif dari bahan bakar hayati yaitu ethanol. Bahan bakar alternatif dapat menjadi pilihan untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang semakin menipis.
diharapkan dapat memberikan efek baik terhadap kinerja motor bensin dan dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.
Apabila campuran bahan bakar premium-ethanol dan udara dengan komposisi yang tepat serta pengapian baik akan memberikan hasil pembakaran yang sempurna pada motor bensin sehingga tenaga yang dihasilkan juga maksimal. Pengaturan timing pengapian yang tepat merupakan hal yang penting karena masing-masing mesin memiliki waktu pengapian optimal pada kondisi standarnya. Pada CDI standar timing pengapian dan suplai pengapian standar dari pembawaan motor dan pada CDI racing timing pengapian dapat diubah lebih tinggi dan pengapian lebih besar dari standar. Waktu pengapian dapat diatur sesuai kebutuhan mesin untuk mendapatkan performa yang sempurna dengan cara merubah timing pengapian. Jika percikan bunga api terlalu cepat maka akhir pembakaran akan terjadi sebelum langkah kompresi selesai sehingga tekanan yang dihasilkan akan melawan arah gerakan piston yang berakibat pada penurunan tenaga yang dihasilkan. Sebaliknya jika percikan bunga api terlalu lambat maka piston sudah melakukan langkah kompresi sebelum terbentuk tekanan yang tinggi mengakibatkan tenaga yang dihasilkan tidak maksimal. Maka dari itu diperlukan penelitian tentang pengaruh variasi timing pengapian terhadap kinerja motor bensin 4 langkah 113 cc berbahan bakar campuran premium-ethanol dengan kandungan ethanol 30%.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini yaitu :
1.Bagaimana pengaruh penggunaan bahan bakar campuran premium-ethanol dengan kandungan ethanol 30 % terhadap kinerja yaitu meliputi Torsi, Daya, Konsumsi bahan bakar pada motor 4 langkah 113 cc dengan variasi timing pengapian.
1.3. Batasan Masalah
Untuk memfokuskan pembahasan pada penelitian ini, maka ruang lingkup pembahasannya memberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut :
1. Kendaraan yang digunakan sebagai alat uji adalah Motor Yamaha MIO mesin 4 langkah 113 cc.
2. Pengujian yang dilakukan menggunakan bahan bakar campuran premium-ethanol dengan kandungan ethanol 30 %.
3. Data yang diamati dalam pengujian meliputi torsi, daya, konsumsi bahan bakar dari campuran premium-ethanol.
4. Pengujian dan pengambilan data dilakukan di Dynotes Mototech Yogyakarta.
1.4. Tujuan Penelitian
Suatu penelitian akan lebih mudah apabila mempunyai tujuan yang jelas. Adapun tujuan yang ingin didapat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui pengaruh bahan bakar campuran premium-ethanol 30% terhadap kinerja motor uji.
2. Mengetahui pengaruh variasi jenis CDI terhadap kinerja motor uji. 3. Mengetahui pengaruh variasi timing pengapian kinerja motor uji.
1.5. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian dapat diperoleh manfaat sebagai berikut :
1. Penelitian ini dapat digunakan sebagai informasi kepada masyarakat dalam percobaan campuran bahan bakar ethanol dengan premium. 2. Mengetahui unjuk kerja motor dari campuran bahan bakar
premium-ethanol dengan variasi timing pengapian.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Kajian Pustaka
Anggi (2014) melakukan pengujian tentang pengaruh komponen dan sistem pengapian terhadap kinerja motor 4 langkah 113 cc berbahan bakar campuran premium-ethanol dengan kandungan ethanol 5%. Dari penelitian tersebut diperoleh hasil bahwa torsi tertinggi didapat ketika menggunakan CDI racing timing standar dengan timing pengapian ± 30º sebelum titik mati atas (TMA) yaitu sebesar 11,76 N.m pada kecepatan putaran mesin 3990 rpm, dan daya tertinggi didapat ketika menggunakan CDI racing timing standar dengan timing pengapian ± 30º sebelum titik mati atas (TMA) yaitu sebesar yaitu sebesar 7,5 HP pada kecepatan putaran mesin 6.897 rpm, dengan menggunakan CDI racing dengan variasi timing dapat meningkatkan torsi dan daya yang lebih tinggi dibandingkan ketika menggunakan CDI standar. Dan untuk konsumsi bahan bakar CDI racing lebih boros dibandingkan dengan CDI standar.
Margono (2003) melakukan penelitian tentang pengaruh pemakaian campuran bahan bakar premium-etanol terhadap unjuk kerja motor empat langkah. Hasil penelitian menunjukkan pada campuran E10% terjadi kenaikan yang signifikan sebesar : torsi lebih besar 7,6%, daya lebih besar 7,8%, tekanan efektif rata-rata lebih besar 7,87% konsumsi bahan bakar spesifik lebih kecil 14,2% dan efisiensi termal lebih besar 7,1% bila dibandingkan penggunaan premium murni.
Kurniawan (2010) melakukan pengujian penggunaan bahan bakar campuran bensin-etanol dengaan kandungan etanol 15% pada motor 4 – langkah 100 cc dengan variasi timing pengapian. Dimana hasil pengujian di dapat torsi tertinggi pada CDI
racing dengan timing non-standar pada putaran mesin 3.912 rpm dengan timing
pengapian ± 37o sebelum TMA yaitu sebesar 6,70 Nm. Dengan menggunakan CDI
racing dengan timing non-standar dapat meningkatkan torsi lebih tinggi. Sedangkan untuk pengujian daya tertinggi pada CDI racing dengan timing non-standar pada putaran mesin 7.560 rpm dengan timing pengapian ± 37o sebelum TMA yaitu sebesar 5,8 HP. Dengan menggunakan CDI racing dengan timing non-standar dapat meningkatkan daya lebih tinggi.
racing lebih cepat mengkonsumsi bahan bakar dibandingkan pada CDI standar ,dengan menggunakan CDI racing timing standar (mf ) yang diperoleh lebih banyak mengkonsumsi bahan bakar dibandingkan dengan penggunaan CDI standar.
Muklisanto (2003) melakukan penelitian tentang pengaruh variasi campuran premium dan ethanol pada variasi rasio mainjet terhadap kinerja mesin 4 langkah 110 cc. Dari penelitian tersebut diperoleh hasil sebagai berikut, pada variasi ethanol torsi tertinggi campuran premium 90% dan ethanol 10% sebesar 7,1 N.m pada putaran mesin 5000 rpm dan daya tertinggi oleh campuran premium 90% dan ethanol 10% sebesar 3,717 kW pada putaran 5000 rpm.
Adita (2006) melakukan penelitian tentang pengaruh pemakaian cdi standar dan racing serta busi standar dan busi racing terhadap kinerja motor yamaha mio 4 langkah 110 cc tahun 2008. Dari penelitian tersebut diperoleh hasil sebagai berikut, daya maksimal yang dihasilkan 7,76 kW sampai 7,86 kW pada putaran mesin 7000 rpm. Torsi maksimum yang dihasilkan 8,80 N.m sampai 9,49 N.m pada putaran mesin 5000-5750 rpm. Konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 1,1706 kg/jam pada putaran mesin 10.000 rpm.
Setiyawan (2007) melakukan penelitian tentang pengaruh ignition timing dan
compression ratio terhadap kinerja dan emisi gas buang motor bensin berbahan bakar campuran ethanol 85% dan premium 15% (E-85). Dari penelitian diperoleh hasil sebagai berikut, pemajuan ignition timing dan peningkatan compression ratio dapat meningkatkan unjuk kerja motor bensin berbahan bakar E-85 bila dibandingkan dengan kondisi standar, meskipun masih dibawah unjuk kerja premium. Ignition timing terbaik dicapai pada 30o BTDC sedangkan compression ratio tercapai pada kondisi maksimum, yaitu 10,2:1. Berdasarkan variasi ignition timing dan
compression ratio yang diteliti, hasil penelitian menunjukkan bahwa menentukan
ignition timing yang tepat dapat memberikan perbaikan kinerja motor bensin secara signifikan dibandingkan dengan compression ratio.
Hasan (2013) melakukan pengujian campuran 20% ethanol 80% premium Dari pengujian torsi didapat tertinggi pada CDI racing timing standar pada putaran mesin 3902 rpm dengan timing pengapian ± 33o sebelum titik mati atas (TMA) yaitu sebesar 7,17 N.m. Dengan menggunakan CDI racing dapat meningkatkan torsi yang lebih tinggi dari pada CDI standar.Dari pengujian daya didapat tertinggi pada CDI
standar. Dari pengujian didapatkan konsumsi bahan bakar ��̇ pada CDI racing lebih boros dibandingkan CDI standar.
Campuran bahan bakar etanol memiliki nilai "E" yang menjelaskan persentase bahan bakar etanol di dalam campuran tersebut. Misalnya, E85 artinya adalah 85% etanol anhidrat dan 15% bensin. Brazil adalah negara dengan produksi bahan bakar etanol kedua terbesar di dunia, sekaligus pengekspor terbesar bahan bakar etanol.
Tabel 2.1 Produksi Etanol Dunia oleh Negara (dalam juta galon)
Nama negara
Tahun
2008 2009 2010 2011 2012
Brazil 4.988 5.238 26.200 5.739 5.990
U.S. 6,198 6,858 6,921 8,178 8,838
China 1.075 1.101 1.128 1.154 1.181
India 531 551 571 591 611
Perancis 285 301 317 333 349
Spanyol 163 184 206 227 249
Jerman 319 381 444 506 569
Kanada 230 276 322 368 414
Indonesia 76 84 92 100 108
Italia 50 53 55 58 60
Dunia 16.215 17.574 18.934 20.293 21.653
(Data diolah dari Market Research Analyst, 2010)
Gambar 2.1 Stiker peringatan bahan bakar E10 (Wikipedia, 2010).
Penggunaan bensin yang dicampur dengan etanol pada kendaraan berbahan bakar bensin biasa hanya diperbolehkan dalam kadar yang rendah saja. Hal ini karena etanol bersifat korosif dan dapat merusak beberapa material di dalam mesin dan sistem bahan bakar. Mesinnya pun harus dikonfigurasi ulang sehingga memiliki rasio kompresi yang tinggi, agar dapat memanfaatkan kelebihan yang dimiliki oleh etanol, yang nantinya bisa berpengaruh pada efisiensi bahan bakar dan emisi gas buang yang lebih baik (Atikaic, 2011).
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Sistem Bahan Bakar
Motor bensin merupakan salah satu jenis dari motor bakar, motor bensin kebanyakan dipakai sebagai kendaraan bermotor yang berdaya kecil seperti mobil, sepeda motor, dan juga untuk motor pesawat terbang. Pada motor bensin selalu diharapkan bahan bakar dan udara itu sudah tercampur dengan baik sebelum dinyalakan oleh busi. Pada motor bakar sering memakai sistem bahan bakar menggunakan karburator. Pada gambar (2.2) diterangkan skema sistem penyaluran bahan bakar
Gambar 2.2. Skema sistem penyaluran bahan bakar (Arismunandar, 2005)
sesuai dengan keadaan beban dan kecepatan poros engkol. Penyempurnaan pencampuran bahan bakar udara tersebut berlangsung baik di dalam saluran isap maupun didalam silinder sebelum campuran itu terbakar.
2.2.2. Bahan Bakar
Bahan bakar adalah suatu bahan yang memiliki energi kimia yang akan menghasilkan energi panas (kalor) setelah melewati proses pembakaran. Apabila bahan dibakar dapat meneruskan proses pembakaran dengan sendiri disertai pengeluaran kalor. Untuk melakukan pembakaran diperlukan beberapa unsur seperti, bahan bakar, udara, dan suhu untuk memulai pembakaran.
Karakteristik paling utama yang diperlukan dalam bahan bakar premium adalah sifat pembakarannya. Dalam pembakaran normal, campuran uap premium dan udara harus terbakar seluruhnya secara teratur dengan busi pada ruang bakar. Sifat pembakaran premium biasanya diukur dengan angka oktan.
Premium
Premium merupakan bahan bakar fosil yang umum digunakan sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermotor. Bahan bakar ini sering disebut juga dengan gasoline
Tabel 2.2. Spesifikasi Premium.
8 Korosi bilah tembaga (menit) Kelas 1
9 Uji Dokter Negatif
10 Warna Kuning 2
(Keputusan Dirjen Migas No. 3674 K/24/DJM/2006) 2.2.3. Bahan Bakar Terbarukan
terbarukan diharapkan dapat membantu negara memenuhi kebutuhan energi secara lebih mandiri. Bahan bakar terbarukan tersebut yaitu ethanol.
Ethanol
Ethanol disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Ethanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia C2H5OH dan rumus empiris C2H6O yang merupakan isomer konstitusional dari dimetil eter. Ethanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan “Et” merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5). Ethanol absolute memiliki angka oktan (RON) 117. Angka oktan pada bahan bakar mesin menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara dan bahan bakar sebelum waktunya (self-ignition). Ethanol memiliki nilai kalor yang rendah dan sifatnya lebih susah menguap dari pada premium.
2.2.3.1.Angka Oktan
Angka oktan pada bensin adalah suatu bilangan yang menunjukkan sifat anti ketukan / berdetonasi. Dengan kata lain, makin tinggi angka oktan semakin berkurang kemungkinan untuk terjadi detonasi (knocking). Dengan berkurangnya intensitas untuk berdetonasi, maka campuran bahan bakar dan udara yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih baik sehingga tenaga motor akan lebih besar dan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat.
Besar angka oktan bahan bakar tergantung pada presentase iso-oktan (C8H18) dan normal heptana (C7H16) yang terkandung didalamnya. Premium yang cenderung ke arah sifat heptana normal disebut bernilai oktan rendah (angka oktan rendah) karena mudah berdetonasi, sebaliknya bahan bakar yang lebih cenderung ke arah sifat iso-oktan (lebih sukar berdetonasi) dikatakan bernilai oktan tinggi (angka oktan
berdetonasi di nilai dari angka oktannya Iso-oktan murni diberi indeks 100, sedangkan heptana normal murni diberi indeks 0. Dengan demikian suatu bensin dengan angka oktan 90 berarti bahwa premium tersebut mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan campuran yang terdiri atas 90% volume iso-oktan dan 10% volume heptana normal. Angka oktan untuk bahan bakar terlihat pada tabel (2.3) di bawah ini.
Tabel 2.3. Angka oktan untuk bahan bakar.
Jenis Bahan Bakar Angka Oktan
Premium 88
Fungsi pengapian adalah mulainya pembakaran atau menyalakan campuran bahan bakar dan udara pada saat dibutuhkan, sesuai dengan beban dan putaran motor. Sistem pengapian dibedakan menjadi dua yaitu sistem pengapian konvensional dan sistem pengapian elektronik (Suryanto. 1989).
2.3.1. Sistem Pengapian Konvensional
Sistem pengapian konvensional adalah dua macam yaitu sistem pengapian magnet dan sistem pengapian baterai.
2.3.2. Sistem Pengapian Magnet
Ciri-ciri umum pengapian magnet :
1. Menghidupkan mesin menggunakan arus listrik dari generator AC. 2. Platina terletak di dalam rotor.
3. Menggunakan koil AC.
4. Menggunakan kiprok plat tunggal.
5. Sinar lampu kepala tergantung putaran mesin. Semakin cepat putaran mesin semakin terang sinar lampu kepala.
Sistem mempunyai dua kumparan yaitu kumparan primer dan sekunder, salah satu ujung kumparan primer dihubungkan ke masa sedangkan untuk ujung kumparan yang lain ke kondensor. Dari kondensor mempunyai tiga cabang salah satu ujungnya dihubungkan ke platina, sedangkan bagian platina yang satu lagi dihubungkan ke masa. Jika platina menutup, arus listrik dari kumparan primer mengalir ke masa melewati platina, dan busi tidak meloncatkan bunga api. Jika platina membuka, arus listrik tidak dapat mengalir ke masa sehingga akan mengalir ke kumparan primer koil dan mengakibatkan timbulnya api pada busi. Sistem pengapian dengan magnet seperti terlihat pada Gambar (2.3) di bawah ini :
2.3.3. Sistem Pengapian Baterai
Sistem pengapian baterai adalah loncatan bunga api pada elektroda busi menggunakan arus listrik dan baterai. Sistem pengapian baterai mempunyai ciri-ciri :
1. Platina terletak diluar rotor/magnet. 2. Menggunakan koil DC.
3. Menggunakan kiprok plat ganda.
4. Sinar lampu kepala tidak dipengaruhi oleh putaran mesin tetapi dari arus listrik baterai.
Kutub negatif baterai dihubungkan ke masa sedangkan kutup positif baterai dihubungkan ke kunci kontak dari kunci kontak kemudian ke koil, antara baterai dan kunci kontak diberi sekering. Arus listrik mengalir dari kutub positif bateraike kumparan primer koil, dari kumparan primer koil kemudian ke kondensor dan platina. Jika platina dalam keadaan tertutup maka arus listrik ke masa. Jika platina dalam keadaan mambuka arus listrik akan berhenti dan di dalam kumparan sekunder
akan diinduksikan arus listrik tegangan tinggi yang diteruskan ke busi sehingga pada busi timbul loncatan bunga api. Sistem pengapian dengan baterai seperti terlihat pada Gambar (2.4) di bawah ini :
2.3.4. Sistem Pengapian CDI (Capasitor Discharge Ignition)
Sistem pengapian CDI merupakan salah satu jenis sistem pengapian pada kendaraan bermotor yang memanfaatkan arus pengosongan muatan (discharge current) dari kondensator yang gunanya mencatu daya kumparan pengapian (ignition coil). Pengapian sistem ini lebih ke arah pengapian yang diatur secara elektrik oleh satu komponen yang dinamakan CDI (Capacitor Discharge Ignition). Komponen CDI secara umum sebuah alat yang mampu mengatur dan menghasilkan energi listrik yang sangat baik diseluruh rentang putaran mesin (rpm) mulai dari putaran rendah pada saat start sampai sangat tinggi pada saat kendaraan dipacu sangat kencang. Jadi, kurang lebih CDI ini mempunyai tugas yang sama halnya seperti platina, tetapi CDI bekerja dengan modul komponen elektrik yang menjadikannya lebih tahan lama daripada platina, karena tidak akan mengalami keausan. Cara kerja CDI adalah mengatur waktu meletiknya api di busi yang akan membakar bahan bakar yang telah dimampatkan oleh piston. Kelebihan sistem pengapian CDI (Capacitor Discharge Ignition) adalah :
1. Menghemat pemakaian bahan bakar. 2. Mesin lebih mudah dihidupkan. 3. Komponen pengapian lebih awet.
4. Polusi gas buang yang ditimbulkan lebih kecil.
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang otomotif dari waktu ke waktu mengalami perkembangan melalui perbaikan kualitas, salah satunya adalah teknologi dalam sistem pengapian. Sistem pengapian konvensional (platina) kini mulai ditinggalkan. Sistem pengapian sepeda motor sekarang kebanyakan menggunakan sistem pengapian CDI (Capasitor Discharge Ignation)
relai/saklar dengan sistem elektronik untuk mengganti alat pengatur arus secara mekanik (platina) dapat meningkatkan tegangan yang terjadi pada kumparan sekunder. Sehingga pada penggunaan sistem pengapian CDI akan berpengaruh terhadap kesempurnaan pembakaran dan daya yang dihasilkan oleh mesin.
Untuk mendapatkan torsi dan daya mesin yang optimal, dibutuhkan suatu alat yang dapat mengatur secara tepat ignition timing sesuai dengan setiap variasi putaran mesin yang sedang terjadi. Ignation timing yang kurang tepat akan membuat pembakaran yang terjadi didalam ruang bakar menjadi kurang sempurna, sehingga torsi dan daya mesin yang dihasilkan kurang optimal.
CDI digital hyper band merupakan salah satu jenis CDI yang berbasis digital. CDI digital merupakan sistem pengapian CDI yang dikendalikan oleh mikrokontroler agar ignition timing (waktu pengapian) yang dihasilkan sangat tepat dari putaran rendah sampai putaran tinggi. Akibatnya pembakaran lebih sempurna sehingga torsi dan daya mesin yang dihasilkan akan sangat stabil dan besar mulai dari putaran rendah sampai putaran tinggi. Sistem pengapian ini mempunyai kurva pengapian terprogram yang dapat mengatur timing pengapian pada putaran mesin hingga 20.000 (RPM) (unlimiter). Penggantian CDI standar dengan CDI digital hyper band
merupakan salah satu cara agar mendapatkan pengapian yang lebih baik sehingga diharapkan terjadi pembakaran yang sempurna. Pembakaran yang sempurna akan menghasilkan torsi dan daya mesin yang stabil dan optimal.
2.4. Komponen Sistem Penyalaan
Sistem penyalaan adalah salah satu sistem pada motor yang sangat penting untuk diperhatikan. Sistem penyalaan ini erat hubunganya dengan tenaga (daya) yang dibangkitkan oleh suatu mesin.
2.4.1. Baterai
starter mesin, sistem pengapian, lampu-lampu dan sistem kelistrikan lainnya. Dalam baterai terdapat terminal positif dan negatif, ruang dalamnya dibagi menjadi beberapa sel dan dalam masing masing sel terdapat beberapa elemen yang terendam di dalam larutan elektrolit. Baterai menyediakan arus listrik tegangan rendah (12 Volt). Kutub negatif baterai dihubungkan dengan masa, sedangkan kutub positif baterai dengan koil, pengapian (ignition coil) melalui kunci kontak. Baterai dapat dilihat seperti gambar (2.5) di bawah ini.
Gambar 2.5. Baterai (www.otomotif.web.id. 2014 )
Sebuah baterai umumnya terdiri dari tiga komponen penting yaitu: 1. Batang karbon sebagai anode (kutub positif baterai). 2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai). 3. Pasta sebagai elektrolit (penghantar).
2.4.2 CDI (Capacitor Discharge Ignition)
piston, dimana sinyal dari pulser akan memberikan arus pada SCR(Silicon Controller Rectifier) yang akan membuka, sehingga arus yang ada dalam capasitor di dalam CDI dilepaskan. Selain pulser, kerja CDI juga didukung oleh baterai (pada CDI DC) atau spul (CDI AC) dimana sebagai sumber arus yang kemudian diolah oleh CDI. Tentunya CDI didukung oleh koil sebagai tegangan yang dikirim ke busi. Skema CDI dapat terlihat pada gambar (2.6) di bawah ini.
Gambar 2.6. CDI Pemutus Arus (Reiza-aneka.com. 2014)
2.4.3. Kondensator/Kapasitor
Kondensor dipasang paralel terhadap platina, fungsi kondensor adalah untuk mengurangi terjadinya percikan bunga api pada platina dan memperbesar arus induksi tegangan tinggi, kapasitas kondensor antara 0,2 - 0,3 mikrofarad.
dihubugkan dengan kawat yang dipasang dipinggir lembaran tersebut secara berlawanan.
Kapasitor ini ada yang berbentuk lempengan keramik atau mika yang disusun secara paralel. Bahan tersebut dicelupkan ke dalam gips dan dilapisi dengan email, kapasitor ini disebut kapasitor keramik.
Kapasitor yang digunakan untuk mesin dengan penyalaan baterai tidak sama dengan yang digunakan pada mesin penyalaan magnet. Ciri-ciri kapasitor untuk mesin penyalaan baterai adalah jumlah kabelnya 2 atau 1 sedangkan untuk kapasitor mesin penyalaan magnet kabelnya selalu tiga. Kondesor dapat dilihat pada Gambar (2.7) di bawah ini :
Gambar 2.7. Kondensor (Suyanto. 1989) 2.4.4. Koil Pengapian (ignition coil)
digunakan terminal tegangan tinggi yang dihubungkan dengan komponen busi, sedangkan ujung yang lain disambungkan dengan kumparan primer. Jadi gulungan kawat itu disamakan kumparan yang kedua atau kumparan sekunder. Koil dapat dilihat pada Gambar (2.8) di bawah ini :
Gambar 2.8. Koil (Suyanto. 1989)
Koil untuk sistem pengapian baterai adalah koil DC sedangkan koil yang digunakan untuk pengapian magnet adalah koil AC. Koil DC dan AC dapat dilihat pada Gambar (2.9a.) dan Gambar (2.9b.) berikut ini :
Gambar 2.9a. Koil DC
Gambar 2.9b. Koil AC (Boentarto, 2003)
2.4.5. Busi
perak mahal maka diameter elektroda tengah dibuat kecil. Busi ini umumnya digunakan untuk mesin berkemampuan tinggi atau balap. Bahan elektroda dari platina tahan karat, tahan terhadap panas yang tinggi sertadapat mencegah penumpukan sisa pembakaran. Kontruksi Busi dapat terlihat pada gambar (2.10) di bawah ini.
Gambar 2.10. Konstruksi Busi (www.alumnimuhngawengk.com. 2014) 2.4.6. Pengaruh Pengapian
Sistem pengapian CDI merupakan penyempurnaan dari sistem pengapian magnet konvensional (sistem pengapian dengan kontak platina) yang mempunyai kelemahan-kelemahan sehingga akan mengurangi efesiensi kerja mesin. Sebelumnya sistem pengapian pada sepeda motor menggunakan sistem pengapian konvesional.
Sekarang ini sistem pengapian magnet konvensional sudah jarang digunakan. Sistem tersebut sudah tergantikan oleh banyaknya sistem pengapian CDI pada sepeda motor. Sistem CDI mempunyai banyak keunggulan dimana tidak dibutuhkan penyetelan berkala seperti pada sistem pengapian dengan platina.
Dalam sistem CDI busi juga tidak mudah kotor karena tegangan yang dihasilkan oleh kumparan koil sekunder pengapian lebih stabil dan sirkuit yang ada di dalam unit CDI lebih tahan air dan kejutan karena dibungkus dalam cetakan plastik. Pada sistem ini bunga api yang dihasilkan oleh busi sangat besar dan relatif lebih stabil, baik dalam putaran tinggi maupun putaran rendah. Hal ini berbeda dengan sistem pengapian magnet dimana saat putaran tinggi api yang dihasilkan akan cenderung menurun sehingga mesin tidak dapat bekerja secara optimal. Kelebihan inilah yang membuat sistem pengapian CDI banyak digunakan sampai saat ini.
2.5. Perhitungan Torsi, Daya, dan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik 2.5.1. Torsi
Torsi adalah indikator baik dari ketersediaan mesin untuk kerja. Torsi didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada jarak momen dan apabila dihubungkan dengan kerja dapat ditunjukkan (Heywood, 1988):
T = F . L ...(1) T1 (Torsi water break dynamometer) = F . L (N.m)
T2 (Torsi motor) = T1 : rasio gigi (N.m) Dengan: T : torsi (N.m)
F : gaya yang terukur pada dynamometer (N.m) L : x = panjang lengan pada dynamometer
2.5.2. Daya
Gambar 2.11. Alat Tes Prestasi Motor Bakar (Soenarta & Furuhama, 1995)
Gambar (2.11) di atas menunjukkan peralatan yang dipergunakan untuk mengukur nilai yang berhubungan dengan keluaran motor pembakaran yang seimbang dengan hambatan atau beban pada kecepatan putaran konstan (n). Jika n
berubah, maka motor pembakaran menghasilkan daya untuk mempercepat atau memperlambat bagian yang berputar. Motor pembakaran ini dihubungkan dengan dinamometer dengan maksud mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara menghubungkan poros motor yang akan mengaduk air yang ada di dalamnya. Hambatan ini akan menimbulkan torsi (T), sehingga nilai daya (P) dapat ditentukan sebagai berikut :
P= �.�.�
6000(KW)....(1) Dimana :
P = Daya (KW)
Dalam hal ini daya secara normal diukur dalam kW, tetapi satuan HP masih digunakan juga, dimana :
1HP = 0,7457 kW 1 kW = 1,341 HP
Torak yang didorong oleh gas membuat usaha, baik tekanan maupun suhunya akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi usaha mekanis. Konsumsi energi panas ditunjukkan langsung oleh turunnya suhu. Kalau toraknya tidak mendapatkan hambatan dan tidak menghasilkan usaha gas tidak akan berubah meskipun tekanannya turun.
2.5.3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Besar pemakaian konsumsi bahan bakar spesifik (SFC/Spesifik Fuel Comsumtion) ditentukan dalam g/kWh. Konsumsi bahan bakar spesifik adalah pemakaian bahan bakar yang terpakai perjam untuk setiap daya yang dihasilkan pada motor bakar (Arismunandar, 2005)
Nilai kalor mempunyai hubungan berat jenis pada umumnya semakin tinggi berat jenis maka semakin rendah kalornya. Pembakaran dapat berlangsung dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna. Jika bahan bakar tidak mengandung bahan-bahan yang tidak dapat terbakar, maka pembakaran akan sempurna sehingga hasil pembakaran berupa gas pembakaran saja.
Pembakaran kurang sempurna dapat berakibat :
1. Kerugian panas dalam motor jadi besar, sehingga efisiensi motor menjadi turun. Usaha dari motor turun pula pada penggunaan bahan bakar yang tetap. 2. Sisa pembakaran terdapat pula pada lubang pembuangan antara katup dan
dudukannya, terutama pada katub buang sehingga katub tidak dapat menutup dengan rapat. Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang melekat antara torak dan dinding silinder menghalangi pelumasan, sehingga torak dan silinder mudah aus.
3. Nilai kalor mempunyai hubungan berat jenis pada umumnya semakin tinggi berat jenis maka semakin rendah kalornya. Pembakaran dapat berlangsung dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna. Jika bahan bakar tidak mengandung bahan-bahan yang tidak dapat terbakar, maka pembakaran akan sempurna sehingga hasil pembakaran berupa gas pembakaran saja.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian
Tempat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Mototech. Jl. Ringroad Selatan, Kemasan, Singosaren, Banguntapan,
Bantul, Yogyakarta. Dipilihnya Mototech sebagai tempat penelitian karena tersedianya perlengkapan yang dibutuhkan.
2. Laboratorium Prestasi Mesin Teknik Mesin UMY. 3.2. Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1. Alat Penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :
2. CDI BRT I-Max programmer 24 step
Gambar 3.1. CDI BRT I-Max 24 step programmer.
3. Dynamometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur torsi dan daya sebuah mesin.
Gambar 3.2.Dynamometer.
5. Tachometer adalah alat pengukur putaran mesin.
Gambar 3.3.Tachometer.
6. Burret adalah alat untuk mengukur volume bahan bakar yang digunakan untuk setiap pengujian.
Gambar 3.4.Burret.
7. Stop watch adalah alat untuk menghitung waktu konsumsi bahan bakar. 8. Thermometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu mesin.
9. Jangka sorong (vernier caliper) adalah alat untuk mengukur diameter, kedalaman, dan ketebalan.
3.2.2. Bahan Penelitian
Bahan bakar yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
Premium.
Ethanol.
3.3. Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.5.Flow chart Pengujian Daya dan Torsi.
Penyediaan alat dan bahan
Pengujian
1. CDI standar dengan premium
2. CDI standar dengan campuran etanol 30 %
3. CDI racing dengan timing pengapian standar
campuran etanol 30 %
4. CDI racing dengan timing pengapian non-standar
campuran etanol 30 %
Menghidupkan mesin
Mematikan Mesin
Semua variasi sudah diuji
Pengolahan data dan Analisa Daya dan Torsi
Pembahasan
- Karakteristik Torsi pada berbagai putaran mesin. - Karakteristik Daya pada berbagai putaran mesin.
Gambar 3.6. Flow chart Pengujian Konsumsi Bahan Bakar.
2. CDI standar dengan campuran etanol 30 %
3. CDI racing dengan timing pengapian standar campuran etanol 30 %
3.4. Persiapan Pengujian
Persiapan awal yang dilakukan sebelum melakukan penelitian adalah memeriksa keadaan alat dan mesin yang akan digunakan supaya data yang diperoleh lebih akurat atau lebih teliti, adapun langkah-langkahnya pemeriksaan, meliputi seperti berikut :
1. Knalpot
Knalpot dipasang pada dudukan gas buang. Pemasangannya harus benar benar kuat dan rapat. Jangan ada gas buang yang bocor karena akan mempengaruhi tekanan yang keluar dari knalpot yang baik.
2. Sepeda motor
Sepeda motor sebelum digunakan untuk pengujian harus diperiksa terlebih dahulu. Mesin, komponen motor lainnya, dan oli mesin harus dalam keadaan bagus dan jumlah yang sudah diatur oleh pabrik pembuatnya. Dalam pengujian mesin harus dalam keadaan siap terlebih dahulu.
3. Alat ukur
Alat ukur seperti burret, stopwatch, dan thermometer sebelum digunakan harus diperiksa keadaan normalnya atau distandarkan yang biasa disebut dengan kalibrasi alat.
4. Karburator
Karburator yang digunakan harus diperiksa terlebih dahulu. Pada saat pemasangan karburator standar harus teliti. Packing atau perpak harus benar-benar rapat. Pemasangan manifold intake, juga harus rapat. Selain itu kotoran yang menyumbat pada main jet dan pilot jet harus dibersihkan dulu, agar menghasilkan hasil yang tepat dalam penelitian.
5. Bahan Bakar
3.5. Persiapan Modifikasi
Persiapan ini langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Magnet.
Modifikasi triger magnet sepeda motor Yamaha Mio 113 cc tahun 2010 ini dilakukan oleh teknisi yang sudah terampil dalam modifikasi magnet pengapian seperti bengkel balap sepeda motor.
2. Pengapian.
Pada penelitian ini CDI standar diganti dengan CDI racing, keadaan baterai maupun komponen kelistrikan lainya harus diperiksa terlebih dahulu. CDI racing ini menggunakan remote programmer yang berguna untuk memprogram derajat timing pengapian.
3.6. Tahap Pengujian
Proses pengujian dan pengambilan data Daya dan Torsi dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Mempersiapkan alat ukur seperti stopwatch, tachometer, dan
thermometer.
2. Mengisi tangki bahan bakar dengan bahan bakar, sistem saluran bahan bakar dari tangki dan burret sampai karburator diperiksa, dipastikan tidak terjadi kebocoran.
3. Menempatkan sepeda motor pada unit dynamometer.
4. Melakukan setting timing derajat pengapian menggunakan remote programer.
5. Melakukan pengujian daya, torsi, dan sesuai prosedur yang telah ditentukan dengan mencatat waktu pemakaian bahan bakar pada
burret.
6. Mencatat semua hasil pengujian, kemudian menghitung dalam bentuk pemakaian bahan bakar .
3.7. Parameter Yang Digunakan Dalam Perhitungan Parameter perhitungan yang digunakan adalah : 1. Torsi mesin (Nm) terukur pada hasil percobaan. 2. Daya mesin (HP) terukur pada hasil percobaan. 3. Pengujian konsumsi bahan bakar .
3.8. Skema Alat Uji
1. Skema alat uji daya dan torsi motor
Skema alat uji dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 3.7. Skema Alat Uji Daya dan Torsi Motor.
Keterangan gambar :
1. Torsiometer 6. Mesin
2. Tachometer 7. Karburator
3. Laptop 8. Knalpot
4. Penahan motor 9. Dynamometer
2. Prinsip Kerja Alat Uji (Dynamometer)
Dynamometer terdiri dari suatu rotor yang digerakkan oleh motor yang akan diukur dan berputar dalam medan magnet. Kekuatan medan magnetnya dikontrol dengan mengubah arus sepanjang susunan kumparan yang ditempatkan pada kedua sisi rotor. Rotor ini berfungsi sebagai konduktor yang memotong medan magnet. Karena pemotongan medan magnet tersebut maka terjadi arus dan arus diinduksikan dalam rotor sehingga rotor menjadi panas.
3.9. Metode Pengujian
Penelitian ini memiliki beberapa metode dalam pengujian yang akan dijelaskan selengkapnya di bawaha ini :
1. Metode throttle Spontan
Metode throttle diputar spontan adalah throttle secara spontan mulai dari 3000 (RPM) sampai 10.000 (RPM). Tahapan dalam throttle
spontan ini pertama-tama mesin dihidupkan, kemudian throttle ditahan pada 3000 (RPM) setelah stabil pada 3000 (RPM) kemudian throttle
diputar secara spontan sampai 10.000 (RPM). Hasil pengujian dari metode ini adalah torsi dan daya yang dihasilkan dari dynotest.
2. Metode throttle per (RPM)
Metode throttle per rpm adalah memainkan throttle dari 3000 (RPM) kemudian dinaikkan menjadi 8000 (RPM) secara bertahap setiap kenaikkannya 1000 (RPM). Tahapan ini hampir sama dengan metode
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan dan pembahasan dimulai dari proses pengambilan dan pengumpulan data. Data yang dikumpulkan meliputi data dan spesifikasi obyek penelitian dan hasil pengujian. Data-data tersebut diolah dengan perhitungan untuk mendapatkan variabel yang diinginkan kemudian dilakukan pembahasan. Berikut ini merupakan proses perhitungan dan pembahasan.
4.1. Perhitungan
Perhitungan kinerja mesin berdasarkan data hasil pengujian kondisi yang dilakukan pada 3.000-8.000 (rpm) dengan sistem throttle spontan, contoh perhitungan di bawah ini digunakan pada tiap-tiap putaran dan tiap variasi pengujian yang kemudian disajikan ke dalam bentuk grafik.
4.2. Hasil Perbandingan Torsi, Daya dan konsumsi bahan bakar (mf) terhadap Pengaruh Penggunaan CDI standar premium dan CDI standar, CDI racing
timing standar, CDI racing timing optimal pada Bahan Bakar Campuran
Premium-Ethanol 30%. 4.2.1. Torsi (N.m)
Pada gambar grafik 4.1 menunjukkan grafik hubungan antara putaran mesin (rpm) dan torsi (N.m) dengan kondisi mesin standar dan menggunakan variasi CDI standar, CDI racing dengan timing standar, CDI racing dengan timing optimum dengan campuran bahan bakar premium-etanol 30%. Berikut adalah grafik hubungan putaran mesin (RPM) dengan Torsi :
3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Dari gambar grafik 4.1 terlihat bahwa semua kurva menunjukkan kecenderungan yang sama, tidak terlihat jarak yang jauh antara kedua kurva. Dimana torsi mengalami penurunan hingga kecepatan putaran mesin tertentu. pada kurva CDI standar berbahan bakar campuran premium etanol 30% torsi tertinggi diperoleh pada putaran mesin 3860 RPM yaitu sebesar 11.60 N.m sedangkan pada CDI standar premium torsi tertinggi diperoleh pada putaran 3937 RPM yaitu sebesar 11.22 N.m. Hal ini dikarenakan kenaikan torsi yang dipengaruhi oleh angka oktan bahan bakar campuran premium ethanol sebesar 95 sedangkan premium sebesar 88. Kenaikan angka oktan ini menyebabkan bahan bakar mampu menerima tekanan dan temperatur pembakaran yang lebih tinggi sehingga torsi yang di hasilkan akan mengalami kenaikan.
Dari kurva CDI standar premium-ethanol 30% dengan CDI racing timing standar berbahan bakar premium-ethanol 30% dapat dilihat bahwa torsi lebih tinggi ketika menggunakan CDI racing dibandingkan dengan menggunakan CDI standar, hal tersebut terlihat pada putaran 4000 – 8500 (RPM). Itu disebabkan CDI standar suplai pengapianya terbatas (limited), sehingga api yang dibutuhkan untuk pembakaran tidak maksimal sedangkan CDI racing pengapianya tidak dibatasi sehingga api yang di keluarkan lebih besar dibandingkan dengan CDI standar. Hal tersebut yang menyebabkan CDI racing menghasilkan torsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan CDI standar. Pada penggunaan CDI racing standar torsi tertinggi terdapat pada putaran 3857 (RPM) sebesar 11,81 (N.m) sedikit lebih tinggi di bandingkan CDI standar etanol 30% yang menghasilkan torsi tertinggi pada putaran 3860 RPM sebesar 11,60 N.m.
4.2.2. Daya (HP)
Pada gambar grafik 4.2 dibawah ini menunjukkan grafik hubungan antara putaran mesin (rpm) dan daya (HP) dengan kondisi mesin standar dan menggunakan variasi CDI standar, CDI racing dengan timing standar, CDI racing dengan timing
optimum dengan campuran bahan bakar premium-etanol 30%. Berikut adalah grafik hubungan antara putaran mesin dan daya :
Gambar 4.2 Grafik Daya (HP)
Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa semua kurva menunjukkan kecenderungan yang sama, tidak terlihat jarak yang jauh antara kedua kurva. Daya mesin menunjukkan
3
4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
bahwa pada setiap variasi CDI dan timing pengapian serta bahan bakar yang digunakan menghasilkan peningkatan daya, kemudian cendrung mengalami penurunan pada RPM tertentu.
Pada kurva CDI standar premium daya tertinggi diperoleh pada putaran mesin 5158 RPM yaitu daya sebesar 7,6 HP dan pada CDI standar berbahan bakar campuran premium etanol 30% putaran tertinggi di hasilkan pada 7424 RPM dengan daya sebesar 7,7 HP. Hal ini di karenakan kenaikan daya yang di pengaruhi oleh angka oktan bahan bakar campuran premium etanol sebesar 95 sedangkan premium sebesar 88. Kenaikan angka oktan ini menyebabkan bahan bakar mampu menerima tekanan dan temperatur pembakaran yang lebih tinggi sehingga torsi yang di hasilkan akan mengalami kenaikan.
Pada kurva grafik 4.2 dapat dilihat bahwa tidak terlihat jarak yang jauh antara kurva.CDI standar berbahan bakar premium-ethanol 30% dan CDI racing timing standar, daya lebih tinggi ketika menggunakan CDI racing dibandingkan dengan menggunakan CDI standar, hal tersebut terlihat pada putaran 4000 – 9000 RPM. Pada penggunaan CDI standar racing daya tertinggi terdapat pada putaran 7400 RPM sebesar 7,6 HP sedikit lebih tinggi di bandingkan CDI standar berbahan bakar etanol 30% yang menghasilkan daya tertinggi pada putaran 7250 RPM dengan daya sebesar 7,5 HP. CDI standar suplai pengapianya terbatas (limited), sehingga api yang dibutuhkan untuk pembakaran tidak maksimal sedangkan CDI racing pengapianya tidak dibatasi sehingga api yang dikeluarkan lebih besar dibandingkan dengan CDI standar. Hal tersebut yang menyebabkan CDI racing menghasilkan daya yang lebih tinggi dibandingkan dengan CDI standar.
4.2.3. Konsumsi Bahan Bakar (mf)
Pada gambar grafik 4.3 menunjukkan grafik hubungan antara putaran mesin (RPM) dan konsumsi bahan bakar (mf) dengan kondisi mesin standar menggunakan variasi CDI standar, CDI racing dengan timing standar dan CDI racing dengan timing
optimal dengan campuran bahan bakar premium-ethanol 30% Gambar grafik konsumsi bahan bakar (mf) seperti terlihat pada gambar 4.3 di bawah ini :
Gambar 4.3 Grafik konsumsi bahan bakar (mf)
Dari gambar grafik 4.3 dapat dilihat bahwa semua kurva menunjukkan kecenderungan yang sama, yaitu kurva mengalami kenaikan setiap putaran mesin karena konsumsi bahan bakar berbanding lurus dengan putaran mesin. Pada
0.00
CDI STANDAR PREMIUM CDI STD PREMIUM E 30%
penggunaan CDI standar konsumsi bahan bakar lebih tinggi dibanding menggunakan CDI standar berbahan bakar premium etanol 30%. Hal tersebut diakibatkan bahan bakar premium lebih mudah terbakar di bandingkan dengan bahan bakar campuran premium ethanol sehingga menyebabkan konsumsi penggunaan bahan bakar lebih banyak.
Pada penggunaan CDI standar berbahan bakar premium etanol 30% dengan CDI racing timing standar berbahan bakar campuran premium ethanol 30 komsumsi bahan bakar CDI standar berbahan bakar premium etanol 30% lebih sedikit mengeluarkan bahan bakar dibandingkan dengan CDI racing berbahan bakar campuran premium ethanol 30%. Ini disebabkan CDI racing pengapianya lebih besar, sehingga bahan bakar yang digunakan lebih banyak. Pada CDI standar system suplai pengapianya dibatasi (limiter) sedangkan CDI racing (limite) tidak dibatasi.
Pada gambar 4.3 menunjukkan perbedaan kurva konsumsi bahan bakar dengan menggunakan CDI racing dengan timing standar dan CDI racing dengan timing optimal, dapat dilihat bahwa kedua kurva menunjukkan pola yang sama, yaitu dari putaran rendah kurva mengalami kenaikan dikarenakan konsumsi bahan bakar berbanding lurus dengan putaran mesin (RPM), setiap kemajuan timing pengapian dapat mempercepat pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar sehingga menjadi lebih cepat mengkonsumsi bahan bakar. Pada kurva CDI racing timing standar memperlihatkan penurunan konsumsi bahan bakar di karenakan timing pengapianya mundur yaitu 30˚ sehingga konsumsi bahan bakar lebih kecil atau dengan kata lain lebih efisien dibanding dengan penggunaan CDI racing timing optimal. Penggunaan CDI racing timing optimal ini lebih boros bahan bakarnya dikarenakan timing pengapian yang maju yaitu 36˚, sehingga pengapian yang besar memerlukan bahan bakar yang banyak.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah mengkaji dari kegiatan penelitian yang meliputi proses pengambilan data, hasil pengujian, serta pembahasan hasil perhitungan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Torsi tertinggi dihasilkan CDI racing standar bahan bakar campuran premium etanol 30% sebesar 11,81 N.m pada putaran 3857 RPM. Kenaikan torsi ini dipengaruhi oleh perbedaan nilai oktan, menyebabkan bahan bakar mampu menerima tekanan dan temperatur pembakaran yang lebih tinggi sehingga torsi yang dihasilkan akan mengalami kenaikan dan timing pengapian yang lebih maju menghasilkan torsi yang lebih tinggi.
2. Dari pengujian daya dapat dilihat bahwa daya meningkat seiring dengan bertambahnya putaran mesin dan torsi. Namun setelah mencapai titik daya maksimum pada kisaran putaran 7000 RPM, terjadi penurunan daya meskipun putaran mesin naik. Daya tertinggi diperoleh pada putaran 7750 RPM dengan daya sebesar 7.7 HP dengan menggunakan CDI racing timing optimal dengan timing
36°. Dan timing pengapian yang lebih maju menghasilkan daya yang lebih tinggi. 3. Dari pengujian konsumsi bahan bakar ��̇ menunjukkan kenaikan konsumsi
5.2 Saran
Beberapa saran yang perlu disampaikan dalam penelitian ini untuk masa yang akan datang adalah sebagai berikut:
1. Pada selanjutnya sebaiknya menggunakan mesin motor yang memliki volume silinder lebih besar, digunakan sebagai perbandingan pengaruh kompresi pada penelitian tentang bahan bakar premium ethanol.
2. Pada saat penyetelan atau maping CDI racing sebaiknya dilakukan oleh seseorang yang ahli serta dengan alat yang memadai, agar didapat setelan yang maksimal sehingga saat pengujian data yang yang diperoleh sesuai yang diharapkan.
DAFTAR PUSTAKA
Adita. (2006). Pengaruh Pemakaian CDI Standar Dan Racing Serta Busi Standar Dan Busi Racing Terhadap Kinerja Motor Yamaha Mio 4 Langkah 110 cc Tahun 2008. Tugas Akhir.
Al Ihsar, M.H. (2013). Pengujian campuran 20% Ethanol 80% Premium Dari Pengujian Torsi Tertinggi Pada CDI Racing Timing Standar Pada Putaran Mesin 3902 RPM Dengan Timing Pengapian ± 33º Sebelum Titik Mati Atas (TMA) Yaitu Sebesar 7,71 N.m. Tugas Akhir.
Arismunandar, W. (2005). Motor Bakar Torak. Bandung: ITB. Atikaic. Energi Alternatif. 13-02-2015.
http://atikaic.wordpress.com/2011/01/07/energi-alternatif/.
Boentarto. (2003). Panduan praktis tune-up mesin mobil. Jakarta: Kawan Pustaka. BRT, Buku Panduan Pemasangan CDI BRT I-Max Programer 24 step.
Campuran bahan bakar etanol umum. 3-07-2014.
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Campuran_bahan_bakar_etanol_umum &vesction=1.
Heywood, J.B. (1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. London: McGraw-Hill Higher Education.
http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi.
Kurniawan. (2013). “Kajian Ekperimental Tentang Pengaruh Komponeb Dan Seting Pengapian Terhadap Kinerja Motor 4 Langkah 100 cc Berbahan
Bakar etanol 5%” Tugas Akhir.
Margono (2003), Pengaruh Variasi Penambahan Etanol Pada Bahan Bakar Premium Terhadap Unjuk Kerja Mesin Motor Honda Supra 100cc. Tugas Akhir.
Muklisanto. (2003). Pengaruh Variasi Komposisi Premium Dan Ethanol Pada Variasi Rasio Mainjet Terhadap Unjuk Kerja Mesin 4 Langkah 110 cc.
Tugas Akhir.
Pranata A.S. (2014). Kajian eksperimental tentang pengaruh komponen dan seting pengapian terhadap kinerja motor 4 langkah 113cc berbahan bakar campuran premium-ethanol dengan kandungan ethanol 5%. Tugas akhir.
Prasetyo S.D. (2015). Kajian eksperimental tentang pengaruh komponen dan pengaturan pengapian terhadap kinerja motor 4 langkah 113cc
berbahan bakar campuran premium-ethanol dengan kandungan ethanol 20%. Tugas akhir.
Setiyawan. (2007). Pengaruh Ignition Timing Dan Compression Ratio Terhadap Unjuk Kerja Dan Emisi Gas Buang Motor Bensin Berbahan Bakar Campuran Ethanol 85% Dan Premium 15% (E-85). Tugas Akhir. Sistem Pengapian. 28-03-2014.
http://alumnimuhngawengk.blogspot.com/2012/09/sistem-pengapian-ignition-system.html.
Soenarta & Furuhama. (1995). Motor Serba Guna. Jakarta : Pradnya Paramita. Spesifikasi BBM Jenis Bensin 88 sesuai dengan SK Dirjen Migas No.
3674.K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006.
Sutrisna, K.F. (2011). Kondisi dan Permasalahan Energi di Indonesia. Outlook Energi Nasional: Jakarta.
Suyanto, Wardan. 1989. Teori Motor Bensin. Jakarta : P2LPTK Wardan, S. (1989). Teori Motor Bensin. Jakarta: P2LPTK.
Yantoro. (2013). Pengujian campuran 10% Ethanol 80% Premium Dari Pengujian Torsi Didapat Tertinggi Pada CDI Racing Timing Standar Pada Putaran Mesin 3968 RPM Dengan Timing Pengapian ± 33º Sebelum Titik Mati Atas (TMA) Yaitu Sebesar 7,28 N.m. Tugas Akhir.
Lampiran 13. Tabel hasil pengambilan data Torsi
CDI standar premium CDI standar premium-ethanol 30%
9000 4.98 9000 5.36
9250 4.5 9000 5.24
9250 4.57 9250 4.86
9250 4.65 9250 4.96
9500 4.11 9250 4.88
9500 4.25 9500 4.43
Lampiran 14. Tabel Hasil Pengambilan Data Torsi
8500 6.17 8500 6.06
8500 6.07 8500 5.81
8500 6.04 8750 5.64
8750 5.79 8750 5.59
8750 5.8 8750 5.51
8750 5.73 9000 5.34
9000 5.44 9000 5.23
9000 5.43 9000 5.17
9000 5.33 9250 4.93
9250 5.07 9250 4.94
9250 4.99 9250 4.82
9250 4.96 9500 4.52
9500 4.73 9500 4.58
9500 4.72 9500 4.47
9500 4.56 9750 4.21
9750 4.35 9750 4.21
9750 4.45 9750 4.47
9750 4.25 9750 4.09
Lampiran 15. Tabel Hasil Pengambilan Data Daya
CDI standar premium CDI standar Premium-ethanol 30%
8250 6.9 8250 7.4
8250 7 8250 7.5
8250 7 8500 7
8500 6.7 8500 7.3
8500 6.7 8500 7.3
8500 6.8 8750 6.8
8750 6.5 8750 7
8750 6.6 8750 6.9
8750 6.6 9000 6.6
9000 6.3 9000 6.8
9000 6.4 9000 6.7
9000 6.4 9250 6.4
9250 5.9 9250 6.5
9250 6 9250 6.4
9250 6.1 9500 6
9500 5.5 9500 6.2
9500 5.7 9500 6.1
9500 5.8 9750 5.6
Lampiran 16. Tabel Hasil Pengambilan Data Daya
8500 7.3 8500 7.2
8500 7.3 8750 7
8750 7.2 8750 6.9
8750 7.2 8750 7
8750 7.1 9000 6.8
9000 6.9 9000 6.7
9000 6.9 9000 6.8
9000 6.8 9250 6.5
9250 6.6 9250 6.5
9250 6.5 9250 6.5
9250 6.6 9500 6.1
9500 6.4 9500 6.2
9500 6.4 9500 6.2
9500 6.1 9750 5.8
9750 6 9750 5.8
9750 6.2 9750 6.2
Lampiran 17. Tabel Hasil pengambilan data konsumsi bahan bakar
CDI racing premium ethanol 30% CDI racing non-standar
5000 58 0.48 5000 55 0,51
5000 52 10 0.48 5000 50 10 0,48
6000 42 0.52 6000 42 0,64
6000 44 0.64 6000 43 0,63
6000 46 0.65 6000 46 0,59
7000 37 0.80 7000 34 0,79
7000 34 0.79 7000 33 0,77
7000 35 0.76 7000 36 0,82
8000 33 0.84 8000 32 0,87
8000 29 0.89 8000 30 0,96
TUGAS AKHIR
KAJIAN EKSPERIMENTAL TENTANG PENGARUH KOMPONEN DAN
SETTING PENGAPIAN TERHADAP KINERJA MOTOR 4 LANGKAH
113 CC BERBAHAN BAKAR CAMPURAN PREMIUM – ETHANOL
DENGAN KANDUNGAN ETHANOL 30%
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Sarjana Stara- 1
Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
DisusunOleh:
MHD YAHYA NIM. 20090130056
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
MOTTO
Bermanfaatlah bagi sesama.
Jalanin aja jangan kebanyakan ngeluh. Everything gonna be
alright.
Allah tidak akan membebani seseorang kecuali sesuai dengan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan manusia terhadap energi semakin lama semakin meningkat, energi
yang digunakan saat ini berasal dari minyak bumi. Namun akibat eksploitasi yang
berlebihan terhadap minyak bumi mengakibatkan persdiaanya semakin menipis
dan tingkat pertumbuhan manusia yang semakin tinggi menyebabkan kebutuhan
energi berbahan bakar fosil meningkat setiap tahunnya. Bahan bakar fosil menjadi
sumber energi primer untuk kebutuhan manusia sehari-hari dalam berbagai
aktivitas seperti penggunaan kendaraan bermotor, mesin-mesin industri dan sarana
pengkonversi energi lainnya. Minyak bumi merupakan salah satu bahan bakar
fosil yang sering digunakan dalam industri seperti, premium, pertamax, solar dan
bensol.
Hal ini menimbulkan permasalahan karena ketersediaan bahan bakar fosil
terbatas dan tidak dapat terbarukan, sehingga tidak mampu mengimbangi
kebutuhan manusia yang besar akan energi. Berkurangnya energi akan
berpengaruh terhadap aktivitas untuk menjalankan berbagai kegiatan. Apabila
penggunaan bahan bakar premium berlebihan akan semakin menipisnya minyak
bumi di Indonesia, maka diperlukan suatu bahan bakar alternatif dari bahan bakar
hayati yaitu ethanol. Bahan bakar alternatif dapat menjadi pilihan untuk
mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang semakin menipis.
Ethanol adalah bahan bakar alternatif berbasis alkohol yang dibuat dengan
cara fermentasi dan penyulingan dari tanaman seperti jagung atau gandum,
ethanol dapat dicampur dengan bensin untuk meningkatkan kadar oktan bahan
bakar. Ethanol merupakan cairan yang mudah terbakar, menguap, tidak berwarna
tetapi bahan bakar alternatif ini belum sepenuhnya dapat digunakan karena sifat
ethanol yang mudah larut dengan air. Kelebihan ethanol sebagai sumber energi
diharapkan dapat memberikan efek baik terhadap kinerja motor bensin dan dapat
mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.
Apabila campuran bahan bakar premium-ethanol dan udara dengan komposisi
yang tepat serta pengapian baik akan memberikan hasil pembakaran yang
sempurna pada motor bensin sehingga tenaga yang dihasilkan juga maksimal.
Pengaturan timing pengapian yang tepat merupakan hal yang penting karena
masing-masing mesin memiliki waktu pengapian optimal pada kondisi
standarnya. Pada CDI standar timing pengapian dan suplai pengapian standar dari
pembawaan motor dan pada CDI racing timing pengapian dapat diubah lebih
tinggi dan pengapian lebih besar dari standar. Waktu pengapian dapat diatur
sesuai kebutuhan mesin untuk mendapatkan performa yang sempurna dengan cara
merubah timing pengapian. Jika percikan bunga api terlalu cepat maka akhir
pembakaran akan terjadi sebelum langkah kompresi selesai sehingga tekanan yang
dihasilkan akan melawan arah gerakan piston yang berakibat pada penurunan
tenaga yang dihasilkan. Sebaliknya jika percikan bunga api terlalu lambat maka
piston sudah melakukan langkah kompresi sebelum terbentuk tekanan yang tinggi
mengakibatkan tenaga yang dihasilkan tidak maksimal. Maka dari itu diperlukan
penelitian tentang pengaruh variasi timing pengapian terhadap kinerja motor
bensin 4 langkah 113 cc berbahan bakar campuran premium-ethanol dengan
kandungan ethanol 30%.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini yaitu :
1.Bagaimana pengaruh penggunaan bahan bakar campuran premium-ethanol
dengan kandungan ethanol 30 % terhadap kinerja yaitu meliputi Torsi,
Daya, Konsumsi bahan bakar pada motor 4 langkah 113 cc dengan
variasi timing pengapian.
2.Bagaimana pengaruh variasi timing pengapian terhadap penggunaan bahan
bakar campuran premium-ethanol dengan kandungan ethanol 30 % pada
1.3. Batasan Masalah
Untuk memfokuskan pembahasan pada penelitian ini, maka ruang lingkup
pembahasannya memberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut :
1. Kendaraan yang digunakan sebagai alat uji adalah Motor Yamaha
MIO mesin 4 langkah 113 cc.
2. Pengujian yang dilakukan menggunakan bahan bakar campuran
premium-ethanol dengan kandungan ethanol 30 %.
3. Data yang diamati dalam pengujian meliputi torsi, daya, konsumsi
bahan bakar dari campuran premium-ethanol.
4. Pengujian dan pengambilan data dilakukan di Dynotes Mototech
Yogyakarta.
1.4. Tujuan Penelitian
Suatu penelitian akan lebih mudah apabila mempunyai tujuan yang jelas.
Adapun tujuan yang ingin didapat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui pengaruh bahan bakar campuran premium-ethanol 30%
terhadap kinerja motor uji.
2. Mengetahui pengaruh variasi jenis CDI terhadap kinerja motor uji.
3. Mengetahui pengaruh variasi timing pengapian kinerja motor uji.
1.5. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian dapat diperoleh manfaat sebagai berikut :
1. Penelitian ini dapat digunakan sebagai informasi kepada masyarakat
dalam percobaan campuran bahan bakar ethanol dengan premium.
2. Mengetahui unjuk kerja motor dari campuran bahan bakar
premium-ethanol dengan variasi timing pengapian.
3. Penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai referensi untuk
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah mengkaji dari kegiatan penelitian yang meliputi proses
pengambilan data, hasil pengujian, serta pembahasan hasil perhitungan, maka
dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Torsi tertinggi dihasilkan CDI racing standar bahan bakar campuran premium
etanol 30% sebesar 11,81 N.m pada putaran 3857 RPM. Kenaikan torsi ini
dipengaruhi oleh perbedaan nilai oktan, menyebabkan bahan bakar mampu
menerima tekanan dan temperatur pembakaran yang lebih tinggi sehingga
torsi yang dihasilkan akan mengalami kenaikan dan timing pengapian yang
lebih maju menghasilkan torsi yang lebih tinggi.
2. Dari pengujian daya dapat dilihat bahwa daya meningkat seiring dengan
bertambahnya putaran mesin dan torsi. Namun setelah mencapai titik daya
maksimum pada kisaran putaran 7000 RPM, terjadi penurunan daya meskipun
putaran mesin naik. Daya tertinggi diperoleh pada putaran 7750 RPM dengan
daya sebesar 7.7 HP dengan menggunakan CDI racing timing optimal dengan
timing 36°. Dan timing pengapian yang lebih maju menghasilkan daya yang
lebih tinggi.
3. Dari pengujian konsumsi bahan bakar menunjukkan kenaikan
konsumsi bahan bakar seiring dengan meningkatnya putaran mesin. Dapat
dilihat konsumsi bahan bakar tertinggi terjadi pada penggunaan CDI racing
timing optimal pada mesin berbahan bakar premium ethanol menunjukkan
nilai konsumsi bahan bakar sebesar 0.96 kg/jam pada putaran 8000 RPM.
Sedangkan nilai konsumsi bahan bakar paling rendah terjadi pada penggunaan
CDI standar dan timing pengapian yang lebih maju menghasilkan konsumsi
5.2 Saran
Beberapa saran yang perlu disampaikan dalam penelitian ini untuk masa
yang akan datang adalah sebagai berikut:
1. Pada selanjutnya sebaiknya menggunakan mesin motor yang memliki volume
silinder lebih besar, digunakan sebagai perbandingan pengaruh kompresi pada
penelitian tentang bahan bakar premium ethanol.
2. Pada saat penyetelan atau maping CDI racing sebaiknya dilakukan oleh
seseorang yang ahli serta dengan alat yang memadai, agar didapat setelan
yang maksimal sehingga saat pengujian data yang yang diperoleh sesuai yang
diharapkan.
3. Pada penelitian dimasa yang akan datang diperlukan penelitian dengan bahan
bakar yang mempunyai angka oktan lebih dari premium dimaksudkan untuk
