TUGAS AKHIR
PENGARUH PENGGUNAAN BUSI STANDAR & BUSI
BERMASSA TIGA JIKA MENGGUNAKAN BAHAN
BAKAR ALKOHOL
TERHADAP KINERJA MESIN
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri
Universitas Mercu Buana
DISUSUN OLEH :
NAMA
: ARIE GUNAWAN
NIM
: 01303-047
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
JAKARTA
Tugas Akhir
LEMBAR PERNYATAAN
PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : ARIE GUNAWAN NIM : 01303-047
JURUSAN : TEKNIK MESIN
FAKULTAS : TEKNOLOGI INDUSTRI
Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri dan bukan salinan atau duplikat dari orang lain, kecuali pada bagian yang telah disebutkan sumbernya dalam daftar referensi.
Jakarta, Juni 2008
Tugas Akhir
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH PENGGUNAAN BUSI STANDAR & BUSI
BERMASSA TIGA JIKA MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR
ALKOHOL TERHADAP KINERJA MESIN
Telah Diteliti & Di setujui Oleh :
Dosen Pembimbing
Tugas Akhir
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH PENGGUNAAN BUSI STANDAR & BUSI
BERMASSA TIGA JIKA MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR
ALKOHOL TERHADAP KINERJA MESIN
Telah Diteliti & Di setujui Oleh : Mengetahui,
Koordinator Tugas Akhir
Tugas Akhir
ABSTRAK
Sampai saat ini banyak terjadi persaingan cukup ketat dalam bidang otomotif khususnya diantara produsen otomotif di Indonesia, dengan adanya persaingan tersebut maka dituntut adanya inovasi terbaru. Untuk dapat mengetahui kemampuan suatu produk maka salah satu produk yang digunakan adalah busi bermassa tiga. Pengujian dilakukan untuk membuktikan kemampuan kerja dan membandingkannya dengan busi standar, serta mengetahui sejauh mana pengaruhnya jika menggunakan bahan bakar alkohol. Pengujian dilakukan pada putaran 1000 rpm hingga 4000 rpm dan dapat diketahui beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan mesin seperti Torsi, Daya Poros, Konsumsi Bahan Bakar, Pemakaian Bahan Bakar Spesifik, dan Efisiensi Thermal.
Pengujian dilakukan menggunakan mesin Honda Astrea Legenda 97,1 cc pada bangku uji. Dari hasil pengujian menunjukan bahwa pemakain busi bermassa tiga dapat meningkatkan kemampuan mesin dibandingkan busi standar. Pada putaran 4000 rpm torsi yang dihasilkan busi bermassa tiga 10,29 Nm lebih besar dibandingkan busi standar 8,82 Nm. Daya poros yang dihasilkan pun juga lebih besar 4,3 kW dibandingkan busi standar 3,7 kW. Konsumsi bahan bakar 0,22 kg/jam lebih irit dari busi standar 0,26 kg/jam. Pemakaian bahan bakar spesifik busi bermassa tiga 0,05 kg/kW.jam pun lebih irit dibandingkan busi srtandar 0,07 kg/kW.jam dan efisiensi thermal 3,36 % lebih besar dari busi standar 2,45 %. Kata Kunci : Busi Standar, Busi Bermassa Tiga, Alkohol, Torsi, Daya Poros, Konsumsi Bahan Bakar, Efisiensi Thermal.
Tugas Akhir
KATA PENGANTAR
Assalamu alaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Atas berkah, rahmat, dan hidayah-Nya sehingga penulis pada akhirnya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul Pengaruh Penggunaan Busi Standar dan Busi Bermassa Tiga Jika Menggunakan Bahan Bakar Alkohol Terhadap Kinerja Mesin dengan sebaik-baiknya.
Tugas Akhir ini disusun untuk dapat memenuhi salah satu persyaratan kurikulum sarjana strata satu ( S 1 ) di Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana.
Tugas Akhir ini tidak akan dapat terwujud tanpa adanya petunjuk, pengarahan serta bimbingan dari berbagai pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu baik itu secara moril maupun secara materil. Ucapan terima kasih ini penulis tujukan kepada :
1. Allah SWT, yang telah memberikan rahmat-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan sebaik-baiknya.
Tugas Akhir
2. Kedua Orang Tua penulis yang telah banyak memberikan dukungannya baik secara moril maupun materil dan semangat serta do anya kepada penulis selama pembuatan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikannya.
3. Bapak Dr. Mardani Ali Sera M.Eng selaku pembimbing Tugas Akhir yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Nanang Rukhyat ST. MT. selaku koordinator Tugas Akhir. 5. Bapak Ir.Rully Nutranta, M.Eng selaku Kaprodi Teknik Mesin.
6. Bapak Ir.Yuriadi Kusumah, M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknologi Indusri..
7. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah memberikan bekal Ilmu Pengetahuan dan Pengajaran selama masa perkuliahan berlangsung.
8. Bapak Firman dan Bapak Sumantri selaku Staff Laboratorium Proses Produksi Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah banyak memberikan bantuan berupa saran dan masukan dalam Pembuatan Tugas Akhir ini.
9. Muhammad Rizal ( Jali ) yang sepenuhnya telah membantu dan meluangkan waktunya untuk selalu bersama penulis selama pembuatan tugas Akhir ini dan sekaligus sebagai rekan se-Team dalam pembuatan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir
10.Sefno Alamsyah selaku Asisten Lab yang telah memberikan saran dan pikirannya.
11.Teman-temanku Mesin Angkatan 2003, ku ucapkan kembali terima kasih yang sebesar-besarnya karena telah banyak memberikan bantuannya kepada penulis semasa perkuliahan berlangsung dan dukungannya yang berarti pula, baik itu berupa ide-ide, motivasi maupun arahan selama pembuatan Tugas Akhir ini.
12.Dan kepada semua pihak lain yang turut serta membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan yang mungkin terjadi baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, diharapkan kepada rekan-rekan dari berbagai pihak agar dapat memberikan kritik serta saran yang bersifat membangun.
Penulis pun berharap semoga setidak-tidaknya Tugas Akhir ini dapat membantu dan berguna bagi kita semua pada umumnya.
Akhir kata dari penulis Wassalamu alaikum Wr. Wb.
Jakarta, Juni 2008
Tugas Akhir
DAFTAR ISI
LEMBAR PERNYATAAN ... i LEMBAR PENGESAHAN ... ii ABSTRAK ... iv KATA PENGANTAR ... vDAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah ... 1
I.2. Tujuan Penulisan ... 2
I.3. Pembatasan Masalah... 3
I.4. Metode Penulisan ... 3
I.5. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI II.1. Motor Bakar ... 6
II.2. Motor Bensin ... 7
II.2.1 Prinsip Kerja Motor Bensin... 8
II.2.2 Bagian-Bagian Dari Motor Bensin ...11
Tugas Akhir
II.4. Proses Pembakaran Pada Motor Bensin ...16
II.5. Sistem Pengapian ...18
II.5.1 Sistem Pengapian Konvensional ...19
II.5.2 Koil Pengapian ...21
II.6. Busi ...22
II.6.1 Gambaran Umum Busi Standar & Bermassa Tiga...25
II.7. Hubungan Motor Bakar Dngan Alkohol ...27
II.7.1 Angka Oktan Bahan Bakar ...27
II.7.2 Alkohol ...28
II.7.3 Pengertian Alkohol ...28
II.7.4 Jenis-Jenis Alkohol ...29
II.8. Pemanas Buatan Berupa Elemen Elektrik ...31
II.9. Parameter Yang Mempengaruhi Kemampuan Mesin ...31
II.9.1 Torsi...32
II.9.2 Daya Poros ...32
II.9.3 Konsumsi Bahan Bakar ...33
II.9.4 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ...33
II.9.5 Efisiensi Thermal...34
BAB III METODE PENGUJIAN III.1. Deskripsi Alat Uji ...36
III.2. Jenis Busi Yang Digunakan ...36
Tugas Akhir
III.5. Prosedur Pengujian ...40
III.5.1 Persiapan Pengujian ...41
III.5.2 Cara Menghidupkan Mesin ...41
III.5.3 Prosedur Pengambilan Data ...42
III.5.4 Prosedur Mematikan Mesin ...43
III.5.5 Instalasi Pengujian Mesin ...44
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA HASIL PENGUJIAN IV.1. Data Hasil Pengujian ...45
IV.2. Perhitungan Hasil Pengujian ...46
IV.2.1 Perhitungan Menggunakan Busi Standar...47
IV.2.2 Perhitungan Menggunakan Busi Bermassa Tiga ...50
IV.3. Analisa Data Hasil Perhitungan ...53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ...61
V.2. Saran ...63
DAFTAR PUSTAKA ...64 LAMPIRAN
Tugas Akhir
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Siklus Motor Bensin Empat Langkah ... 10
Gambar 2.2. Piston ... 12
Gambar 2.3. Ring Piston ... 13
Gambar 2.4. Batang Penggerak ... 14
Gambar 2.5. Siklus Otto Udara Standard ... 15
Gambar 2.6. Sistem Pengapian Konvensional ... 19
Gambar 2.7. Sistem Pengapian CDI ... 19
Gambar 2.8. Busi ... 22
Gambar 2.9. Busi Standar ... 25
Gambar 2.10. Busi Bermassa Tiga ... 25
Gambar 2.11. Perbedaan Busi Standar Dengan Busi Bermassa tiga ... 26
Gambar 2.12. Pemanas Buatan ... 31
Gambar 3.1. Tachometer ... 37
Gambar 3.2. Dynamometer ... 37
Gambar 3.3. Alat Ukur Pemakaian Bahan Bakar ... 38
Gambar 3.4. Termometer Suhu ... 38
Gambar 3.5. Kunci Busi ... 39
Gambar 3.6. Diagram Alir Pengujian Busi Standar Dengan Busi Bermassa 3 . 40 Gambar 3.7. Skema Instalasi Pengujian Mesin ... 44
Tugas Akhir
Gambar 4.1. Grafik Torsi Terhadap Putaran Mesin ... 54
Gambar 4.2. Grafik Daya Poros Terhadap Putaran Mesin... 55
Gambar 4.3. Grafik Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran Mesin ... 56
Gambar 4.4. Grafik Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran ... 58
Tugas Akhir
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Standar ...46
Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Bermassa Tiga ...46
Tabel 4.3. Data Hasil Perhitungan Menggunakan Busi Standar ...53
Tugas Akhir
DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN
Simbol Besaran Satuan
F Gaya N
Fc Konsumsi Bahan Bakar kg/jam
g Percepatan Gravitasi m/s2
LHV Nilai Kalor Bawah bahan Bakar kJ/kg
T Torsi Nm
N Jumlah Putaran rpm
Ne Daya Poros kW
b Masa Jenis bahan Bakar kg/m3
r Panjang Lengan m
SFC Pemakaian Bahan Bakar Spesifik kg/jam.kW
tb Waktu Pemakaian bahan Bakar detik
Vb Volume Konsumsi Bahan Bakar ml
Tugas Akhir
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Masalah
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dalam bidang otomotif sebagai alat penunjang transportasi, sudah banyak sekali perubahan yang dapat kita rasakan. Guna mengembangkan kemampuan/tenaga ahli yang lebih baik serta sarana pendukungnya dari mesin-mesin tersebut maka telah dilakukan beberapa inovasi agar hal tersebut dapat terjadi. Mengingat harga bahan bakar minyak yang lambat laun cenderung semakin meningkat, serta proses pembakaran yang kurang sempurna juga cenderung menyebabkan polusi bagi lingkungan.
Tugas Akhir
Masalah-masalah tersebut yang umumnya mendasari munculnya pemikiran-pemikiran untuk membuat atau merancang serta menganalisa suatu komponen mesin untuk mendapatkan daya dan efisiensi yang lebih besar serta tidak menimbulkan polusi yang lebih besar pula.
Busi merupakan salah satu dari komponen utama dari motor bakar yang berfungsi untuk memercikan bunga api didalam ruang bakar. Salah satu cara untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna adalah dengan meningkatkan intensitas penyalaan bunga api dari busi.
Banyaknya bentuk dan merek busi dipasaran membuat orang terkadang bingung mencari busi yang bagus guna meningkatkan kemampuan mesin serta yang mampu melakukan pembakaran yang lebih sempurna.
Penulis mencoba membuktikan dengan cara membandingkan antara busi bermassa satu (standar) dengan busi bermassa tiga dengan menggunakan salah satu bahan bakar alternatif yakni alkohol yang memungkinkan memiliki pengaruh yang lebih baik terhadap mesin dan penulis mencoba mengujinya pada motor bensin empat langkah.
I.2. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut, diantaranya :
a. Agar dapat mengetahui pengaruh pemakaian busi jenis lain dibandingkan dengan busi standar jika menggunakan bahan bakar alkohol terhadap kinerja mesin, serta faktor-faktor yang mempengaruhinya.
Tugas Akhir
b. Agar dapat memperdalam pengetahuan dalam bidang otomotif khususnya motor bakar empat langkah dan yang berhubungan baik secara langsung maupun tidak langsung.
I.3. Pembatasan Masalah
Di Dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis hanya membatasi permasalahan pada pengaruh busi standar dengan busi jenis lainnya yakni busi bermassa tiga sebatas ruang lingkup kinerja mesin bensin empat langkah jika menggunakan salah satu bahan bakar alternatif yakni alkohol yang sudah dilengkapi pemanas buatan berupa elemen elektrik pada sistem karburator.
I.4. Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Studi Kepustakaan
Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan informasi berupa data-data yang diperlukan penulis dengan cara membaca buku-buku referensi yang intinya mempunyai hubungan dengan Tugas Akhir penulis. 2. Studi Lapangan
Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan informasi berupa data-data teknis dengan cara mengadakan pengujian secara langsung ditempat pengujian.
Tugas Akhir
3. Diskusi
Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan informasi berupa data-data dengan cara mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang Tugas Akhir yang penulis buat.
I.5. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika yang penulis gunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Berisi Latar Belakang Masalah, Tujuan Penulisan, Pembatasan Masalah, Metode Penulisan, dan Sistematika Penulisan.
BAB II : Landasan Teori
Berisi tentang teori dasar spesifikasi dari motor bensin empat langkah beserta bagian-bagiannya, tinjauan umum sistem pengapian, tinjauan umum mengenai alkohol sebagai bahan bakar, dan tinjauan umum mengenai busi.
BAB III : Metode Pengujian
Berisi tentang hal-hal yang berkaitan dengan proses pengujian. Baik itu berupa persiapan pengujian, pengumpulan data dan pengolahan data dari hasil pengujian yang telah didapatkan.
Tugas Akhir
BAB IV : Perhitungan dan Analisa Hasil Pengujian
Berisi tentang perhitungan-perhitungan dan analisa dari pengolahan data yang telah didapatkan pada waktu pengujian.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
Berisi tentang Kesimpulan dan Saran yang diambil berdasarkan data dari hasil pengujian.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Tugas Akhir
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1. Motor Bakar
Motor Bakar pada dasarnya dapat didefinisikan sebagai suatu mesin yang mengubah energi panas menjadi suatu tenaga penggerak.
Ditinjau dari cara memperoleh energi panas ini motor bakar dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu Motor Pembakaran Luar ( External Cobustion Engine) dan Motor Pembakaran Dalam ( Internal Cobustion Engine). Pada Motor
Pembakaran Luar proses pembakaran terjadi di luar mesin, energi panas dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Contohnya mesin uap.
Pada Motor Pembakaran Dalam ( Internal Cobustion Engine), Perubahan energi panas menjadi tenaga penggerak ini terjadi didalam mesin itu sendiri.
Tugas Akhir
Tenaga yang dihasilkan digunakan untuk menggerakan piston dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB) yang berhubungan dengan engkol untuk merubah naik turun menjadi gerak putar.
Motor Pembakaran Dalam pada umumnya dikenal dengan motor bakar. Salah satu contoh dari Motor Pembakaran dalam adalah motor bensin.
II.2. Motor Bensin
Motor Bensin merupakan motor bakar penggerak yang banyak digunakan untuk menggerakan mobil-mobil ataupun sepeda motor dijalan raya. Motor bensin yang menggerakkan mobil penumpang, truk, sepeda motor, skuter dan jenis kendaraan lain dewasa ini merupakan perkembangan dan perbaikan mesin yang sejak semula dikenal sebagai motor Otto. Motor tersebut dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan api listrik yang menyalakan campuran bahan bakar dan udara segar, karena itu motor bensin cenderung dinamakan Spark Ignition Engine.
Karburator ialah tempat pencampuran bahan bakar dengan udara. Pencampuran tersebut terjadi karena bahan bakar terhisap masuk atau disemprotkan ke dalam arus udara segar yang masuk ke dalam karburator. Campuran bahan bakar dan udara segar yang terjadi itu sangat mudah terbakar. Campuran tersebut kemudian masuk ke dalam silinder yang dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik dari busi, menjelang langkah kompresi. Pembakaran bahan bakar dan udara ini menyebabkan mesin menghasilkan daya. Di dalam
Tugas Akhir
siklus Otto (ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstan.
II.2.1 Prinsip Kerja Motor Bensin
Apabila ditinjau dari prinsip kerjanya pada mesin sepeda motor maupun mesin mobil dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Motor Bensin Empat langkah dan Motor Bensin Dua Langkah. Motor bensin Dua Langkah adalah motor yang pada setiap satu kali putaran poros engkol memerlukan dua langkah kerja gerakan piston. Namun pada umumnya mesin-mesin sekarang banyak menggunakan Motor Bensin Empat Langkah. Yang dimaksud Motor Bensin Empat Langkah adalah motor yang pada setiap dua kali putaran poros engkol menghasilkan empat kali langkah usaha atau terjadi satu kali pembakaran bahan bakar.
Keempat langkah dari motor bensin empat langkah tersebut terdiri atas :
1. Langkah Hisap
Pada awal proses hisap terlebih dahulu gas pembakaran yang sudah tidak digunakan dari proses sebelumnya harus dikeluarkan terlebih dahulu dari silinder. Kemudian silinder diisi kembali dengan campuran bahan bakar dan udara yang bersih, dengan perbandingan yang sesuai dan berlangsung ketika piston di dalam silinder bergerak dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB). Pada proses langkah hisap ini katup hisap dalam keadaan terbuka, sedangkan katup buang dalam keadaan tertutup. Melalui katup hisap inilah campuran bahan bakar dan udara terhisap masuk kedalam silinder seperti pada gambar 2.1.
Tugas Akhir
2. Langkah Kompresi
Setelah mencapai titik mati bawah (TMB), piston bergerak kembali ke titik mati atas (TMA), sementara katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Campuran bahan bakar dan udara yang berada dalam silinder dimampatkan oleh piston yang bergerak ke titik mati atas (TMA). Akibatnya tekanan dan suhu di dalam silinder naik, sehingga bahan bakar sangat mudah terbakar. Peristiwa pemampatan ini disebut sebagai langkah kompresi seperti terlihat pada gambar 2.1 Lebih sederhananya langkah kompresi adalah langkah pada saat torak bergerak dari posisi titik mati bawah (TMB) menuju ke posisi titik mati atas (TMA), dengan keadaan katup hisap dan katup buang tertutup.
3. Langkah Expansi/Kerja
Pada saat piston hampir mencapai titik mati atas (TMA), campuran udara dan bahan bakar dinyalakan oleh percikan bunga api dari elektroda busi, maka terjadilah ledakan atau proses pembakaran yang mengakibatkan suhu dan tekanan naik dengan cepat. Sementara itu piston masih bergerak menuju titik mati atas (TMA), ini berarti ruang bakar atau silinder semakin menyempit sehingga suhu dan tekanan gas di dalam silinder semakin bertambah tinggi lagi.
Akhirnya piston mencapai posisi titik mati atas (TMA), dan pada kondisi ini gas hasil pembakaran mampu untuk mendorong piston kembali dari posisi titik mati atas (TMA) ke posisi titik mati bawah (TMB), dengan keadaan tetap yaitu katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Pada langkah ini volume gas pembakaran di dalam silinder bertambah besar, oleh karena itu tekanannya
Tugas Akhir
menurun. Dengan demikian langkah ini disebut sebagai langkah kerja atau langkah ekspansi seperti terlihat pada gambar 2.1.
4 . Langkah Buang
Setelah piston mencapai posisi titik mati bawah (TMB), katup buang akan terbuka dan katup hisap tetap dalam keadaan tertutup. Piston akan kembali ke posisi titik mati atas (TMA) yaitu dengan mendesak gas hasil pembakaran keluar dari silinder melalui katup buang dan diteruskan ke dalam saluran gas buang (knalpot), baru gas tersebut dibuang ke udara bebas. Proses pengeluaran gas pembakaran ini disebut sebagai langkah buang seperti terlihat pada gambar, Setelah langkah buang selesai, siklus dimulai lagi dari proses seperti semula dan selanjutnya siklus itu dilakukan berulang-ulang selama motor beroperasi.
Proses pembakaran pada motor bensin empat langkah berlangsung pada volume konstan. Berikut adalah gambar dari langkah kerja motor bensin empat langkah :
Gambar 2.1 Siklus Motor Bensin Empat Langkah
Hisap Kompresi Tenaga Buang
Tugas Akhir
A. Langkah Isap. Katup Hisap membuka, Katup Buang menutup. Piston bergerak turun. Gas baru hasil pencampuran bahan bakar dan udara masuk kedalam ruang silinder.
B. Langkah Kompresi. Kedua Katup menutup. Piston bergerak naik. Tekanan gas dalam ruang silinder naik.
C. Langkah Kerja. Kedua Katup menutup. Piston bergerak turun akibat ledakan pembakaran gas dalam ruang silinder.
D. Langkah Buang. Katup Hisap menutup, Katup Buang membuka. Piston bergerak naik. Gas bekas pembakaran keluar melalui lubang buang.
II.2.2 Bagian-Bagian dari Motor Bensin
A. Blok Silinder dan Silindernya
Blok silinder merupakan komponen yang sangat penting karena pada blok silinder tersebut dipasang berbagai komponen lainnya. Beberapa komponen yang dipasang pada blok silinder antara lain katup, rocker arm, cam shaft dan sebagainya. Blok silinder dibuat dari bahan khusus, karena blok silinder harus kuat terhadap panas dan goncangan akibat arus bolak-balik piston dan gerak putar poros engkol. Biasanya blok silinder dibuat dari besi tuang, namun ada juga yang terbuat dari paduan alumunium untuk memperingan bobot dari motor.
Susunan silinder motor ada bermacam-macam. Pertimbangan untuk menentukan susunan silinder umumnya adalah tempat, getaran, dan efisiensi tenaga motor. Pada kepala silinder terdapat gasket yang berfungsi sebagai perapat antara blok silinder dan kepala silinder, keduanya diikat dengan baut tanam.
Tugas Akhir
suhu dan tekanan yang tinggi. Gasket yang rusak akan mengakibtakan kebocoran sehingga menyebabkan kebocoran kompresi. Pada kepala silinder terdapat katup-katup dan mekanismenya.
B. Poros Engkol
Hasil dari pembakaran bahan bakar antara lain adalah tenaga dorong yang menggerakan piston ke titik mati bawah. Poros Engkol dihubungkan dengan batang penggerak. Gerakan Piston tersebut adalah gerakan lurus bolak-balik. Agar gerak lurus tersebut dapat dimanfaatkan, maka gerak tersebut diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol.
C. Piston
Piston Bergerak bolak-balik didalam silinder, berfungsi untuk menghisap dan membuang sisa pembakaran. Disamping menerima tekanan akibat ledakan pembakaran piston juga menerima panas yang tinggi. Pada waktu langkah Hisap piston mengalami perubahan temperatur akibat gas baru yang dihisap. Untuk itu piston harus tahan terhadap tekanan, panas yang tinggi dan temperatur yang berubah-ubah.
Tugas Akhir
Piston juga perlu didinginkan dengan cara mengalirkan oli ke piston melalui saluran batang penggerak. Pendinginan piston bertujuan untuk mengurangi pemuaian.
D. Ring Piston
Ring piston pada motor bensin ada dua macam yaitu ring kompresi dan ring oli. Fungsi dari ring kompresi adalah sebagai perapat agar kompresi tidak bocor ke ruang engkol. Ring oli berbeda dengan ring kompresi. Ring oli berlubang pada sisinya. Ring oli berfungsi untuk mengikis kelebihan oli pada dinding silinder.
Gambar 2.3. Ring Piston E. Katup
Katup berfungsi utnuk membuka dan menutup aliran bahan bakar dan sisa pembakaran dari dalam silinder. Ada dua macam katup yaitu katup masuk dan katup buang. Katup dibuat dari bahan khusus yang tahan karat dan mampu menerima panas yang tinggi. Katup harus selalu disetel dengan benar karena
Tugas Akhir
F. Batang Penggerak
Batang penggerak berhubungan dengan piston ke poros engkol. Batang penggerak memindahkan gaya piston dan memutar poros engkol. Ketika berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerakan bolak-balik piston kedalam gerakan putar dari poros engkol.
Batang Penggerak
Gambar 2.4. Batang Penggerak
II.3. Siklus motor bensin (Otto)
Siklus Otto udara standar adalah siklus yang direalisasikan, yang ditiru secara mendekati oleh mesin penyalaan bunga api. Mesin dalam gambar 2.5. bekerja menurut urutan berikut, dimulai dengan kedudukan torak penghisap pada titik mati atas.
a. Campuran udara dan bahan bakar yang diuapkan ke dalam silinder pada langkah hisap dari torak pengisap, 0 1.
Tugas Akhir
b. Campuran ditekan pada langkah ke atas (kembali) dari torak 1 2.
c. Campuran dinyalakan dengan bunga api, dan pembakaran dilakukan pada volume konstan, 2 3.
d. Gas panas berekspansi, yang menimbulkan langkah tenaga, 3 - 4
e. Katup buang dibuka, dan hasil-hasi! pembakaran mengalir ke luar, pada volume konstan 1 4.
f. Gas-gas pembakaran di dalam silinder, sewaktu dicapai kesetimbangan tekanan dengan udara luar, didorong ke luar lebih lanjut akibat langkah buang yang mengembalikan torak pengisap ke kedudukan titik mati atas, akan tetapi sejumlah produk pembakaran masih tertinggal di dalam ruang bebas (clearance spare).
Qin Qout 1 3 2 4 V P VC VL 1 2 3 4 T TMB TMA
Tugas Akhir
Perlu diperhatikan bahwa urutan proses lengkap di atas memerlukan empat langkah dari torak atau dua putaran poros engkol. Suatu mesin bekerja secara itu disebut mesin empat langkah (yang dalam sehari-hari dikenal sebagai mesin empat tak). Bila siklus dilangsungkan dalam dua langkah torak, mesin tersebut disebut mesin dua langkah (dua tak). Dalam mesin dua tak langkah isap dan buang ditiadakan, dan digunakan cara lain untuk memasukkan bahan bakar dan udara, serta untuk membersihkan silinder dari produk pembakaran.
II.4. Proses Pembakaran Pada Motor Bensin
Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi persenyawaan bahan bakar dengan oksigen dengan diikuti oleh sinar dan panas. Mekanisme pembakaran sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran di mana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen dan membentuk produk yang berupa gas.
Sebagaimana telah kita ketahui sebagai bahan bakar dari motor bensin terutama mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen. Ini dikenal dengan 3 teori mengenai terbakarnya hidrokarbon tersebut. :
a. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung dengan oksigen.
b. Karbon terbakar lebih dahulu dari pada hidrogen,
c. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan membentuk senyawa yang kemudian dipecah secara terbakar.
Tugas Akhir
Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa (normal) tidak akan terjadi jelaga apabila kondisinya memungkinkan untuk proses hidroxilasi. Hal ini hanya akan terjadi bila percampuran pendahuluan (premixture) antara bahan bakar dan udara mempunyai waktu yang cukup, sehingga memungkinkan masuknya oksigen kedalam molekul hidrokarbon. Bila oksigen dan hidrokarbon ini tidak bercampur dengan baik, maka akan terjadi proses cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini disebut pembakaran tidak sempurna.
Ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada pembakaran motor bensin ini yaitu :
a. Pembakaran normal (sempurna), di mana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki.
b. Pembakaran tidak normal (tidak sempurna), di mana sebagian bahan bakar tidak ikut terbakar, atau tidak terbakar bersama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki.
Pembakaran yang tidak sempurna seperti misalnya knocking dan pre ignition memungkinkan timbulnya gangguan dan kesukaran-kesukaran dalam motor bensin.
Seperti telah diterangkan sebelumnya pada peristiwa pembakaran normal api menyebar ke seluruh bagian ruang bakar dengan kecepatan konstan dan busi berfungsi sebagai pusat penyebaran. Dalam hal ini gas baru yang belum terbakar terdesak oleh gas yang telah terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik sampai mencampuri keadaan hampir terbakar, jika pada saat ini gas tadi terbakar dengan
Tugas Akhir
sendirinya, maka akan timbul ledakan (detonasi) yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan (knocking noise).
II.5. Sistem Pengapian
Motor bensin dapat menghasilkan tenaga guna menjalankan motor dengan jalan membakar campuran udara dan bahan bakar di dalam silinder, untuk menyalakan bahan bakar di dalam silinder tersebut dibutuhkan loncatan api (spark) dan tugas untuk menciptakan loncatan api ini adalah dibebankan pada sistem pengapian (ignition system).
Untuk membangkitkan loncatan listrik antara elektroda busi diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tergantung pada beberapa faktor berikut :
1. Perbandingan campuran bahan bakar-udara. 2. Kepadatan campuran bahan bakar-udara.
3. Jarak antara kedua elektroda serta bentuk elektroda
Ditinjau dari sistem pengapian, hasil pembakaran sangat ditentukan oleh besarnya bunga api yang diloncatkan oleh elektroda busi saat terjadinya bunga api tersebut. Saat terjadi loncatan, bunga api listrik pada busi harus tepat beberapa derajat poros engkol sebelum titik mati atas pada langkah kompresi. Saat pengapian yang terlalu awal atau terlau lambat menyebabkan tidak sempurna sehingga tenaga motor berkurang, timbulnya polusi dan motor cepat panas.
Tugas Akhir
II.5.1. Sistem Pengapian Konvensional
Sistim penyalaan yang umum digunakan pada motor bensin adalah sistem penyalaan konvensional. Berikut ini akan merupakan gambar dari sirkuit pengapian konvensional :
Gambar 2.7. Sistem Pengapian Dengan Capasitor Discharge Ignition (CDI) 1. Battery 2. Kunci kontak 3. Koil pengapian 4. Kondensor 5. Kontak platina 6. Cap Busi
Tugas Akhir
Pada gambar 2.6 dan diatas memperlihatkan sirkuit pengapian konvesional motor bensin dengan cara kerja sebagai berikut : Apabila kunci kontak dihubungkan, arus listrik akan mengalir dari baterai/aki melalui sekring lalu ke kunci kontak dan ke kumparan primer, ke platina dan ke massa. Dalam keadaan seperti ini platina masih dalam keadaan tertutup. Akibat mengalirnya arus pada kumparan primer dengan tegangan sebesar 200-300 Volt, maka inti besi akan menjadi magnet. Dalam keadaan inti besi menjadi magnet, bila kontak platina dibuka arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus dan kemagnetan pada inti besi akan segera hilang. Hilangnya kemagnetan ini akan menyebabkan. pada kumparan primer dan kumparan sekunder akan timbul tegangan induksi. Karena jumlah gulungan pada kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer, maka tegangan yang keluar pada kumparan sekunder ini akan jauh lebih besar atau pada kumparan sekunder akan timbul tegangan tinggi yakni sebesar 10.000-20.000 Volt.
Tegangan tinggi ini selanjutnya disalurkan melewati kabel tegangan tinggi untuk dibagikan ke busi pada silinder yang mengakhiri langkah kompresinya. Selanjutnya tegangan tinggi pada busi ini dirubah menjadi percikan api guna pembakaran gas pada ruang bakar. Terjadinya tegangan tinggi pada kumparan sekunder ini untuk satu kali putaran rotor adalah 2 kali, karena terjadi 2 kali pemutusan arus pada kumparan primer yang berarti 2 kali terjadi tegangan tinggi pada kumparan sekunder. Mesin dengan jumlah silinder 1, akan terjadi tegangan tinggi pada kumparan primer setiap satu putaran rotor adalah 1 kali.
Tugas Akhir
II.5.2. Koil Pengapian
Kekuatan arus listrik pada battery adalah 6 volt atau 12 volt, tetapi tegangan yang beribu-ribu kali lebih besar dari tegangan battery diperlukan untuk dapat menghasilkan loncatan api pada busi, agar bahan bakar yang berada di dalam ruang bakar dapat menyala.
Koil pengapian digunakan untuk memperbesar arus tegangan rendah dari battery menjadi arus tegangan tinggi, koil pengapian yang digunakan pada kebanyakan motor dapat menghasilkan arus tegangan tinggi sebesar-besarnya adalah 10.000-20.000 Volt.
Adapun prinsip kerja koil pengapian adalah sebagai berikut, ketika ada arus listrik mengalir dari battery menuju sebuah lilitan kawat dibagian dalam koil, maka akan terbentuk medan magnet pada koil tersebut. Kemudian medan magnet yang telah terbentuk ini dibuat hilang secara mendadak, sebagai akibatnya adalah akan terbentuk arus tegangan tinggi pada lilitan kawat yang lainnya di dalam koil tersebut. Jadi arus tegangan rendah, battery ini dapat diperbesar bila didalam koil terdapat dua buah gulungan kawat, dimana gulungan kawat yang satu lebih banyak daripada gulungan kawat yang lainnya.
Dibagian tengah kedua lilitan kawat tersebut terdapat inti besi lunak, tugas inti besi lunak ini adalah mengkonsentrasikan terbentuknya medan magnet. Salah satu lilitan kawat diberi nama lilitan primer yang mempunyai jumlah lilitan hanya beberapa ratus lilitan, sedangkan lilitan kawat yang lainnya diberi nama lilitan sekunder yang mempunyai jumlah jumlah lilitan beberapa ribu lilitan, bahkan
Tugas Akhir
II.6. Busi
Busi adalah salah satu bagian yang penting untuk menyalakan bahan bakar yang telah dikompresi di dalam ruang bakar, saat busi melakukan fungsinya maka busi tersebut menerima tegangan listrik sebesar 10.000 Volt atau 20.000 Volt tergantung arus tegangan tinggi yang diberikan oleh koil pengapian.
Busi terdiri dari elektroda terbuat dari logam yang diisolasikan oleh bahan keramik, sedangkan bagian bawah busi terdapat badan busi yang dibautkan pada kepala silinder. Bagian badan busi ini berfungsi sebagai massa dan dilengkapi dengan elektroda massa.
Arus tegangan tinggi akan mengalir dari distributor menuju elektroda busi, dan kemudian loncat berupa api pada kedua elektroda busi, agar mesin hidupnya baik berarti loncatan api ini harus cukup untuk menyalakan bahan bakar secara keseluruhan yang ada di dalam ruang bakar. Untuk mencapai sasaran tersebut, busi harus mempunyai gap (kerenggangan) elektroda yang cukup, biasanya untuk menghasilkan loncatan api yang panas, maka gap busi ini selalu harus disetel dengan kerenggangan antara 0,60 mm sampai dengan 0,80 mm.
1. Ujung terminal 2. Isolator keramik 3. Batang terminal 4. Perapat gas 5. Badan busi 6. Gasket 7. Elektroda massa 8. Elektroda inti Gambar 2.8 Busi
Tugas Akhir
Busi yang ulirnya sudah rusak sebaiknya jangan dipakai. Apabila masih memungkinkan perbaiki ulir busi yang telah rusak tersebut. Kerusakan ulir pada lubang busi pada blok silinder juga harus secepatnya diperbaiki.
Pada busi terdapat beberapa kerusakan yang harus diperhatikan dari bentuk dan warna pada busi itu sendiri, antara lain adalah :
1. Busi Normal
Insulator pada busi normal berwarna kuning sampai coklat muda. Permukaan pada ujung insulator bersih. Permukaan rumah insulator berwarna coklat muda keabu-abuan.
2. Kondisi Sudah Aus
Keadaan ini terjadi pada pemakaian yang lama dan busi jarang sekali dibersihkan. Biasanya tergantung penyesuaian dari jam kerja busi tersebut dan diganti bila sudah waktunya.
3. Kerusakan Mekanis
Kerusakan ini disebabkan karena adanya suatu material yang asing yang masuk keruang bakar. Mungkin juga disebabkan karena ulir busi yang berlebihan berakibat elektroda busi menonjol keluar dari lubang busi sehingga pencapaian piston terlalu dekat dengan elektroda busi.
4. Pecah/Retak
Insulator pada busi mengalami retakan atau pecah menjadi serpih-serpih. Hal ini biasanya jarang terjadi pada busi. Insulator yang retak atau pecah menyebabkan arus tegangan tinggi bocor lewat insulator yang retak atau bocor.
Tugas Akhir
Kerusakan yang seperti ini menyebabkan busi harus diganti karena busi sudah tidak bisa diperbaiki lagi.
5. Terlalu Panas
Busi yang menerima panas yang berlebihan, insulatornya berwarna putih pucat dan kekuning-kuningan. Elektroda-elektrodanya terbakar.
6. Terak Pada Permukaan
Pada kerusakan ini, pada elektroda dan permukaan insulatornya tertutup terak yang sangat kotor dan berwarna kecoklat-coklatan. Kerusakan ini akan menutup loncatan bunga api sehingga pembakaran akan tidak sempurna.
7. Kebocoran Oli
Pada permukaan elektroda dan insulator, tertutup terak oli yang akan mengurangi intensitas loncatan bunga api. Ini kemungkinan disebabkan karena adanya kebocoran oli yang masuk kedalam ruang bakar, karena kerusakan pada ring piston.
8. Kesalahan pemasangan busi adalah sebagai berikut : A. Terlalu Pendek
Panjang ulir busi yang terlalu pendek berakibat elektroda busi masuk kedalam lubang pada busi. Nyala busi terjadi pada lubang busi sehingga pembakaran mesin tidak berlangsung dengan baik.
B. Terlalu Panjang
Panjang busi yang berlebihan berakibat elektroda menjadi keluar dari lubang busi yang berakibat bagian lektroda busi cepat kotor dan sangat panas.
Tugas Akhir
II.6.1. Gambaran Umum Busi Standar dan Busi Bermassa Tiga
Desain dari busi sebenarnya tidak banyak berubah, kebanyakan pabrik mendesain kepala busi untuk mendapatkan percikan bunga api yang lebih baik sehingga pembakaran lebih sempurna. Busi standar atau Busi Bermassa Satu merupakan busi Penemuan pertama sebelum keluar Busi Bermassa Tiga yang umum digunakan oleh pabrik dari sipembuat kendaraan dalam kondisi standar, sedangkan Busi Bermassa Tiga merupakan penemuan teknologi kepala busi yang terbaru setelah busi standard dan menghasilkan pengapian yang lebih bagus.
Tugas Akhir
Perbedaan tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
( Ref. Utak Atik Otomotif Berbagi Pengalaman Ala Saft7.com )
Gambar 2.11. Perbedaan Busi Standar dengan Busi Bermassa Tiga
Gambar
Perbedaan Busi Standar dengan Busi Bermassa Tiga
Pembakaran pada Busi Bermassa Tiga menimbulkan Bunga api lebar dan lebih banyak di bandingkan Busi Standar
Pembakaran pada Busi Standar tidak terlalu fokus Pada Busi Bermassa Tiga Pembakaran lebih terfokus
Pembakaran bunga api pada Busi Standar kadang berkembang Pada Busi Bermassa Tiga lebih tinggi dan pembakaran besar
Pembakaran pada Busi Standar lebih Lambat dibandingkan Busi Bermassa Tiga
Tugas Akhir
Desain kepala Busi Bermassa Tiga memiliki keuntungan yang lebih karena desain tersebut membuat arah percikan bunga api mengikuti desain dari bentuk kepala busi, serta mampu menaikan intensitas percikan bunga api dan lebih terfokus. Pembakaran dengan Busi Bermassa Tiga menjadi lebih sempurna dan mampu menaikan efisiensi mesin.
II.7. Hubungan Motor Bakar Dengan Alkohol II.7.1 Angka Oktan Bahan Bakar
Angka Oktan pada bahan bakar khususnya bensin adalah suatu bilangan yang menunjukan kemampuan bertahan terhadap knocking. Makin besar angka oktannya makin besar pula kemampuan bertahan bensin terhadap knocking. Dengan kata lain, makin tinggi angka oktannya makin kurang kemungkinan untuk terjadi detonasi (knocking). Dengan berkurangnya intensitas untuk berdetonasi ini, maka campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih hemat. Angka oktan bergantung pada struktur senyawa hidrokarbon yang terdapat pada bahan bakar tersebut. Sedang anti knocking dari suatu bahan bakar diukur dengan CFR (Cooperative Fuel Enging) dimana harga perbandingan kompresi mesin ini dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.
Penyelidikan angka oktan suatu bahan bakar dengan cara membandingkan sifat anti knocking bahan bakar tersebut dengan bahan bakar standar. Dari hasil perbandingan ini akan diketahui berapa nilai angka oktan dari bahan bakar yang diselidiki.
Tugas Akhir
II.7.2. Alkohol
Alkohol sering dipakai untuk menyebut etanol, yang juga disebut grain
alcohol; dan kadang untuk minuman yang mengandung alkohol. Hal ini
disebabkan karena memang etanol yang digunakan sebagai bahan dasar pada minuman tersebut, bukan metanol, atau grup alkohol lainnya. Begitu juga dengan alkohol yang digunakan dalam dunia farmasi. Alkohol yang dimaksudkan adalah etanol. Sebenarnya alkohol dalam ilmu kimia memiliki pengertian yang lebih luas lagi.
II.7.3. Pengertian Alkohol
Alkohol adalah senyawa-senyawa dimana satu atau lebih atom hidrogen dalam sebuah alkana digantikan oleh sebuah gugus -OH. Pada pembahasan kali ini, kita hanya akan melihat senyawa-senyawa yang mengandung satu gugus -OH. (Ref. Kimia 2000 Untuk SMU kelas 2 Hal : 7)
Alkohol merupakan turunan hidroksil dari alkana, maupun turunan dari aklil dari air. Alkohol mempunyai satu atau lebih gugusan -OH, yang menggantikan kedudukan H pada parafin hidrokarbon.
( RH ) alkana Alcohol ( R-OH) ( H-OH )Air Sebagai contoh: H H | | H-C-C-O-H | | H H
Tugas Akhir
II.7.4. Jenis-Jenis Alkohol
Alkohol dapat dibagi kedalam beberapa kelompok tergantung pada bagaimana posisi gugus -OH dalam rantai atom-atom karbonnya. Masing-masing kelompok alkohol ini juga memiliki beberapa perbedaan kimiawi.
Alkohol Primer
Pada alkohol primer (1°), atom karbon yang membawa gugus -OH hanya terikat pada satu gugus alkil. Berat Jenis Alkohol > Berat Jenis Alkana.
Ada pengecualian untuk metanol, CH3OH, dimana metanol ini dianggap sebagai sebuah alkohol primer meskipun tidak ada gugus alkil yang terikat pada atom karbon yang membawa gugus -OH.
Etanol ( C2H5 OH ) merupakan hasil dari pada fermentasi (reaksi perubahan) beberapa karbonhidrat yang mengandung Fermentable Sugar atau suatu polisachrida yang dapat dihidrolisa menjadi fermentable sugar.
Reaksi :
2 CO +4 H2 C 2 H5 OH +H2O .
Sifat-sifat fisis Etanol : (Ref. Kimia 2000 Untuk SMU Kelas 2 Hal: 19) - Merupakan larutan berupa zat cair bening dan berbau khas.
- Mudah menguap dan mudah dipindahkan. - Tidak beracun.
- Larut dalam air.
Tugas Akhir
Bahan baku yang dapat dipakai pembuatan etanol antara lain adalah : tetes gula, jagung, ketela pohon, ubi jalar, jewawut, bahan buangan kertas.
Beberapa gambaran umum atas dipakainya etanol sebagai bahan bakar adalah sebagai berikut :
- Nilai panas etanol kurang jika dibandingkan terhadap bensin, hal ini akan mengakibatkan berkurangnya tenaga yang dihasilkan.
- Sebanding dengan nilai oktan yang lebih tinggi dari pada bensin, untuk mengimbangi jumlah pemakaian bahan bakar spesifik yang lebih tinggi maka perbandingan kompresi bisa lebih ditingkatkan.
- Dengan adanya sifat sifat kimia serta kadar air didalam etanol maka terhadap setiap komponen fuel sistem etanol engine, perlu diadakan pencegahan korosi.
- Tingkat polusi etanol yang lebih rendah dari pada bensin.
Alkohol sekunder
Pada alkohol sekunder (2°), atom karbon yang mengikat gugus -OH berikatan langsung dengan dua gugus alkil, kedua gugus alkil ini bisa sama atau berbeda.
Alkohol tersier
Pada alkohol tersier (3°), atom karbon yang mengikat gugus -OH berikatan langsung dengan tiga gugus alkil, yang bisa merupakan kombinasi dari alkil yang sama atau berbeda.
Tugas Akhir
II.8. Pemanas Buatan Berupa Elemen Elektrik
Pemanas ini merupakan suatu alat yang berfungsi untuk memindahkan energi berupa energi panas sebagai akibat adanya perbedaan suhu antara daerah-daerah disekelilingnya. Adapun fungsi dari pemanas ini pada motor bensin empat langkah adalah untuk menaikan koefisien perpindahan panas pada bahan bakar. Pemanas ini dipasangkan pada sistem karburator dan pada selang bahan bakar, sehingga sebelum bahan bakar sampai pada ruang bakar maka terlebih dahulu dipanaskan oleh pemanas ini agar lebih memudahkan dalam proses pembakaran. Secara umum konstruksi dari pemanas buatan ini adalah sebagai berikut :
1. Terminal 2. Kabel Tembaga 3. Keramik isolator 4. Tube (Alumunium)
Gambar 2.12. Pemanas Buatan
II.9. Parameter Yang Mempengaruhi Kemampuan mesin
Yang dimaksud dengan kemampuan mesin adalah prestasi dari suatu mesin yang erat hubungannya dengan daya mesin yang dihasilkan serta daya guna dari mesin tersebut. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi kemampuan mesin yang dapat diperincikan sebagai berikut :
3
1 2
Tugas Akhir
II.9.1 Torsi (T)
Proses pembakaran di dalam silinder akan menimbulkan tekanan terhadap torak. Akibat adanya tekanan pada torak sehingga menimbulkan gaya yang akan di teruskan ke batang torak yang akan mengakibatkan timbulnya tenaga putar pada engkol yang di sebut sebagai torsi. Torsi dapat di hitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
T = F . r ( Ref. Motor Bensin Hal : 21 )
Dimana:
T = Torsi (Nm)
F = Beban Dynamometer (N) r = Lengan Dynamometer (m)
II.9.2. Daya Poros
Power atau Daya yang diberikan oleh poros penggerak dikenal dengan BHP ( Brake Horse Power ) atau pun Ne. Daya ini biasanya diukur dengan
beberapa macam dinamometer seperti dinamometer listrik dan dinamometer hydraulik. Daya Poros biasanya diukur dengan menentukan reaksi dinamometer dan memakai rumus berikut :
Ne = 1000 . 60 . . 2 nT
(Ref. Motor Diesel Putaran Tinggi Hal : 24)
Dimana :
Ne = Daya Poros (kW) n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (Nm)
Tugas Akhir
II.9.3. Konsumsi Bahan Bakar (Fc)
Pemakaian bahan bakar di definisikan sebagai jumlah penggunaan bahan bakar persatuan waktu dalam kg/jam. Dalam pengujian ini di gunakan gelas ukur dengan volume 10 cc dan alat pencatat waktu untuk mengukur pemakaian bahan bakar tiap 5 cc bahan bakar dalam proses pengujian.
Fc = b b t V b 1000 3600
(Ref. Motor Diesel Putaran Tinggi Hal : 24)
Dimana:
Fc = Konsumsi bahan bakar (kg/jam) Vb = Volume pemakaian bahan bakar (m3)
b = Massa jenis bahan bakar (kg/m
3 ) tb = Waktu pemakaian bahan bakar (dtk)
II.9.4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
Pemakaian bahan bakar spesifik merupakan parameter yang berhubungan erat efisiensi thermal motor. Pemakaian bahan bakar spesifik ini didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai setiap jam untuk menghasilkan setiap kW dari daya motor.
Untuk mengetahui pemakaian bahan bakar dari motor perlu terlebih dahulu menghitung besarnya Spesific Fuel Consumtion :
Ne Fc
SFC (Ref. Motor Diesel Putaran Tinggi Hal : 24)
Tugas Akhir
Fc = Konsumsi bahan bakar (m3/jam) Ne = Daya poros (kW)
II.9.5. Efisiensi Termal
Efisiensi Termal merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah pemakaian bahan bakar untuk waktu tertentu.
th = LHV Fc Ne . 3600 .
x 100% (Ref. Motor Diesel Putaran Tinggi Hal : 24)
Dimana:
th = Efisiensi Thermal (%)
Ne = Daya poros (kW)
Fc = Konsumsi bahan bakar (kg/jam)
Tugas Akhir
BAB III
METODE PENGUJIAN
Pengujian ini dilakukan sesuai dengan tujuan awal yaitu untuk mengetahui kemampuan serta pengaruh dari pemakaian busi standar (berelektroda massa satu) dan pemakaian busi racing (berelektroda massa tiga) dengan menggunakan bahan bakar alkohol yang sudah dilengkapi dengan pemanas buatan berupa elemen elektrik pada mesin bensin empat langkah Honda Astrea Legenda (97,1 cc). Pengujian dan pengambilan data dilakukan pada kondisi tanpa pembebanan dan putaran mesin yang berbeda.
Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan pengaruh kedua jenis busi tersebut yakni busi standar (busi berelektroda massa satu) dengan busi racing
Tugas Akhir
(busi berelektroda massa tiga) jika menggunakan bahan bakar alkohol yang sudah dilengkapi dengan pemanas buatan berupa elemen elektrik.
III.1. Deskripsi Alat Uji
Motor bakar bensin yang digunakan dalam pengujian ini adalah Honda Astrea Legenda. Di mana motor bensin Honda Astrea Legenda dari jenis 4 tak / 1 silinder, pendinginan udara, sistem penyalaan mesin terjadi karena loncatan arus listrik pada elektroda busi. Motor bensin tersebut dirakit sesuai dengan pedoman dari pabrik pembuatnya, kemudian dipasang pada bangku uji (test bend) yang dilengkapi dengan instalasi uji dan piranti ukur.
Data Spesifikasi Honda Astrea Legenda
Type : 4 Langkah, pendingin udara
Engine No : NGEE-1254404 Diameter Silinder : 50,0 mm Isi Silinder : 97,1 cc Perbandingan Kompresi : 8,8 : 1
Torsi Maksimum : 4000 rpm
Jumlah Silinder : 1 (satu)
III.2. Jenis Busi Yang Digunakan
Jenis busi yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari dua jenis yakni busi standar (busi berelektorda massa satu) dan Busi racing (busi berelektroda massa tiga).
Tugas Akhir
III.3. Alat-alat Pengujian
Alat bantu untuk pengukuran yang dipergunakan pada saat pengujian motor bensin terdiri dari beberapa macam tergantung dari fungsi dan kegunaannya.
Alat bantu ukur yang digunakan antara lain : 1. Tachometer
Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran mesin yang dinyatakan dalam satuan rotasi per menit (rpm).
Gambar 3.1. Tachometer 2. Dynamometer
Dynamometer berfungsi untuk mengukur beban yang mampu diterima oleh mesin. Batas pengukuran dynamometer yang digunakan adalah 0-25 Kg.
Tugas Akhir
3. Gelas Ukur Pemakaian Bahan Bakar.
Gelas ukur berfungsi untuk mengukur volume pemakaian bahan bakar yang digunakan oleh mesin dengan daerah pengukuran 0-10 cc.
Gambar 3.3. Alat Ukur Pemakaian Bahan Bakar
4. Termometer Suhu
Termometer suhu berfungsi untuk mengukur temperatur gas buang yang dilakukan pada saat pengujian.
Gambar 3.4. Termometer Suhu 5. Stop Watch
Stop Watch yang digunakan adalah stop watch HP Nokia Tipe 2300 yang berfungsi untuk mengukur waktu pemakaian bahan bakar. Volume setiap pengukuran bahan bakar adalah konstan (5cc) dengan satuan pemakaian bahan bakar.
Tugas Akhir
6. Kunci Busi
Kunci busi berfungsi untuk membuka dan memasang busi yang akan digunakan pada saat pengujian.
Gambar 3.5. Kunci Busi
III.4. Batasan Pengujian
Pengujian dilakukan memiliki batasan dengan memperhatikan beberapa hal berikut :
- Keterbatasan kemampuan alat ukur yang dipergunakan. - Kondisi dari alat ukur yang digunakan dalam pengujian. - Kondisi dari mesin yang digunakan dalam pengujian. - Waktu, biaya dari perhitungan hasil pengamatan pengujian.
Dengan memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa faktor tersebut diatas maka pengujian dilakukan sebagai berikut :
1. Pengujian ini dilakukan pada motor bensin pada kecepatan poros engkol 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, dan 4000 rpm untuk setiap jenis busi yang digunakan.
2. Motor bensin yang digunakan dalam pengujian ini menggunakan bahan bakar alkohol.
Tugas Akhir
III.5. Prosedur Pengujian
Gambar 3.6. Diagram alir pengujian busi standar dengan busi bermassa 3 START 1. Mengumpulkan Informasi 2. Persiapan Pengujian Pengujian Menggunakan Busi Standar Pengujian Menggunakan Busi Bermassa 3 N = 1000 rpm 2000 rpm 3000 rpm 4000 rpm
Data Hasil Pengujian
1. Perhitungan 2. Perbandingan 3. Pembahasan
Tugas Akhir
III.5.1. Persiapan Pengujian
Sebelum dilakukan pengujian untuk meminimalkan penyimpangan dalam melakukan penelitian maka diperlukan persiapan-persiapan. Persiapan yang dilakukan adalah dengan menyiapkan benda uji yaitu busi standar dengan busi bermassa 3 dan bahan bakar yang akan digunakan, serta pemeriksaan yang dilakukan pada hal-hal sebagai berikut :
1. Pemeriksaan bahan bakar.
2. Pemeriksaan minyak pelumas didalam mesin. 3. Pemeriksaan sistem pendinginan.
4. Periksa semua baut dan mur pengikat yang terdapat pada sambungan mesin.
5. Periksa semua instrumen sistem kontrol dan pastikan bahwa dapat bekerja dengan baik.
6. Siapkan peralatan untuk membuka dan memasang specimen yang akan diuji.
III.5.2. Cara Menghidupkan Mesin
1. Putar kunci kontak keposisi ON, untuk menjalankan mesin.
2. Setelah Mesin dihidupkan, biarkan selama beberapa saat hingga mesin dalam kondisi stasioner.
3. Periksa semua alat ukur sistem dynamometer, tachometer, Gelas ukur bahan bakar dan beberapa komponen lainnya, apakah sudah berfungsi
Tugas Akhir
4. Bila semua sudah dalam kondisi baik, pengujian mesin dan pengambilan data dapat dilakukan.
5. Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan dengan mematikan tombol darurat.
III.5.3. Prosedur Pengambilan Data
Pengambilan data dilakukan dengan mengadakan pengukuran, pengamatan, dan pencatatan nilai yang terdapat pada instrument pada setiap putaran mesin yang telah ditentukan. Putaran poros engkol dijaga tetap konstan pada kecepatan putaran yang telah ditentukan dengan menambah atau mengurangi beban pada dynamometer.
Pengambilan data dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :
1. Mesin dihidupkan dalam keadaan normal tanpa beban dan didiamkan selama beberapa saat sampai kondisi stasioner.
2. Putaran mesin diatur sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dengan menambah atau mengurangi beban dynamometer dan menjaga agar kecepatan putaran tetap selama pengujian berlangsung.
3. Setelah keadaan mesin stabil, pengamatan serta pengukuran dilakukan dengan melihat instrument yang ada, yaitu :
- Beban dynamometer.
- Waktu pemakaian bahan bakar per 5 ml. - Perbedaan tekanan orifis.
Tugas Akhir
4. Selanjutnya pengamatan dilakukan dengan mengubah putaran mesin keputaran yang lain hingga mencapai putaran 4000 rpm.
5. Setelah pengujian diatas selesai dilakukan, busi standar kemudian diganti dengan busi bermassa tiga, dengan prosedur dan cara pengukuran yang sama.
III.5.4. Prosedur Mematikan Mesin
1. Setelah pengujian dan pengambilan data selesai, kurangi putaran mesin secara perlahan-lahan.
2. Pada saat yang sama kurangi beban pada dynamometer secara perlahan-lahan.
3. Mesin dibiarkan tetap berjalan pada pembebanan minimum tersebut selama 3 menit.
Tugas Akhir
III.5.5. Instalasi Pengujian Mesin
Gambar 3.7. Skema Instalasi Pengujian Mesin
Keterangan :
Bahan bakar yang berada pada tangki bahan bakar menuju ke selang ukur bahan bakar sebagai patokan dalam pengukuran volume bahan bakar yang digunakan untuk satu putaran mesin, setelah itu menuju ke motor bakar yaitu tempat terjadinya pembakaran, di sini tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros engkol, disc brake pembebanan pada putaran poros dan neraca beban untuk membaca beban yang didapat setelah putaran poros mendapatkan pembebanan.
Gelas Ukur Bahan Bakar
MESIN Busi Karburator Pendingin Knalpot Tacho meter Disc Brake Neraca Beban Transmisi Torsi Pemanas Buatan 1 Pemanas Buatan 2 Termometer Suhu Tangki Bahan Bakar
Tugas Akhir
BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISA
HASIL PENGUJIAN
IV.1. Data Hasil Pengujian
Pengujian unjuk kerja motor bensin dengan bahan bakar alkohol yaitu pada kondisi mesin mengunakan jenis busi standar dan jenis busi bermassa tiga pada putaran mesin yang berbeda yaitu 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm dan 4000 rpm dengan menggunakan pembebanan yang berbeda-beda. Data hasil pengujian ini diambil sesuai dengan data-data yang didapat pada saat pengujian.
Tugas Akhir
Berikut data hasil pengujian dalam bentuk tabel :
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Standar
No. Putaran Mesin (rpm) Beban Dynamometer (kg) Waktu Pemakaian Bahan Bakar/5 ml (Detik) Volume Konsumsi Bahan Bakar (ml) Temperatur Gas Buang (oC) Perbedaan Tekanan (mm H2O) 1. 1000 1 92 5 60 8 2. 2000 1,75 85 5 75 10 3. 3000 2,5 68 5 90 13 4. 4000 3 56 5 105 15
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Menggunakan Busi Bermassa Tiga
No. Putaran Mesin (rpm) Beban Dynamometer (kg) Waktu Pemakaian Bahan Bakar/5 ml (Detik) Volume Konsumsi Bahan Bakar (ml) Temperatur Gas Buang (oC) Perbedaan Tekanan (mm H2O) 1. 1000 1,5 94 5 50 9 2. 2000 2 79 5 60 12 3. 3000 3 74 5 80 15 4. 4000 3,5 65 5 95 17
IV.2. Perhitungan Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian maka dapat dihitung beberapa parameter yang di perlukan untuk menganalisa hasil pengujian. Langkah-langkah perhitungan yang ditunjukan dibawah dengan berdasarkan parameter yang terdapat pada mesin bensin yang diuji.
Disini penulis hanya menjabarkan contoh perhitungan dengan menggunakan data hasil pengujian pada rpm tertentu dan selanjutnya untuk
Tugas Akhir
efisiensi maka penulis memberikan langsung hasil perhitungan dalam bentuk tabel.
IV.2.1. Perhitungan Hasil Pengujian Menggunakan Busi Standar
Tanggal pengujian : 21 April 2008
Jenis mesin : Honda Astrea Legenda
Kapasitas : 97,1 cc
Bahan bakar : Alkohol
Putaran : 3000 rpm
Pemakaian bahan bakar per-5 cc : 68 detik Data-data diatas maka dapat dihitung sebagai berikut :
1. Torsi (T) T = F . r Dimana: r = 30 cm = 0,3 m F = m . g = 2,5 kg x 9,8 m/s2 Maka : T = ( 2,5 kg x 9,8 m/s2 ) x 0,3 m = 7,35 Nm 2. Daya Poros Ne = 1000 . 60 . . 2 nT
Tugas Akhir
Dimana : n = 3000 rpm T = 7,35 Nm Maka : Ne = 1000 . 60 . . 2 nT
Ne = 60000 35 , 7 3000 14 , 3 2x x x kW Ne = 2,3 kW
3. Konsumsi Bahan Bakar (Fc)
Fc = b b t V b 1000 3600 Dimana: b = 800 kg/m 3 Vb = 0,005 m3 tb = 68 detik Maka : Fc = b b t V b 1000 3600 = 68 005 , 0 x 800 x 1000 3600 kg/jam = 0,21 kg/jam
Tugas Akhir
4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik SFC
Ne Fc SFC Dimana : Fc = 0,21 kg/jam Ne = 2,3 kW Maka : SFC = Ne Fc = kW jam kg 3 , 2 / 21 , 0 = 0,09 kg/kW.jam 5. Efisiensi Termal th = LHV Fc Ne . 3600 . x 100% Dimana: Ne = 2,3 kW Fc = 0,2 kg/jam LHV = 20930 kJ/kg Maka : th = LHV Fc BHP . 3600 . x 100% th = 20930 . 21 , 0 3600 . 3 , 2 x 100 %
Tugas Akhir
IV.2.1. Perhitungan Hasil Pengujian Menggunakan Busi Bermassa Tiga
Tanggal pengujian : 22 April 2008
Jenis mesin : Honda Astrea Legenda
Kapasitas : 97,1 cc
Bahan bakar : Alkohol
Putaran : 3000 rpm
Pemakaian bahan bakar per-5 cc : 68 detik
Data-data diatas maka dapat dihitung sebagai berikut :
1. Torsi (T) T = F . r Dimana: r = 30 cm = 0,3 m F = m . g = 3 kg x 9,8 m/s2 Maka : T = ( 3 kg x 9,8 m/s2 ) x 0,3 m = 8,82 Nm 2. Daya Poros Ne = 1000 . 60 . . 2 nT
Tugas Akhir
Dimana : n = 3000 rpm T = 8,82 Nm Maka : Ne = 1000 . 60 . . 2 nT Ne = 60000 82 , 8 3000 14 , 3 2x x x kW Ne = 2,76 kW
3. Konsumsi Bahan Bakar (Fc)
Fc = b b t V b 1000 3600 Dimana: b = 800 kg/m 3 Vb = 0,005 m3 tb = 68 detik Maka : Fc = b b t V b 1000 3600 = 74 005 , 0 x 800 x 1000 3600 kg/jam = 0,19 kg/jam
Tugas Akhir
4. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik SFC
Ne Fc SFC Dimana : Fc = 0,19 kg/jam Ne = 2,76 kW Maka : SFC = Ne Fc = kW jam kg 76 , 2 / 19 , 0 = 0,07 kg/kW.jam 5. Efisiensi Termal th = LHV Fc Ne . 3600 . x 100% Dimana: Ne = 2,76 kW Fc = 0,19 kg/jam LHV = 20930 kJ/kg Maka : th = LHV Fc Ne . 3600 . x 100% th = 20930 . 19 , 0 3600 . 76 , 2 x 100 % th = 2,49 %
